新教材2023版高中生物第2章细胞工程第3节胚胎工程第1课时胚胎工程的理论基次件新人教版选择性必修3

第1课时胚胎工程的理论基础课前自主预习案课堂互动探究案课前自主预习案知识梳理·填准记牢——自主·预习·先知知识点一胚胎工程1．概念：对__________、________或______________进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。2．主要技术：__________、__________和__________。生殖细胞受精卵早期胚胎细胞体外受精胚胎移植胚胎分割知识点二受精1．概念：________与________结合形成________(即受精卵)的过程。2．场所：雌性动物的________内。精子卵子合子输卵管3．过程获能MⅡ期多种酶透明带卵细胞膜原核核膜雄原核减数分裂Ⅱ第二极体雌原核知识点三胚胎早期发育1．场所：________。2．过程受精卵↓卵裂期↓桑葚胚：卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团形似________输卵管有丝分裂不断增加不增加桑葚内细胞团滋养层细胞囊胚腔透明带外胚层、内胚层和中胚层知识应用·强化落实——效果·检测·定向判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)1．刚排出的精子即能与卵子受精。(

)2．精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。(

)3．精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。(

)×

提示：精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。×

提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是输卵管。√4．囊胚期细胞还没有分化。(

)5．原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。(

)6．卵裂期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。(

)7．卵裂期细胞的数量不断增加，胚胎总体积增大。(

)8．囊胚阶段滋养层细胞将来发育成胎儿的各种组织。(

)×

提示：囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞。×

提示：发生孵化的是囊胚。×××课堂互动探究案课程标准简述胚胎形成经过了受精及早期发育的过程。

素养达成1.以精子和卵细胞的结构为例，阐述细胞的结构与功能的适应。(生命观念)2．以过程图的形式表示受精作用和胚胎发育的过程。(科学思维)设疑激趣2016年，我国科学家通过“实践十号”卫星将多枚小鼠早期胚胎带上了太空，利用特殊显微镜成功观测到小鼠受精卵发育成胚胎的过程(如图)，这也是世界上首次证明哺乳动物胚胎细胞可在太空高辐射条件下分裂发育。从两性生殖细胞结合到形成完整的胚胎，生命经过了哪些神秘的历程？人们可否在体外对胚胎进行干预和改造，从而获得所需要的优良个体？夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂学习主题一受精的准备及过程活动1阅读教材P56－57内容，思考并回答下列问题：1．刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？

提示：不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。2．刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？

3．顶体反应的意义是什么？提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂的中期才具备与精子受精的能力。提示：形成精子穿越放射冠的通路。4．防止多精入卵的生理反应有哪些？有什么意义？

5．受精的标志和受精完成的标志一样吗？提示：生理反应：两道屏障，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。意义：防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。提示：不一样。受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；受精完成的标志是雌、雄原核的融合。活动2精母细胞在变成精子的过程中，很多结构会消失，而细胞核与线粒体都保留了下来，请尝试用你所了解的哺乳动物受精的相关知识来解释这一现象。

提示：细胞核和线粒体都是精子结构中的重要组成部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，参与精卵结合，是后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心；而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所，精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘，可以为精子的运动提供能量，使其能够到达卵子处完成受精。[易错警示]受精过程的三个误区(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。(2)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体，而受精完成的标志为雌、雄原核的融合。(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。1.受精前的两个准备阶段(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能，只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除精清对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。(2)卵子的准备：不同动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。2．受精阶段(1)具体过程哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和融合。具体过程如下：过程主要变化获能后的精子穿越放射冠精子获能后，与卵子相遇时发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，精子所释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路穿越透明带精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带进入卵细胞膜精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵形成原核精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成雄原核；精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核融合雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子(受精卵)(2)受精的标志和受精完成的标志①受精的标志：在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。3．受精的意义：维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异十分重要。4．区分“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的方法(1)从发生时间看①顶体反应发生在精子与卵子相遇时。②透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。③卵细胞膜反应发生在精子入卵后。(2)从生理作用看①顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。②透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵的第一道屏障。③卵细胞膜反应也是防止多个精子入卵，是防止多精入卵的第二道屏障。1．(学业水平一、二)受精过程的顺序为(

)①第一次卵裂开始②释放第二极体③顶体反应④穿越透明带⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失，雌、雄原核融合A．①②③④⑤⑥B．③②④⑤⑥①C．④⑤②①③⑥D．③④②⑤⑥①答案：D解析：受精过程中，获能的精子与卵子相遇时即发生顶体反应；当精子穿越透明带触及卵细胞膜时，透明带立即封闭，以阻止其他精子进入，进而激活次级卵母细胞完成减数第二次分裂，释放第二极体；雌、雄原核形成后，核膜消失，雌、雄原核融合在一起，形成合子，开始第一次卵裂。2．(学业水平一、二)下列有关哺乳动物受精的说法正确的是(

)A．在自然情况下，受精是在雌性的子宫内完成的B．受精完成的标志是精子接触卵细胞膜C．受精的实质是雌、雄原核的融合D．精卵相遇时精子就能与卵细胞膜接触答案：C解析：在自然情况下，受精是在雌性的输卵管内完成的，A错误；受精完成的标志是雌、雄原核的融合，B错误；受精的实质是雌、雄原核的融合，C正确；卵细胞膜位于透明带的里面，只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触，D错误。3．(学业水平三、四)如图表示精子入卵后，发生(或引起的)一系列变化而形成受精卵的过程，下列叙述错误的是(

)A．图中X指卵细胞膜反应，Y指卵子的减数第二次分裂B．经图中Y过程只形成了雌原核C．精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合D．精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶体的作用下自溶答案：B解析：X表示卵细胞膜反应，是防止多精入卵的第二道屏障，Y表示减数第二次分裂，在受精过程中卵子完成减数第二次分裂，A正确；经图中Y过程，除了形成了雌原核外，还形成了第二极体，B错误；精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合，C正确；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶体的作用下自溶，D正确。4．(学业水平三、四，不定项选择)精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放顶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述错误的是(

)A．顶体内储存的顶体酶是在精子的溶酶体中合成的B．精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质C．顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性D．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方答案：ACD解析：顶体酶是在精子的核糖体上合成的，A错误；精子所需的能量由细胞呼吸提供，细胞呼吸的场所为线粒体和细胞质基质，B正确；顶体膜与精子细胞膜融合体现生物膜的流动性，C错误；受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方，另一半来自母方，细胞质中的遗传物质几乎全来自母方，D错误。学习主题二胚胎早期发育活动1早期胚胎发育是指从受精卵开始到原肠胚阶段，结合下图探究以下问题：1．早期胚胎发育的起点是________。2．受精卵最初发育的场所是________。3．桑葚胚以前的细胞均________，细胞都具有________。4．_____________的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高。受精卵输卵管未分化全能性桑葚胚至囊胚活动

2思考早期胚胎发育过程中几个量的变化，回答下列问题：1．细胞数量或DNA总量：胚胎发育过程是受精卵不断进行有丝分裂的过程，细胞数目__________，DNA总量也会__________。越来越多越来越多2．有机物总量：早期胚胎发育过程消耗的营养主要来自受精卵内储存的有机物，因而有机物总量会__________。越来越少3．细胞体积：在由受精卵发育至囊胚的过程，外面始终由透明带包裹，整个胚胎体积__________，而细胞数目越来越多，所以每个细胞体积________。基本不变越来越小4．细胞核质比：在由受精卵发育至囊胚的过程中，随着细胞分裂的进行，细胞核数目增多，而整个胚胎体积基本不变，所以细胞核与细胞质的比例会__________。越来越大[易错警示]对早期胚胎发育认识的三个误区(1)误认为子宫是唯一的发育场所。正确的是：受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂，输卵管为受精卵发育的最初场所。(2)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。正确的是：卵裂时期胚胎总体积基本不变，每个细胞的体积在减小。(3)误认为胚胎发育过程中有机物总量一直在增加。正确的是：早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质，有机物总量减少，但有机物种类增加。1.早期胚胎发育的过程(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着床，直至发育成为成熟的胎儿。(2)桑葚胚阶段细胞均未分化，细胞具有全能性，是胚胎分割的最佳时期。(3)囊胚阶段开始出现细胞分化，但内细胞团细胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。(4)原肠胚阶段细胞进一步分化，已分化形成外、中、内三个胚层。(5)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。2．早期胚胎发育时各阶段的特点桑葚胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，属于全能细胞；囊胚期细胞开始出现分化，囊胚后期透明带破裂，开始从外界吸收营养物质；原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。3．卵裂期细胞或物质变化规律项目变化细胞数目增多每个细胞体积减小总体积基本不变DNA总量增多每个细胞DNA基本不变有机物总量(能量)减少物质种类增多4.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系(1)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。一般来说，细胞的全能性随发育的深化而降低。(2)桑葚胚期以前的细胞具有全能性，即每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能。(3)囊胚期开始出现细胞分化，其中内细胞团细胞具有全能性，而滋养层细胞不具有全能性。(4)原肠胚中出现胚层分化，细胞不再具有全能性。1．(学业水平一、二)下列叙述与胚胎发育相符合的是(

)A．由胚层形成组织器官的过程叫做孵化B．内细胞团可进一步形成外胚层和内胚层C．卵裂期细胞数目增加导致胚胎体积增大D．受精卵经3次分裂后形成桑葚胚答案：B解析：孵化是指囊胚从透明带出来，进入母体子宫内，并植入子宫内膜的过程，A错误；内细胞团可进一步分化形成外胚层、中胚层和内胚层，B正确；卵裂期细胞数目增加，但胚胎体积并不增加，或略有减小，C错误；桑葚胚细胞数目为32个左右，是受精卵经5次分裂后形成的，D错误。2．(学业水平一、二)如图是胚胎发育过程中某阶段示意图，下列有关叙述错误的是(

)A.图中②将发育为胎膜和胎盘等结构B．图中③可发育成胎儿的各种组织C．高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期D．胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化答案：C解析：图示为囊胚阶段示意图，其中①是透明带；②是滋养层，将来发育成胎盘和胎膜，A正确；③是内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织，B正确；高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期，C错误；①是透明带，胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做孵化，D正确。3．(学业水平三、四)关于桑葚胚和囊胚的比较，下列叙述正确的是(

)A．桑葚胚的内细胞团将来可发育成胎儿的各种组织B．囊胚的滋养层细胞属于未分化的细胞C．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的D．囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂答案：D解析：内细胞团出现于囊胚，桑葚胚没有内细胞团，A错误；囊胚阶段开始出现细胞分化，其滋养层细胞属于已分化的细胞，B错误；囊胚期细胞分化的实质是基因的选择性表达，遗传物质并没有发生改变，C错误；囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂，D正确。4．(学业水平三、四，不定项选择)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是(

)A．通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡C．随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断减少D．发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加答案：AC解析：胚胎发育过程中通过细胞分裂不断增加其数量，囊胚期开始发生细胞分化，A正确；细胞凋亡是细胞正常的生命活动，胚胎发育过程中也会发生细胞凋亡，B错误；胚胎发育过程中，随着分裂次数的增加，蛙胚从环境中获得氧气，但营养物质来自蛙胚，营养物质总量逐渐减少，种类逐渐增加，C正确，D错误。强化落实·学业达标——归纳·提升·素养网络建构主干落实1.精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ中期才具备与精子受精的能力。2．受精过程在输卵管内完成。3．防止多精入卵的两道屏障：(1)透明带反应；(2)卵细胞膜反应。4．雌、雄原核充分发育后，相互融合而形成受精卵的核。5．囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。6．囊胚进一步扩大，导致透明带破裂而孵化出来。高效课堂·实践运用——随堂·巩固·达标1．下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是(

)A．受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化B．受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原肠胚→幼体D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化答案：D解析：高等动物的早期胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→组织、器官的分化。2．在牛的胚胎发育过程中，将来能发育成胎儿各种组织的是(

)A．透明带

B．囊胚的内细胞团C．囊胚的滋养层D．原肠胚的内胚层答案：B解析：在胚胎发育过程中，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。3．哺乳动物受精卵在卵裂期发生的变化是(

)A．细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大B．细胞的数目增多，有机物含量大增C．每个细胞的DNA含量不断增加，全能性增高D．逐渐出现了原肠腔，并有了胚层的分化答案：A解析：细胞的总面积与总体积的比值逐渐增大，A正确；细胞的数目增多，有机物含量由于消耗而减少，B错误；每个细胞的核DNA含量不变，C错误；原肠胚阶段才出现了原肠腔，并有了胚层的分化，D错误。4．(不定项选择)下图为受精及早期胚胎发育示意图，下列叙述正确的是(

)A．①过程需要依赖细胞表面糖蛋白的识别B．②过程通过有丝分裂方式增殖C．③过程细胞的“核/质”比逐渐变大D．④过程细胞的基因表达发生了差异答案：ABCD解析：①为受精过程，该过程需要依赖细胞表面糖蛋白识别，A正确；②为卵裂过程，该过程通过有丝分裂方式增殖，B正确；细胞卵裂过程中，单个细胞体积减小，因此“核/质”比增大，C正确；④过程中发生细胞分化，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，D正确。5．根据哺乳动物受精过程的示意图，回答下面的问题：(1)图中字母表示的结构名称分别是[a]_________、[b]_________。(2)图中数字表示的过程分别是①____________________、②________________、③________________。(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫作____________。卵子一般在排出后都要在________中进一步成熟，当达到________时，才具备与精子受精的能力。(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是_______________________。雄原核雌原核精子穿过透明带精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合精子获能输卵管MⅡ中期透明带反应和卵细胞膜反应解析：(1)据图可知a是雄原核，b是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿过透明带，②是精子进入卵细胞膜，③是雌、雄原核融合。(3)精卵细胞相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具