版高中生物 第3章 胚胎工程 31 体内受精和早期胚胎发育学案 新人教版选修3.docx

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版高中生物第3章胚胎工程31体内受精和早期胚胎发育学案新人教版选修3

3．1　体内受精和早期胚胎发育

1．简述哺乳动物的精子和卵子的发生。

（重点）　

2．简述哺乳动物的受精过程。

（重点）　

3．简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。

（重、难点）

精子和卵子的发生

（一）胚胎工程

1．操作对象：

动物早期胚胎或配子。

2．技术种类：

胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

3．实质：

实际是在体外条件下，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：

睾丸。

（2）时期：

从初情期开始，直到生殖机能衰退。

（3）形成过程：

第一阶段

第二阶段

第三阶段

（4）精子的变形（包括头、颈、尾）：

精子细胞

精子

细胞核

头的主要部分

高尔基体

头部的顶体

中心体

尾

线粒体

线粒体鞘

其他物质

原生质滴（最后脱落）

2.卵子的发生

（1）场所：

卵巢。

（2）时期：

动物的胚胎在性别分化以后。

（3）形成过程：

　卵原细胞

　　　　　——

　　　初级卵母细胞

　　　次级卵母细胞和第一极体

　　　卵子和第二极体

探讨

：

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？

提示：

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。

探讨

：

一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？

排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？

提示：

一个卵泡能形成一个成熟的卵子。

排卵是指卵子从卵泡中排出。

探讨

：

刚排出的卵子是成熟的卵子吗？

提示：

刚排出的卵子尚未完全成熟，有的处于减数第一次分裂时期，如马；有的处于减数第二次分裂时期，如绵羊、牛和猪。

探讨

：

从发生的时间上来看精卵的形成相同吗？

若不相同，各是什么时间？

提示：

不相同。

雄性动物从初情期开始形成精子；卵子的发生是在性别分化后开始的，第一阶段是在出生前完成的，而减数第二次分裂的完成发生在精子与卵子的结合过程中。

1．精子和卵子发生的不同点：

项目

精子发生

卵子发生

场所

雄性动物睾丸的曲细精管内

雌性动物的卵巢内（MⅠ）和输卵管内（MⅡ）

时期

初情期开始，直到生殖机能衰退

胚胎时期性别分化以后和初情期以后

MⅠ：

雌性动物排卵前后

MⅡ：

精卵结合过程中

过程

特点

①MⅠ和MⅡ是连续的；

②两次分裂细胞质都是均等分配；

③需要变形

①MⅠ和MⅡ是不连续的；

②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配；

③不需要变形

结果

形成4个精子

形成1个卵子和3个极体

2.精子和卵子发生的相同点：

（1）原始生殖细胞的增殖为有丝分裂。

（2）生殖细胞的形成过程为减数分裂。

（3）形成过程均经一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半。

1．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。

下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N表示染色体组）。

据图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节

B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子

C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同

D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞

【解析】　本题考查减数分裂、胚胎工程和基因工程等知识，意在考查信息获取能力和分析推理能力。

分析题图可知，在促性腺激素的作用下减数第一次分裂完成并产生次级卵母细胞，A正确；只有在精子的作用下，次级卵母细胞才能完成减数第二次分裂，B正确；Ⅱ为卵原细胞，染色体数目为2N，Ⅲ在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后染色体数为2N,Ⅳ为受精卵，在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍为4N，三者在细胞分裂后期染色体数目不同，C错误；动物基因工程中常用受精卵作为受体细胞，D正确。

【答案】　C

2．如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题。

【导学号：

72240027】

（1）图中A是________，B是__________，E（过程）是指________。

（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）。

【解析】　本题考查卵子形成过程中的有关知识。

（1）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；③④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开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期。

（2）当观察到第二极体时，表明卵子已经完成了受精作用。

（3）着丝点分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数第二次分裂中，因此答案为①④。

【答案】　

（1）第一极体　合子　受精　

（2）卵子已经完成了受精

（3）①④

　受精

1．概念：

精子与卵子结合形成合子的过程。

2．场所：

输卵管。

3．受精标志：

在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。

4．过程

（1）准备阶段：

①精子获能：

场所：

雌性动物的生殖道。

②卵子的准备：

分裂达到减数第二次分裂中期，才能受精。

（2）受精阶段：

卵细胞膜反应：

防止多精入卵。

探讨

：

刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？

为什么？

提示：

不能。

刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一步受精。

探讨

：

刚排出的卵子具有受精能力吗？

为什么？

提示：

不具有。

卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟，达到减数第二次分裂的中期才具备与精子受精的能力。

探讨

：

顶体反应的意义是什么？

提示：

形成精子穿越放射冠的通路。

探讨

：

防止多精入卵受精的生理反应有哪些？

有什么意义？

提示：

（1）两道屏障，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。

（2）防止多精入卵，保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。

探讨

：

受精的标志和受精完成的标志一样吗？

提示：

不一样。

受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。

1．受精前的两个准备

（1）精子获能：

精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的生理现象。

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。

（2）卵子的准备：

不同动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。

2．受精阶段四步曲

第一步：

精子穿越放射冠和透明带。

顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解卵丘细胞之间的物质，透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障。

第二步：

精子进入卵细胞膜。

卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。

第三步：

原核形成。

雄原核形成和雌原核形成。

第四步：

合子形成。

雌、雄原核融合形成合子（受精卵）。

1．下列关于受精过程的叙述，错误的是（　　）

A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带

B．卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障

C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵

D．雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂

【解析】　精子受精过程主要包括：

精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和融合等过程。

获能的精子与卵细胞相遇后，发生顶体反应，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，卵细胞膜反应这是第二道屏障。

在精子形成雄原核时，卵子完成减数第二次分裂，放出第二极体，形成雌原核，雌、雄原核结合，完成受精作用。

【答案】　B

2．根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：

哺乳动物受精过程示意图

（1）图中字母表示的结构名称是a.________、b.________、c.________。

（2）图中数字表示的过程是①__________、②________、③__________、④__________。

（3）在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫做________。

卵子一般在排出后都要在________中进一步成熟，当达到________时，才具备与精子受精的能力。

（4）动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是__________________________________________________________

___________________________________________________________________。

【解析】　

（1）据图可知a是放射冠，b是雄原核，c是雌原核。

（2）据图可判断①是精子穿越放射冠，②是精子穿过透明带，③是精子进入卵细胞膜，④是雌、雄原核融合。

（3）精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫做精子获能。

卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。

（4）受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。

【答案】　

（1）放射冠　雄原核　雌原核　

（2）精子穿越放射冠　精子穿过透明带　精子进入卵细胞膜　雌、雄原核融合　（3）精子获能　输卵管　减数第二次分裂中期　（4）透明带反应和卵细胞膜反应

　　胚胎发育

1．卵裂期特点

（1）细胞分裂方式为有丝分裂。

（2）细胞的数量不断增加。

（3）胚胎的总体积并不增加或略有缩小。

2．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

探讨

：

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？

提示：

受精卵；囊胚。

探讨

：

胚胎发育的营养物质来自哪里？

提示：

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。

探讨

：

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？

提示：

卵裂阶段细胞中有机物减少、每个细胞中DNA的含量基本不变，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。

1．最初发育场所：

输卵管。

2.过程：

发育过程

胚胎特点

受精卵

受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育

卵裂期

细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎的总体积不增加，或略有缩小

桑椹胚

细胞数目约为32个，每个细胞都具有全能性

囊胚

①细胞开始出现分化（内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层将来发育为胎膜和胎盘）；

②出现囊胚腔；

③透明带破裂，胚胎从中伸展出来（即孵化）

原肠胚

①分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层；

②出现原肠腔

发育过

程图示

1．关于原肠胚和囊胚的比较，以下说法正确的是（　　）

【导学号：

72240028】

A．原肠胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的

B．囊胚期的细胞未出现细胞分化，故遗传物质未发生改变

C．囊胚期的各细胞结构、功能相同

D．原肠胚期内细胞的差异不是DNA复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的

【解析】　细胞分化是基因选择性表达的结果；囊胚期的细胞出现了初步分化，形成了滋养层和内细胞团的细胞，二者的功能出现了差异。

【答案】　D

2．下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题：

（1）写出各个阶段的名称：

A．________，B.________，C.________。

（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_________________________________________________。

【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）桑椹胚细胞具全能性；囊胚开始出现细胞分化，分化为滋养层和内细胞团；原肠胚时期开始出现胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。

（4）内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎膜和胎盘。

【答案】　

（1）桑椹胚　囊胚　原肠胚

（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

1．下列关于精子的描述，错误的是（　　）

A．由精子细胞变形后形成

B．精子一旦形成，便具有了受精能力

C．精子分为头部、颈部和尾部

D．精子中的遗传物质是体细胞中的一半

【解析】　精子在受精前有一个准备阶段，需要在雌性动物生殖道内完成获能过程，才能进行受精。

【答案】　B

2．下列哪些过程发生在受精过程中（　　）

【导学号：

72240029】

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、细胞膜　③卵子恢复并很快完成了减数第一次分裂　④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核　⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生

A．①②⑤　　B．①④⑤　　

C．②③④　　D．②④⑤

【解析】　顶体酶可使精子穿越放射冠和透明带，但不能使精子穿过细胞膜；卵子形成过程中减数第一次分裂是在排卵前后完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。

【答案】　B

3．关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法错误的是（　　）

A．桑椹胚的各细胞结构、功能基本相同

B．囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的

C．囊胚期的细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变

D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的

【解析】　桑椹胚的各细胞结构、功能基本相同，是全能细胞；囊胚期细胞分化是基因选择性表达的结果；囊胚期的细胞进行有丝分裂，遗传物质一般不变；内细胞团和滋养层细胞内遗传物质相同，蛋白质不同，这与转录有关。

【答案】　B

4．下图表示精、卵相遇时卵子示意图。

仔细读图，回答下列问题：

（1）写出各部分名称：

①________；②________；③________。

（2）精子与卵子相遇时，首先发生________反应，相应的酶释放出来，可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越①的通路。

（3）在精子接触卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入的________反应，这是防止多精子入卵的第________道屏障。

（4）精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称为________反应，这是防止多精入卵受精的第________道屏障。

（5）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________。

当____________________，受精过程至此结束。

【解析】　此图表示卵子的结构，①表示放射冠，②表示透明带，③表示第一极体。

精子与卵子相遇时，先发生顶体反应；精子接触卵细胞膜的瞬间，发生透明带反应，以拒绝其他精子进入卵子；精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称卵细胞膜反应。

精子入卵后，形成雄原核，与此同时，卵子形成雌原核，两种原核融合形成受精卵。

【答案】　

（1）放射冠　透明带　第一极体

（2）顶体　（3）透明带　一　（4）卵细胞膜　二

（5）雄原核　第二极体　雌原核　雌、雄原核充分发育，彼此融合成为合子

课堂小结：

网络构建

核心回扣

1.胚胎工程技术主要包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

2.精子只有获能后才能受精，受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体，受精的场所是输卵管。

3.防止多精入卵的两道屏障：

①透明带反应；②卵细胞膜反应。

4.卵子在减数第二次分裂时会停在中期，只有受精时才能继续完成分裂。

5.桑椹胚及其以前的细胞都具有全能性；囊胚时期，内细胞团的细胞具有全能性。