高中生物人教版選擇性必修第三冊學案：第 1課時 胚胎工程的理論基礎

第1課時胚胎工程的理論基礎

課堂互動探究案

課程標準

簡述胚胎形成經過了受精及早期發(fā)育的過程。

素養(yǎng)達成

1.以精子和卵細胞的結構為例，闡述細胞的結構與功能的

適應。（生命觀念）

2.以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。（科

學思維）

2016年，我國科學家通過“實踐十號”衛(wèi)星將多枚小鼠

早期胚胎帶上了太空，利用特殊顯微鏡成功觀測到小鼠受精卵

發(fā)育成胚胎的過程（如圖），這也是世界上首次證明哺乳動物胚

胎細胞可在太空高輻射條件下分裂發(fā)育。從兩性生殖細胞結合

到形成完整的胚胎，生命經過了哪些神秘的歷程？人們可否在

體外對胚胎進行干預和改造，從而獲得所需要的優(yōu)良個體？

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探究點一受精的準備及過程

【師問導學】

1.剛采集到的精子是否能與卵子立即結合完成受精作

用？為什么？

2.剛排出的卵子具有受精能力嗎？為什么？

3.頂體反應的意義是什么？

4.防止多精入卵的生理反應有哪些？有什么意義?

5.受精的標志和受精完成的標志一樣嗎?

6.受精前的準備

(1)精清中含有一種能抑制精卵結合的物質，只有當交配

后精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產生一種物質

解除精清對精子獲能的抑制，才能完成受精，這個過程叫作

(2)卵子一般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。

【智涂筆記】

［易錯警示］

受精過程的三個誤區(qū)

(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必須獲能后才具

備受精能力。精子獲能是指精子獲得受精“能力”，而不是獲

得能量。

(2)受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極

體，而受精完成的標志為雌、雄原核的融合。

(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核，而是在

原來細胞核的基礎上形成的新核，原核膜已破裂。

【師說核心】

1.受精前的兩個準備階段

(1)精子獲能：精子必須在雌性動物的生殖道發(fā)生相應的

生理變化后，才獲得受精能力的生理現(xiàn)象。精液由精子和精清

(精漿)兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質，

因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能，只有當交配后

精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產生一種物質解

除精清對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動

物生殖道內獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。

(2)卵子的準備：不同動物排出的卵子成熟程度不同，但

都必須在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期，才具有與精

子受精的能力。

2.受精階段

(1)具體過程

哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越放射冠和透明

帶，進入卵細胞膜，原核形成和融合。具體過程如下:

過程主要變化

精子獲能后，與卵子相遇時發(fā)生頂體反

獲能后的精子穿

應，使頂體內的酶釋放出來，精子所釋放

越放射冠

的頂體酶可直接溶解卵丘細胞之間的物

質，形成精子穿越放射冠的通路

精子與透明帶接觸，頂體酶將透明帶溶出

穿越透明帶

條孔道，精子借自身運動穿越透明帶

精子與卵細胞膜接觸，立即被卵細胞膜表

進入卵細胞膜面的微絨毛抱合，精子外膜和卵細胞膜相

互融合，精子入卵

精子入卵后，尾部脫禺，原有的核膜破裂，

隨后形成新的核膜，最后形成雄原核；精

形成原核

子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第一次

分裂，排出第二極體后，形成雌原核

雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動，彼此

接觸，二者體積縮小、合并，兩組核染色

融合

體合為一組，形成一個含二倍染色體的合

子(受精卵)

(2)受精的標志和受精完成的標志

①受精的標志：在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極

體。

②受精完成的標志：雌、雄原核的融合。

3.受精的意義：維持每種生物前后代體細胞染色體數(shù)目

的恒定，對于生物的遺傳和變異十分重要。

4.區(qū)分“頂體反應”“透明帶反應”“卵細胞膜反應”

的方法

(1)從發(fā)生時間看

①頂體反應發(fā)生在精子與卵子相遇時。

②透明帶反應發(fā)生在精子觸及卵細胞膜的瞬間。

③卵細胞膜反應發(fā)生在精子入卵后。

(2)從生理作用看

①頂體反應是頂體內釋放的酶直接溶解卵丘細胞間的物

質，使精子穿越放射冠。

②透明帶反應是防止多個精子穿越透明帶，是防止多精入

卵的第一道屏障。

③卵細胞膜反應也是防止其他精子入卵，是防止多精入卵

的第二道屏障。

【檢測反饋】

1.受精過程的順序為（）

①第一次卵裂開始②釋放第二極體③頂體反應④

穿越透明帶⑤雌、雄原核的形成⑥核膜消失，雌、雄原核

融合

A.①②③④⑤⑥B.③②④⑤⑥①

C.④⑤②①③⑥D.③④②⑤⑥①

2.下列關于受精過程的敘述，錯誤的是（）

A.獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過放射冠

進入透明帶

B.卵細胞膜反應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，卵子完成第二次減數(shù)分裂

3.如圖表示精子入卵后，發(fā)生（或引起的）一系列變化而

形成受精卵的過程，下列敘述錯誤的是（）

A.圖中X指卵細胞膜反應，Y指卵子的減數(shù)第二次分裂

B.經圖中Y過程只形成了雌原核

C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合

D.精子入卵后精子的尾部留在外面，并在溶酶體的作用

下自溶

4.精卵識別后，頂體膜與精子細胞膜融合，釋放頂體酶

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.頂體內儲存的頂體酶是在精子的溶酶體中合成的

B.精子游向卵子所需的能量來自線粒體和細胞質基質

C.頂體膜和精子細胞膜融合體現(xiàn)生物膜的選擇透過性

D.受精卵中的遺傳物質一半來自父方另一半來自母方

探究點二胚胎早期發(fā)育

【師問導學】

1.胚胎發(fā)育過程中全能性最高的階段、開始分化的階段

分別是什么時期？

2.胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質來自哪里？

3.卵裂階段細胞中有機物、DNA的含量和細胞體積有什

么特點？為什么？

4.早期胚胎發(fā)育是指從受精卵開始到原腸胚階段，結合

下圖探究以下問題：

⑴早期胚胎發(fā)育的起點是________O

(2)受精卵最初發(fā)育的場所是________o

⑶桑意胚以前的細胞均,細胞都具有

(4)_________的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但

其全能性仍很高。

5.胚胎發(fā)育過程中幾個量的變化

(1)細胞數(shù)量或DNA總量：胚胎發(fā)育過程是受精卵不斷進

行有絲分裂的過程，細胞數(shù)目,DNA總量也會

(2)有機物總量：早期胚胎發(fā)育過程消耗的營養(yǎng)主要來自

受精卵內儲存的有機物，因而有機物總量會__________o

(3)細胞體積：在由受精卵發(fā)育至囊胚的過程，外面始終

由透明帶包裹，整個胚胎體積,而細胞數(shù)目越來越

多，所以每個細胞體積o

(4)細胞核質比：在由受精卵發(fā)育至囊胚的過程中，隨著

細胞分裂的進行,細胞核數(shù)目增多，而整個胚胎體積基本不變,

所以細胞核與細胞質的比例會__________o

【智涂筆記】

［易錯警示］

對早期胚胎發(fā)育認識的三個誤區(qū)

(1)誤認為子宮是唯一的發(fā)育場所。受精卵形成后即在輸

卵管內開始進行有絲分裂，輸卵管為受精卵發(fā)育的最初場所。

(2)誤認為胚胎發(fā)育過程中胚胎體積一直在增大。卵裂時

期胚胎總體積基本不變，每個細胞的體積在減小。

(3)誤認為胚胎發(fā)育過程中有機物總量在增加。早期胚胎

發(fā)育消耗卵細胞提供的營養(yǎng)物質，有機物總量減少，但有機物

種類增加。

【師說核心】

1.早期胚胎發(fā)育的過程

(1)胚胎發(fā)育的起點是受精卵，受精卵形成后即在輸卵管

內進行有絲分裂，此時胚胎開始發(fā)育，即胚胎發(fā)育的最初場所

是輸卵管，以后逐步向子宮移動，最后在子宮內著床，直至發(fā)

育成為成熟的胎兒。

(2)桑意胚階段細胞均未分化，細胞具有全能性，是胚胎

分割的最佳時期。

(3)囊胚階段開始出現(xiàn)細胞分化，但內細胞團細胞仍具有

全能性，可用于胚胎分割。

(4)原腸胚階段細胞進一步分化，已分化形成外、中、內

三個胚層。

(5)早期胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質來自卵黃，后期通過胎盤從

母體吸收營養(yǎng)物質。

2.早期胚胎發(fā)育時各階段的特點

桑意胚之前的胚胎細胞只進行細胞分裂，不需要從外界獲

取營養(yǎng)物質，屬于全能細胞；囊胚期細胞開始出現(xiàn)分化，囊胚

后期透明帶破裂，開始從外界吸收營養(yǎng)物質；原腸胚時期出現(xiàn)

胚層分化，并且出現(xiàn)原腸腔。

3.卵裂期細胞或物質變化規(guī)律

項目變化

細胞數(shù)目增多

每個細胞體積減小

基本不

總體積

變

DNA總量增多

基本不

每個細胞DNA

變

有機物總量(能減少

量)

物質種類增多

4.細胞全能性與早期胚胎發(fā)育各階段的關系

(1)受精卵是新生命的第一個細胞，其全能性最高。一般

來說，細胞的全能性隨發(fā)育的深化而降低。

(2)桑意胚期以前的細胞具有全能性，即每一個細胞都有

發(fā)育成完整胚胎的潛能。

(3)囊胚期開始出現(xiàn)細胞分化，其中內細胞團細胞具有全

能性，而滋養(yǎng)層細胞不具有全能性。

(4)原腸胚中出現(xiàn)胚層分化，細胞不再具有全能性。

【檢測反饋】

1.關于桑意胚和囊胚的比較，以下說法不正確的是()

A.細胞分化開始于桑意胚

B.桑意胚的各細胞結構功能基本相同

C.囊胚期細胞出現(xiàn)了細胞分化，但遺傳物質未發(fā)生改變

D.囊胚期內細胞團和滋養(yǎng)層細胞的差異是轉錄水平上的

差異引起的

2.關于原腸胚和囊胚的比較，以下說法正確的是()

A.原腸胚期細胞分化是由遺傳物質突變引起的

B.囊胚期的細胞未出現(xiàn)細胞分化，故遺傳物質未發(fā)生改

變

C.囊胚期的各細胞結構、功能相同

D.原腸胚期內細胞的差異不是DNA復制水平上的差異，

而是轉錄水平上的差異

3.下圖表示高等動物的個體發(fā)育過程，下列說法正確的

是()

-------------------------|性成熟

受精卵一->桑意胚一->囊胚一->原腸胚一->幼體一->匚人小

__________________________________________?的個體

A.受精卵卵裂形成囊胚的過程中，每個細胞體積不斷搐

大

B.受精卵發(fā)育為桑甚胚的過程是在透明帶內完成的

C.在胚胎發(fā)育過程中，幼體所需要的原料全部來自卵黃

D.原腸胚是進行胚胎移植的最佳時期

4.下列關于蛙胚胎發(fā)育過程的敘述，正確的是（）

A.通過細胞分裂不斷增加細胞數(shù)量，并在一定時期發(fā)生

細胞分化

B.胚胎發(fā)育過程中細胞不斷分裂，但不發(fā)生凋亡

C.隨著細胞分裂次數(shù)的增加，蛙胚的有機物總量不斷增

加

D.發(fā)育過程中蛙胚從環(huán)境中獲得的氧氣和營養(yǎng)物質逐漸

增加

【網絡建構】

準備階段

胚

胎受精階段

工

程卵裂

的

理

論桑甚胚

基

礎囊胚

原腸胚

【主干落實】

1.精子獲能后才有受精能力；卵子發(fā)育到Mil期才具備

與精子受精的能力。

2.受精過程在輸卵管內完成。

3.防止多精入卵的兩道屏障：（1）透明帶反應；（2）卵細胞

膜反應。

4.雌、雄原核充分發(fā)育后，相互融合而形成受精卵。

5.囊胚細胞分化形成內細胞團和滋養(yǎng)層。內細胞團發(fā)育

成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤。

6.囊胚進一步擴大，導致透明帶破裂而孵化出來。

1.下列能正確表示高等動物早期胚胎發(fā)育順序的是

（）

A.受精卵一卵裂期一原腸胚一囊胚一組織器官的分化

B.受精卵一卵裂期一原腸胚一組織器官的分化

C.受精卵一卵裂期一桑甚胚一原腸胚一幼體

D.受精卵一卵裂期一桑甚胚一囊胚一原腸胚一組織器官

的分化

2.在牛的胚胎發(fā)育過程中，將來能發(fā)育成胎兒各種組織

的是（）

A.透明帶B.囊胚的內細胞團

C.囊胚的滋養(yǎng)層D.原腸胚的內胚層

3.哺乳動物受精卵在卵裂期發(fā)生的變化是（）

A.細胞的總面積與總體積的比值逐漸增大

B.細胞的數(shù)目增多，有機物含量大增

C.每個細胞的DNA含量不斷增加，全能性增高

D.逐漸出現(xiàn)了原腸腔，并有了胚層的分化

4.（多選）下圖為受精及早期胚胎發(fā)育示意圖，下列敘述

正確的是（）

卵?受精卵三桑甚胚工口?工一_幼體

A.①過程需要依賴細胞表面糖蛋白的識別

B.②過程通過有絲分裂方式增殖

C.③過程細胞的“核/質”比逐漸變大

D.④過程細胞的基因表達發(fā)生了差異

5.根據哺乳動物受精過程示意圖，回答下面的問題：

/

(1)圖中字母表示的結構名稱分別是

[a]_____________________________________________________

[b]o

(2)圖中數(shù)字表示的過程分別是

①、②、

③O

(3)在精卵相遇之前，精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應的

生理變化，具有了受精能力，這個過程叫作o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有絲分裂形成的，合子只由一個

精子和卵子結合的生理基礎是___________________________o

第1小節(jié)

(一)從社會中來

提示：借助胚胎移植技術充分發(fā)揮良種奶牛的繁殖潛

力。將良種奶牛產生的具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎移植到我國奶

牛的子宮中，使之發(fā)育為新個體。良種奶牛作“供體”，專門

提供具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎，我國奶牛作“受體”，負責妊

娠和育仔，這就大大縮短了供體本身的繁殖周期。還可以對供

體進行超數(shù)排卵處理以獲得多枚胚胎，移植得到多個后代，使

供體的后代數(shù)是自然繁殖的十幾倍到幾十倍。

(二)思考.討論

1.比較而言，馬的胚胎進入子宮時，發(fā)育程度最高，它

處于囊胚階段。

2.小鼠應選擇至少發(fā)育到桑意胚階段的胚胎進行移植。

牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8?16細胞階段進入子

宮，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)育到囊胚階段的胚胎進行移植。

3.提示：胚胎工程的許多技術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)律的基礎上實現(xiàn)的。人們正

是在認識了這些自然規(guī)律的基礎上，在體外進行有效的模擬，

才使卵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。

(三)練習與應用

概念檢測

1.(1)X(2)X(3)V

2.A

拓展應用

1.細胞核和線粒體都是精子的重要結構。其中，細胞核

是遺傳物質儲存的場所，決定后代的遺傳特性，它參與受精過

程。線粒體是精子進行有氧呼吸的主要場所，為精子的生存和

運動提供能量。

2.提示：精液由精子和精漿兩部分組成。精漿中含有一

種能抑制精子獲能的物質，因此在一般情況下，精液中的精子

無法獲能。只有當交配后精液進入雌性動物的生殖道時，由生

殖道分泌產生一些物質解除對精子獲能的抑制，才能引起精子

獲能。不同動物的精子在雌性動物生殖道內獲能的部位可能會

所有差異，但主要是在子宮和輸卵管中。動物進化出的皮層反

應可阻止多精入卵。

第1課時胚胎工程的理論基礎

互動?探究?智涂

探究點一

【師問導學】

1.提示：不能。剛采集到的精子還沒有受精能力，必須

先對精子進行獲能處理，才能進一步受精。

2.提示：不具有。卵子在受精前也要經歷類似精子獲能

的過程，要在輸卵管內進一步成熟，達到減數(shù)第二次分裂的中

期才具備與精子受精的能力。

3.提示：形成精子穿越放射冠的通路。

4.提示：（1）兩道屏障，一是透明帶反應，二是卵細胞膜

反應。（2）防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細

胞一致，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。

5.提示：不一樣。受精的標志是第二極體的形成，受精

完成的標志是雌、雄原核融合成合子。

6.（1）精子獲能（2）輸卵管減數(shù)第二次分裂中期

【檢測反饋】

1.解析：受精過程中，獲能的精子與卵子相遇時即發(fā)生

頂體反應；當精子穿越透明帶觸及卵細胞膜時，透明帶立即封

閉，以阻止其他精子進入，進而激活次級卵母細胞完成減數(shù)第

二次分裂，釋放第二極體；雌、雄原核形成后，核膜消失，雌、

雄原核融合在一起，形成合子，開始第一次卵裂。

答案：D

2.解析：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，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，這是第一道屏障，隨

后入卵與卵細胞膜接觸，卵細胞膜反應這是第二道屏障。在精

子形成雄原核時，卵子完成減數(shù)第二次分裂，放出第二極體，

形成雌原核，雌、雄原核結合，完成受精作用。

答案：B

3.解析：X表示卵細胞膜反應，是防止多精入卵的第二

道屏障，Y表示減數(shù)第二次分裂，在受精過程中卵子完成減數(shù)

第二次分裂，A正確；經圖中Y過程，除形成雌原核外，還

形成極體，B錯誤；精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞

膜融合，C正確；精子入卵后，尾部留在外面并在溶酶體的作

用下自溶，D正確。

答案：B

；解析：頂體酶是在精子的核糖體上合成的；精子所需

的能量由細胞呼吸提供，細胞呼吸的場所為線粒體和細胞質基

質；頂體膜與精子細胞膜融合體現(xiàn)生物膜的流動性；受精卵細

胞核中的遺傳物質一半來自父方，另一半來自母方，細胞質中

的遺傳物質幾乎全來自母方。

答案：B

探究點二

【師問導學】

1.提示：受精卵；囊胚。

2.提示：早期胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質來自卵子，后期通過

胎盤從母體吸收營養(yǎng)物質。

3.提示：卵裂階段細胞中有機物減少、每個細胞中DNA

的含量基本不變，細胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積

不變或略有縮小，但細胞數(shù)目增多，所以每個細胞體積減?。?/p>

伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，總DNA含量增多，但每個細

胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定；該過程中有機物總量減少，因

為細胞一直通過呼吸消耗有機物但不從外界吸收。

4.（1）受精卵（2）輸卵管（3）未分化全能性（4）桑意

胚至囊胚

5.（1）越來越多越來越多（2）越來越少（3）基本不變

減?。?）越來越大

【檢測反饋】

1.解析：桑黃胚階段前的每一個細胞都具有發(fā)育成完整

胚胎的潛能，屬于全能細胞，桑黃胚進一步發(fā)育（即囊胚階段）,

細胞開始分化，所以細胞分化開始于囊胚期，A錯誤；由于桑

建胚時細胞都屬于全能細胞，所以各細胞結構、功能基本相同，

B正確；雖然囊胚期細胞出現(xiàn)了細胞分化，存在基因的選擇性

表達，但遺傳物質未發(fā)生改變，都與受精卵一樣，C正確；囊

胚期內細胞團和滋養(yǎng)層細胞的差異是基因的選擇性表達造成

的，差異的根本原因是RNA種類的不同，這屬于轉錄水平上

的差異，D正確。

答案：A

2.解析：細胞分化是基因選擇性表達的結果；囊胚期的

細胞出現(xiàn)了初步分化，形成了滋養(yǎng)層和內細胞團的細胞，二者

的功能出現(xiàn)了