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1、 体内受精和早期胚胎发育 教学过程 教 学 内 容教学手段和方法 预期目标1实例引人新专题胚胎工程2学习新课 胚胎工程概述2.1胚胎工程概念2.2胚胎工程的建立及发展意义33学习新课 体内受精 3.1精子和卵子的发生3.2受精3.3胚胎发育（）总结师：通常情况下一只母羊一胎一胎只生1-2只羔羊，畜牧业生产上需要快速增加高产肉羊和奶羊的数量，现在可用生物工程技术之一的胚胎工程来实现这一目标。师：什么是胚胎工程？生：胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎分割，性别鉴定，细胞克隆，转基因胚胎，胚胎干细胞培养等技术。师：请同学们快速阅读科技探索之路胚胎工程的建立，并将每
2、段的第一句和最后一句重新快速阅读一遍，再从读过的段落和句子中试着分析和理解下面的问题：（1）胚胎工程的建立可大致分为几个阶段？在每一个阶段中，胚胎工程技术有什么重大突破？这些重大突破对推动生产力的发展有什么作用？（2）为什么说胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究？（3）美籍华人生殖生物学家张明觉在动物生殖生理学上有什么重大发现？这个发现对促进胚胎工程实现产业化有何意义？（4）通过胚胎工程的建立过程，你如何认识科学，技术，社会三者之间的关系？生：（1）在胚胎移植和体内外受精技术成熟的基础上，科学家又进行了不懈的探索，使胚胎分割，性别鉴定，细胞克隆，转基因胚胎，胚胎干细胞培养等技
3、术应运而生。这些技术与胚胎移植相互配合，将进一步挖掘动物的繁殖潜力，在畜牧业和制药业等领域发挥重要的作用。（2）胚胎移植技术的成功和应用带动和加速了体外受精技术的研究。1951年，美籍华人生殖生物学家张明觉和澳大利亚生物学家奥斯汀（C.R.Austin）在研究家兔体外受精时，发现了哺乳动物精子在与卵子受精前的获能现象。进一步的研究揭示了精子获能的机理，并改进了卵母细胞体外培养条件。这些理论和技术上的成就，推动了哺乳动物体外受精技术的进一步发展和应用。（）见（）中部分。（）胚胎工程的研究每取得一项突破，都会给畜牧业，医药的发展带来一次飞跃；而畜牧业，医药的每一次飞跃发展，又都会给胚胎工程带来新的
4、课题，促进胚胎工程的发展。科学，技术与社会就是在这种相互影响中得到发展。师：研究胚胎工程的百年发展史，能增加我们对胚胎工程的了解，从中领悟科学的发展就是不断“发现问题提出问题设计实验进行实验得出结论”的探索过程。同时，也使我们看到，胚胎工程的研究每取得一项突破，都会给畜牧业，医药的发展带来一次飞跃；而畜牧业，医药的每一次飞跃发展，又都会给胚胎工程带来新的课题，促进胚胎工程的发展。科学，技术与社会就是在这种相互影响中得到发展的。但是，应该知道，科学基础理论的研究在推动技术进步中具有核心作用。师：在胚胎移植和体外受精在胚胎移植和体内外受精技术成熟的基础上，科学家又进行了不懈的探索，使胚胎分割，性别
5、鉴定，体细胞克隆，转基因胚胎，胚胎干细胞培养等技术应运而生。关于体细胞克窿，转基因等技术与胚胎工程的内在联系，请同学们自己查找资料去了解。师：这些技术与胚胎移植相互配合，将进一步挖掘动物的繁殖潜力，在畜牧业和制药业等领域发挥重要的作用。下面我们一起学习胚胎工程的理论基础哺乳动物的体内受精和早期胚胎的发育师：前面我们已经学过“减数分裂”和“受精作用”的相关内容。根据“减数分裂和“受精作用”投影片我们一起回忆“减数分裂和“受精作用”的基本内容。师：事实上哺乳动物的精子和卵子的发生过程比我们想象的要复杂的多，具体过程请大家阅读书本上的具体内容，思考以下问题（1）家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通
6、常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解着一现象？（2）精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？（3）一个卵泡中形成几个成熟的卵子？（4）排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？（5）刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的 什么部位与精子受精？生：（1）不是。可以从两方面说明这一问题；其一，在自然繁殖的条件下，为了使母畜排出的1个或几个卵子完成受精，公畜一次射出几亿到几十亿的精子到发情母畜的生殖道内，可以说是动物为繁殖后代，延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从
7、射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。（2）细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。其中，细胞核是精子遗传物质贮存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的场所。精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。（3）正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。（4）是指
8、卵子从卵泡中排出。（5）刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到第二次减数分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。师：我们知道哺乳动物的精子是在睾丸内完成的。雄性动物从初情期（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能衰退，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。卵子的发生是在雌性动物的卵巢内发生的。卵巢位于雌性动物的腹腔，左、右各有一个，多为椭圆或圆球状。其形状、大小和结构因种类、年龄和生理状态各异。卵巢由实质部和被膜构成。实质部又分为皮质部和髓质部。皮质部靠近被膜，其中储存大量的原始卵泡和处于不同发育阶
9、段的卵泡和卵泡的续产物，主要包括：黄体、白体和闭锁卵泡等。卵巢的髓质部位于卵巢的中间部位，含有纤维结缔组织、血管和神经。需要弄清楚这几个结构关系：卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个卵母细胞。卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于第一次减数分裂的前期。师：请同学们进一步思考哺乳动物精子和卵子的发生主要有哪些相同点和不同点。生：相似之处：细胞分裂的最初阶段为有丝分裂，不断增加生殖原细胞的数量；经过两次减数分裂才能形成精子和卵子。 不同之处：由一个精原细胞分裂最后可产生多个精子；一个卵原细胞最后只能生成一个卵子。精子的形状为蝌蚪状；卵子为球形。多数哺乳动物卵子的形成和在卵巢内的储备是在胎儿出生前完成。师：精子和
10、卵子发生后下一步将完成受精。什么是受精？分几个阶段？自然条件下受精在哪里完成？生：受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。师：阅读受精的相关内容思考并回答。（1）进行体外受精时将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管相似的环境，让它进一步成熟？（2）以精子的运行途径为线索，设计一幅简图，来说明哺乳动物的受精过程。（3）当你了解到精子需要获能，受精过程中有防止多精入卵的现象时，你是否提出过这样的问题；精子在雌性生殖道内是如何获能的？防止多精入卵的两道防线的形成机制究竟是什么？生：（1）是的。从卵巢上取出的卵母
11、细胞还没有成熟，尚未完成第一次减数分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。（2）哺乳动物的受精过程主要包括精子穿越放射冠、透明带、进入卵黄膜、原核形成和配子融合等步骤（详见教材中的受精过程）。（3）精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。 防止多精入卵主要通过通明带反应和卵黄膜封闭作用两道屏障。在受精过程中，当精子
12、穿越透明带触及卵黄膜时，透明带会立即封闭，防止后来的精子进入透明带，可看作是防止多精受精的第一道屏障。而精子入卵后，卵黄膜会立即拒绝其他精子在进入卵内，可看作是防止多精受精的第二道屏障。师：进一步理解受精过程，我们需要了解下面几个问题。师：（1）“精子获能”现象是如何发现的？有什么意义？ （2）什么是顶体反应？ （3）什么是透明带反应？ （4）什么是卵黄膜封闭作用？师：（1）美籍华人生殖生物学家张明觉在做兔的体外受精试验时，发现只有从母兔生殖道内取出的精子才能在体外完成受精，说明精子在受精前需先在母兔生殖道内发生相应的生理变化，称为精子获能现象。 这一现象使人们很快弄清了精子获能的机理，并找到
13、了精子在体外获能的物质，实现了体外受精。 （2）获能以后的精子，在雌性动物生殖道与卵子相遇时，会出现精子顶体膨大，精子质膜（外膜）和顶体膜局部融合，并在融合处形成一些泡状物，随后脱落，造成精子顶体外膜出现孔洞，使顶体内储存的受精有关的酶释放出来，参与精子和卵子的受精过程。这种生理现象叫做顶体反应。 （3）在精子和卵子受精过程中，当精子越过放射冠，进入透明带并且接触卵黄膜时，卵子发出指令（信号），阻止后续的精子进入透明带的一种生理反应，叫透明带反应。它是受精过程中，防止多精子卵继而造成多精子受精的一道屏障。 （4）当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，阻止其他精子进入卵内与卵子
14、结合受精，也叫做多精子人卵阻滞，是防止多精子受精的第二到屏障。多精子入卵的结果将形成多个雄原核与一个雌原核融合完成受精，产生多倍体受精卵，属异常受精现象，意味着受精的失败，不能继续发育和产生后代。师：合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育。通过课外活动观察蛙受精卵的分裂后，请同学们思考：什么是卵裂期？它有什么特点？生：胚胎发育早期有一段时间是在通明带内进行的，这一时期称为卵裂期。其特点是：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。师：根据胚胎形状的变化，可将早期发育的胚胎分为哪几个阶段？生：根据胚胎形状的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：桑椹胚和囊胚以及原肠胚。师：哺乳动物桑椹胚和囊胚的主要特点是什么？师：桑椹胚的细胞数在32左右，细胞排序致密，形似桑椹，由具有发育全能性的细胞构成。 囊胚则出现细胞分化，聚集于一端个体较大的细胞为内细胞团（ICM),将发育为胎儿本身；沿透明带内壁扩展和排列的个体小细胞为滋养层细
