高中生物 第一單元 生物技術(shù)與生物工程 第三章 胚胎工程 1.3.1 動物胚胎發(fā)育的基本過程課件 中圖版選修3

第三章第三章 胚胎工程胚胎工程第一節(jié)第一節(jié) 動物胚胎發(fā)育的基本過程動物胚胎發(fā)育的基本過程 課程標準 簡述動物胚胎發(fā)育的基本過程。 課標解讀 1了解哺乳動物受精作用過程。 2簡述哺乳動物胚胎發(fā)育的基本過程及其主要特點。 絕大多數(shù)動物胚胎發(fā)育的基本過程大體上是_，主要包括_、_、_和_等。 (1)概念：受精是_和_結(jié)合形成_的過程。受精受精1動物胚胎發(fā)育的過程動物胚胎發(fā)育的過程一致的一致的受精受精卵裂卵裂原腸作用原腸作用器官形成器官形成2受精受精精子精子卵細胞卵細胞受精卵受精卵 (2)過程：在受精過程中，精子的_進入卵細胞內(nèi)部，_留在外面，_與_的_會合在一起，使受精卵中的該物質(zhì)恢復到_的水平。精子的進入還啟動卵內(nèi)的一系列活動，如阻止_、激活 _等。 (3)場所：哺乳動物的受精是在_進行的，一般發(fā)生在_，母體為受精提供了特殊的_和_。 (1)概念：精子獲能是指射出的精子在_ _的作用下，_和_上發(fā)生變化并具有_的過程。頭部頭部尾部尾部精核精核卵核卵核染色體染色體體細胞體細胞后續(xù)精子入卵后續(xù)精子入卵受精卵的分裂受精卵的分裂體內(nèi)體內(nèi)輸卵管上段輸卵管上段環(huán)境環(huán)境條件條件3精子獲能精子獲能生殖道若干獲能因生殖道若干獲能因子子生理生理形態(tài)形態(tài)受精能力受精能力 (2)生理變化 a精子_增強，_升高，尤其是尾部的_ _活動旺盛，尾部振幅_。 b膜代謝_，膜內(nèi)外離子的_；膜電位的改 變引起多種_，引發(fā)一系列_。 c獲能后的精子由_運動前進變?yōu)榧ち业腳運動。這是判斷精子是否獲能的主要方法?；盍盍粑俾屎粑俾示€粒線粒體體大而有力大而有力加強加強交換頻繁交換頻繁酶系激活酶系激活酶促反應酶促反應直線直線曲線曲線 精子和卵細胞是經(jīng)哪種分裂方式產(chǎn)生的？它們精子和卵細胞是經(jīng)哪種分裂方式產(chǎn)生的？它們所含染色體的數(shù)目和形態(tài)與正常體細胞有何不同？所含染色體的數(shù)目和形態(tài)與正常體細胞有何不同？提示提示減數(shù)分裂。數(shù)目減半，無同源染色體減數(shù)分裂。數(shù)目減半，無同源染色體(形態(tài)均不相形態(tài)均不相同同)。思維激活思維激活1 受精的過程 在自然條件下，受精是在雌性哺乳動物的輸卵管上段發(fā)生的。 (1)精子獲能 哺乳動物的精子離開睪丸后，必須經(jīng)過成熟和獲能過程才能使卵子受精。精子在附睪成熟。成熟的精子必須在雌性動物的生殖道(子宮和輸卵管)中經(jīng)歷一段時間才能獲得受精能力，這個過程叫做獲能。卵泡液、輸卵管分泌物、血清等液體可使精子獲能。 (2)卵子的準備 卵子都要在輸卵管中進一步成熟，達到減數(shù)第二次分裂中期時，才具備受精能力。 特別提醒在提供一系列適宜的條件時，精子和卵細胞均可在體外發(fā)育成熟，并完成受精過程。對于哺乳動物而言，精子與卵子的結(jié)合發(fā)生在 ()。 A卵巢內(nèi) B陰道內(nèi) C輸卵管內(nèi) D子宮內(nèi) 解析受精作用發(fā)生的場所是輸卵管。 答案C【鞏固鞏固1】 (1)概念：卵裂是指_進行有序的_的過程。 (2)特點：卵裂速度快，卵裂球_，總體積_ _；早期胚胎細胞的_和_基本沒有改 變。 (3)影響因素：卵裂的速度主要取決于受精卵中卵黃物質(zhì)的_和_。一般情況下，卵黃含量_的一極( _)的卵裂速度高于卵黃含量_的一極(_)。早期胚胎的發(fā)育早期胚胎的發(fā)育1卵裂卵裂受精卵受精卵有絲分裂有絲分裂越來越小越來越小基本基本不變不變功能功能發(fā)育潛能發(fā)育潛能含量含量分布分布低低動物極動物極高高植物極植物極 (4)結(jié)果：卵裂到一定程度后，胚胎的表面由_構(gòu) 成，而其內(nèi)部是_或只有_，沒有細胞結(jié)構(gòu)，此時的胚胎稱為_，中間的腔稱為_。 (1)場所：最初幾次在母體的_中進行。 (2)特點：受精一天后才卵裂，而且_。 (3)結(jié)果：形成了具有_、_和_的囊胚，此時囊胚進入母體子宮內(nèi)并植入到_ _中。囊胚中內(nèi)細胞團的細胞將發(fā)育成_，外部細胞將發(fā)育成一些胚外組織，如_和_等，它們可以為胚胎提供正常發(fā)育所需的_和_等。卵裂球卵裂球空的空的卵黃卵黃囊胚囊胚囊胚腔囊胚腔2哺乳動物的卵裂哺乳動物的卵裂輸卵管輸卵管速度緩慢速度緩慢內(nèi)部細胞內(nèi)部細胞(內(nèi)細胞團內(nèi)細胞團)外部細胞外部細胞囊胚腔囊胚腔子宮子宮內(nèi)膜內(nèi)膜幼體幼體絨毛膜絨毛膜胎盤胎盤氧氣氧氣營養(yǎng)物質(zhì)營養(yǎng)物質(zhì) (1)開始：囊胚形成后，囊胚的一部分細胞，通過_ _向_遷移。 (2)原腸胚：包括_、_、_三個胚層，_形成得最晚。 早期胚胎在三個胚層建立之后就孕育著各種_的形成過程。最早形成的為腦和脊髓原基_，隨后相繼形成的有_、_等。此時，_逐漸建立。經(jīng)過進一步的生長和發(fā)育，最終形成_。不同的不同的方式方式內(nèi)部內(nèi)部外胚層外胚層中胚層中胚層內(nèi)胚層內(nèi)胚層中胚層中胚層3原腸作用原腸作用4器官形成器官形成器官原基器官原基神經(jīng)管神經(jīng)管眼原基眼原基肢芽肢芽體形模式體形模式幼體幼體 哪些動物細胞具有全能性？哪些動物細胞具有全能性？提示提示受精卵以及早期胚胎細胞受精卵以及早期胚胎細胞(囊胚的內(nèi)細胞團細胞囊胚的內(nèi)細胞團細胞)。思維激活思維激活2 (1)概念：受精后，受精卵開始有序的有絲分裂的過程。 (2)特點：卵裂速度快。卵裂速度主要取決于受精卵中卵黃物質(zhì)的含量和分布，一般地卵黃含量低的一極的卵裂速度高于卵黃含量高的一極。 體積：卵裂球越來越小，總體積基本不變。 功能：卵裂過程中細胞的功能和發(fā)育潛能基本沒有改變，仍屬于全能干細胞。 (3)結(jié)果：胚胎表面由卵裂球構(gòu)成，內(nèi)部是空的或只有卵黃，稱為囊胚，中間的腔稱為囊胚腔。1卵裂卵裂 (4)哺乳動物的卵裂：卵受精一天后才開始卵裂，且卵裂速度慢，最初在輸卵管中進行，借助輸卵管纖毛的運動朝子宮遷移，到子宮時已發(fā)育成具有內(nèi)細胞團、外部細胞和囊胚腔的囊胚。囊胚最終植入到子宮內(nèi)膜中。內(nèi)細胞團將發(fā)育成幼體，外部細胞將發(fā)育成一些胚外組織，如胎盤和絨毛膜等，胚胎可以通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和養(yǎng)料。 (1)開始：囊胚形成后，囊胚的一部分細胞，通過不同的方式向內(nèi)部遷移，形成內(nèi)胚層，留在外面的成為外胚層，一部分遷入的細胞分化為中胚層。2原腸作用原腸作用 (2)各胚層的繼續(xù)分裂和分化 由外胚層分裂分化形成表皮、神經(jīng)組織等。 由中胚層分裂分化形成骨骼肌、血細胞、軟骨、硬骨細胞和疏松結(jié)締組織等。 由內(nèi)胚層分裂分化形成小腸上皮細胞、呼吸道上皮細胞等。 早期胚胎在三個胚層建立之后就孕育著各種器官原基的形成過程。最早形成的為腦和脊髓原基神經(jīng)管，隨后相繼形成的有眼原基、肢芽等。3器官形成器官形成 早期胚胎發(fā)育的過程總結(jié)4蛙胚的發(fā)育過程是 ()。 A受精卵囊胚卵裂原腸胚胚層分化 B受精卵囊胚卵裂器官形成原腸胚 C受精卵卵裂囊胚原腸胚器官形成 D受精卵原腸胚囊胚卵裂胚層分化 解析蛙胚發(fā)育的起點是受精卵，受精卵經(jīng)卵裂形成具有囊胚腔的囊胚，囊胚后期，胚出現(xiàn)三個胚層，成為原腸胚，原腸胚的三個胚層再分化發(fā)育成各種器官和系統(tǒng)。 答案C【鞏固鞏固2】 胚胎工程是指根據(jù)動物胚胎發(fā)育的_和_，人們采用_，干預一些_動物、_動物甚至人類的_過程，從而形成的一個新的學科。胚胎工程的概念胚胎工程的概念過程過程特征特征工程的手段工程的手段經(jīng)濟經(jīng)濟實驗實驗早期胚胎發(fā)育早期胚胎發(fā)育 胚胎工程的概念 (1)原理：早期胚胎發(fā)育的過程和特征。 (2)內(nèi)容：胚胎移植、體外受精、胚胎克隆、胚胎性別鑒定、胚胎嵌合、轉(zhuǎn)基因動物技術(shù)等。下列不屬于胚胎工程技術(shù)的是下列不屬于胚胎工程技術(shù)的是 ()。A體外受精體外受精 B胚胎分割、胚胎移植胚胎分割、胚胎移植C胚胎干細胞培養(yǎng)胚胎干細胞培養(yǎng) D轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育解析解析胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，包括顯微操作和處理技術(shù)，包括A、B、C等方面；而等方面；而D項是分項是分子水平上的操作，屬于基因工程而不是胚胎工程技術(shù)。子水平上的操作，屬于基因工程而不是胚胎工程技術(shù)。答案答案D【鞏固鞏固3】 我國首例“虎獅獸”2002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【例例1】示例示例一一受精受精 思維導圖： 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止多精入卵，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三項沒有必要。 答案A 歸納提升受精的過程 下圖表示蛙的受精卵發(fā)育至囊胚的過程中，DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標為發(fā)育時間)。其中正確的是 ()?！纠?】示例二示例二早期胚胎發(fā)育早期胚胎發(fā)育 A B C D 思維導圖： 解析蛙受精卵發(fā)育至囊胚的過程中，由于細胞不斷分裂，故DNA的總量逐漸增多；又因細胞分裂所需的營養(yǎng)全部來自卵黃，并非來自外界，故分裂后的細胞體積越來越小。事實上，由于細胞分裂等生命活動的消耗，其有機物總量應減少。 答案A 方法技巧從受精卵開始到囊胚期，囊胚從透明帶內(nèi)孵化出來之前被稱為卵裂期，此時胚胎發(fā)育的特點是：細胞分裂為有絲分裂，且分裂形成的細胞不經(jīng)生長，即進入下一次細胞分裂。因此： 胚胎的總體積不增加或略有縮小，即所有細胞的體積之和不增加或略有縮小； 每個細胞的體積減小，細胞表面積總和與總體積的比值逐漸增加； 細胞的數(shù)目增多，胚胎所含有的DNA分子總數(shù)增加； 胚胎發(fā)育不斷消耗有機物，有機物的總量在下降。 細胞質(zhì)在胚胎發(fā)育過程中起重要作用。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)(受精時，蠑螈卵細胞上出現(xiàn)的一個淺灰色的半月形區(qū)帶)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。這個實驗說明灰新月區(qū)(細胞質(zhì))中含有某種物質(zhì)，只有完全具備這種物質(zhì)，胚胎探究胚胎發(fā)育過程中細胞核和細胞質(zhì)的探究胚胎發(fā)育過程中細胞核和細胞質(zhì)的相互關(guān)系相互關(guān)系技法必備技法必備 發(fā)育才能正常進行。實際上，細胞質(zhì)在胚胎發(fā)育過程中的作用，是影響細胞核基因的表達。 細胞核在胚胎發(fā)育過程中起主導作用。施佩曼的另一個實驗也是將受精卵結(jié)扎，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)育成正常胚胎。這表明在胚胎發(fā)育過程中細胞核起著主導作用。 現(xiàn)代生物學的研究表明，細胞核之所以在胚胎發(fā)育過 程中起主導作用，是因為細胞中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)，從而決定細胞的新陳代謝類型和個體發(fā)育方向。但是，細胞核的主導作用不是絕對的，核的活動不僅受到細胞質(zhì)中一些物質(zhì)的調(diào)節(jié)和制約，而且能對細胞質(zhì)的不同狀態(tài)作出不同的反應。 胚胎發(fā)育過程中細胞群之間的關(guān)系。在原腸胚形成之后，胚胎中將要發(fā)育成的各種器官已經(jīng)定位，但是，各胚層以后的分化并不是孤立進行的，而是要受到各相鄰細胞群的相互作用。這種相互作用包括誘導、抑制和相互識別等。 胚胎發(fā)育的過程受到細胞核和細胞質(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，請分析完成下列問題。 第一次實驗第二次實驗 第三次實驗能力展示能力展示 (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)育成了胚胎，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)，但一個半球含有細胞核，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)了一個雙頭怪物。該實驗證明：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：_ _。 答案(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)生的信使RNA進入細胞質(zhì)，翻譯成各種蛋白質(zhì)，從而決定個體的發(fā)育方向 (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 將來能發(fā)育成胎兒各種組織的是 ()。 A透明帶 B囊胚的內(nèi)細胞團 C囊胚的外部細胞 D原腸胚的內(nèi)胚層 解析囊胚的內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，外部細胞則發(fā)育成為胎兒的胎膜和胎盤。 答案B1. 下列關(guān)于動物胚胎發(fā)育過程的敘述中，錯誤的是 ()。 A胚胎發(fā)育的起點是受精卵 B胚胎發(fā)育時的細胞分裂方式為減數(shù)分裂 C受精卵首先通過卵裂發(fā)育成囊胚 D原腸胚包括三個胚層，各胚層將繼續(xù)分裂分化 解析胚胎發(fā)育時的細胞分裂方式為有絲分裂。 答案B2 下圖為某女性一次生育出男孩甲和乙的示意圖，請據(jù)圖回答問題。3 (1)產(chǎn)生精子的器官是_；過程X發(fā)生的場所是_；過程X的發(fā)生對后代遺傳物質(zhì)的意義是_。 (2)過程Y的細胞分裂方式是_。 (3)人胚胎發(fā)育經(jīng)歷的時期是(用文字和箭頭表示)_，其中，細胞分化最關(guān)鍵的時期_。 (4)已知個體甲控制某性狀的基因型Aa，乙為AA，其最可能的原因是_。 (5)若甲、乙分別在兩個自然環(huán)境差異很大的國家長大。舉出兩人一定相同的性狀如：_；不一定相同的性狀，如_。 答案(1)睪丸輸卵管使后代具有兩個親本的遺傳性狀，維持遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性 (2)有絲分裂 (3)受精卵卵裂囊胚原腸胚器官形成胎兒原腸胚期 (4)受精卵第一次卵裂的有絲分裂過程中發(fā)生了基因突變 (5)眼球中虹膜的顏色等胖瘦等 課堂小結(jié)