第3節(jié)胚胎工程一胚胎工程的理論基礎(chǔ)人教版高中生物學(xué)習(xí)目標闡述受精和胚胎早期發(fā)育的基本過程。1.文化基礎(chǔ)：哺乳動物受精和胚胎早期的規(guī)律。2.自主發(fā)展：理解和掌握胚胎工程最基本的原理和基礎(chǔ)3.社會參與：以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。從社會中來

我國對奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達的國家相比，我國奶牛的單產(chǎn)水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，高昂的價格使得靠大量引進優(yōu)良品種來提高產(chǎn)量不太可行。能不能讓引進的良種奶牛快速、大量繁殖呢?遺憾的是，牛的生育率很低，一頭母牛一胎一般只產(chǎn)一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢?提示：可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個良種奶牛的胚胎，然后移植給代孕母牛生下后代。一、胚胎工程1．概念：對_________________、_______________或___________________進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。生殖細胞受精卵早期胚胎細胞2．主要技術(shù)：_______________、_________________和胚胎分割。體外受精胚胎移植閱讀P56—57頁1.胚胎形成經(jīng)過了哪些過程？2.受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是怎樣的？二、受精1．概念：___________與_____________結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。精子卵子2．場所：雌性動物的_________________內(nèi)。輸卵管3．過程

精子的發(fā)生是在______________完成的（1）準備階段①精子發(fā)生的位置和時期睪丸

雄性動物從初情期至生殖機能衰退，睪丸曲細精管不斷進行生殖細胞的增殖準備階段1：精子的準備階段第一階段：精原細胞______________________產(chǎn)生新的精原細胞，部分經(jīng)過染色體復(fù)制和其他物質(zhì)合成形成初級精母細胞第三階段：精細胞變形形成精子②精子發(fā)生的階段第二階段：初級精母細胞___________次分裂形成精細胞（單倍體）有絲分裂兩③精子的結(jié)構(gòu)（3）曲細精管為高度彎曲的上皮狀管道，每個睪丸小葉中含有1-4條

細胞核______________高度濃縮，核變長并移向細胞一側(cè)，構(gòu)成___________________高爾基體形成頂體泡，凹陷為雙層帽狀，覆蓋細胞核頭端，構(gòu)成頂體中心體遷移到頂體相對側(cè)，發(fā)出軸絲形成尾部_____________聚集在尾的基部形成線粒體鞘細胞其他物質(zhì)形成原生質(zhì)滴并最終脫落染色質(zhì)精子頭部線粒體剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力，這一生理現(xiàn)象稱為__________________。精子獲能④精子獲能準備階段2：卵子的準備⑤卵子發(fā)生的位置和時期

卵子發(fā)生在________________完成，胚胎性別分化后，雌性胎兒卵巢內(nèi)____________________通過有絲分裂增加數(shù)量；初級卵母細胞被卵泡細胞包圍形成卵泡；哺乳動物卵泡的形成與在卵巢內(nèi)儲備在出生前完成，與精子形成不同卵巢卵原細胞卵子要在___________________內(nèi)進一步成熟，到___________________分裂中期時，才具備與精子受精的能力。輸卵管減數(shù)第二次比較精子和卵子的發(fā)生及受精作用項目

精子發(fā)生

卵子發(fā)生

區(qū)別

場所

時間

睪丸的曲細精管(場所唯一)卵巢(MⅠ)、輸卵管(MⅡ)(場所不唯一)初情期后，直到生殖機能衰退性別分化后開始，卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前(胎兒時期)完成的，減Ⅱ是在精子和卵子的結(jié)合過程(即受精過程)中完成的

過程特點

核物質(zhì)含量是否變形結(jié)果

相同點

①MⅠ和MⅡ是連續(xù)的，需變形②細胞質(zhì)均等分配①MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的，不需要變形②細胞質(zhì)不均等分配減半（n）減半（n）是否形成4個精子細胞形成1個卵細胞和3個極體①原始生殖細胞的增殖為有絲分裂②生殖細胞的成熟為減數(shù)分裂③成熟過程均經(jīng)一次復(fù)制和兩次分裂，子細胞中染色體數(shù)目減半（2）受精階段①獲能后的________________與_______________相遇時，首先它釋放出多種酶，以溶解______________________的一些結(jié)構(gòu)，同時借助自身的運動接觸卵細胞膜。精子卵子卵細胞膜外精子穿越卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)②在精子觸及卵細胞膜的瞬間，卵細胞膜外的__________________會迅速發(fā)生生理反應(yīng)，阻止后來的精子進入________________。然后，精子入卵。精子入卵后，__________________也會立即發(fā)生生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)。透明帶透明帶卵細胞膜精子接觸卵細胞膜③精子入卵后，______________脫離，原有的核膜破裂并形成一個新的核膜，最后形成一個比原來精子的核還大的核，叫作________________。與此同時，精子入卵后被激活的卵子完成____________________，排出第二極體后，形成____________________。尾部雄原核減數(shù)分裂Ⅱ雌原核④雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此靠近，_______________消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結(jié)束后，受精卵的發(fā)育也就開始了核膜精子入卵后，卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進入卵內(nèi)，稱為卵細胞膜反應(yīng)，這是防止多精入卵受精的第二道屏障。⑤防止多精入卵的兩道屏障透明帶反應(yīng)：精子觸及卵細胞膜的瞬間，會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應(yīng)，稱作透明帶反應(yīng)，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵細胞膜反應(yīng)：二、胚胎早期發(fā)育1．場所：_________________。輸卵管2．過程①卵裂：受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行________________，開始發(fā)育。胚胎發(fā)育早期，有段時間是在____________內(nèi)進行分裂，細胞的數(shù)量不斷_________，但胚胎的總體積并不增加，這種受精卵的早期分裂稱為卵裂。有絲分裂透明帶增加②桑葚胚：當_________________產(chǎn)生的_________________逐漸形成致密的____________________，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。卵裂子細胞細胞團

③纛胚：胚胎進一步發(fā)育，細胞逐漸分化。聚集在胚胎一端的細胞形成_______________，將來發(fā)育成胎兒的各種組織;而沿透明帶內(nèi)壁擴展和排列的細胞，稱為__________________，它們將來發(fā)育成胎膜和胎盤。隨著胚胎的進一步發(fā)育，胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔叫_______________，這個時期的胚胎叫作囊胚。囊胚進一步擴大，會導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作_________________。孵化非常重要，如果不能正常孵化，胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層細胞囊胚腔孵化④原腸胚：形成_____________________、內(nèi)胚層和中胚層→各種組織、器官外胚層⑤卵裂期細胞或物質(zhì)的變化規(guī)律項目變化

項目變化細胞數(shù)目每個細胞內(nèi)的DNA總量每個細胞體積有機物總量DNA總量物質(zhì)種類增多減小增多不變減少增多1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發(fā)育程度最高?2.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應(yīng)選擇至少發(fā)育到什么階段的胚胎?如果換成牛又該怎樣處理?提示：比較而言馬的胚胎進入子官時，發(fā)有程度最高，它處于囊胚階段。提示：小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然也可在8-16細胞階段進入子官，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)有到囊胚階段的胚胎進行移植。三、思考與討論提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動物在自然條件下受精和胚胎早期發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。人們正是在認識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進行有效的模擬，才使精母細胞能在體外成熟，精子能在體外完成獲能，獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子能在試管內(nèi)完成受精，獲得的受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等。3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)?請結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。四、總結(jié)與練習(xí)1．下列關(guān)于受精過程的敘述，錯誤的是(

)A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放多種酶溶解卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)B．卵細胞膜反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障C．精子與卵細胞膜相互融合，精子入卵D．雄原核形成的同時，卵子完成減數(shù)第二次分裂B提示：精子受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透明帶、進入卵細胞膜、原核形成和融合等過程。獲能的精子與卵細胞相遇后，發(fā)生頂體反應(yīng)，釋放頂體酶穿過放射冠進入透明帶，接觸透明帶并發(fā)生透明帶反應(yīng)，這是第一道屏障，隨后入卵與卵細胞膜接觸，發(fā)生卵細胞膜反應(yīng)，這是第二道屏障。在精子形成雄原核時，卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體，形成雌原核，雌、雄原核結(jié)合，完成受精作用。2．根據(jù)哺乳動物受精過程示意圖，回答下面的問題：(1)圖中字母表示的結(jié)構(gòu)名稱分別是[a]_____________、[b]____________。雄原核雌原核(2)圖中數(shù)字表示的過程分別是①___________________________、②___________________________、③_______________________。精子穿過透明帶精子進入卵細胞膜雌、雄原核融合(3)在精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化，具有了受精能力，這個過程叫作_________________。卵子一般在排出后都要在____________中進一步成熟，當達到__________時，才具備與精子受精的能力。(4)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的，合子只由一個精子和卵子結(jié)合的生理基礎(chǔ)是_________________________________。精