一、胚胎工程的解讀1.操作對象:動物_________或配子。2.處理技術:如體外受精、_________、_________、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。二、精子、卵子的發(fā)生1.精子的發(fā)生:(1)場所:_______________內。(2)時期:從_______開始,直到_________衰退。
(3)過程:(4)精子細胞變形過程(連線):
2.卵子的發(fā)生:(1)場所:雌性動物的_____內。(2)時期:在動物胚胎_________以后。(3)過程:
說明:減數(shù)分裂兩次分裂完成的時間:第一次:在_________________完成;第二次:在_______________的過程中完成。
三、受精1.含義:受精是_____與_____結合形成_____(即受精卵)的過程。2.場所:在雌性動物的_______內完成。3.過程:(1)受精前的準備階段。①精子獲能:剛排出的精子,正常情況下必須在___________________發(fā)生相應的生理變化后,才能獲得受精能力。②卵子的準備:發(fā)育到_________,才具備與精子受精的能力。
(2)受精過程中的“三大反應”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”。①頂體反應:精子的質膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應。頂體反應的主要作用是形成精子穿越_______的通路,是精子和卵子結合必不可少的條件。②透明帶反應:精子觸及_________的瞬間,會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應,稱做透明帶反應,它是防止多精入卵受精的___________。③卵細胞膜反應:精子_____后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,拒絕其他精子再進入卵內,稱為卵細胞膜反應,這是防止多精入卵受精的___________。
(3)原核形成及融合。①雄原核形成:精子入卵后,尾部脫離,原有的核膜破裂,隨后形成新的_____,最后形成_______。②雌原核形成:被激活的卵子完成_______________,排出_________后,形成_______。(4)融合:兩核充分發(fā)育后,相向移動,彼此接觸,體積縮小、合并,形成一個含___________的合子(即受精卵)。
四、早期胚胎發(fā)育過程1.場所:_____________。2.細胞分裂方式:_________。
【易錯辨析】1.成熟的精子并不具有受精能力,必須獲能后才具備受精能力。( )2.精子在初情期后開始形成,兩次分裂連續(xù)進行;卵子在胚胎性別分化以后形成,兩次分裂不連續(xù)進行。( )3.次級卵母細胞的減數(shù)第二次分裂完成于排卵前后,場所是卵巢內。( )【分析】減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成的;減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結合的過程中完成的。減數(shù)第二次分裂的場所是輸卵管內。
4.受精完成的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體。( )【分析】受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體,受精完成的標志是雌雄原核的融合。5.透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵的兩道屏障。( )6.卵裂階段細胞中有機物、DNA的含量增多,細胞體積增大。( )【分析】卵裂階段胚胎的總體積不變或略有減小,但細胞數(shù)量增多,所以每個細胞體積減小;伴隨細胞分裂,細胞數(shù)量增多,總DNA含量增多,但每個細胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定;該過程中有機物總量減少,因為一直有呼吸消耗但不從外界吸收。
7.胚胎發(fā)育過程中細胞開始分化的階段是原腸胚期。( )【分析】胚胎發(fā)育過程中,細胞從囊胚期開始發(fā)生分化,原腸胚期分化程度最大。8.卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加。( )【分析】卵裂期細胞持續(xù)有絲分裂,胚胎中細胞數(shù)目不斷增加,細胞呼吸消耗有機物,細胞中有機物總量在不斷減少。
一、精子和卵子的發(fā)生 1.精子和卵子發(fā)生的四個不同點:
2.精子和卵子發(fā)生的三個相同點:(1)原始生殖細胞的增殖為有絲分裂。(2)生殖細胞的形成過程為減數(shù)分裂。(3)形成過程均經(jīng)一次染色體復制和兩次分裂,子細胞中染色體數(shù)目減半。
【素養(yǎng)案例】　如圖表示高等動物卵子的發(fā)生過程,請據(jù)圖回答下列有關問題:(1)圖中A是__________,B是__________,E是__________,階段D發(fā)生的場所是________。?
(2)精子開始形成的時期是__________,精子形成過程不同于卵子形成過程的最主要特征是__________,該過程保留的主要結構是__________和__________。?(3)當觀察到兩個極體時,表明__。?(4)能發(fā)生染色體的著絲點分裂的階段是__________(填序號)。?
【解題關鍵】(1)明確減數(shù)分裂各過程染色體形態(tài)和數(shù)目的變化。(2)掌握雌雄配子產(chǎn)生的異同點及精子的變形特點,了解受精完成的場所和標志?！窘馕觥?1)圖中①為卵原細胞增殖(有絲分裂)的過程;③④為減數(shù)分裂,只有在受精時,次級卵母細胞才能最終完成減數(shù)第二次分裂,因此E是精子,A是第二極體,B是合子;階段D為初情期后,發(fā)生在輸卵管。(2)精子開始形成的時期是初情期,精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生精子細胞,精子細胞需要經(jīng)過變形過程才能形成精子(卵子形成不需要變形),精子細胞中很多結構會消失,而細胞核和線粒體則會保留下來。(3)當觀察到兩個極體時,表明卵子已經(jīng)完成了受精。(4)染色體的著絲點分裂可發(fā)生在有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期,即圖中的①④。
答案:(1)第一極體　合子　精子　輸卵管(2)初情期　需要變形　細胞核　線粒體(3)卵子已經(jīng)完成了受精(4)①④
　【誤區(qū)警示】(1)卵子產(chǎn)生的MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的過程,卵原細胞的形成和在卵巢中的儲備是在胎兒時期完成的;減數(shù)第一次分裂在排卵前后完成,排出一個次級卵母細胞和一個第一極體,次級卵母細胞的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結合過程中完成的。(2)次級卵母細胞分裂產(chǎn)生一個成熟卵子和一個第二極體。受精時在卵細胞膜和透明帶的間隙可觀察到兩個極體。
【跟蹤小練】　下列關于高等哺乳動物受精過程的敘述,正確的是(　　)A.獲能的精子穿越透明帶的同時釋放頂體酶水解卵細胞膜B.透明帶反應和卵細胞膜反應是阻止多精入卵的兩道屏障C.精子被卵細胞膜表面的微絨毛抱合后立即發(fā)生卵細胞膜反應D.精子入卵后立即與卵細胞核發(fā)生融合并馬上開始有絲分裂
【解析】選B。在受精作用過程中,獲能的精子頭部的頂體首先釋放頂體酶,發(fā)生頂體反應,然后精子穿越放射冠和透明帶,A錯誤;透明帶反應和卵細胞膜反應是阻止多精入卵的兩道屏障,B正確;精子與卵細胞膜接觸后,被其表面大量的微絨毛抱合,隨后,精子外膜與卵細胞膜發(fā)生融合,精子的尾脫落,細胞核進入卵細胞。精子入卵后,卵細胞隨即發(fā)生卵細胞膜反應,C錯誤;精子入卵后,核膜破裂形成雄原核,再與雌原核結合,D錯誤。
二、受精1.受精的場所:輸卵管。2.受精前的兩個準備:(1)精子獲能:當交配后精液進入雌性動物的生殖道時,由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質解除對精子獲能的抑制,才能引起精子獲能。(2)卵子的準備:排出的卵子在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力。
3.受精階段——四部曲:
4.受精的意義:維持每種生物前后代體細胞染色體數(shù)目的恒定,對于生物的遺傳和變異十分重要?！疽族e提醒】明辨體內受精應注意的四個問題(1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量;排卵是指卵子從卵泡中排出,而不是卵泡從卵巢中排出。(2)動物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是次級卵母細胞,如豬、羊等;有的可能是初級卵母細胞,如馬、犬等。但它們都要在輸卵管內進一步成熟,當達到減數(shù)第二次分裂的中期時,才具備與精子受精的能力。
(3)受精的標志≠受精完成的標志:受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體;而受精完成的標志是雌、雄原核的融合。(4)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核,而是在原來細胞核的基礎上形成的新核,原核膜已破裂。
　【選修對接必修】　對接必修2:受精過程時父本和母本對受精卵遺傳物質的貢獻是否相同?在進行受精作用時,通常是精子的頭部進入卵細胞,尾部留在外面。受精卵中的染色體數(shù)目恢復到體細胞中的數(shù)目,其中有一半的染色體來自精子(父方),另一半來自卵細胞(母方),父本和母本對受精卵細胞核中遺傳物質的貢獻相同,各占一半,但細胞質中的線粒體來自卵細胞。整體來看,進行受精作用時,母本對受精卵遺傳物質的貢獻大于父本。
【素養(yǎng)案例】　如圖表示精卵相遇時的卵子示意圖?；卮鹣铝袉栴}:(1)寫出各部分名稱:①________;②________;③________。?(2)當精子穿越__________,進入透明帶,即發(fā)生__________反應,這是防止多精入卵受精的第__________道屏障。?
(3)精子入卵細胞膜后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,拒絕其他精子再進入卵內,這種生理反應稱為__________反應,這是防止多精入卵受精的第二道屏障。?(4)精子入卵后,形成一個新的核即________________。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂,排出____________后形成__________。?
　 【解題關鍵】解答本題的關鍵是:(1)圖示信息:題圖表示精卵相遇時的卵子示意圖。(2)關鍵信息:明確受精過程中防止多精入卵受精的屏障有透明帶反應、卵細胞膜反應。
【解析】(1)據(jù)圖分析可知:圖中①為放射冠,②為透明帶,③為第一極體。(2)當精子穿越放射冠,進入透明帶,即發(fā)生透明帶反應,這是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)精子入卵后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,即卵細胞膜反應,這是防止多精入卵受精的第二道屏障。(4)精子入卵后,形成一個新的核即雄原核。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂,排出第二極體后形成雌原核。
答案:(1)放射冠　透明帶　第一極體 (2)放射冠　透明帶　一(3)卵細胞膜 (4)雄原核　第二極體　雌原核
　　　【方法規(guī)律】區(qū)分“頂體反應”“透明帶反應”“卵細胞膜反應”的方法(1)從發(fā)生時間看:①頂體反應發(fā)生在精子與卵子相遇時。②透明帶反應發(fā)生在精子觸及卵細胞膜的瞬間。③卵細胞膜反應發(fā)生在精子入卵后。
(2)從生理作用看:①頂體反應是頂體內釋放的酶直接溶解卵丘細胞間的物質,使精子穿越放射冠。②透明帶反應是防止多個精子穿越透明帶,是防止多精入卵受精的第一道屏障。③卵細胞膜反應也是防止其他精子入卵,是防止多精入卵受精的第二道屏障。
【跟蹤小練】　哺乳動物卵原細胞減數(shù)分裂形成成熟卵子的過程,只有在促性腺激素和精子的誘導下才能完成。下面為某哺乳動物卵子及早期胚胎的形成過程示意圖(N表示染色體組)。據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是(　　)A.減數(shù)第一次分裂完成于排卵前后B.細胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C.Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ細胞分裂后期染色體數(shù)目相同D.培育轉基因動物應選擇細胞Ⅳ作為受體細胞
【解題關鍵】由題干信息判斷出題圖中各個序號所代表的細胞名稱,然后分析各時期的特點?！窘馕觥窟xC。初級卵母細胞的減數(shù)第一次分裂于排卵前后在卵巢內完成,次級卵母細胞要在精子的刺激下才能完成減數(shù)第二次分裂形成成熟的卵子,故A、B兩項正確;Ⅱ細胞的分裂后期為減數(shù)第一次分裂后期,Ⅲ細胞的分裂后期為減數(shù)第二次分裂后期,二者的染色體數(shù)均為2N,Ⅳ細胞的分裂后期為有絲分裂后期,染色體數(shù)為4N,C項錯誤。卵裂期細胞分化程度低,可以作為培育轉基因動物的受體細胞,故D項正確。
三、早期胚胎發(fā)育1.發(fā)育場所:輸卵管、子宮。2.過程:
【易錯提醒】細胞全能性與早期胚胎發(fā)育各階段的關系(1)桑椹胚期以前的細胞具有全能性,即每一個細胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。(2)囊胚開始出現(xiàn)細胞分化,其中內細胞團細胞具有全能性,而滋養(yǎng)層細胞不具有全能性。(3)原腸胚中出現(xiàn)胚層分化,細胞不再具有全能性。
　【選修對接必修】　對接必修1:多細胞生物早期胚胎發(fā)育與細胞生命歷程的聯(lián)系。(1)多細胞生物從受精卵開始,要經(jīng)過細胞的增殖和分化逐漸發(fā)育為成體。(2)有絲分裂將親代細胞的染色體經(jīng)過復制(實質為DNA的復制)之后,精確地平均分配到兩個子細胞中。在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。(3)在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程,叫做細胞分化。細胞分化的實質是基因的選擇性表達。細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化,有利于提高各種生理功能的效率。
【素養(yǎng)案例】　如圖表示哺乳動物精子和卵子相遇以及動物胚胎發(fā)育過程的兩個階段,請據(jù)圖回答問題:
(1)精細胞變形為精子的過程中,細胞中的很多結構會消失,而細胞核和線粒體都保留下來,為什么??___________________________________________。?(2)精子與卵子相遇,__________內的某些酶類釋放出來,可直接溶解________之間的物質,形成精子穿越__________的通道。_________________,標志著受精作用完成。?(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的____________性,B時期開始出現(xiàn)_________,B時期的[1]將來發(fā)育成______________,[2]將來發(fā)育成________________。?
【解析】(1)精細胞變形階段只保留細胞核、線粒體,是因為細胞核是精子遺傳物質儲存的場所,也是精卵結合后的后代遺傳特性和代謝活動的控制中心;而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解有機物產(chǎn)生能量的場所。(2)受精過程中,精子與卵子相遇,首先發(fā)生頂體反應,即頂體內的酶會釋放出來,溶解卵丘細胞之間的物質,形成精子穿越放射冠的通路。雌雄原核充分發(fā)育后,彼此接觸,形成一個含有二倍染色體的合子,即受精卵,受精作用至此結束。(3)A桑椹胚時期細胞具有發(fā)育的全能性,B囊胚期細胞開始出現(xiàn)細胞分化。B囊胚期的1滋養(yǎng)層會發(fā)育成胎膜胎盤,2內細胞團會發(fā)育成胎兒的各種組織。
答案:(1)細胞核是精子遺傳物質儲存的場所,也是精卵結合后的后代遺傳特性和代謝活動的控制中心;而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解有機物產(chǎn)生能量的場所 (2)頂體　卵丘細胞　放射冠 　雌、雄原核彼此融合(核融合)(3)全能　細胞分化　胎盤和胎膜　胎兒的各種組織
　【誤區(qū)警示】(1)精子與卵細胞結合,首先發(fā)生頂體反應,釋放頂體酶,水解卵丘細胞之間的物質,形成精子穿越放射冠的通道,并溶解透明帶(或溶解放射冠和透明帶)。(2)防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(3)卵裂期在透明帶內進行。
【跟蹤小練】　胚胎工程的許多技術,實際是在體外條件下,對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。請根據(jù)動物受精和早期胚胎發(fā)育過程回答下列問題:(1)在哺乳動物體內卵子的發(fā)生過程中,減數(shù)第一次分裂完成的時間是在雌性個體____________,當次級卵母細胞發(fā)育到____________(時期)時才具備與精子受精的能力,受精的場所是____________,判斷卵子是否受精的重要標志是____________。?(2)受精過程中防止多精入卵的兩道屏障是__________和__________。?(3)胚胎發(fā)育過程首先是卵裂,所得每個子細胞的體積比受精卵____________,胚胎發(fā)育到____________期會導致透明帶破裂,胚胎從中伸展出來,這一過程叫做孵化。?
【解析】哺乳動物的卵細胞形成過程中的減數(shù)第一次分裂發(fā)生在雌性動物排卵前后,次級卵母細胞發(fā)育到減數(shù)第二次分裂中期才具備受精能力。受精的場所是輸卵管。判斷卵子是否受精的標志是在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體。受精過程中防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。答案:(1)排卵前后　MⅡ中期　輸卵管　在卵細胞膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體(2)透明帶反應　卵細胞膜反應(順序可顛倒) (3)小　囊胚
　　　【補償訓練】　胚胎干細胞培養(yǎng)的基本過程如圖所示,下列敘述正確的是(　　)A.①過程的培養(yǎng)液與動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分不同之處是不含有動物血清B.②過程采用酶處理的方式使內細胞團細胞分散開C.③過程培養(yǎng)基中需加入經(jīng)紫外線照射后的成纖維細胞,以促進胚胎干細胞分化D.早期胚胎繼續(xù)發(fā)育會在外層形成滋養(yǎng)層細胞,最終這部分細胞發(fā)育為成體的一部分

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3.1 體內受精和早期胚胎發(fā)育

版本： 人教版 (新課標)

年級： 選修3《現(xiàn)代生物科技專題》

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