一、胚胎工程
1．概念：對生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞進行多種顯微操作和處理，然后將獲得的胚胎移植到雌性動物體內生產后代，以滿足人類的各種需求。
2．主要技術：體外受精、胚胎移植和胚胎分割。
二、受精
1．概念：精子與卵子結合形成合子(即受精卵)的過程。
2．場所：雌性動物的輸卵管內。
3．準備階段
(1)精子的結構：
基于精子的結構，完成下圖的填寫：
(2)精子獲能：
①原因：剛排出的精子不能(填“能”或“不能”)立即與卵子受精。
②場所：雌性動物的生殖道。
(3)卵子的結構：
基于卵子的結構，完成下圖的填寫：
(4)卵子的準備：
①原因：動物排出的卵子成熟程度不同，可能是初級卵母細胞(如馬、犬)，可能是次級卵母細胞(如豬、羊)。
②成熟場所：輸卵管。
③成熟時期：MⅡ期。
4．受精階段
基于受精作用的過程，完成下列問題：
(1)過程A為精子與卵子相遇，精子釋放多種酶，溶解卵細胞膜外的結構，穿越透明帶。
(2)過程B為精子觸及卵細胞膜，透明帶發(fā)生生理反應，阻止后來的精子進入透明帶。
(3)過程C為精子進入卵細胞膜，卵細胞膜發(fā)生生理反應，拒絕其他精子進入卵內。
基于C細胞發(fā)生的變化，完成以下問題：
①精子變化：精子的核膜破裂形成新的核膜，比原來的精子的核大(填“大”“相等”或“小”)，稱為[①]雄原核。
②卵子變化：卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成[②]雌原核。
(4)過程D為雌雄原核相向移動，核膜消失，這個含有兩個染色體組的合子為受精卵。
(5)過程E受精結束，受精卵開始發(fā)育。
三、胚胎早期發(fā)育
1．場所：輸卵管。
2．過程
受精卵
↓
卵裂期 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(①細胞分裂方式：有絲分裂,②細胞數(shù)量不斷增加，胚胎總體積并不增加))
↓
桑葚胚：卵裂產生的子細胞逐漸形成致密的細胞團形似桑葚
↓
eq \a\vs4\al(囊胚：細胞,逐漸分化) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(胚胎一端的細胞→內細胞團→胎兒的各種組織,透明帶內壁擴展和排列的細胞→滋養(yǎng)層細胞→, 胎膜和胎盤,胚胎內部出現(xiàn)了含有液體的囊胚腔))
↓
孵化：囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來
↓
原腸胚：形成外胚層、內胚層和中胚層→各種組織、器官
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．剛排出的精子即能與卵子受精。(×)
提示：精子必須在生殖道中獲能后才能與卵子受精。
2．精子和卵子相遇結合形成受精卵的部位是子宮。(×)
提示：精子和卵子相遇形成受精卵的部位是輸卵管。
3．精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ，排出第二極體，形成雌原核。(√)
4．囊胚期細胞還沒有分化。(×)
提示：囊胚期細胞已分化形成內細胞團和滋養(yǎng)層細胞。
5．原腸胚變大導致透明帶破裂而孵化出來。(×)
提示：發(fā)生孵化的是囊胚。
受精作用
1．受精前的準備
(1)精子獲能：剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應的生理變化后，才能獲得受精能力。
(2)卵子的準備：卵子一般在排出2～3 h后才能被精子穿入，動物排出的卵子成熟程度不同，都要在輸卵管內進一步成熟，當達到MⅡ期時，才具備與精子受精的能力。
2．受精階段
1．兩道屏障防止多精入卵，其意義是什么？
提示：兩道屏障防止多精入卵，保證受精卵中遺傳物質與親代體細胞一致，從而保證遺傳的穩(wěn)定性。
2．受精的標志和受精完成的標志分別是什么？
提示：受精的標志是第二極體的形成，受精完成的標志是雌、雄原核融合成合子。
1．下列有關哺乳動物受精作用的敘述錯誤的是( )
A．剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內發(fā)生相應生理變化才能獲得受精的能力
B．精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部，精子穿越透明帶等結構需要多種酶
C．卵子在輸卵管內發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力
D．精子觸及卵細胞膜的瞬間卵細胞膜發(fā)生生理反應
D [剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內發(fā)生相應生理變化才能獲得受精的能力即精子獲能，A正確；精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部，精子穿越透明帶等結構需要多種酶，B正確；卵子在輸卵管內發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力，C正確；精子觸及卵細胞膜的瞬間透明帶發(fā)生生理反應，D錯誤。]
2．下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________。
[解析] (1)據圖分析可知：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
胚胎早期發(fā)育
1．早期胚胎發(fā)育的過程
(1)胚胎發(fā)育的起點是受精卵，受精卵形成后即在輸卵管內進行有絲分裂，此時胚胎開始發(fā)育，即胚胎發(fā)育的最初場所是輸卵管，以后逐步向子宮移動，最后在子宮內著床，直至發(fā)育成為成熟的胎兒。
(2)桑葚胚階段細胞均未分化，細胞具有全能性，是胚胎分割的最佳時期。
(3)囊胚階段開始出現(xiàn)細胞分化，但內細胞團細胞仍具有全能性，可用于胚胎分割。
(4)原腸胚階段細胞進一步分化，已分化形成外、中、內三個胚層。
(5)早期胚胎發(fā)育的營養(yǎng)物質來自卵黃，后期通過胎盤從母體吸收營養(yǎng)物質。
2．卵裂期細胞或物質的變化規(guī)律
1．胚胎發(fā)育過程中開始出現(xiàn)細胞分化的階段和細胞分化最顯著的階段分別是哪些時期？細胞分化的原因是什么？
提示：開始出現(xiàn)細胞分化的階段是囊胚期。細胞分化最顯著的階段是原腸胚的三個胚層分化形成各種組織、器官。細胞分化的原因是細胞內基因的選擇性表達。
2．胚胎發(fā)育卵裂期細胞中有機物、DNA的含量和細胞體積有什么特點？為什么？
提示：卵裂期細胞中有機物減少、每個細胞中DNA的含量基本不變，細胞體積減小。從受精卵到囊胚階段總體積不變，但細胞數(shù)目增多，所以每個細胞體積減??；伴隨細胞分裂，細胞數(shù)目增多，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，因為細胞一直通過呼吸消耗有機物但不從外界吸收。
1．(2020·海南?？谄谥?下列有關早期胚胎發(fā)育過程中各階段的敘述，錯誤的是( )
A．滋養(yǎng)層細胞將發(fā)育為胎膜和胎盤
B．內細胞團可發(fā)育成胎兒的各種組織
C．高等哺乳動物細胞的分化開始于桑葚胚階段
D．胚胎從透明帶中伸展出來的過程發(fā)生于囊胚階段
C [囊胚階段沿透明帶內壁擴展和排列的滋養(yǎng)層細胞將發(fā)育為胎膜和胎盤，A正確；囊胚階段聚集在胚胎一端的內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，B正確；高等哺乳動物細胞的分化開始于囊胚階段，桑葚胚階段還沒有發(fā)生細胞分化，C錯誤；囊胚進一步擴大，會導致透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，這一過程叫作孵化，D正確。]
2．下圖表示高等動物的個體發(fā)育過程，下列說法正確的是( )
eq \x(受精卵)→ eq \x(桑葚胚)→ eq \x(囊胚)→ eq \x(原腸胚)→ eq \x(幼體)→ eq \x(\a\al(性成熟,的個體))
A．受精卵卵裂形成囊胚的過程中，每個細胞體積不斷增大
B．受精卵發(fā)育為桑葚胚的過程是在透明帶內完成的
C．在胚胎發(fā)育過程中，幼體所需要的原料全部來自卵黃
D．原腸胚是進行胚胎移植的最好時期
B [受精卵形成囊胚的過程中，主要發(fā)生了卵裂，卵裂過程中，每個細胞的體積不斷縮小，細胞的總體積基本不變或略有縮小，A錯誤；受精卵發(fā)育為桑葚胚的過程是在透明帶內完成的，B正確；早期胚胎發(fā)育中所需原料來自卵黃，幼體所需原料主要來自母體，C錯誤；原腸胚時期細胞分化程度高，移植成功率很低，最好在此前進行移植，不同動物胚胎移植時間不同，如牛、羊一般在桑葚胚或囊胚階段移植，小鼠、家兔等要在更早階段進行，D錯誤。]
下表為不同動物受精卵發(fā)育成胚胎進入子宮的時間，依據下表分析回答
本案例考查學生的演繹與推理的科學思維能力和對實驗結果的交流與討論的能力。
(1)小鼠和牛的胚胎進入子宮時的時期分別是胚胎發(fā)育的什么時期？(科學思維)
(2)馬的胚胎進入子宮的時期可能是胚胎發(fā)育的什么時期？(科學思維)
(3)三種動物胚胎進入子宮時發(fā)育程度最高的是哪種動物？(科學思維)
提示：(1)小鼠和牛的胚胎進入子宮時的時期分別是胚胎發(fā)育的桑葚胚時期和16細胞的卵裂期。
(2)馬的胚胎進入子宮的時期可能是囊胚期。
(3)三種動物胚胎進入子宮時的發(fā)育程度最高的是馬。
[課堂小結]
1．下列有關精子獲能的說法，正確的是( )
A．精子獲得受精的能量
B．精子獲能是在雄性動物生殖道內完成的
C．精子獲得受精的能力
D．精子獲得尾部擺動所需的能量
C [精子獲能是指精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應的生理變化獲得受精能力，而不是獲得能量，A錯誤；精子獲能是在雌性動物生殖道內完成的，B錯誤；精子獲能是指精子獲得受精的能力，而不是精子獲得尾部擺動所需的能量，C正確、D錯誤。]
2．卵子的成熟部位和受精部位分別是( )
A．卵巢、卵巢 B．卵巢、輸卵管
C．輸卵管、輸卵管 D．輸卵管、子宮
C [卵子成熟和受精的部位均為輸卵管。]
3．(2020·吉林白城期末改編)下列關于體內受精過程的排序，正確的是( )
①受精卵第一次分裂開始 ②釋放第二極體 ③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶 ④精子穿越卵細胞膜外的結構 ⑤雌、雄原核的形成 ⑥兩個原核靠近，核膜消失
A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑤⑥①
C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥①
D [體內受精的具體過程為③獲能后的精子與卵子相遇并釋放多種酶―→④精子穿越卵細胞膜外的結構―→精子入卵―→②卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ并排出第二極體―→⑤雌、雄原核的形成―→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失―→①受精卵第一次分裂開始，D正確。]
4．下列能正確表示高等動物早期胚胎發(fā)育順序的是( )
A．受精卵→卵裂期→原腸胚→囊胚→組織器官的分化
B．受精卵→卵裂期→原腸胚→組織器官的分化
C．受精卵→卵裂期→桑葚胚→原腸胚→幼體
D．受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化
D [高等動物早期胚胎發(fā)育依次經過受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原腸胚→組織器官的分化。]
5．胚胎工程應用前景廣闊，請回答：
(1)胚胎工程是指對動物_____________所進行的多種顯微操作和處理技術，該技術包括__________、________和________等。
(2)防止多個精子和卵子受精的生理機制包括_____________。
(3)受精卵在________內形成后，即開始發(fā)育。胚胎發(fā)育早期的一段時間是在透明帶內進行的，這一時期稱為________，其顯著特點是胚胎的總體積________，發(fā)育到________時期，透明帶破裂，這一過程叫________，之后經________時期后分化形成組織器官。
[答案] (1)生殖細胞、受精卵或早期胚胎 體外受精 胚胎移植 胚胎分割 (2)透明帶反應和卵細胞膜反應 (3)輸卵管 卵裂期 不增加 囊胚 孵化 原腸胚
課標內容要求
核心素養(yǎng)對接
簡述胚胎形成經過了受精及早期發(fā)育的過程。
1．生命觀念：以精子和卵細胞的結構為例，闡述細胞的結構與功能的適應。
2．科學思維：以過程圖的形式表示受精作用和胚胎發(fā)育的過程。
過程
主要變化
第一步：精卵相遇
釋放多種酶，溶解卵細胞膜外的結構
第二步：精子接觸卵細胞膜
透明帶發(fā)生生理反應(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步：精子入卵
卵細胞膜發(fā)生生理反應(防止多精入卵的第二道屏障)，雌、雄原核形成
第四步：受精卵形成
雌雄原核靠近，核膜消失，形成合子
項目
變化
項目
變化
細胞數(shù)目
增多
每個細胞內的DNA總量
不變
每個細胞體積
減小
有機物總量
減少
DNA總量
增多
物質種類
增多
知 識 網 絡 構 建
核 心 語 句 背 誦
1.精子獲能后才有受精能力；卵子發(fā)育到MⅡ期，才具備與精子受精的能力。
2.受精過程在輸卵管內完成。
3.防止多精入卵的兩道屏障：(1)透明帶反應。(2)卵細胞膜反應。
4.雌、雄原核充分發(fā)育后，相互融合形成受精卵。
5.囊胚細胞分化形成內細胞團和滋養(yǎng)層。內細胞團發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤。
6.囊胚進一步擴大，導致透明帶破裂而孵化出來。

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一 胚胎工程的理論基礎

版本： 人教版 (2019)

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