高2生物人教版选修3文档专题3 胚胎工程 31 Word版含答案 2.docx
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高2生物人教版选修3文档专题3胚胎工程31Word版含答案2
3.1 体内受精和早期胚胎发育
目标导航 1.结合教材插图，说出精子和卵子的形成过程及异同。
2.结合受精过程，分析精子是如何获能的，简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。
3.结合课本插图，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。
重难点击 1.防止多精入卵的两道屏障。
2.哺乳动物受精卵的发育过程以及桑椹胚、囊胚时期的特点。
课堂导入
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：
完善以下三个阶段
3.卵子的发生
（1）场所：
在雌性动物的卵巢内完成。
（2）时期：
动物的胚胎在性别分化以后。
（3）完善以下过程
卵原细胞
有丝分裂
初级卵母细胞
减数第一次分裂
次级卵母细胞和第一极体
减数第二次分裂
卵子和第二极体
合作探究
1.精子变形时，细胞中很多结构都会消失，为什么细胞核和线粒体会保留下来？
答案 细胞核是精子遗传物质的储存场所，而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要场所。
2.关于卵子发生的思考
（1）卵泡和初级卵母细胞是什么关系？
一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？
答案 初级卵母细胞被卵泡细胞包围，形成卵泡。
正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
（2）排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？
刚排出的卵是成熟的卵子吗？
答案 排卵是指卵子从卵泡中排出。
刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。
（3）不同动物排出的卵子成熟程度相同吗？
答案 不同。
有的动物排出的可能是初级卵母细胞（如马、犬等），有的可能是次级卵母细胞（如猪、羊等）。
3.精子和卵子发生的比较
（1）精子和卵子在发生上的重要区别是什么？
答案 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（即胎儿时期）完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别；而精子的发生是从初情期开始。
（2）精子和卵子的发生场所有什么不同？
答案 精子发生的三个阶段都在睾丸内；卵子发生的场所不唯一，MⅠ在卵巢中，MⅡ在输卵管中。
1.下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题：
（1）图中A是____________，B是____________，E（过程）是指________，阶段C是指个体发育的________（时期），阶段D是指个体发育的________（时期）。
（2）当观察到第二极体时，可以表明_________________________________________
________________。
（3）能发生染色体的着丝点分裂的阶段是______________________________________
（填序号）。
问题导析
（1）回顾知识：
卵子发生的过程为：
；场所是卵巢。
（2）明确图中数字和字母的含义：
图中①为有丝分裂，可增加卵原细胞的数量，卵原细胞进一步演变为初级卵母细胞；②③④为减数分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期后开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。
答案
（1）第一极体 合子 受精 胎儿期 初情期后
（2）卵子已经完成了受精 （3）①④
一题多变
精子开始形成的时期是________，精子形成过程中不同于上图卵子形成过程的最主要区别是需要________________________________________________________________________，
精子形成过程保留下来的主要结构是________和________。
答案 初情期 变形 细胞核 线粒体
二、受精
1.场所：
输卵管
2.受精过程
（1）受精前的准备阶段
①精子获能：
精子在雌性动物的生殖道内获能。
②卵子的准备：
在输卵管中发育到MⅡ中期。
（2）受精阶段
合作探究
1.某同学认为：
陆生生物起源于水生生物，只要将哺乳动物的卵子和精子同时放入水溶液中，自然会受精融合形成受精卵。
你认为这句话对吗？
为什么？
答案 不对。
精子必须首先获能，卵细胞也必须在输卵管内发育成熟，然后才能发生受精作用。
2.精子和卵子在什么部位结合？
结合的标志是什么？
答案 精、卵在输卵管内结合。
结合的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。
3.受精过程中防止多精入卵的屏障有哪些？
其意义是什么？
答案 防止多精入卵的屏障有两个：
透明带反应、卵细胞膜反应。
其意义是保证子代细胞中染色体数目正常。
4.受精完成的标志是什么？
答案 雌雄原核融合形成合子标志着受精完成。
2.在受精过程中，下列说法正确的是（ ）
①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 ②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 ③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 ④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 ⑤透明带反应防止了多精子入卵受精的发生
A.①②⑤B.①④⑤C.②③④D.②④⑤
问题导析
（1）受精过程包括：
精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和配子结合。
（2）防止多精入卵受精的两道屏障：
透明带反应、卵细胞膜反应。
答案 B
解析 在受精过程中，精子与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质，形成精子穿越放射冠的通道，之后与卵细胞膜接触，随即产生阻止后来精子进入透明带的反应；当精子接触卵细胞膜后，卵细胞膜立即发生拒绝其他精子再进入卵内的生理反应；在受精过程中，卵子已经完成了MⅠ分裂，且处于MⅡ分裂中期，只有完成受精作用后，才继续完成MⅡ分裂，受精后精子和卵子核膜都破裂，之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起，即形成合子。
3.如图是某种哺乳动物的生殖和发育的过程图解，请据图回答：
（1）写出A、B所示生理过程的名称：
A________；B________。
（2）在A过程中卵子的形成需要经过两次分裂，减数第一次分裂是在雌性动物________前后完成的，减数第二次分裂是在________过程中完成的；精子细胞需变形才能成为成熟的精子，精子细胞的________变为精子头部的主要部分，________发育为精子头部的顶体，________演变为精子的尾。
（3）B过程是在雌性动物的________中完成的。
精、卵结合过程中，阻止多精子入卵的两道屏障分别是____________和____________。
（4）在C过程中，细胞分裂的方式是________分裂。
答案
（1）减数分裂 受精作用
（2）排卵 精、卵结合 细胞核 高尔基体 中心体 （3）输卵管 透明带反应 卵细胞膜反应 （4）有丝
一题多变
精子各部分在受精过程中分别有什么作用？
答案 ①顶体：
顶体反应形成精子穿越放射冠和透明带的通路。
②头：
精卵结合后，控制遗传特性和代谢活动。
③尾：
运动，使精子穿越放射冠、透明带到达卵细胞膜。
④线粒体鞘：
为尾部运动提供能量。
三、胚胎发育
1.最初发育场所：
输卵管（以后移入子宫）
2.卵裂期及其特点
（1）卵裂期：
胚胎早期发育有一段时间在透明带内进行。
（2）特点
①分裂方式：
有丝分裂；
②细胞体积：
缩小；
③细胞数目：
不断增加；
④胚胎总体积：
不变或略有缩小。
3.孵化：
胚胎发育到出现囊胚腔的时期，称为囊胚期。
此时的囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从中伸展出来，这一过程称为孵化。
4.早期胚胎发育的几个阶段及特点
（1）桑椹胚：
胚胎细胞数目达到32个左右，这一阶段前的每个细胞都属于全能细胞
↓
（2）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，出现囊胚腔
↓
（3）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
合作探究
1.胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么时期？
答案 受精卵；囊胚。
2.胚胎发育的营养物质来自哪里？
答案 早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
3.胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么特点？
为什么？
答案 卵裂阶段细胞中有机物减少、DNA的含量增多、细胞体积减小。
从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。
4.下图表示高等动物的个体发育过程，判断下列说法中正确的是（ ）
A.图中①过程表示胚胎发育，胚胎发育是在子宫中进行的
B.受精卵卵裂过程中，每个细胞的体积不断增大
C.桑椹胚期的胚胎从透明带中伸展出来，称孵化
D.①过程的细胞分裂方式是有丝分裂
问题导析
（1）胚胎发育是指受精卵发育成为幼体，卵子和精子在输卵管完成受精后，发育也就开始了，因此胚胎发育的初期是在输卵管中进行的。
（2）受精卵卵裂过程中，分裂后的每个细胞的体积越来越小。
（3）早期胚胎发育过程中，囊胚期由于细胞增殖使细胞数量增多，且出现了囊胚腔，因此体积进一步扩大，会从透明带中伸展出来，这一过程叫做孵化。
答案 D
一题多变
如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：
（1）本题图中A、B、C阶段中，对应上题图①过程中囊胚和原肠胚的是__________________。
（2）写出图中各标号的名称：
[2]________，[4]________，[5]________，[7]________，[8]________。
（3）A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现____________，C时期开始出现____________。
（4）[2]将来发育成______________________________________________________。
（5）动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只能由一个精子和卵子结合的生理基础是________________________________________________________________________。
答案
（1）B、C
（2）内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 （3）全能 细胞分化 胚层分化 （4）胎儿的各种组织 （5）透明带反应和卵细胞膜反应
解析
（1）图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。
（2）图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。
（3）桑椹胚细胞具有全能性；囊胚期开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。
（4）内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘。
（5）受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。
1.下列不是精子和卵子发生区别的是（ ）
A.初级精母细胞和初级卵母细胞在个体发育过程中的形成时间
B.MⅠ和MⅡ的时间连续性
C.成熟生殖细胞是否经过变形
D.成熟生殖细胞中染色体的数量
答案 D
解析 初级精母细胞是在雄性动物初情期开始后由精原细胞分裂形成，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的形成过程中减数分裂是连续的，卵子产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成MⅡ；精子形成还需要变形，卵子不需要变形；成熟的精子和卵子都是减数分裂形成的，都含有亲本体细胞一半数目的染色体。
2.下列过程中，哪些发生在精子入卵后（ ）
①精子继续完成减数第二次分裂 ②精子发生顶体反应 ③发生卵细胞膜反应 ④卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核
A.③④B.①③④C.②③D.①④
答案 A
解析
3.受精过程完成的标志是（ ）
A.释放第二极体
B.雌、雄原核形成
C.雌、雄原核融合形成合子
D.第一次卵裂
答案 C
解析 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体合为一组形成合子，即受精卵，至此受精过程完成。
4.能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是（ ）
A.受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
B.受精卵→卵裂→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
C.受精卵→囊胚→原肠胚→幼体
D.受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
答案 D
解析 受精卵在卵裂期后按照桑椹胚、囊胚、原肠胚、组织器官的分化顺序发育。
5.某高等生物生殖发育周期如下图所示，请据图回答下列问题：
（1）生物个体发育是从____________开始的，主要进行________分裂，发育成熟后，通过[ ]________产生配子。
（2）图中B过程是__________________，哺乳动物的该过程是在____________中进行的。
（3）A、B两过程的重要意义是__________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）受精卵 有丝 A 减数分裂
（2）受精 输卵管 （3）保持生物亲代和子代体细胞中染色体数目的恒定，对生物的遗传和变异具有重要意义
解析
（1）受精卵是生物个体发育的起点，发育过程中主要进行有丝分裂，成熟个体通过A过程，即减数分裂产生配子。
（2）B指受精过程，哺乳动物的受精过程是在雌性动物的输卵管中进行的。
（3）受精作用保证了亲子代体细胞中遗传物质的相对稳定，对生物的遗传和变异具有重要意义。
[基础过关]
1.下列关于精子形成过程的叙述，错误的是（ ）
A.细胞核变为精子头的主要部分
B.高尔基体发育为头部的顶体
C.中心体演变成精子的尾
D.线粒体退化消失
答案 D
解析 细胞核和线粒体都是精子结构中重要的部分。
其中细胞核是遗传物质储存和复制的场所，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，是精子维持生存和提供运动能量的“动力工厂”。
2.次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于（ ）
A.排卵前，在卵巢内B.受精前，在输卵管内
C.排卵后，在腹腔内D.受精时，在输卵管内
答案 D
解析 雌性动物在胎儿时期卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡，初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子。
减数第一次分裂是在排卵前后完成的，结果产生了一个次级卵母细胞和一个第一极体。
减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的。
3.下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是（ ）
A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B.卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层
答案 A
解析 胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。
囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜，内细胞团细胞才具有发育全能性。
原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。
4.下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是（ ）
A.在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体说明卵子已受精
B.在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂
C.精子细胞膜与卵子细胞膜融合依靠了细胞膜的结构特点
D.精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵
答案 D
解析 获能的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。
防止多精入卵的屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。
5.精子获能与下列哪项有关（ ）
A.精子的尾部摆动
B.呼吸作用
C.雌性生殖道的运动
D.雌性生殖道中某种物质的作用
答案 D
6.下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子（ ）
答案 C
解析 卵细胞受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体，故选C项。
7.实验证明，下列胚胎发育到哪一阶段时，每一个细胞都属于全能性干细胞（ ）
A.桑椹胚以前B.囊胚以后
C.原肠胚以前D.孵化或出生前的胚胎
答案 A
解析 桑椹胚以前的细胞还没有分化，每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。
8.能够发育成胎膜和胎盘的是（ ）
A.内细胞团B.滋养层
C.外胚层D.内胚层
答案 B
解析 由滋养层发育为胎儿的胎盘和胎膜。
[能力提升]
9.下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，几项指标的变化趋势，其中正确的是（ ）
A.①②B.①③C.②④D.①④
答案 D
解析 随受精卵的发育，DNA不断复制，呈指数增加，故①正确；蛙受精卵细胞在卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，所以细胞核的总质量不断增加，但是胚胎的总体积并不增大，所以核质比将不断上升，故②、③错；在该发育过程中，有机物总量不断减少，故④正确。
10.如图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述错误的是（ ）
A.透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的
B.囊胚腔是一个充满液体的腔
C.内细胞团将来分化成内胚层
D.滋养层将来发育成胎膜和胎盘
答案 C
解析 内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。
11.下图表示精卵相遇示意图，仔细读图，请据图回答下面的问题：
（1）写出各部分名称：
①________；②________；③______________________________________________________
__________；④____________；⑤________。
（2）精子与卵子相遇，________内的酶释放出来，可直接溶解________之间的物质，形成精子穿越________的通路。
当精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，称为________________________________________________________。
（3）精子入卵后，形成一个新的核即________________________________________。
与此同时，被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出________后形成________。
（4）当________________________________________________________________________，
受精过程至此结束。
答案
（1）透明带 放射冠（卵丘细胞） 减数第二次分裂中期的卵子细胞核 第一极体 卵细胞膜
（2）顶体 卵丘细胞 放射冠 透明带反应
（3）雄原核 第二极体 雌原核 （4）雌、雄原核充分发育，彼此融合形成合子
解析 当精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，即透明带反应，而不是卵细胞膜反应；受精过程完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。
12.如图为哺乳动物的生殖和个体发育过程，请据图回答下面的问题：
（1）哺乳动物精子和卵细胞在________中完成受精作用。
（2）哺乳动物个体发育的起点是________，其胚胎发育的整个过程在________________中完成。
（3）图示Ⅰ过程为__________，Ⅱ过程为__________。
（4）图中“？
”处应为________，内细胞团出现于________时期。
（5）过程①需经过多次细胞分裂才能完成，请在下图中绘出该过程中每个细胞的体积、核DNA含量与时间的关系。
答案
（1）输卵管
（2）受精卵 输卵管和子宫 （3）胚胎发育 胚后发育 （4）原肠胚 囊胚 （5）如图所示
解析
（1）哺乳动物的受精作用及胚胎早期细胞分裂在输卵管中进行。
（2）受精卵是个体发育的起点，整个胚胎发育过程在输卵管和子宫内完成。
（3）图示Ⅰ、Ⅱ过程分别表示胚胎发育及胚后发育。
（4）图示“？
”处应为原肠胚，内细胞团应出现于囊胚期，卵裂期每个细胞的体积将逐渐减小，每个细胞的核DNA含量不变。
13.下图表示哺乳动物精子和卵子发生和成熟的示意图。
请据图回答下列问题：
（1）请写出①②③④表示的过程：
①____________；②____________；③____________；
④________________________。
（2）雄性动物精子产生的时期是________________________________。
雌性动物卵泡的形成是在__________完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。
（3）初级卵母细胞进行Ⅰ过程是在雌性动物__________时期完成的，Ⅱ过程是在__________过程中完成的。
（4）④过程在________内完成，条件是精子必须经过________处理，卵子必须达到__________________期。
答案
（1）有丝分裂 减数分裂 变形作用 受精作用
（2）从初情期直到生理机能衰退 出生前（胎儿期）
（3）排卵前后 受精作用 （4）输卵管 获能 减数第二次分裂中
解析 图中①是有丝分裂，②是减数分裂，③是精子的变形，④是受精作用。
受精前必须做的准备是精子获能和卵子发育到MⅡ中期。
[走进高考]
14.（2015·四川卷，2）精子内的顶体由溶酶体特化而来。
精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。
下列叙述正确的是（ ）
A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的
B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质
C.顶体膜和精子细胞膜融合
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