高二年级生物导学提纲选修3（九）选修班专题三 胚胎工程第一节 体内受精和早期胚胎发育执笔人：刘德海 审核人：侍东升 校对人：朱春霞【学习目标】1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。2.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。3.认同胚胎工程建立及发展的意义。【学习重点】1.哺乳动物精子和卵子的发生。2.哺乳动物的受精过程。3.哺乳动物的胚胎发育。【学习难点】1.哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。2.哺乳动物胚胎发育各阶段的主要特点。【学习过程】A、自主学习一、胚胎工程的概念指对动物_或_所进行的多种显微操作和处理技术，如_、_、_、_、等技术。经过处理后获得的_，还需要_到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。二、精子和卵细胞的发生1精子的发生(1)场所：_的曲细精管。(2)发生的时期：从_开始(相当于人的青春期)直到_。(3)过程： _细胞的形成：_经有丝分裂形成_。 精细胞的形成：_经过减数第一次分裂形成2个_，再经过减数第二次分裂形成_。 变形：细胞核变为_的主要部分，高尔基体发育为_，_演变为精子的尾，_形成线粒体鞘膜。 精子的形状：成熟的精子外形似_，分为_三部分。2卵子的发生和成熟(1)场所：_和_。(2)过程：卵原细胞经过有丝分裂形成_经过减数第一次分裂形成_经过减数第二次分裂形成_。三、受精1概念：_与_结合形成合子的过程。2场所：雌性的_。3受精过程 (1)精子获能：刚排出的精子，不能立即与_结合，而必须在雌性动物生殖道内发生一定的生理反应，而获得_的现象。(2)卵子的准备：动物排除的卵子，有的可能是次级卵母细胞，有的可能是_，它们都要在_内达到减数第二次分裂的_时，才具备受精的能力。(3)受精阶段：主要包括精子穿越_和_，进入卵黄膜，_形成和_结合。 顶体反应：精子获能后与卵子相遇时，精子顶体释放_，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越_的通道的过程。 透明带反应：精子经孔道穿越_，接触_随即产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。 卵黄膜封闭作用：当精子与卵黄膜接触后，立即被卵黄膜表面的_抱合，并发生_融合，精子入卵。此时卵黄膜立即发生_其他精子再进入卵内的生理 反应。 原核形成及配子结合：精子入卵后，尾部脱落，原有_破裂，随后形成一个新的_，最后形成_与此同时，被激活的卵子完成_，排出第二极体后，形成_。两核充分发育后，相向移动，彼此接触，体积缩小、合并，形成一个含二倍染色体的_，也就是受精卵，受精过程到此结束。 特别提醒 1雌雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。 2从卵巢中取出的卵母细胞用于体外受精时，应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。四、胚胎发育1卵裂期的特点：细胞的_不断增加，但胚胎的_并不增加，或略有_。2早期胚胎发育的几个阶段(1)桑椹胚：是指细胞数目达到_个左右的胚胎，形似桑椹而得名。该时期之前的细胞属于_细胞。(2)囊胚： 细胞开始_，_将来发育成胎儿的各种组织，_将来发育成胎膜和胎盘。 胚胎的内部出现含液体的囊腔_，随着囊胚进一步扩大，透明带破裂，称为 _。(3)原肠胚：内细胞团_的细胞形成外胚层，_的细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫_。 重点难点突破一、精子和卵子发生的比较1精子的发生中减数分裂的两次分裂是连续的，在曲细精管内进行的，场所是唯一的。卵子发生减数分裂的两次分裂是不连续的，第一次是在卵巢内完成，形成的次级精母细胞和第一极体进入输卵管。与精子的结合过程中完成第二次减数分裂。因此，场所在卵巢和输卵管两处。 2减数分裂中细胞质的分配、形成成熟性生殖细胞的数目、是否需要变形，都是两者在发生上的区别。 3卵泡的形成和卵巢内的储备，是在出生前完成的，这是两者在发生上的重要区别，但不是唯一区别。具体区别如下表：二、受精作用1准备阶段I一精子获能 哺乳动物的精子离开睾丸后，必须经过成熟和获能过程才能使卵子受精。精子在附睾成熟。成熟的精子必须在雌性动物的生殖道(子宫和输卵管)中经历一段时间才能获得受精能力，这个过程叫做获能。卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。2准备阶段2一卵子的准备卵子要在输卵管中进一步成熟。达到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。3受精阶段 获能的精子穿过次级卵母细胞的透明带，精子的头部与卵细胞膜接触，2个细胞的细胞膜融合，精子细胞膜内的遗传物质进入卵细胞，精子进入卵细胞后随即启动卵内的一系列的反应：卵细胞膜发生变化不再接受其他精子进入，阻止多精受精；激活次级卵母细胞继续完成减数第二次分裂，激活受精卵的分裂等。4注意的问题(1)成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后方才具备受精能力。(2)动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减中期时，才具备与精子受精的能力。(3)为防止其他精子进入，受精过程中一共形成两道屏障，第一道屏障为透明带生理反应，第二道屏障为卵黄膜的封闭作用。(4)受精卵的遗传物质中，核物质(染色体上DNA)一半来自父方(精子)，一半来自母方(卵子)，细胞质中遗传物质几乎全来自卵子。(5)雄原核为精子细胞核进入卵子后，原核膜被新核膜替代后形成的新核，雌原核为次级卵母细胞核继续减数分裂释放第二极体后形成的卵细胞的细胞核，两核中染色体数均为体细胞的一半，且雌原核一般略小于雄原核。三、胚胎发育1过程2注意的问题(1)起点是受精卵分裂，在输卵管内完成受精作用时即已开始，直至发育成为成熟的胎儿。 (2)卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。 (3)桑椹胚以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。(4)桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。 (5)原肠胚的特点：个体发育中分化能力最强阶段，细胞已分化形成外、中、内三个胚层。(6)个体发育过程中从囊胚阶段开始初步分化，分化出内细胞团和滋养层细胞，囊胚之前细胞未分化，为全能细胞，囊胚之一后的原肠胚阶段细胞分化最高，但仍有全能细胞。 探究思考进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟?提示 是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成减数第一次分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。 迁移拓展(1)胚后发育 直接发育：幼体 成体 变态发育：幼体成体(蛙、昆虫等) (2)影响发育的因素 内因：遗传信息。 外因：环境(温度、水、氧气、营养等)。 资料分析（见书本P67）(1)表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高? 提示 比较而言，马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。 (2)将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎?如果换成牛又该怎样处理? 提示 马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在816细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。 (3)为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础?请结合本节内容举例说明。提示 胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卯母细胞能在体外成熟、精子能在体外完成获能、获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精、体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。B、典型例题例1、判断卵子是否受精的标志是 ( ) A当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到一个极体时 B当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 C当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到三个极体时 D当卵黄膜和透明带的间隙中极体消失时例2、以下关于桑椹胚的说法不正确的是 ( ) A胚胎细胞达到32个左右，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良种母牛体内此时的细胞都有可能克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例3、研究表明，大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行，胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量(核质)的比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是 （ ） 例4、某女性患有输卵管阻塞和色盲，借用别的女性的卵子，一次生殖过程中生出的两个男孩，如图所示，请分析回答：(1)过程Y的细胞分裂方式是_。(2)若这两个男孩分别在两个自然环境不同的地区长大，写出两者的一个相同性状_；写出两者的一个不同性状_。(3)若个体甲的基因型是AA，而个体乙的基因型是Aa，那么产生这一现象的最可能原因是_