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2019-2020年高中生物 第31課 胚胎工程（1）教案 新人教版必修3 一、教學內(nèi)容及考綱要求 知識內(nèi)容 要求 動物胚胎發(fā)育的基本過程 A 二、重要的結(jié)論性語句： 1. 卵子受精的標志：當在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。 2．受精過程中，防止多精入卵繼而造成多精子受精的第一道屏障是透明帶反應;第二道屏障是卵黃膜封閉作用 3．哺乳動物的體內(nèi)受精和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律為胚胎工程提供理論基礎(chǔ) 三、重、難點知識歸類、整理 1. 哺乳動物精子和卵子的發(fā)生主要有哪些相似點和不同點？ 相似之處：細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加性原細胞的數(shù)量；經(jīng)過兩次分裂（MI和MII）才能形成精子或卵子。 不同之處：由一個精原細胞分裂最后可產(chǎn)生多個精子；一個卵原細胞最后只能生成一個卵子。精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。 　　特別提醒：精子和卵子在發(fā)生上的重要區(qū)別是哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的貯備是在胎兒出生前完成。 2.受精 （1）受精前的準備階段: 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. ②卵子的準備: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: 精子穿越放射冠和透明帶→精子進入卵黃膜→原核形成→配子結(jié)合 注意：卵子受精的標志和受精完成的標志應區(qū)分： 卵子受精的標志是在透明帶和卵黃膜之間觀察到兩個極體；受精完成的標志是雌雄原核融合為合子。 3.受精過程中幾個主要的反應 頂體反應：獲能后的精子，在雌性動物生殖道與卵子相遇時，出現(xiàn)精子頂體膨大，使頂體內(nèi)儲存的與受精有關(guān)的酶釋放出來，參與精子和卵子的受精過程的生理現(xiàn)象。 防止多精入卵受精的兩道屏障： 　　屏障一：透明帶反應。當精子越過放射冠，進入透明帶并接觸卵黃膜的瞬間，卵子發(fā)出指令（信號），產(chǎn)生阻止后續(xù)的精子進入透明帶的生理反應。 　　屏障二：卵黃膜封閉作用。當?shù)谝粋€精子進入卵黃膜后，會立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，產(chǎn)生阻止其他精子進入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精的生理反應，也叫做多精子入卵阻滯。 4、動物胚胎發(fā)育的基本過程 受精卵：最初發(fā)育在輸卵管進行有絲分裂 ↓ 卵裂期：在透明帶內(nèi)進行有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加， ↓ 或略有減少。 桑椹胚：：由具有全能性細胞構(gòu)成，細胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹 ↓ 囊胚（內(nèi)含囊胚腔）：內(nèi)細胞團：發(fā)育成胎兒各組織 ↓ 滋養(yǎng)層細胞：發(fā)育成胎膜和胎盤 原腸胚（內(nèi)含原腸腔） ↓ 胎兒形成 5.“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程 四、例題解析： 例1：我國首例“虎獅獸”xx年在“南京紅山動物園誕生”，利用了雄虎的精子和雌獅卵子“體外受精” 而產(chǎn)生，完成這一過程需要解決的問題是……( ) A．精子在體外用獲能物質(zhì)的處理 B．用化學物質(zhì)處理掉卵黃膜便于精子進入 C．抽取精子、卵子的細胞核進行融合 D．精子入卵后進行人工處理防止多精入卵 例2：關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是………………( ) A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮 B．采集的卵母細胞應立即與精子共同放入培養(yǎng)液才能形成受精卵 C．成熟卵子與收集來的精子相遇形成的受精卵, 需培養(yǎng)到一定階段才可移植 D．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進行 課堂練習 一、單選題： 1．下圖為男性曲細精管橫切面模式圖．表示由精原細胞(a)生成精子的過程。圖中不含有46條染色體的細胞是（ ） A．細胞a B．細胞b C．細胞c D．細胞d 2．下列不屬于精子、卵子發(fā)生的區(qū)別的是 ( ) A．初級精母、卵母細胞的形成時間 B．MⅠ和MⅡ的時間連續(xù)性 C．成熟生殖細胞是否經(jīng)過變形 D．成熟生殖細胞中的染色體數(shù)目 3.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．①②③④⑤⑥ B．③②④⑤⑥① C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥① 4．采集的卵母細胞，都要體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，以下原因不正確的是（ ） A．卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程 B．動物排出的卵子成熟程度不同 C．體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時，才算成熟 D．沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時間由小變大 5．判斷卵子是否受精的標志是 ( ) A．當卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到一個極體時 B．當卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到二個極體時 C．當卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到三個極體時 D．當卵黃膜和透明帶的間隙中極體消失時 6.體外受精常用的采卵方法有 （ ） ①用促性腺素處理后，從輸卵管沖取卵子 ②化學誘導法 ③電刺激法 ④從活體動物卵巢吸取卵母細胞 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 7．關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較，以下說法不正確的是( ) A．囊胚期細胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的 B．囊胚期的細胞出現(xiàn)了細胞分化，但遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變 C．桑椹胚的各細胞結(jié)構(gòu)功能基本相同 D．囊胚期內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞差異不是復制水平上，而是轉(zhuǎn)錄水平上的差異引起的 二.多選題 8．精子入卵后，發(fā)生的變化是( ) A．精子完成減數(shù)第二次分裂，形成雄原核 B．精子發(fā)生頂體反應 C．激發(fā)卵黃膜封閉作用 D．卵子完成減數(shù)第二次分裂，形成雌原核 9．哺乳動物受精過程有哪些機制阻止多精子入卵受精？( ) A．精子獲能具有差異性 B．精子穿越卵子透明帶觸及卵黃膜，導致透明帶反應 C．精子觸發(fā)卵黃膜表面微絨毛的抱合反應 D．精子入卵后，觸發(fā)卵黃膜封閉作用 10．下列屬于哺乳動物體外受精操作步驟的是（ ） A．卵母細胞的采集 B．精子的獲取 C．精子的變形 D．受精 11．雌性哺乳動物一生中卵母細胞的有效利用率很低。要大幅度提高良種家畜的繁殖率，研究課題之一是提高雌性家畜卵母細胞的利用率。下列措施可行或成為發(fā)展方向的是( ) A．胎兒卵巢體外培養(yǎng) B．成體卵巢離體培養(yǎng) C．相關(guān)激素刺激導致母畜超排卵 D．卵母細胞體外成熟培養(yǎng) 12．下列敘述正確的是 ( ) A．胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶內(nèi)進行的 B．內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎盤和胎膜 C．哺乳動物早期胚胎在一定時間內(nèi)不與母體子宮建立組織上的聯(lián)系 D．早期胚胎發(fā)育到一定階段才可取出向受體移植 三、非選題： 13.哺乳動物受精后不久，受精卵開始進行細胞分裂。經(jīng)桑椹胚、囊胚、原腸胚和組織器官的分化，最后發(fā)育成一個完整的幼體，完成胚胎發(fā)育的全過程。 (1)人胚胎發(fā)育經(jīng)歷的時期是 其中，最關(guān)鍵的時期是 (2)右圖是胚胎發(fā)育過程中 期的示意圖，寫出圖中標號代表的結(jié)構(gòu)名稱。 ① ② ③ (3)進行胚胎分割時，應選擇 期的胚胎進行。 14．如圖為成熟精子的結(jié)構(gòu)示意圖，請據(jù)圖回答問題： （1）④由__________演變而成；在體外受精時，精子首先要進行獲能處理，通常采用的體外獲能方法有__________和__________ 兩種；卵細胞則要培養(yǎng)到__________期才具備與精子受精的能力。 （2）獲能的精子穿越放射冠和透明帶，進入卵黃膜完成受精作用，會產(chǎn)生兩次生理反應，阻止其他精子入卵，它們是_______________、_____________。 （3）胚胎移植前若通過____________________方法獲得人的體外受精胚胎，在4個細胞階段就可以移植，而牛、羊一般要培養(yǎng)到__________期階段才移植。通過胚胎培養(yǎng)獲取胚胎干細胞，常從囊胚中分離__________的細胞，再繼續(xù)培養(yǎng)擴增。 專題四：減數(shù)分裂、受精作用與胚胎工程（第2課時） 課后練習 一、單選題： 1．排卵時，細胞處于的時期是（ ） A．卵原細胞 B．初級卵母細胞 C．成熟卵細胞 D．初級卵母細胞或次級卵母細胞 2．透明帶反應發(fā)生在 （ ） A．排卵時 B．精子與放射冠接觸時 C．頂體釋放水解酶后 D．精子接觸卵黃膜時 3．精子變形時，線粒體集中在尾基部的原因解釋是 ( ) A．釋放頂體酶發(fā)生透明帶反應 B．產(chǎn)生能量促進精子運動 C．有利于質(zhì)基因進入受精卵 D．受細胞核的擠壓形成 4．卵細胞作為生殖細胞，在生物技術(shù)中一般不用于 （ ） A．植物組織培養(yǎng)形成試管苗 B．進行體外受精培育試管動物 C．克隆動物時細胞核的受體 D．形成受精卵培育轉(zhuǎn)基因動物 5．中科院動物研究所和福州大熊貓研究中心合作，通過將大熊貓的細胞核植入去 核的兔子卵細胞中，在世界上最早克隆出一批大熊貓早期胚胎，這表明我國的大熊貓人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有關(guān)克隆大熊貓胚胎的敘述中，錯誤的是（ ） A．在形成早期胚胎的過程中，依次經(jīng)歷了卵裂、桑椹胚、囊胚、原腸胚等幾個階段 B．兔子卵細胞質(zhì)的作用是激發(fā)大熊貓細胞核的全能性 C．克隆出的早期胚胎中，各細胞間一般具有相同的遺傳信息 D．在形成早期胚胎的過程中，尚未出現(xiàn)細胞的分化 6．青蛙受精卵按受精過程可分為下列步驟，其中體現(xiàn)受精實質(zhì)的是 （ ） A．精子與卵細胞接觸 B．卵細胞形成受精膜 C．精子頭部進入卵細胞 D．精核與卵細胞核結(jié)合 7.下列不屬于受精階段發(fā)生的反應的是 （ ） A．頂體反應 B．透明帶反應 C．妊娠反應 D．卵黃膜封閉反應 8.下列說法正確的是 ( ) A．成熟精子遇到卵子便可發(fā)生受精作用 B．排出成熟卵子細胞的過程即為排卵 C．卵子形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成 D．卵子產(chǎn)生中的減數(shù)第二次分裂是在精子與卵子的結(jié)合過程中完成的 9.下列說法正確的是 （ ） A．從動物體內(nèi)獲取的精子不能直接與卵細胞結(jié)合完成受精過程 B．體外受精的胚胎必須培養(yǎng)到?？芭卟趴梢浦驳侥阁w內(nèi) C．胚胎移植可移植到其他任一動物體內(nèi) D．同卵雙生是由于1個卵子與2個精子完成了受精過程所致 10.下列說法不正確的是 （ ） A.在體外受精前，要對精子進行獲能處理 B.排卵是指卵泡從卵巢中排出進入輸卵管 C.在胚胎移植中，沖卵是指將供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來 D.對囊胚進行分割時，內(nèi)細胞團需均等分割，這種方法屬無性繁殖。 11.下列各組物質(zhì)組成不全部屬于哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分的是 ( ) A．氨基酸、核苷酸、無機鹽、激素 B．血清、激素、維生素、有機鹽 C．核苷酸、維生素、血清、無機鹽 D．有機鹽、維生素、氨基酸、生長素 12.下列有關(guān)受精作用的敘述，錯誤的一項是( ) A．受精卵中全部遺傳物質(zhì)來自父母雙方的各占一半 B．受精時，精子和卵細胞雙方的細胞核相互融合 C．受精卵中染色體數(shù)與本物種體細胞染色體數(shù)相同 D．受精卵中染色體來自父母雙方的各占一半 13.下列最能表現(xiàn)細胞全能性的細胞是 ( ) A．桑椹胚期細胞 B．囊胚期細胞 C．外胚層細胞 D．滋養(yǎng)層細胞 14.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→卵裂→桑椹胚→原腸胚→囊胚→組織器官的分化 B．受精卵→桑椹胚→卵裂→原腸胚→囊胚→組織器官的分化 C．受精卵→卵裂→原腸胚→桑椹胚→囊胚→組織器官的分化 D．受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化 二.多選題 15．下列關(guān)于精子的發(fā)生過程的敘述中，正確的是（ ） A．在第一階段精原細胞經(jīng)數(shù)次有絲分裂形成多個初級精母細胞 B．第二階段的細胞分裂包括MⅠ和MⅡ兩次分裂 C．同源染色體的分離發(fā)生在第一階段 D．精子細胞變形為精子時細胞內(nèi)的一些物質(zhì)最后脫落 16．在人的個體發(fā)育過程中會出現(xiàn) （ ） A．細胞數(shù)目增加 B．細胞全能性增加 C．細胞種類增加 D．細胞分裂方式增加 17.“設計試管嬰兒”與一般所說的試管嬰兒具有哪些共同的步驟 （ ） A.體外受精 B.胚胎移植 C.基因檢測 D.細胞核移植 18．下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)、早期胚胎培養(yǎng)、植物組織培養(yǎng)和植物無土栽培四種培養(yǎng)基的比較，不正確的是（ ） A．四種培養(yǎng)基都是液體培養(yǎng)基 B．四種培養(yǎng)基內(nèi)都含有水、無機鹽和有機碳源 C．四種培養(yǎng)基內(nèi)都需要添加相應的激素 D．前兩種動物培養(yǎng)基需要添加血清，而后兩種植物培養(yǎng)基不需要添加血清 19．下列關(guān)于卵細胞采集的敘述正確的是( ) A．有些動物在采集時要用促性腺激素處理 B．從輸卵管中取出的卵子，可直接與獲能的精子在體外受精 C．對有些動物可以直接從活體卵巢中吸取卵母細胞 D．采集的卵母細胞，也可直接與獲能的精子在體外受精 20. 下列關(guān)于胚胎分割的敘述，正確的是 （ ） A．胚胎分割技術(shù)是以細胞全能性為基礎(chǔ)的 B．所需的主要儀器設備為實體顯微鏡和顯微操作儀 C．分割后的胚胎都要轉(zhuǎn)移到空的透明帶中 D．胚胎分割份數(shù)越多，成功率越高 三、非選題： 21.據(jù)科學家研究證實，由精細胞變性為精子的過程中，細胞核變?yōu)榫拥念^部，部分細胞質(zhì)變?yōu)榫拥念i部和尾部，大部分細胞質(zhì)及多數(shù)細胞器被丟棄，但全部的線粒體被保留下來，并集中在頸部。對這一現(xiàn)象的最好解釋是： (1)細胞核內(nèi)含有__________________，以便傳給下一代。 (2)丟棄大部分細胞質(zhì)和細胞器，可使精子的體積_________，運動_________。 (3)精子快速運動主要依靠_________的擺動，其運動的動力主要產(chǎn)生于_________。 (4) 保留全部的線粒體的意義在于：線粒體是__________的主要場所，通過線粒體的生理活動能形成精子運動所需的__________。 22.1999年4月23日晚9時，在廣州中山醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院出生一健康女嬰，她是我國首例第三代試管嬰兒，父母身體健康。嬰兒的母親7年前生下一男嬰，孩子一歲后發(fā)病。最后死于腦出血，5年后，她第二次懷孕6個月時，到醫(yī)院抽羊水及臍帶血診斷，發(fā)現(xiàn)胎兒是男孩，而且是血友病患者，遂引產(chǎn)。夫婦二人最后來到中山醫(yī)科大學附屬醫(yī)院做試管嬰兒。醫(yī)生培養(yǎng)了7個可做活體檢查的胚胎，并抽取每個胚胎1～2個細胞進行檢查后，選擇了兩個胚胎進行移植，最后一個移植成功。根據(jù)此資料回答下列問題： （1）試管嬰兒技術(shù)作為現(xiàn)代生物技術(shù)和母親正常懷孕、生產(chǎn)的過程相同之處是________________________，不同點在于________________ （2）血友病的遺傳方式為_________________________，如果用H（h）表示血友病基因或正?；?，則父、母親的基因分別是_________和____________。如果該夫婦再生一男孩，患血友病的概率是__________ （3）醫(yī)生抽取活體胚胎的1或2個細胞后，可通過觀察_______________，判斷早期胚胎的性別，你認為醫(yī)生應選用_____性胚胎進行移植，原因是_______________________________。應用現(xiàn)代生物技術(shù)，現(xiàn)在人們已能夠選取最理想的胚胎，其基因型應該是____________。自然狀態(tài)下，出現(xiàn)這樣胚胎的概率是_______________。該實例體現(xiàn)了現(xiàn)代科學技術(shù)應用于社會和人類生活的重要意義。 23 ．胚胎發(fā)育的過程受細胞核和細胞質(zhì)、胚胎各細胞群之間的相互作用的制約。下圖是施佩曼的三個實驗，請分析回答： 注：灰新月區(qū)是指蠑螈受精卵上的一個淺灰色的半月形區(qū)帶，該區(qū)屬于細胞質(zhì)的一部分。 （1）1928年，德國學者施佩曼做了一個實驗：他用較細的嬰兒頭發(fā)將蠑螈的受精卵結(jié)扎成兩個半球狀，其中的一個半球中含灰新月區(qū)和細胞核，另一個不含這個區(qū)帶。結(jié)果前者發(fā)育成了胚，后者則不能。即使后者含有細胞核，細胞也不能分化，只能發(fā)育成沒有一定形狀的團塊。該實驗說明了________________________________。 （2）施佩曼的第二個實驗也是將受精卵結(jié)扎，兩個半球都含灰新月區(qū)，但一個半球含細胞核，另一個半球不含細胞核。結(jié)果有細胞核的半球能夠進行正常的卵裂，沒有細胞核的則不能進行卵裂。在16個或32個細胞的時期，他讓一個細胞核通過結(jié)扎處進入無核的半球，結(jié)果這個半球也開始卵裂，并且發(fā)育成了正常胚胎。該實驗說明了_____________________，結(jié)合你所學的知識分析其原因是___________________________________________________。 （3）施佩曼的第三個實驗：將原腸胚的胚孔背唇（能發(fā)育成脊索，而脊索上方的外胚層細胞則分化成神經(jīng)組織）切下來，移植到另一個正常原腸胚的腹部。實驗結(jié)果，移植物發(fā)育成第二條脊索，并且在移植物的上方出現(xiàn)了一條神經(jīng)板，最后這個原腸胚發(fā)育成了一個雙頭怪物。該實驗表明：在移植物的作用下，移植物周圍的胚層_____________________________________________________。 （4）綜合上述三個實驗，可以推斷_____________________________________。 第31課 胚胎工程（1） 例1：解析：精子獲能后才具有受精能力，因此體外受精要給予獲能處理；精子入卵后自然會形成兩道屏障防上多精入卵，入卵后的另一變化是分別形成雄原核和雌原核，二者融合成合子后受精完成，而不是二者原有細胞核的融合，因此B、C、D沒有必要。答案：A 例2：解析：卵母細胞要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移植入母體后繼續(xù)發(fā)育形成幼體產(chǎn)出。答案：C 課堂練習：1D 2D 3D 4D 5B 6C 7A 8CD 9BD 10ABD 11ACD 12ACD 13.(1)受精卵一卵裂期一桑椹胚一囊胚期一原腸胚期一組織、器官、系統(tǒng)的形成一胎兒 原腸胚期 (2)囊胚 透明帶 滋養(yǎng)層 內(nèi)細胞團 (3)桑椹胚或囊胚 14．（1）中心體 培養(yǎng)法 化學誘導法 減Ⅱ中 （2）透明帶反應 卵黃膜的封閉作用 （3）動物細胞培養(yǎng) 桑椹胚或囊胚 內(nèi)細胞團 課后練習： 1D 2D 3B 4A 5D 6D 7C 8D 9A 10B 11D 12A 13A 14D 15ABD 16ACD 17AB 18ABC 19ABC 20 AB 21. (1)遺傳物質(zhì) (2)變小 靈活 (3)尾部 線粒體 (4)有氧呼吸 ATP 22.（1）通過有性生殖產(chǎn)生 在母體子宮內(nèi)發(fā)育形成胎兒，受精作用在體外，并在體外發(fā)育成早期胚胎進行胚胎移植 （2）伴X隱性遺傳 XHY XHXh 1/2 （3）染色體組成 女 男性胎兒從母親獲得h基因，患病可能為50% XBXB 1/4 23.（1）灰新月區(qū)（細胞質(zhì)）在胚胎正常發(fā)育過程中起著重要的作用 （2）在胚胎發(fā)育過程中細胞核起主導作用 細胞內(nèi)的絕大部分基因位于細胞核內(nèi)的染色體上，通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA進入細胞質(zhì)，翻譯成各種蛋白質(zhì)，從而決定個體發(fā)育的方向 （3）改變了原來的發(fā)育方向，發(fā)育成了神經(jīng)組織以至整個頭部 （4）細胞核在胚胎發(fā)育過程中起主導作用，但是細胞核的活動要受到細胞質(zhì)的調(diào)節(jié)和制約；胚胎各細胞群之間的相互作用也會影響胚胎發(fā)育的過程