体内受精与早期胚胎发育

1 3.1 体内受精和早期胚胎发育 通州市石港中学 卞柏华

一、 设计思路 本节是全专题的基础，理论性较强，学生会感到抽象和深奥，也不适宜探究。但本专题又是社会热点，容易调动学习兴趣。因此，我借助多媒体和网络，采用多种方法，让学生自主学习、合作学习，营造积极的学习氛围，达到知识、能力、情感的三维目标。

二、教学目标 1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。 2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。 3.认同胚胎工程建立及发展的意义。 三、教学重点和难点 1.教学重点 （1）哺乳动物精子和卵子的发生。 （2）哺乳动物的受精过程。 （3）哺乳动物的胚胎发育。 2.教学难点 （1）哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。

（2）哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。 2

四、教学过程 （建议3课时）

第一课时 引言 师：有一对夫妇，妻子因病切除了子宫，但他们一直想有一个亲生（携带他们遗传信息）的孩子，你能从理论上想一办法替他们完成这一愿望吗？ 生：借腹怀胎、试管婴儿。 师：“试管婴儿”是不是在试管中长出一胎儿呢？ 生：不是。 师：其实“试管婴儿”涉及到的是“体外受精”和“胚胎移植”两项主要技术。我们来看一下关于“试管婴儿”的一个科学片。 师：从上面的短片中我们可以发现“试管婴儿”就是模拟母体内的环境，让精子和卵子在体外完成受精作用，然后再将受精卵在体外发育到一定阶段的胚胎移植到母体子宫内自然发育形成胎儿的一项技术。 师：事实上，我们前两个专题“基因工程”和“细胞工程”也要用到胚胎移植技术。比如基因工程方法获得的含有目的基因的动物受精卵，细胞工程方法获得的重组细胞都要通过胚胎移植转移到母体子宫内才能发育成动物个体。 师：近年来通过科学技术人员的不懈努力，这方面的成就已是硕果累累。书本59页的照片展示的就是胚胎移植处理后同时期出生的高产羊的小羔羊。本专题介绍的就是这方面的技术－胚胎工程。请大家快速阅读P59至P60页，了解胚胎工程及其发展历程。阅读后我们来一个快速抢答。 师：胚胎工程进行处理和操作的对象是什么（是在什么水平上进行处理和操作的）？ 生：动物早期胚胎或配子。 师：胚胎工程包括哪些技术？ 生：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。 师：胚胎工程中哪项技术历史最长？ 生：胚胎移植 师：胚胎移植从1890年首次成功以来，经历了日趋成熟，较为完善的阶段，至今胚胎移植已经成为许多胚胎工程不可缺少的基础环节。 3

师：胚胎移植技术的成功和应用必然会推动一些新技术的研究，是什么技术？两者之间为什么会有必然性？请大家讨论一下。 生：体外受精技术。因自然受孕没有足够的胚胎供移植。即胚胎移植中胚胎的成本高、来源缺乏。 师：在体外受精技术的理论研究中，华人科学家张明觉作出什么贡献？ 生：发现了精子获能现象。 师：这一发现推动了体外受精技术的发展和应用，体外受精技术的应用对促进胚胎工程产业化有何意义？ 生：为胚胎工程技术提供了丰富的实验材料和必要的研究手段。 师：由此可见，胚胎工程百年发展史中胚胎移植推动了体外受精技术的研究（精子获能现象的发现使该技术得以成功），体外受精技术的研究又促进了胚胎工程产业化的发展（解决了胚胎来源问题）。我们从中可以看出科学、技术、社会三者之间是相互影响、相互促进的。可以预测，胚胎工程产业化的发展也会给胚胎工程技术本身提出更多的问题，提出更多挑战，同时社会发展也面临更多机遇。 师：基础理论研究在推动技术进步中具有核心作用。那么我们要了解胚胎工程要不要先了解一下受精和胚胎发育的基础知识呢？ 生：要 3.1体内受精和早期胚胎发育 精子和卵子的发生 师：下面我们一起学习3.1体内受精和早期胚胎发育。我们现在都知道哺乳动物发育的起点都是受精卵。受精卵是由精子和卵子结合而成的。那么精子和卵子又是如何产生的呢？请大家先自读课文然后分组讨论。分A、B组，分别承担精子的发生（下设子课题a1以示意图形式表示精子的发生a2以示意图形式概括精子变形阶段的变化a3哺乳动物一生中哪些时间产生初级精母细胞）和卵子的发生（下设子课题b1以示意图形式表示卵子的发生b2初级卵母细胞在何时形成？减数第一次分裂在何时完成？进入输卵管的是什么细胞？减数第二次分裂在何时完成？）各组可以根据子课题分工。 师：下面我们相互交流一下学习心得，每一个子课题小组选一位代表介绍。（我用多媒体展示配合） 4

生（a1组）： 一精子形成过程归纳精原细胞

初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子

第一次分裂第二次分裂

有丝分裂

变形1

23 生（a2组） •第３阶段：变形•精子细胞形成精子

核精子的头的主要部分高尔基体头部的顶体

中心体精子的尾

线粒体鞘膜

其他物质原生质滴

生（a3组）：初情期至生殖机能衰退。 生（b1组）： 5

卵原细胞有丝分裂发生时间：胎儿期，地点：卵泡

更多卵原细胞

初级卵母细胞第一次分裂：发生时间：初情排卵期地点：卵泡透明带和卵黄膜

次级卵母细胞和第一极体第二次分裂：发生时间：受精时，地点：输卵管特点：是不成熟的，成熟的条件：要受精子诱导）

卵子和两个极体（在卵黄膜和透明带有两个极体是卵子是否受精的标志）

生（b2组）：胎儿，性别分化以后 排卵前后 次级卵母细胞和第一极体 精子和卵子结合过程中完成的。 师：刚才两组均展示了自己的学习成果，是否能通过我们的考核呢？我们先请A组同学向B组提问，然后B组提问。 生：（课堂生成） 师：通过刚才的相互提问，我们对精子和卵子和形成应该有了较全面的了解。我们能否看出两者的形成过程中有何区别。 生：精子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂都 在受精前就完成了，而成熟卵子的形成中减数第二次分裂是在受精过程中完成的。 生：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。 生：精子要经过变形，成熟卵子不需要。 生：精原细胞在初情期后产生，形成初级精母细胞继而最终形成精子。卵原细胞在胚胎时，性别分化以后就形成初级卵母细胞被卵泡包围，形成卵泡在卵巢中贮备。 师：为了检验我们合作学习的成果，我们互换一下角色，课后请A组63页的讨论，B组62页的讨论。下一课交流。 6

师：我们继续上一课的话题。 生（A组，63页讨论1）：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。 生（A组，63页讨论2）：排卵是指卵子从卵泡中排出。 生（A组，63页讨论3）：：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。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。 生（B组，62页讨论1）：不是。能保证最优秀的精子与卵子结合。其它的都在半途中死亡或最后的竟争中失败。 生（B组，62页讨论1）：精子数量多，总有精子能与卵子结合，从而保证了种族的延续。 生（B组，62页讨论2）：细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，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。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”。

第二课时 受精

师：上一课我们已经了解了精子和卵子的发生。下面要学习的就是精子与卵子结合形成合子，即受精的过程。在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。 师：我们先了解一下雌性生殖系统的一般结构，请大家看多媒体，可以看出，精子从射精部位运行到受精部位，要经过一段跋涉。因此可以想象精子要有充足的能量储备。这也是被誉为“试管婴儿”之父的张明觉发现的一种现象，我们一起看一下当年对这一科学发现的电视报道。 师：这一发现为改善体外受精的培养条件找到了理论依据，从而为体外受精的成功奠定了基础，张明觉被誉为“试管婴儿”之父也是当之无愧的。这一阶段也是精子的准备阶段，精子获能。卵子也要进行准备，卵子的准备主要是继续进行减数分裂过程，也就是进一步成熟，形成成熟 7

卵子的过程。我们重点关注的是受精过程。 师：请大家结合多媒体动画哺乳动物受精过程示意图，自读书本，读完以后请同学们为每一阶段配上一段解说词。 生：这是精子穿越放射冠的过程（放射冠是卵子外围的卵丘细胞群）。精子的顶体会释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，形成穿越放射冠的通路。 生：我们现在可以看到精子开始与透明带接触，顶体又将透明带溶出一条通道，精子正在穿越透明带，逐渐接触卵黄膜。 生：现在大家看到的画面是精子入卵以后，精子头膨胀形成雄原核，同时被精子激活的卵子完成减数第二次分裂，释放出第二极体并形成雌原核的过程。 生：雌、雄原核正在融合，形成受精卵。 生：受精卵开始进行卵裂。 师：通过大家的解说，我对受精过程已有了一个大致的了解，但还有一些疑问，比如哪一过程实现了就表明受精完成了呢？或者说受精完成的标志是什么？ 生：卵子释放出第二极体（可以在卵黄膜和透明带之间看到两个极体时）。 师：会不会有几个都很有活力的精子同时与一个卵子结合呢？ 生：不会。受精过程中有防止多精入卵的两道屏障。第一道是透明带反应。第二道是卵黄膜封闭作用。 师：受精卵形成以后，一个新生命的旅程就开始了。在母体内新生命称为胚胎。课后大家查阅资料，了解胚胎发育的过程。

第三课时 胚胎发育

师：大家看一下胚胎发育的录像。 师：我们一起小结一下胚胎早期发育的过程。注意每个时期的一些特殊结构。