2018-2019学年高二生物选修1-3专题四 胚胎工程4.2 体外受精和早期胚胎培养

人教版高中生物选修三目录（完善版）（五个专题，16小节）
专题1 基因工程
1.1 DNA 重组技术的基本工具
1.2 基因工程的基本操作程序
1.3 基因工程的应用
1.4 蛋白质工程的崛起
专题2 细胞工程
2.1 植物细胞的工程
2.1.1植物细胞工程的基本技术
2.1.2植物细胞工程的实际应用
2.2 动物细胞工程
2.2.1动物细胞培养和核移植技术
2.2.2动物细胞融合与单克隆抗体
专题3 胚胎工程
3.1 体内受精和早期胚胎发育
3.2 体外受精和早期胚胎发育
3.3 胚胎工程的应用及前景
专题4 生物技术的安全性和伦理问题
4.1 转基因生物的安全性
4.2 关注生物技术的伦理问题
4.3 禁止生物武器
专题5 生态工程
5.1 生态工程的基本原理
5.2 生态工程的实例和发展前景。

胚胎工程胚胎工程：是指对动物胚胎工程：是指对动物 早期胚胎 或 配子 所进行的多种所进行的多种 显微操作显微操作 和处理技术和处理技术,,如 体外受精 、 胚胎移植胚胎移植胚胎移植 、 胚胎分割胚胎分割 、 胚胎干细胞培养胚胎干细胞培养 等技术。

经过处理后获得的胚胎,还需移植到雌性动物体内生产后代还需移植到雌性动物体内生产后代,,以满足人类的各种需求。

以满足人类的各种需求。

3.1 体内受精和早期胚胎发育1、精子的发生场所：场所：___睾丸_____________时间：从时间：从____________初情期初情期______________________开始，到生殖机能衰退开始，到生殖机能衰退开始，到生殖机能衰退过程：（过程：（11）精原细胞→多个初级精母细胞）精原细胞→多个初级精母细胞（2）1个初级精母细胞→个初级精母细胞→22个次级精母细胞→个次级精母细胞→44个精子细胞（通过减数分裂，即MI 和MII MII））（3）精子细胞→精子（通过变形）（）精子细胞→精子（通过变形）（___细胞核_____变成精子的头部；变成精子的头部；变成精子的头部；___________高尔基体_________发育成头部的顶发育成头部的顶体；体；___中心体____演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成_________线粒体鞘线粒体鞘____；细胞内的其他物质浓；细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做缩为球状，叫做______原生质滴原生质滴____，最后脱落），最后脱落），最后脱落）精子的外形：哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分精子的外形：哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分 头 、 颈 和 尾 三大部分。

不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小态相似，大小略有不同，与动物的体型大小 无关无关 。

2、卵子的发生 场所：场所：____卵巢____________时间：时间： 性别分化性别分化_以后（胎儿时期完成了以后（胎儿时期完成了_ _ 卵原细胞_的形成和在卵巢内的储备），从初情期开始，到生殖机能衰退能衰退过程：（过程：（11）卵原细胞→初级卵母细胞）卵原细胞→初级卵母细胞（2）1个初级卵母细胞→个初级卵母细胞→11个次级卵母细胞＋第一极体（个次级卵母细胞＋第一极体（___________排卵______前后完成）前后完成）前后完成）（3）1个次级卵母细胞→个次级卵母细胞→11个卵子＋第二极体（个卵子＋第二极体（_________受精受精________过程中完成）过程中完成）过程中完成）卵子是否受精标志：卵子是否受精标志： 卵细胞和透明带的间隙可以观察到两个极体时 精子卵子发生上的重要区别：精子卵子发生上的重要区别： 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备 讨论：一个卵泡中能形成讨论：一个卵泡中能形成 1 1 个成熟的卵子；排卵是指个成熟的卵子；排卵是指 卵子 从 卵泡 排出；刚排出的卵是成熟的卵子吗？排出；刚排出的卵是成熟的卵子吗？排出；刚排出的卵是成熟的卵子吗？ 3、受精 概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程场所：雌性的场所：雌性的________生殖道___________内内过程：（过程：（11）受精前的准备阶段1：________精子获能__（刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在（刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道 发生相应的生理变化后，才能获得受精能力）发生相应的生理变化后，才能获得受精能力）（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（卵子在受精前也要类似：卵子的准备（卵子在受精前也要类似 精子获能精子获能 的过程。

高二生物选修3 专题三胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育执笔人：sds 一、知识与技能目标1．简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。

2．了解哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作j用的概念和生理功能。

3．简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。

二、过程与方法目标本节可用题图或其他有关的背景材料导入，通过背景材料引出胚胎工程的概念关于“科技探索之路——胚胎工程的建立”，建议自己快速阅读(快速阅读可使己集中注意力，提高自学的能力，有助于理解课文)。

关于体内受精的有关内容，建议在已有的“减数分裂”和“受精作用’’知识基础上，运用多媒体、图解讲述。

关于胚胎发育的有关内容，可结合课外活动“观察蛙受精卵的分裂”进行讲述胚胎发育的各个阶段及其特点，还可进行小组讨论、总结。

三、情感与价值观目标认同胚胎工程建立及发展的意义。

体会运用合作探究学习的成果，通过合作探究学习，在评价过程中发现自己，肯定自己，不断感受成功的喜悦。

四、教学过程精子和卵子的发生1．精子的发生（1）场所：精子的发生是在内完成的。

（2）时期：从开始直到。

（3）过程：发生的过程大体可分个阶段。

第一阶段：细胞的形成：精原细胞经过__________分裂产生多个__________细胞第二阶段：细胞的形成：初级精母细胞经分裂形成含有染色体的细胞第三阶段：变形：变为精子头部的主要部分，发育为头部的顶体，______________演变为精子的尾，____形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩成___________________。

(4)精子的形态．外形似，分、、三大部分。

2．卵子的发生(1)场所：卵子的发生是在内完成的。

(2)过程：雌性胎儿卵巢内的，通过增加其数量，演变为，被包围形成卵泡。

初级卵母细胞经过分裂变为成熟的卵子。

减数第一次分裂时间是在完成的，结果是产生。

减数第二次分裂时间是在的过程中，结果是产生。

受精1．卵子受精的标志：在的间隙可以观察到时。

选修三专题3 3.2 体外受精和早期胚胎培养一、学习目标1.简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

2.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

二、教学建议1.课时数：本节教学建议用2课时。

2.课时侧重点：（1）体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

（2）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

3.教学策略教学过程一定要根据学生的具体情况、教材的内容、教学的条件综合考虑进行。

本节教材是在哺乳动物体内受精和胚胎发育的理论基础上，着重简述哺乳动物体外受精和胚胎早期培养的技术方法。

本节内容简单，学生通过阅读基本能明白。

另外，由于所讲内容技术性较强，与学生的生活相距较远，不易引起学习兴趣，所以教师可采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，创设出一种新的学习情景，在教师的带领下，让学生以胚胎工程学家的身份出现，亲历其境地去思考和探究“体外受精和早期胚胎培养”的过程，领悟其探究的方法，以达到激发兴趣、培养能力、获取知识的目的。

对具体的教学方法建议如下。

教师课前搜集有关“试管牛”技术及其发展的资料，并制作“利用屠宰厂牛卵巢收集卵母细胞，并工厂化生产试管胚胎”的计算机辅助教学软件（或投影片）。

同时，教师布置学生搜集有关“试管牛”的资料。

在课堂活动中，教师首先提出问题：“你听说过试管牛、试管羊吗？你知道什么是试管动物技术吗？”从而引出试管动物技术的概念及体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义，提出本节主题。

接着，请学生回忆第一节课的内容，并思考讨论以下各题：（1）哺乳动物体内胚胎的形成需要经过哪些过程？（精子和卵子的发生—受精—胚胎的发育）（2）哺乳动物体外胚胎的发育需要完成哪些环节？（获得精子和卵子—体外受精—体外胚胎培养）。

在学生讨论出结果的基础上，教师告诉学生，胚胎工程专家就是根据这几个环节来研究哺乳动物体外受精和胚胎早期培养方法的。

今天请大家来扮演胚胎工程专家，共同模拟研究“试管牛”工厂化生产的技术流程。

3.2 体外受精和早期胚胎培养【学习目标】1．简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

2．简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

3．认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义【学习重点】1．体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

2．哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

【学习难点】1．卵母细胞的采集和培养。

2．精子的采集和获能。

【自主学习】一、试管动物技术1．试管动物技术是指：通过___________使卵子和精子在___________成熟和受精，并通过培养发育为___________后，再经移植产生后代的技术。

2．这项技术的前期工作包括___________和___________。

二、体外受精1．哺乳动物的体外受精主要包括___________、___________和___________等主要步骤。

2．卵母细胞的采集和培养(1)对于实验动物如小鼠、兔、猪、羊，常采用___________处理，使其排出更多的___________，然后从___________中冲取卵子。

(2)对于大型动物或大家畜，如牛，一般从已屠宰母畜的___________中采取，或借助于超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的___________中吸取卵母细胞。

(3)从___________中冲取的卵子，可直接与获能的精子在体外受精；从___________中采取的卵母细胞，需要在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精。

3．精子的采集和获能(1)收集精子的方法①假阴道法：大家畜或大型动物。

②___________：体型较小，易于控制的。

③___________：野生动物或经济动物。

(2)精子体外获能的方法①培养法：对于___________、家兔及___________等动物的精子，采用将精子放人人工配制的___________中使其获能。

②化学诱导法：对于___________等家畜的精子，可采用将精子放在一定浓度的___________或钙离子载体A23187溶液中，用___________诱导精子获能。

第2节体外受精和早期胚胎发育[重难点]重点：1.体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤难点：1.卵母细胞的采集和培养2.精子的采集和获能[知识精讲]教材梳理知识点一试管动物技术试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。

注意：1.试管动物技术的生殖方式是有性生殖。

但要特别注意题目是怎样问的，如果是问试管动物，那么是有性生殖，如果是问克隆过程中的胚胎移植，那么是无性生殖。

2.试管动物技术涉及到的生物技术有体外受精和胚胎移植技术。

知识点二体外受精哺乳动物的体外受精主要包括：卵母细胞的采集、精子的获能和受精。

1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞采集的方法和操作的要领：方法〔1〕：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。

方法〔2〕：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。

方法〔3〕：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。

需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。

后两种方法适用于大家畜和大动物。

采集的卵母细胞需在体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精。

2. 精子的获能〔1〕采集精子的方法及要求：采集精子的方法主要有假阴道法、手握法和电刺激法。

假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求。

同时要配备有与供精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。

手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子部分的精液。

电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢引起射精，此方法只适用于野生或某些经济动物。

此外，对于啮齿类的实验动物可在处死后从附睾尾收集精液。

3．1 体内受精和早期胚胎发育[学习目标] 1.说出精子和卵子的形成过程及异同。

2.简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。

3.概述哺乳动物受精卵的发育过程以及桑椹胚、囊胚时期的特点。

方式一黑脚雪貂目前已成为世界上濒危的哺乳动物之一。

成年黑脚雪貂平均身长0.5米，体重1千克，毛色浅黄。

美国史密森国家动物园科学家利用两只死亡多年的雄性雪貂的冷冻精液，通过人工授精，成功培育出了两只雪貂宝宝，所用精液采集于1997年和1998年并被冷冻保存长达10年之久。

雪貂宝宝的培育成功，为这种世界上濒临灭绝的哺乳动物的保护提供了有效方法。

动物的精子是怎样形成的？雪貂宝宝经过了怎样的发育过程呢？请进入本节的学习。

方式二英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个4细胞胚胎移植到一只毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内，结果生出两只纯种的安哥拉兔。

这是世界上第一例胚胎移植，胚胎工程由此创始。

什么是胚胎工程呢？胚胎工程的操作对象、技术手段、理论基础分别是什么？想了解这些，就让我们先来学习这一节：体内受精和早期胚胎发育。

一、胚胎工程的概念与精子、卵子的发生1．胚胎工程的概念(1)操作对象：动物早期胚胎或配子。

(2)处理技术：如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

(3)特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

(4)理论基础：哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。

(5)实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。

2．精子的发生(1)场所：在睾丸内完成。

(2)时期：从初情期开始到生殖机能衰退。

(3)过程第一阶段⎩⎪⎨⎪⎧精原细胞↓有丝分裂多个精原细胞↓染色体复制和其他物质的合成初级精母细胞第二阶段⎩⎪⎨⎪⎧↓减数第一次分裂次级精母细胞↓减数第二次分裂第三阶段⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧精子细胞↓变形—⎩⎪⎨⎪⎧ 细胞核→精子头的主要部分高尔基体→头部的顶体中心体→精子的尾线粒体→线粒体鞘其他物质→原生质滴，最后脱落精子3．卵子的发生(1)场所：在雌性动物的卵巢内完成。

体外受精和早期胚胎培养一、教材分析本节课是高中生物教材选修三第三章第二节的内容，是学生在学习了体内受精和早期胚胎发育的基础上展开的。

本节课进一步学习胚胎工程技术，着重简述哺乳动物体外受精及早期胚胎培养的技术方法。

体外受精在胚胎工程技术中应用得较多，是胚胎工程技术的基础。

胚胎工程与基因工程、细胞工程等现代生物科技联系密切，比如将基因表达载体导入受精卵中，在体外完成早期胚胎培养，然后移植到生物体内。

这是基因工程与胚胎工程的结合，卵母细胞在体外培养至成熟的过程中，利用了细胞工程中的动物细胞培养技术，体现了胚胎工程与细胞工程的结合。

关于“试管婴儿”，存在着伦理道德方面的问题，因此与《生物技术的安全性和伦理问题》这个专题存在着一定的联系。

二、教学目标1．知识与技能（1）简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

（2）认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

（3）掌握胚胎早期培养的目的和方法。

2．过程与方法以“试管牛”为例，让学生以胚胎学家的身份去思考、去探究，从而激发他们学习的兴趣，让他们养成主动获取知识的习惯。

3．情感态度与价值观学生通过利用已学的体内受精和早期胚胎发育的知识，合理的推理和设计体外受精与胚胎培养的流程，从而发现理论与实践的结合点与差异，体会科学探索的艰巨性，掌握科学探究的一般方法。

三、教学重难点重点：（1）了解体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

（2）简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

难点：（1）卵母细胞的采集和培养。

（2）精子的采集和获能。

（3）胚胎的早期培养的目的和方法。

四、教学准备多媒体课件、导学案。

五、课时安排1课时。

六、教学过程设置情境，导入新课：我的一户邻居夫妻感情很好，一切让人看起来是那么的美好。

美中不足的是结婚多年没有孩子，家里少了一点孩子带来的乐趣。

经检查，是因为妻子输卵管不通，医生给他们提供了一个建议——试管婴儿。

这项技术目前已经基本成熟，成功率很高，解决了很多类似这样夫妻的问题。

4．1体内受精和早期胚胎发育1．精子发生的过程：精原细胞――→有丝分裂精原细胞―→初级精母细胞――→M Ⅰ次级精母细胞――→M Ⅱ 精子细胞――→变形精子 2．卵子发生的过程：卵原细胞――→有丝分裂卵原细胞―→初级卵母细胞――→M Ⅰ 次级卵母细胞和第一极体――→M Ⅱ 卵子和第二极体3．防止多精入卵有两道屏障，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。

4．判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜与透明带的间隙能观察到两个极体，受精作用完成的标志是雌雄原核融合形成合子。

5．早期胚胎发育的过程：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚。

一、胚胎工程的概念1．操作对象：动物的早期胚胎或配子。

2．技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

3．实质：在体外条件下，对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。

二、精子和卵子的发生1．精子的发生(1)场所：哺乳动物精子发生的场所是睾丸。

(2)时间：从初情期开始，直到生殖机能衰退。

(3)过程：[填图](4)变形过程中细胞发生的变化：[连线]2．卵子的发生(1)场所：雌性动物的卵巢内。

(2)时期：在动物胚胎性别分化以后。

(3)过程：[填图]三、受精1．概念：精子和卵子结合形成合子(受精卵)的过程。

2．场所：雌性动物的输卵管内。

3．过程：[填图]四、早期胚胎发育1．过程受精卵―→卵裂期―→桑椹胚―→囊胚―→原肠胚2．各阶段的特点(1)卵裂期：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数量不断增加，但胚胎的总体积并不增加或略有缩小。

(2)桑椹胚：细胞数目达到32个左右，每个细胞都是全能细胞。

(3)囊胚：细胞开始出现分化，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，随着胚胎的进一步发育，出现囊胚腔。

(4)原肠胚：内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层，出现原肠腔。

1．雄性动物能产生精子的阶段是()A．初生到成年B．初情期开始到个体衰老C．从初情期开始，直到生殖机能衰退D．从胚胎开始直到生殖器官的成熟解析：选C雄性动物从初情期开始，直到生殖机能衰退，在睾丸的曲细精管内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。

4．2体外受精和早期胚胎培养1．试管动物技术运用的技术手段主要有体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。

2．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。

3．从卵巢采集的卵母细胞需在体外培养到MⅡ中期才能与获能的精子受精。

4．收集精子常用的方法有假阴道法、手握法和电刺激法。

5．精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。

6．哺乳动物胚胎的培养液中，除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等营养物质。

7．动物胚胎一般在桑椹胚或囊胚阶段进行移植。

一、试管动物技术1．概念：试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。

2．主要技术手段：体外受精、早期胚胎的培养和胚胎移植。

3．应用：主要用于良种动物的快速大量繁殖。

二、体外受精1．卵母细胞的采集和培养[连线]2．精子的采集和获能(1)精子的采集：[连线](2)精子的获能：[填表]3．受精获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

三、胚胎的早期培养1．培养液的成分无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。

[巧学妙记]巧记早期胚胎培养的培养液成分2．培养的目的(1)检查受精状况和受精卵的发育能力。

(2)使胚胎发育到适宜的阶段向受体移植或冷冻保存。

3．胚胎移植的时间(1)牛、羊一般在桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植。

(2)人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。

1．采集卵母细胞常用的方法有()①用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子②化学诱导法③电刺激法④从活体动物卵巢中吸取卵母细胞A．①②B．②③C．①④D．③④解析：选C小型动物常用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子，此方法获得的是成熟的卵子；对于大型动物，常从活体动物卵巢中吸取卵母细胞，此方法获取的卵母细胞需要继续培养至成熟。