資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 生物學 年級 高二 學期 春季
課題 第2章 第3節 一、胚胎工程的理論基礎
教學目標
1.生命觀念: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。 2.科學思維:以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發育的過程。
教學內容
教學重點： 1. 受精的基本過程。
2. 胚胎早期發育的基本過程。
教學難點： 1. 受精過程中精子和卵子的生理變化。
教學過程
【導入】從社會中來：我國對奶類的總需求量很大，但與奶業發達的國家相比，我國奶牛的單產水平還存在一定差距。奶牛品種是影響產奶的主要因素之一，而引進一頭成年奶牛往往需要數萬元，高昂的價格使得靠大量引進優良品種來提高產量不太可行。能不能讓引進的兩種奶牛快速、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一頭犢牛，一生約生育四五次。如何解決這個難題呢？ 【一、胚胎工程概述】 胚胎工程：指對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞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生產后代，以滿足人類的各種需求。胚胎工程技術包括體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。 操作對象：生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞 技術手段：體外受精、胚胎移植、胚胎分割等 理論基礎：哺乳動物體內受精和早期胚胎發育的規律 工程實質：在體外條件下， 對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作 【二、胚胎工程的理論基礎——受精】 受精是精子與卵子結合形成合子（即受精卵）的過程，包括受精前的準備階段和受精階段。在自然條件下，哺乳動物的受精在輸卵管內完成。 受精前的準備 精子獲能：剛排出的精子必需在雌性動物的生殖道發生相應生理變化后，才能獲得受精能力，這一現象稱為“精子獲能”。 精子獲能的方法：利用雌性動物的生殖道或將精子培養到獲能液（Ca2+載體、肝素等）中使其獲能。 注：不同種動物精子的形態相似，大小略有不同，與動物的體型大小無關。 精子獲能現象的發現： 1951年，張明覺發現“精子獲能”的生理現象。同年，澳大利亞學者奧斯汀博士也在實驗中發現相同現象。國際生理學界把他們倆的研究成果命名為“張—奧原理”。這一現象的發現解開了精卵受精之謎，為哺乳類卵子體外受精的成功，奠定了理論基礎。 1959年，他首次成功地把兔子的精子和卵子在體外結合，再放回到兔子子宮里，體外受精的卵子發育正常，文章發表在1959年的《自然》雜志上。正是他的研究，促成了第一個試管嬰兒的誕生，因此，張明覺博士也被譽為“試管嬰兒的先驅”。 卵子準備：動物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是初級卵母細胞，如馬、犬等；有的可能是次級卵母細胞，如豬、羊等。但他們都要在輸卵管內進一步發育成熟，到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。 受精過程 1．精子穿過卵細胞膜外的結構（釋放出多種酶，以溶解卵細胞膜外的一些結構。）→2．精子接觸卵細胞膜（精子觸及卵細胞膜的瞬間，透明帶會迅速發生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶。精子入卵后，卵細胞膜會立即發生生理反應，拒絕其他精子再進入卵內。）→3．精子入卵形成雄原核；同時卵子完成減數分裂Ⅱ，釋放第二極體后，形成雌原核（精子入卵后，尾部脫離，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，叫做雄原核。）→4．雌雄原核靠近→5．核膜消失，第一次卵裂即將開始（雌雄原核充分發育后，相向移動，彼此靠近，核膜消失。這個含有兩個染色體組的合子就是受精卵。受精過程結束后，受精卵的發育也就開始了。） 受精的標志：觀察到兩個極體或者雌、雄原核 多數哺乳動物的第一極體不進行減數分裂Ⅱ，因而不會形成兩個第二極體。 受精完成的標志：雌雄原核形成合子 視頻演示：受精過程 【三、胚胎工程的理論基礎——胚胎早期發育】 胚胎發育的場所：輸卵管和子宮 早期胚胎發育的起始場所在輸卵管，在透明帶內進行有絲分裂，細胞的數量不斷增加，但胚胎的總體積不增加。 桑葚胚：當卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團，形似桑葚時，這時的胚胎稱為桑葚胚。桑葚胚通常由32個細胞左右，每個細胞都能發育成組成個體的任何組織細胞或胎盤、胎膜等胚外組織細胞。 囊胚：胚胎進一步發育，胚胎的內部出現了含有液體的腔一囊胚腔，這個時期的胚胎叫作囊胚。 ①內細胞團：聚集在胚胎一端的細胞形成內細胞團，將來發育成胎兒的各種組織。 ②滋養層細胞：沿透明帶內壁擴展和排列的細胞，稱為滋養層細胞，它們將來發育成胎膜和胎盤。 原腸胚：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作孵化。囊胚孵化后，將發育形成原腸胚。原腸胚表面的細胞層為外胚層，向內遷移的細胞形成內胚層。隨著發育的進行，一部分細胞還會在內、外兩個胚層之間形成中胚層。這三個胚層將逐漸分化形成各種組織、器官等。 {思考討論：不同動物受精卵發育的比較} 不同動物受精卵發育及其進入子宮的時間有明顯的差異。請分析下表，討論相關問題。幾種動物受精卵發育及其進入子宮的時間表。（詳見教材59頁表格） 討論1. 表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？ 提示：比較而言，馬的胚胎進入子宮時，發育程度最高，它處于囊胚階段。 討論2. 將體外培養的小鼠胚胎移植到母鼠子宮時，應選擇至少發育到什么階段的胚胎 如果換成牛又該怎樣處理？ 提示：小鼠應選擇至少發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育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。 討論3. 為什么說關于動物的體內受精和胚胎發育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎 請結合所學習的內容舉例說明。 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育規律的基礎上實現的。人們正是在認識了這些自然規律的基礎上，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條件下繼續發育等。 【課堂小結】

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