2023届高三生物一轮复习第三讲胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题和第四讲生态工程

第三讲 胚胎工程及生物技术的安全性和伦理问题 2023.2.15 闺哥 胚胎工程概念：对动物（主要针对高等脊椎动物）早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。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。 考点一 体内受精与早期胚胎发育 1．精子和卵子的发生 (1)精子的发生 ①场所：哺乳动物精子发生的场所是睾丸（曲细精管）。 ②时期：从初情期（相当于人的青春期11~16岁）开始，直到生殖机能衰退（约50岁）。 ③过程：大体分为三阶段 ④精子的变形 主要变化： 顶体：精子头部类似溶酶体的一种结构，含有多种水解酶 原生质滴：随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。 精子形态：哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分头、颈、尾三部分。不同种动物精子形态相似，大小略有不同，与动物的体型无关。（如大鼠精子长190微米，大象精子长50微米） 对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右 思考1：精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？ 细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所，为精子运动提供动力。因此被保留下来。 精子是呈蝌蚪状，靠尾部的摆动来运动。而线粒体就集中在尾部，为精子的运动提供能量。 思考2、家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？ 答：不是浪费。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。 (2)卵子的发生 ①场所：雌性动物的卵巢内。 减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的（卵巢中）。减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的（输卵管中）。【场所不唯一】 排卵是指卵子从卵泡中排出，【卵泡已破，而不是卵泡从卵巢中排出。】也可表示卵子离开卵巢。刚排出的卵子尚未发育成熟，可能是初级卵母细胞，也可能是次级卵母细胞，都需要在输卵管内进一步成熟。 【卵巢、卵泡与卵子的关系：卵巢中有大量卵泡，每个卵泡中有一个卵母细胞，卵泡中的卵母细胞在排卵前都处于减数第一次分裂前期】 ②时期：在动物胚胎性别分化以后和初情期后（性成熟后）。 卵泡的形成和储备在胎儿期。卵原细胞经有丝分裂增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞。这是，它被卵泡细胞包围，形成卵泡。初级卵母细胞需要经过减数分裂才能变为成熟的卵子 ③过程 ④卵子受精的标志：在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体。 【两个极体：一个是第一极体，一个是第二极体。哺乳动物第一极体一般不分裂。极体最终会退化消失，保证了受精卵能有充足的营养物质，满足早期胚胎发育的需要】 比较精子和卵子发生的过程 项目 精子 卵子 区别 场所 睾丸的曲细精管 卵巢 时期 从初情期开始，直至生殖机能衰退 从胚胎出现性别分化后 过程 MⅠ和MⅡ是连续的 MⅠ和MⅡ是不连续的 变形 需变形 不需变形 分裂 细胞质均等分裂 初级卵母细胞和次级卵母细胞不均等分裂，第一极体均等分裂 结果 形成4个精子 形成1个卵子和3个极体 联系 ①性原细胞增加性原细胞数目成熟生殖细胞； ②减数分裂过程中，染色体复制一次，细胞分裂两次，染色体数目减半 2．受精 (1)概念：精子与卵子结合形成合子(受精卵)的过程。 (2)场所：雌性动物的输卵管(壶腹部)内。 (3)过程：包括受精前的准备和受精阶段 准备阶段1：精子获能 刚排出的精子不能立即与卵子受精，哺乳动物的精子离开睾丸后，必须经过成熟和获能过程。成熟的精子必须在雌性动物生殖道【子宫（主要）和输卵管（其次）】中经历一段时间发生相应的生理反应后才能获得受精能力，这个过程叫作获能。【卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能】 注意：精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量； 延伸：精子获能的本质就是暴露精子表面的卵识别因子和结合因子，解除对顶体反应的抑制，使精子得以识别卵子并进入卵内完成受精。 准备阶段2：卵子的准备 动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。 受精阶段： ①获能后的精子穿越放射冠——顶体反应