2.3胚胎工程（第1課時(shí)）

第二章細(xì)胞工程第3節(jié)第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)（課前+課中+課后，三案一體）課前案【預(yù)習(xí)新知】一、胚胎工程1.概念：對(duì)生殖細(xì)胞、受精卵或早期胚胎細(xì)胞進(jìn)行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌雄動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生后代，以滿足人類的各種需求。2.技術(shù)操作體外受精、胚胎移植和胚胎分割。二、胚胎工程的理論基礎(chǔ)1.受精（1）概念：精子與卵子結(jié)合形成合子的過程。（2）場(chǎng)所：哺乳動(dòng)物的受精在輸卵管內(nèi)完成。（3）過程2.胚胎早期發(fā)育Ⅰ.卵裂期的特點(diǎn)（1）場(chǎng)所：輸卵管內(nèi)。（2）特點(diǎn)①分裂方式：有絲分裂。②細(xì)胞數(shù)量變化：不斷增加。③胚胎總體積：不增加。Ⅱ.早期胚胎發(fā)育的階段【預(yù)習(xí)自測(cè)】1.精子和卵子相遇結(jié)合形成受精卵的部位是輸卵管。（√）2.卵裂階段的細(xì)胞分裂方式包括有絲分裂和減數(shù)分裂。（X）3.動(dòng)物的受精過程包括下列基本步驟，其受精作用的實(shí)質(zhì)是（D）A.精子和卵子相互識(shí)別B.鏡子頭部進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)C.精子和卵子結(jié)合D.雌原核和雄原核相互融合4.次級(jí)卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂Ⅱ完成于（D）A.排卵前，在卵巢內(nèi)B.受精前，在輸卵管內(nèi)C.排卵后，在腹腔內(nèi)D.受精時(shí)，在輸卵管內(nèi)5.下列說法正確的是（C）A.卵裂期細(xì)胞經(jīng)過了細(xì)胞分裂，不再分化B.原腸胚細(xì)胞屬于全能細(xì)胞C.囊胚先于原腸胚出現(xiàn)D.桑葚胚開始進(jìn)行分化第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)課中案【導(dǎo)】我國對(duì)奶類的總需求量很大，但與奶業(yè)發(fā)達(dá)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，而引進(jìn)一頭成年奶牛往往需要數(shù)萬元，能不能讓引進(jìn)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(gè)難題呢？可以通過體外受精、胚胎分割等技術(shù)獲得多個(gè)良種奶牛的胚胎，然后胚胎移植給其他品種代孕母牛生下后代?！舅肌?.胚胎形成經(jīng)歷了哪些過程？2.受精和早期胚胎發(fā)育的基本過程是怎樣的？【議】1.防止多精入卵受精的生理反應(yīng)有哪些？有什么意義？透明帶反應(yīng)和卵細(xì)胞膜反應(yīng)；防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質(zhì)與親代體細(xì)胞一致，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。2.胚胎發(fā)育過程中全能性最高的階段、開始分化的階段分別是什么時(shí)期？受精卵；囊胚3.胚胎發(fā)育卵裂階段細(xì)胞中有機(jī)物、DNA含量和細(xì)胞體積有什么變化特點(diǎn)？為什么？卵裂階段細(xì)胞中有機(jī)物減少、每個(gè)細(xì)胞中DNA的含量基本不變，細(xì)胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積不增加，但細(xì)胞數(shù)目增多，所以每個(gè)細(xì)胞體積減??；伴隨細(xì)胞分裂，細(xì)胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個(gè)細(xì)胞中DNA含量保持相對(duì)穩(wěn)定；該過程中有機(jī)物總量減少，因?yàn)橐恢焙粑牡粡耐饨缥铡?.將體外培養(yǎng)的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時(shí)，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？小鼠應(yīng)選擇至少發(fā)育到桑葚胚階段的胚胎進(jìn)行移植。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實(shí)踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。5.為什么說關(guān)于動(dòng)物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會(huì)為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請(qǐng)結(jié)合所學(xué)習(xí)的內(nèi)容舉例說明。胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解了哺乳動(dòng)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(shí)現(xiàn)的。人們正是在認(rèn)識(shí)了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)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?！菊埂繉W(xué)生展示討論結(jié)果【評(píng)】胚胎早期發(fā)育過程發(fā)育過程胚胎特點(diǎn)受精卵受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，開始發(fā)育卵裂期細(xì)胞在透明帶中進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)目不斷增加，胚胎總體積并不增加桑葚胚細(xì)胞數(shù)目約為32個(gè)，每個(gè)細(xì)胞都具有全能性囊胚①細(xì)胞開始出現(xiàn)分化（內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤）；②出現(xiàn)囊胚腔；③透明帶破裂，胚胎從中伸展出來（即孵化）原腸胚①分為內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個(gè)胚層；②出現(xiàn)原腸腔【檢】引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容【練】完成課后案第1課時(shí)胚胎工程的理論基礎(chǔ)課后案1．以下敘述正確的是（）A．剛剛排出的精子能立即與卵子受精B．不同種動(dòng)物的精子的形態(tài)相似，大小略有不同，體型越大的動(dòng)物精子越大C．孵化是指桑椹胚進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來的過程D．成熟卵子成熟的場(chǎng)所是輸卵管【答案】D【分析】1、受精是精子與卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程，包括受精前的準(zhǔn)備階段和受精階段。在自然條件下，哺乳動(dòng)物的受精在輸卵管內(nèi)完成?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，剛剛排出的精子不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物的生殖道發(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”。卵子一般在排出2~3h后才能被精子穿入。動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞，如馬、犬等;有的可能是次級(jí)卵母細(xì)胞，如豬、羊等。但它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，到MⅡ期時(shí)，才具備與精子受精的能力。2、隨著胚胎的進(jìn)一步發(fā)育，胚胎的內(nèi)部出現(xiàn)了含有液體的腔囊胚腔，這個(gè)時(shí)期的胚胎叫作囊胚。囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)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。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。【詳解】A、剛剛排出的精子需要“獲能”后，才能與卵子受精，A錯(cuò)誤；B、動(dòng)物精子的大小與動(dòng)物的體型大小無關(guān)，如大鼠的精子為190μm，而大象的精子只有50μm，B錯(cuò)誤；C、孵化是囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來的過程，C錯(cuò)誤；D、動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞，如馬、犬等；有的可能是次級(jí)卵母細(xì)胞，如豬、羊等，但它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，D正確。故選D。2．胚胎干細(xì)胞在無血清培養(yǎng)液中懸浮培養(yǎng)可形成類胚體，類胚體由來自三個(gè)胚層（內(nèi)胚層、中胚層和外胚層）的細(xì)胞組成，排列雜亂，哺乳動(dòng)物的神經(jīng)細(xì)胞由外胚層細(xì)胞發(fā)育而來。小分子化合物a能阻滯內(nèi)胚層和中胚層細(xì)胞的形成，而有利于外胚層細(xì)胞的形成。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（

）A．外胚層細(xì)胞發(fā)育成神經(jīng)細(xì)胞的過程中有細(xì)胞的增殖和分化B．胚胎干細(xì)胞形成類胚體的過程中，會(huì)發(fā)生基因的選擇性表達(dá)C．向培養(yǎng)液中添加小分子化合物a不利于類胚體細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞D．題中所述的胚胎干細(xì)胞和外胚層細(xì)胞的遺傳物質(zhì)相同【答案】C【分析】胚胎發(fā)育過程：（1）卵裂期：細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂，數(shù)量增加，胚胎總體積不增加。（2）桑葚胚（桑椹胚）：32個(gè)細(xì)胞左右的胚胎，之前所有細(xì)胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬全能細(xì)胞。（3）囊胚：細(xì)胞開始分化，其中個(gè)體較大的細(xì)胞叫內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來發(fā)育成胎兒的各種組織；而滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成胎膜和胎盤；（4）原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層形成外胚層，下方細(xì)胞形成內(nèi)胚層，由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。此時(shí)細(xì)胞分化在胚胎期達(dá)到最大限度。【詳解】A、外胚層細(xì)胞發(fā)育成神經(jīng)細(xì)胞的過程中有細(xì)胞數(shù)目和種類的增多，即有細(xì)胞的增殖和分化，A正確；B、胚胎干細(xì)胞形成類胚體的過程中，會(huì)發(fā)生分化，分化過程會(huì)發(fā)生基因的選擇性表達(dá)，B正確；C、分析題意，小分子化合物a能阻滯內(nèi)胚層和中胚層細(xì)胞的形成，有利于外胚層細(xì)胞的形成，而哺乳動(dòng)物的神經(jīng)細(xì)胞由外胚層細(xì)胞發(fā)育而來，故向培養(yǎng)液中添加小分子化合物a有利于類胚體細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞，C錯(cuò)誤；D、題中所述的胚胎干細(xì)胞和外胚層細(xì)胞來源于同一細(xì)胞，故遺傳物質(zhì)相同，D正確。故選C。3．如圖為受精作用及胚胎發(fā)育示意圖，a、b代表兩個(gè)發(fā)育時(shí)期。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A．①過程發(fā)生了非同源染色體自由組合B．②過程通過有絲分裂增殖C．胚胎發(fā)育到③過程開始發(fā)生分化D．處于a時(shí)期的胚胎中具有囊胚腔【答案】A【分析】分析題圖：圖為受精作用和胚胎發(fā)育過程，圖中①為受精作用，②③④為早期胚胎發(fā)育過程，a為囊胚，b為原腸胚。【詳解】A、①是受精作用，該過程中不會(huì)發(fā)生非同源染色體自由組合，A錯(cuò)誤；B、受精卵經(jīng)過有絲分裂增殖，B正確；C、①～④過程中，③④過程都會(huì)發(fā)生細(xì)胞分化，③過程開始發(fā)生分化，C正確；D、囊胚具有囊胚腔，原腸腔的內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔，D正確。故選A。4．列有關(guān)哺乳動(dòng)物早期胚胎發(fā)育的敘述正確的是（

）A．受精完成并開始發(fā)育的標(biāo)志是在卵細(xì)胞膜和透明帶之間觀察到兩個(gè)極體B．受精卵在輸卵管內(nèi)進(jìn)行卵裂時(shí)，細(xì)胞數(shù)量增加但胚胎總體積并不增加C．受精卵發(fā)育為桑葚胚的過程是在透明帶內(nèi)完成的，孵化后進(jìn)入囊胚期D．胚胎發(fā)育至原腸胚時(shí)期即開始了細(xì)胞分化，隨后發(fā)育形成三個(gè)胚層【答案】B【分析】1、卵細(xì)胞形成過程，其中減數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，場(chǎng)所在卵巢；減數(shù)第二次分裂是在受精過程中完成的，場(chǎng)所在輸卵管中。2、受精作用的標(biāo)志：在卵黃膜和透明帶之間的間隙可以觀察到兩個(gè)極體（一個(gè)是第一極體，還有一個(gè)是第二極體）。【詳解】A、在卵黃膜和透明帶之間觀察到兩個(gè)極體，說明卵細(xì)胞已經(jīng)完成了受精，這是判斷卵細(xì)胞是否受精的重要標(biāo)志，不是判斷開始發(fā)育的標(biāo)志，A錯(cuò)誤；B、形成的受精卵在輸卵管內(nèi)開始進(jìn)行卵裂，卵裂過程中，每個(gè)細(xì)胞的體積不斷縮小，細(xì)胞的總體積基本不變或略有縮小，故卵裂過程中細(xì)胞數(shù)量增加但胚胎總體積基本不增加，B正確；C、孵化是指囊胚從透明帶出來，孵化后進(jìn)入原腸胚階段，C錯(cuò)誤；D、細(xì)胞分化開始于囊胚時(shí)期，D錯(cuò)誤。故選B。5．精子內(nèi)的頂體由來自高爾基體的溶酶體特化而來，精卵識(shí)別后，頂體膜與精子細(xì)胞膜融合，釋放溶酶體酶（頂體酶）使卵子外層形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵，下列敘述正確的是（

）A．頂體內(nèi)儲(chǔ)存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的B．頂體膜和精子細(xì)胞膜融合體現(xiàn)生物膜的選擇透過性C．受精過程中會(huì)發(fā)生兩次拒絕其他精子入卵的生理反應(yīng)D．受精卵中的遺傳物質(zhì)一半來自父方，另一半來自母方【答案】C【分析】受精作用是精子和卵細(xì)胞相互識(shí)別、融合成為受精卵的過程，該過程中精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞，尾部留在外面，不久精子的細(xì)胞核就和卵細(xì)胞的細(xì)胞核融合，使受精卵中染色體的數(shù)目又恢復(fù)到體細(xì)胞的數(shù)目，其中有一半來