1、31 体内受精和早期胚胎发育学习目标 1.说出精子和卵子的形成过程及异同。2.简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。3.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。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
2、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
3、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)过程第一阶段Error!第二阶段Error!第三阶段Error!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)过程卵 原 细 胞Error!初 级 卵 母 细 胞Error!次 级 卵 母 细 胞 和 第 一 极 体Error!卵 子 和 第 二 极 体归纳总结1精子和卵子发生的比较项目 精子发生 卵子发生场所 睾丸曲细精管 卵巢(M)、输卵管(M)时间
4、 初情期后性别分化后开始，卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的过程特点M和 M是连续的，需变形；细胞质均等分配M和 M是不连续的，不需变形；细胞质不均等分配区别结果 形成 4 个精子 形成 1 个卵子和 3 个极体相同点原始生殖细胞的增殖为有丝分裂；产生精子和卵子的方式均为减数分裂。该过程中均经过一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半2精子和卵子发生的 6 个易错点分析(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子( 卵子)是由精(卵)原细胞经减数分裂形成的。(2)精子变形时，细胞中很多结构都会消失，细胞核
5、和线粒体会保留下来，因为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。(3)正常情况下，一个卵泡中只能形成一个卵子。(4)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。(5)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，如羊、猪。(6)多数哺乳动物的第一极体不再分裂，只能在卵细胞膜和透明带之间观察到 2 个极体。例 1 下列有关精子细胞变形形成精子的说法，正确的是( )A线粒体聚集形成顶体，以便供应能量B中心体浓缩成原生质滴C高尔基体与细胞核变成精子的头D高尔基体演变成尾答案 C解析 精子细胞的细胞核变成精子头的
6、主要部分；高尔基体发育为精子头部的顶体；中心体演变为精子的尾；线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。例 2 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BM和 M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 M形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成 M；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
7、目的染色体。二、受精1概念：精子和卵子结合形成合子(即受精卵) 的过程。2场所：雌性动物的输卵管内。3过程Error!准 备 阶 段Error!受 精 阶 段归纳总结1精子获能的机理精液包括两部分：精子和精清(精浆) ，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。只有精液进入雌性动物的生殖道内时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子的抑制，才能使精子获得受精的能力。2受精的标志和受精完成的标志卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体；受精完成的标志是雌雄原核融合形成合子。3受精过程中的三大反应“顶体反应” “透明带反应” “卵细胞膜反应”的比较(1)从
8、发生时间看顶体反应发生在精子与卵子相遇时。透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。卵细胞膜反应发生在精子入卵后。(2)从生理作用看顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质，使精子穿越放射冠。透明带反应是防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵受精的第一道屏障。卵细胞膜反应也可防止其他精子入卵，是防止多精入卵受精的第二道屏障。4受精卵中遗传物质的来源受精卵的遗传物质中，核遗传物质(染色体中的 DNA)一半来自精子，一般来自卵子，细胞质中的遗传物质(线粒体中的 DNA)几乎全部来自卵子。例 3 (2015四川，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
9、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体现了生物膜的选择透过性D受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方答案 B解析 顶体内储存的溶酶体酶的化学本质是蛋白质，是在精子的核糖体上合成的，A 错误；精子游向卵子所需能量由细胞呼吸产生的 ATP 供给，而细胞呼吸的场所为细胞质基质和线粒体，B 正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C 错误；受精卵的染色体一半来自于父方，另一半来自于母方，核基因父母双方各占一半，但受精卵的细胞质几乎全部来自于
10、母方，质基因也几乎全部来自于母方，D 错误。例 4 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，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠B透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障C精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵D雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂答案 A解析 大量获能的精子接触到卵子周围的放射冠时，即开始释放顶体酶，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，穿过放射冠的精子立即与透明带接触；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障；精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂。三、胚胎发育1早期胚胎发育的过程 受 精 卵 卵
11、 裂 期 桑 椹 胚 囊 胚 原 肠 胚2各阶段的特点(1)卵裂期：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。(2)桑椹胚：细胞数目达到 32 个左右，每个细胞都是全能细胞 。(3)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，随着胚胎的进一步发育，出现囊胚腔。(4)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。归纳总结1个体发育过程图解(1)胚胎发育的起点是受精卵，受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，此时胚胎开始发育，即胚胎发育的最初场所是输卵管，以后逐步向子宫移动，最后在子宫内着
12、床，直至发育成为成熟的胎儿。(2)孵化：囊胚期的囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程称为孵化。(3)原肠胚阶段是个体发育过程中分化能力最高的阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层，但应注意细胞分化贯穿于生物整个个体发育过程中。(4)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。2卵裂期细胞或物质的变化规律项目 变化 项目 变化细胞数目 增多 每个细胞内的 DNA 总量 不变每个细胞体积 减小 有机物总量 减少DNA 总量 增多 物质种类 增多例 5 在如图所示的过程中，哪一事件在 29 阶段没有发生( )A细胞体积减小 B细胞内有机物总量增加C细胞有
13、丝分裂 D细胞分化答案 B解析 题图中 29 阶段表示的是胚胎发育过程，胚胎发育过程是细胞有丝分裂和细胞分化的结果。受精卵发育到囊胚过程中，随着细胞数目的增多，细胞体积减小。该过程中有机物总量会有所减少。例 6 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。1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在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体。2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
14、殖道的运动D雌性生殖道中某种物质的作用答案 D解析 精液由精子和精清两部分组成，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，精液中精子无法获能，只有当交配后，精液进入雌性动物生殖道时，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。3下列过程中，哪些发生在精子入卵后( )精子继续完成减数第二次分裂 精子发生顶体反应发生卵细胞膜反应 卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核A BC D答案 A解析 4以下关于桑椹胚的说法不正确的是( )A胚胎细胞达到 1632 个时，形似桑椹B每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，即每个细胞都具有全能性C良种母牛体内处于此时期的细胞都有可能克
15、隆出基因型完全相同的小牛，性别一定为雌性D是由受精卵经有丝分裂产生的答案 C解析 良种母牛体内的桑椹胚是由受精卵发育而成的，受精卵经过有丝分裂形成的各细胞基因型相同，由它们克隆而成的小牛的性别也相同，但不一定都是雌性，这要根据一开始此受精卵的性染色体组成情况而定。若受精卵为 XY 型，则全为雄性；若受精卵为 XX 型，则全为雌性。5回答下列有关人体发育的几个问题：(1)受精卵的有丝分裂，称为_，所产生的子细胞构成的实心胚称 _，实心胚进入子宫腔后，内部出现含有液体的囊腔叫_，此时的胚胎称_。(2)囊胚表面是单层扁平细胞，称_，将来发育成_；在腔的一端有一团细胞，称_，将来发育成_。(3)成熟的
16、生殖细胞包括_和_，均为仅有_ 条染色体的单倍体细胞，其中_条是性染色体。答案 (1)卵裂 桑椹胚 囊胚腔 囊胚 (2)滋养层细胞 胎儿的胎膜和胎盘 内细胞团 胎儿的各种组织 (3)精子 卵细胞 23 1解析 桑椹胚为实心的胚体，细胞具有全能性。囊胚内部出现囊胚腔，沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的一层细胞为滋养层，将来发育成胎儿的胎膜和胎盘。聚集在胚胎一端、个体较大的细胞为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。精子和卵细胞内染色体数目减半，仅为 23 条，其中有 1 条为性染色体。对点训练题组一 精子、卵子的发生1雄性动物能产生精子的阶段是( )A初生到成年B初情期开始到个体衰老C从初情期开
17、始，直到生殖机能衰退D从胚胎开始直到生殖器官的成熟答案 C解析 雄性动物从初情期开始，直到生殖机能衰退，在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。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关于哺乳动物精子和卵子发生的叙
18、述，正确的是( )A1 个精原细胞经过减数分裂可直接产生 4 个精子B精子的头部主要含细胞核，中心体发育为它的顶体C卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在胎儿时期完成的D卵子的成熟部位和受精部位不同答案 C解析 精子的产生包括三个阶段，减数分裂是指初级精母细胞形成精子细胞的阶段。精子细胞变形形成精子时，高尔基体发育成头部的顶体，中心体则演变为精子的尾。卵子的成熟部位和受精部位都是输卵管。题组二 受精4在受精过程中，下列说法正确的是( )精子必须发生顶体反应，释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带
19、反应防止了多精子入卵受精的发生A BC D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 M分裂，且处于 M分裂中期；受精后精子和卵子的核膜都破裂，之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起，即形成合子。5下列关于哺乳动物体内受精的叙述，正确的是( )A在精子形成过程中，只有细胞核和线粒体保留下来B受精一般是在输卵管内完成的，而胚胎的发育一直是在母体子宫内进行的C精子和卵子受精
20、时，两者均已完成了减数分裂D精子接触卵细胞膜时，会发生透明带反应答案 D解析 在精子形成的过程中，细胞核变成精子头的主要部分，高尔基体发育为头的顶体，中心体演变成精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，细胞内的其他物质浓缩成原生质滴；体内受精是在输卵管里进行的，早期胚胎有一段时间的发育是在输卵管内进行的，但主要是在母体子宫里进行发育的；在精子和卵子受精精子入卵后，被激活的卵子才完成减数第二次分裂。6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
21、子，即受精卵，至此受精过程完成。题组三 胚胎发育7能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是( )A受精卵卵裂原肠胚 囊胚组织器官的分化B卵卵裂原肠胚组织器官的分化C受精卵囊胚原肠胚 幼体D受精卵桑椹胚囊胚 原肠胚组织器官的分化答案 D8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。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 BC D答案 D解析 随受精卵的发育，DNA 不断复制，呈指数增
22、加，故正确；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、错误；在该发育过程中，有机物总量不断减少，故正确。综合强化10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；原肠胚发育分化形成内、中、外三
23、个胚层。11中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述，错误的是( )A在形成早期胚胎的过程中，依次经历了卵裂、桑椹胚、囊胚、原肠胚等几个阶段B兔子卵细胞质的作用是激发大熊猫细胞核的全能性C克隆出的早期胚胎中，各细胞间具有相同的遗传信息D在形成早期胚胎的过程中，尚未出现细胞的分化答案 D解析 在胚胎发育过程中，囊胚期时就已出现了细胞分化。12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
24、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细胞只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C、和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 作为受体细胞答案 C解析 A、B 两个选项是题干明确表述的事实，A、B 项正确；、细胞分裂后期的染色体数目依次是 2N、2N、4N，数目不同，C 项错误；动物体细胞的全能性受限，因而培育转基因动物时应选择受精卵(细胞为受精卵) 作为受体细胞， D 项正确。13如图是某种哺乳动物的生殖和发育的过程图解，请据图回答下列问题：(1)写出 A、B 所示生理过程的名称：A_；B_。(2
25、)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14根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：(1)图中字母表示的结构名称是：a._、b._、
26、c._ 。(2)图中数字表示的过程是：_、_、_、_。(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_。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 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这两道屏障解析 (1)据图可知 a 是放射冠，b 是雄原核，c 是雌原核。(2) 据图可判断是精子穿越放射冠，是精子穿
27、过透明带，是精子进入卵细胞，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。15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，表示囊胚和原肠胚的是_。(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_ 。(
28、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。
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