学年高中生物 第2章 胚胎工程 第1节 胚胎工程的理论基础 第2课时 胚胎的发育同.docx

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学年高中生物第2章胚胎工程第1节胚胎工程的理论基础第2课时胚胎的发育同

第2课时　胚胎的发育

[目标导读]　1.阅读教材P29内容，了解哺乳动物的受精过程。

2.结合教材P30图文，简述哺乳动物胚胎发育的过程及其主要特点。

[重难点击]　1.受精作用的概念。

2.动物胚胎发育的基本过程。

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：

受精作用和早期胚胎发育。

解决学生疑难点

一、受精作用

1．概念：

两性配子结合形成一个新细胞合子的过程。

2．受精场所：

输卵管。

3．受精过程

（1）顶体反应：

精子的顶体释放水解酶（也叫顶体酶），将卵细胞的透明带分解，从而进入卵细胞内（如图A）。

（2）透明带反应：

精子接触卵黄膜时，卵细胞被激活，释放出一种物质传播到卵黄表面，引起透明带发生改变，阻止后来的精子入卵（如图B）。

（3）精子入卵：

人和许多哺乳动物的精子是在次级卵母细胞处于减数分裂Ⅱ的中期时进入的，精子进入后，次级卵母细胞才完成减数分裂Ⅱ，并放出第二极体，之后卵核和精核才融合为一个合子核，完成受精作用（如图C）。

根据下面哺乳动物受精过程示意图，请分析：

1．过程①、②中，精子要穿过放射冠和透明带，依赖于哪种反应？

答案　顶体反应。

2．过程③之后，其他精子很难再入卵，原因是什么？

有什么意义？

答案　发生了透明带反应，防止多精入卵，保证子代细胞中染色体数目正常。

3．当观察到卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体时，说明卵母细胞已经发生了什么变化？

答案　卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体时，说明卵母细胞已经完成了减数第二次分裂，这是受精的标志。

4．卵核和精核是指卵细胞和精子原来的细胞核吗？

答案　不是。

卵核和精核不能理解成卵细胞和精子原来的细胞核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。

5．上述过程发生在雌性动物的哪个部位？

答案　输卵管。

1．在受精过程中，下列描述正确的是（　　）

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、卵细胞膜　③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂　④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核　⑤透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生

A．①②⑤B．①④⑤

C．②③④D．②④⑤

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，溶解卵泡细胞间的物质，形成精子穿越放射冠的通道，精子穿过透明带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；精子入卵后，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，卵子已经完成了减数分裂Ⅰ，且处于减数分裂Ⅱ中期，只有完成受精作用以后，才继续完成减数分裂Ⅱ，受精后精子和卵子核膜都破裂，之后形成雄原核、雌原核并融合在一起，即形成合子核。

二、胚胎发育的过程

1．起点：

受精卵。

2．分裂方式：

有丝分裂。

3．场所：

最初在输卵管，后移入子宫。

4．早期胚胎发育的三个阶段

（1）桑椹胚

①受精卵开始进行的几次有丝分裂叫卵裂，当卵裂球分裂到16～32个细胞时的细胞团叫桑椹胚。

②当卵裂球内含2～8个细胞时，每个细胞都具有全能性，可以作为胚胎移植的核供体。

（2）囊胚

①由内细胞团和滋养层细胞组成。

内细胞团将来发育成完整的胚胎，滋养层细胞发育成胎膜和胎盘，为胚胎提供营养。

②囊胚内部出现的空腔叫囊胚腔，囊胚期开始出现细胞分化。

（3）原肠胚：

由外胚层、中胚层、内胚层组成。

下图是高等动物的生命周期示意图，据图分析：

1．个体发育指的是哪个过程？

答案　由受精卵到性成熟个体的过程。

2．卵裂期的细胞分裂方式是怎样的？

该过程中，细胞的数目、单个细胞的体积、胚胎的总体积如何变化？

答案　卵裂期的细胞分裂方式是有丝分裂。

卵裂中，细胞数目不断增加；单个细胞体积缩小；胚胎总体积不变或略有缩小。

3．细胞分化开始于哪个阶段？

变化最大的是哪个阶段？

答案　囊胚；原肠胚。

2．下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是（　　）

A．受精卵→囊胚→卵裂→原肠胚→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→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化

答案　D

3．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。

题后归纳

　早期胚胎发育的过程

1．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子，即受精卵，至此受精过程完成。

2．关于受精作用，下列说法错误的是（　　）

A．受精作用发生在输卵管中

B．受精前精子和卵细胞已经完成减数分裂Ⅱ

C．精子与卵细胞的相互识别依靠细胞膜上的糖蛋白

D．精子和卵细胞接触时，精子发生顶体反应，释放出水解酶，将卵细胞的透明带分解，从而进入卵细胞内

答案　B

解析　精子和卵细胞结合过程中次级卵母细胞才完成减数分裂Ⅱ。

3．下列说法正确的是（　　）

A．卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化

B．原肠胚细胞属于全能细胞

C．囊胚腔先于原肠腔出现

D．桑椹胚开始进行孵化

答案　C

解析　胚胎发育中既有细胞分裂，也有细胞分化，其顺序为：

卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚。

4．桑椹胚是指（　　）

A．含有一个充满液体的腔

B．总体积大于受精卵

C．受精卵不断分裂后形成

D．外面无透明带

答案　C

解析　桑椹胚阶段细胞数目大约为16～32个，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。

这一阶段的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。

5．如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题：

（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________________。

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

课时作业

[基础过关]

1．下列关于受精作用的叙述，错误的是（　　）

A．受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面

B．一旦卵细胞与一个精子结合后，卵细胞膜会发生变化，以阻止其他精子再进入

C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。

受精卵中的DNA也同样是一半来自父方，一半来自母方

D．受精前的卵细胞代谢较慢，受精后的卵细胞十分活跃

答案　C

解析　受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，使得细胞核中的DNA一半来自父方，一半来自母方，细胞质中的DNA主要来自卵细胞，即来自母方。

2．关于卵细胞的成熟部位和受精部位叙述正确的是（　　）

A．卵巢　卵巢B．卵巢　输卵管

C．输卵管　输卵管D．输卵管　子宫

答案　C

解析　排出的卵细胞需要在输卵管内进一步成熟，然后再与获能的精子在该场所受精。

3．受精过程的顺序为（　　）

①第一次卵裂开始　②释放第二极体　③顶体反应

④穿越透明带　⑤精核、卵核的形成　⑥核膜消失，精核、卵核融合

A．①②③④⑤⑥B．③②④⑥⑤①

C．④⑤②①③⑥D．③④②⑤⑥①

答案　D

解析　受精过程的顺序为：

顶体反应→释放第二极体→精核、卵核的形成→精核、卵核融合→第一次卵裂开始。

4．胚胎发育的哪一阶段，每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能（　　）

A．胎儿期B．原肠胚

C．囊胚D．桑椹胚

答案　D

解析　桑椹胚时期每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。

囊胚、原肠胚、胎儿期都在桑椹胚阶段之后，随着细胞分化程度的提高，大部分细胞不能再发育成完整胚胎。

5．能够发育成胎膜和胎盘的是（　　）

A．内细胞团B．滋养层C．外胚层D．内胚层

答案　B

解析　由滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。

6．关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是（　　）

A．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同

B．囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变

C．囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的

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

答案　C

解析　细胞分化并非遗传物质的改变引起的，而是基因的选择性表达的结果，即转录水平上的调控。

[能力提升]

7．下列关于哺乳动物受精和发育的叙述正确的是（　　）

A．雌性动物排卵后，遇到精子即可完成受精

B．胚胎发育至囊胚时即已开始了细胞分化，这是由于基因开始进行选择性表达

C．动物卵细胞的形成过程始于初情期后

D．动物的个体发育过程是：

受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体

答案　B

解析　雌性动物排出的卵细胞并非成熟的卵细胞，即使遇到精子，也要在成熟至减数分裂Ⅱ的中期时，才具备与精子受精的能力；胚胎在桑椹胚后继续发育至囊胚时开始分化，分化的实质是基因的选择性表达；动物卵细胞的发生始于性别分化后。

动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育。

8．下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵细胞（　　）

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，故C项正确。

9．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，只能发育成胎膜和胎盘，内细胞团细胞才具有发育全能性；原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。

10．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）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（　　）

答案　A

解析　蛙的受精卵在卵裂时，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，但是胚胎的体积并不增大，所以核质质量比值将不断上升。

11．下图表示精卵相遇的示意图。

仔细读图，回答下列问题：

（1）写出各部分名称：

①________；②________；③______________________；④____________；⑤____________。

（2）精子与卵细胞相遇，________内的某些酶类释放出来，将卵细胞的________分解，从而进入卵细胞内。

当精子触及卵黄膜时，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，称做________________。

（3）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分裂Ⅱ，放出________后形成________。

（4）当________________________，受精过程至此结束。

答案　

（1）透明带　放射冠　减数分裂Ⅱ后期的卵细胞细胞核　第一极体　卵细胞膜　

（2）顶体　透明带　透明带反应　（3）精核　第二极体　卵核　（4）卵核和精核融合为一个合子核

解析　当精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，即透明带反应；受精过程完成的标志是精核与卵核融合为合子核。

12．如图为哺乳动物的生殖和个体发育过程，请据图回答下列问题：

（1）哺乳动物的精子和卵细胞在________中完成受精作用。

（2）哺乳动物个体发育的起点是________，其胚胎发育的整个过程在________________中完成。

（3）图示Ⅰ过程为__________，Ⅱ过程为__________。

（4）图中“？

”处应为________，内细胞团出现于________时期。

（5）过程①需经过多次细胞分裂才能完成，请在下图中绘出该过程中每个细胞的体积、核DNA含量与时间的关系。

答案　

（1）输卵管　

（2）受精卵　输卵管和子宫　（3）胚胎发育　胚后发育　（4）原肠胚　囊胚　（5）如图所示

解析　

（1）哺乳动物的受精作用及胚胎早期细胞分裂在输卵管中进行。

（2）受精卵是个体发育的起点，整个胚胎发育过程在输卵管和子宫内完成。

（3）图示Ⅰ、Ⅱ过程分别表示胚胎发育及胚后发育。

（4）图中“？

”处应为原肠胚，内细胞团应出现于囊胚期，卵裂期每个细胞的体积将逐渐减小，每个细胞的核DNA含量不变。

13．如图为某女性一次生育出男孩甲和乙的示意图：

（1）产生精子的器官是________；过程X发生的场所是________；过程X的发生对后代遗传物质的意义是___________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）过程Y的细胞分裂方式是____________。

（3）人胚胎发育经历的时期是（用文字和箭头表示）________________________

________________________________________________________________________，

其中，细胞分化最关键的时期是____________。

（4）已知个体甲控制某性状的基因型为Aa，乙为AA，其最可能的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）睾丸　输卵管　使后代具有两个亲本的遗传性状，维持遗传物质的稳定性　

（2）有丝分裂　（3）受精卵→桑椹胚期→囊胚期→原肠胚期（包括三胚层分化）→组织、器官、系统形成→胎儿　原肠胚期　（4）受精卵第一次卵裂的有丝分裂过程中发生了基因突变

[真题体验]

14．（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．精子游向卵细胞所需的能量来自线粒体和胞质溶胶

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；精子游向卵细胞所需能量由细胞呼吸产生的ATP供给，而细胞呼吸的场所为胞质溶胶和线粒体，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父方，另一半来自母方，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母方，质基因也几乎全部来自母方，D错误。

15．（2014·江苏，2）下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是（　　）

A．通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化

B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡

C．随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加

D．发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加

答案　A

解析　在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化，A项正确；胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化，也有细胞的衰老和凋亡，B错误；在蛙胚胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少，C错误；蛙胚胎发育过程中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的，D错误。