2.4.1 哺乳动物胚胎发育的基本过程-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（苏教版）

第四节　胚胎工程及其应用 第1课时　哺乳动物胚胎发育的基本过程 [学习目标]　1.简述精子和卵细胞的发生以及受精过程。2.简述哺乳动物胚胎发育的基本过程。 一、精子与卵细胞的发生和受精过程 1．精子的发生 (1)场所：哺乳动物睾丸的曲细精管。 (2)时期：动物个体性成熟后。 (3)过程 精原细胞―→初级精母细胞精细胞精子 (4)营养供应：曲细精管的支持细胞。 (5)储存：精子形成后进入曲细精管的管腔中。 (6)精细胞的分化(变形)过程 ①主要变化 精细胞精子 ②结构 2．卵细胞的发生及受精 (1)卵细胞发生开始的场所：在雌性动物的卵巢中。 (2)时期 ①哺乳动物及其他许多脊椎动物的卵细胞发育在出生后会停止一段时间，直到雌性动物发育到性成熟期才继续发育。 ②初级卵母细胞在排卵前完成减数第一次分裂，排卵后，随着精子进入次级卵母细胞继续减数第二次分裂。 (3)过程 (4)受精卵的形成：雌、雄原核逐渐融合，形成受精卵。 (5)受精作用完成的标志：当卵细胞质膜和透明带之间出现两个极体、雌雄原核融合时，表示受精作用已经完成。 判断正误 (1)支持细胞可为精子的发生提供营养(　　) (2)线粒体发育成精子的尾(　　) (3)受精作用完成的标志是雌雄原核融合(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√ 任务一：精子、卵细胞的发生及受精 1．精细胞变成精子的过程中(如图)，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？ 提示　细胞核和线粒体是精子的重要结构。其中，细胞核是遗传物质储存的主要场所，决定后代的遗传特性，参与受精过程；线粒体是精子有氧呼吸的主要场所，为精子的生命活动提供能量。线粒体集中在尾的基部有利于为精子的运动提供能量。 2．受精过程开始的标志和受精过程完结的标志分别是什么？ 提示　受精过程开始的标志是精子进入次级卵母细胞；完结的标志是雄原核和雌原核的融合。 3．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？受精过程中如何保证一个精子和一个卵细胞完成受精？ 提示　不能；一个精子穿入次级卵母细胞后，会立即引起透明带及细胞质膜发生一系列变化，形成阻止其他精子进入的屏障。 4．精子与卵细胞的结合，体现了细胞质膜具有什么功能？ 提示　体现了细胞质膜具有进行细胞间信息交流的功能。 1．精子和卵细胞发生的比较 比较项目 精子发生 卵细胞发生 不同点 场所 睾丸的曲细精管(场所唯一) 卵巢(减数第一次分裂)、输卵管(减数第二次分裂)(场所不唯一) 时间 初情期(性成熟后)开始 性别分化后开始，卵泡(含初级卵母细胞)的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(胎儿时期)完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程(即受精过程)中完成的 过程特点 ①减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的，需变形； ②细胞质均等分配 ①减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的，不需要变形； ②细胞质不均等分配(第一极体除外) 结果 形成4个精子 形成1个卵细胞和3个极体 相同点 ①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂； ②生殖细胞的成熟为减数分裂； ③成熟过程均经一次染色体复制和两次细胞分裂，子细胞中染色体数目减半 2.受精过程 1．分析图示，判断不是精子、卵子发生的区别的一项是(　　) A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间 B．减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续性 C．成熟生殖细胞是否经过变形 D．成熟生殖细胞中染色体的数目 答案　D 解析　初级精母细胞是雄性动物性成熟后，由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；产生精子的减数第一次分裂和减数第二次分裂连续进行，产生卵子时通过减数第一次分裂形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中完成减数第二次分裂；精子的形成需要变形，卵子的形成不需要变形；成熟的精子和卵子均经过减数分裂形成，含有的染色体的数目都相当于亲本体细胞染色体数目的一半。 2．(多选)下列关于高等哺乳动物受精过程的叙述，不正确的是(　　) A．透明带及卵细胞质膜反应是阻止多精入卵的屏障 B．受精卵中的细胞质主要来自卵子 C．精子进入初级卵母细胞标志着受精作用的开始 D．精子入卵后立即与卵细胞核发生融合并马上开始有丝分裂 答案　CD 解析　精子进入次级卵母细胞标志着受精作用的开始，C错误；精子入卵后，形成一个新的核即雄原核，同时被激活的卵子完成减数第二次分裂，并排出第二极体形成雌原核，雌、雄原核融合形成受精卵后才开始有丝分裂，D错误。 二、胚胎发育的过程 1．概念：哺乳动物的胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括桑椹胚、囊胚、原肠胚等主要发育阶段。 2．人体胚胎发育的基本过程 阶段 时间 发育场所 过程 胚卵期 从受精完成至第1周末 输卵管 受精卵实心细胞团(桑椹胚)囊胚着床 胚胎期 从第2周开始至第8周 子宫 囊胚壁→滋养层；囊胚的内细胞团→二胚层的胚盘→三胚层的原肠胚 胎儿期 从第9周至第12周 子宫 胎儿头部占优势，躯体长高，脑部继续增长，眼睑闭合，眼内出现视网膜，从外生殖器可辨性别 从第13周至第16周 胎儿小脑变得突出，一般感觉器官分化，耳郭伸出，出现闭眼和吸吮的动作 从第17周至第20周 出现睫毛和眉毛，胎毛覆盖皮肤 21周后 胎儿继续发育直至出生 3.从优生的角度出发，为了最大限度地避免具有遗传缺陷的胎儿出生，在妊娠期间，可通过产前检查和产前诊断确保优生。 判断正误 (1)胚胎发育早期的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂(　　) (2)滋养层细胞由囊胚壁发育而来(　　) (3)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期(　　) (4)囊胚内的内细胞团将来发育成胎盘和胎膜(　　) (5)胚胎发育的场所是输卵管(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 任务二：胚胎发育的过程 如图是哺乳动物受精卵发育的不同阶段，回答下列问题： (1)受精卵早期分裂(卵裂)时，在透明带内进行，表现出什么特点？ 提示　细胞进行有丝分裂，细胞的数量增加，但是胚胎的总体积不增加，或略有缩小。 (2)开始出现分化的时期是哪个(标号与名称)？其中未分化的部分是哪部分？ 提示　开始出现分化的时期是②囊胚。内细胞团未分化。 (3)③为什么时期，有什么特点？ 提示　③为原肠胚，分化出现三个胚层，有原肠腔。 　早期胚胎(卵裂)发育时，胚胎中细胞物质变化规律 项目 变化 细胞数目 增多 每个细胞体积 减小 DNA总量 增多 每个细胞内的DNA总量 不变 有机物总量 减少 物质种类 增多 3．下列关于哺乳动物胚胎发育的叙述，正确的是(　　) A．指受精卵发育成成体的过程 B．包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段 C．整个胚胎发育过程可分为胚胎期和胎儿期两个阶段 D．囊胚植入子宫内膜，胚胎期结束，进入胎儿期 答案　B 解析　胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段，A错误，B正确；整个胚胎发育过程包括胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段，C错误；囊胚植入子宫内膜标志着胚卵期结束，胚胎期开始，D错误。 4．(2023·镇江高二期末)如图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述错误的是(　　) A．过程a和b使胚胎中有机物的总量减少 B．Ⅰ的细胞具有全能性 C．Ⅱ的细胞分化达到最大限度 D．图示过程中，部分细胞中的遗传物质可能发生改变 答案　C 解析　过程a表示卵裂形成桑椹胚，过程b表示桑椹胚形成囊胚，这两个过程细胞均需要消耗有机物，故使胚胎中有机物的总量减少，A正确；分析题图可知，Ⅰ表示桑椹胚，Ⅱ表示囊胚，Ⅲ表示原肠胚，桑椹胚含有的所有细胞都是全能细胞，B正确；囊胚阶段细胞才开始分化，还没有达到最大限度，C错误；图示过程中发生了细胞分裂，部分细胞中的遗传物质可能发生改变，D正确。 题组一　精子与卵细胞的发生以及受精过程 1．下列关于精子形成过程的叙述，错误的是(　　) A．细胞核变为精子头的主要部分 B．高尔基体发育为头部的顶体 C．中心体演变成精子的尾 D．线粒体退化消失 答案　D 解析　细胞核和线粒体都是精子结构中重要的部分。其中细胞核是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；而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质、产生运动能量的场所，精子的线粒体在精子形成过程中，聚集在中段形成线粒体鞘，是精子维持生存和提供运动能量的“动力工厂”。 2．哺乳动物次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于(　　) A．排卵前，在卵巢内 B．受精前，在输卵管内 C．排卵后，在腹腔内 D．受精时，在输卵管内 答案　D 3．(2023·南通高二期末)如图是某生物进行有性生殖的过程，下列有关叙述正确的是(　　) 受精卵→新个体 A．受精卵中的遗传物质由精子和卵细胞各提供一半 B．精子和卵细胞结合成受精卵的过程中体现了基因的自由组合 C．精子的头部进入卵细胞时，卵细胞质膜发生复杂的变化与特异性蛋白成分有关 D．精子和卵细胞均是未分化的细胞，所以都具有较高的全能性 答案　C 解析　受精卵中的细胞核遗传物质由精子和卵细胞各提供一半，而细胞质遗传物质几乎都是由卵细胞提供的，A错误；基因自由组合定律发生在减数分裂形成配子的过程中，而不是发生在受精作用过程中，B错误；受精时涉及精、卵细胞的相互识别，因此精子的头部进入卵细胞时，卵细胞质膜发生复杂的变化与特异性蛋白成分有关，C正确；精子和卵细胞均是高度分化的细胞，D错误。 4．下列有关精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，错误的是(　　) A．受精过程开始的标志是精子进入次级卵母细胞 B．防止多精入卵的两道屏障是顶体反应和卵细胞质膜反应 C．精子的发生是依附在支持细胞上进行的 D．精子细胞质膜与卵子细胞质膜的融合依靠了细胞质膜的结构特点 答案　B 解析　一个精子穿入次级卵母细胞后，会立即引起透明带及细胞质膜发生一系列变化，形成阻止其他精子进入的屏障，B错误。 题组二　胚胎发育的过程 5．内细胞团出现的时期是(　　) A．原肠胚期 B．胎儿分娩后 C．桑椹胚期 D．囊胚期 答案　D 解析　囊胚期细胞开始出现分化，但该时期细胞的全能性仍比较高，其中聚集在胚胎一端的细胞称为内细胞团。 6．高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂、分化，最后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程。下列有关叙述错误的是(　　) A．高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→囊胚期→桑椹胚→原肠胚期→幼体，其中最关键的时期是原肠胚期 B．高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束 C．图示是胚胎发育过程中囊胚期示意图，其中③为内细胞团 D．图示时期植入子宫内膜称为着床 答案　A 解析　高等哺乳动物胚胎发育经历的时期是受精卵→桑椹胚→囊胚期→原肠胚期→幼体，A错误。 7．下列关于哺乳动物胚胎发育的叙述，错误的是(　　) A．胚胎发育至囊胚期即开始了细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果 B．胚胎发育至原肠胚时期开始了细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果 C．三个胚层细胞与滋养层细胞相比，DNA相同，mRNA不完全相同 D．原肠胚的三胚层可发育为各种器官的原基 答案　B 解析　细胞分化出现在囊胚期，而细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，A正确，B错误；三个胚层和滋养层细胞都是由受精卵发育而来的，所以其DNA相同，但由于基因的选择性表达，所以mRNA不完全相同，C正确。 8．如图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是(　　) A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 答案　A 解析　受精卵发育至囊胚过程中，由于卵裂(方式是有丝分裂)，导致细胞数目增加，每个分裂形成的细胞都有一份DNA，因此DNA总量随时间增加而增多，①正确；在卵裂过程中，细胞不断分裂，每个细胞体积随时间增加而减小，②正确；在卵裂过程中，由于每个细胞体积呈减小趋势，所以所有细胞体积之和与受精卵相比基本不变或略有缩小，③错误；在分裂过程中，需要消耗能量，而能量主要来自细胞呼吸，呼吸过程需要分解有机物，故导致有机物总量减少，④错误。 9．如表为不同动物受精卵发育成胚胎进入子宫的时间(小时)，分析表格，下列叙述错误的是(　　) 动物种类 发育阶段 2细胞 4细胞 8细胞 16细胞 桑椹胚 进入子宫时受精卵的发育时间(天) 小鼠 24～38 38～50 50～60 60～70 68～80 3 牛 27～42 44～65 46～90 96～120 120～144 4～5 马 24 30～36 50～60 72 98～106 6 A.小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高 B．体外马胚胎移植到子宫时选择16细胞阶段 C．受精卵发育的阶段顺序为2→4→8→16→桑椹胚 D．2→4→8→16细胞发育阶段进行的是有丝分裂 答案　B 解析　小鼠胚胎在发育3天进入子宫，此时处于桑椹胚时期，牛在胚胎发育4～5天进入子宫，此时处于16细胞时期，故小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高，A正确；马在胚胎发育6天进入子宫，此时大概处于囊胚期，故体外将马胚胎移植到子宫时选择囊胚期，B错误。 10．在动物的胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一个部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与那里的器官形成。但如果在原肠胚的末期，把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部分，将发育为一条额外的腿，这说明(　　) A．原肠胚末期出现了组织分化和器官的形成 B．原肠胚末期出现了细胞分化 C．细胞是全能的 D．原肠胚出现了三个胚层 答案　B 解析　因为细胞分化是指相同细胞的后代，在形态结构和生理功能上逐渐发生稳定性差异的过程，通过细胞分化，可以形成不同的组织和器官。把原肠胚末期的细胞移植到另一蝾螈胚胎上，从而发育成了一条额外的腿，这说明原肠胚末期出现了细胞分化。 11．(多选)下列有关哺乳动物精子、卵细胞的发生及受精作用的叙述，正确的是(　　) A．卵细胞质膜反应是防止多精入卵的唯一屏障 B．卵细胞形成的过程需在卵巢和输卵管内完成 C．卵细胞发生时，减数第一次分裂和减数第二次分裂过程是不连续的，但细胞质均等分配 D．精子和卵细胞结合的过程中，卵细胞完成减数第二次分裂 答案　BD 解析　透明带反应也是防止多精入卵的一道屏障，A错误；卵细胞形成时的减数第一次分裂过程在卵巢内完成，减数第二次分裂过程在输卵管内完成，B正确；卵细胞发生时，减数第一次分裂和减数第二次分裂过程是不连续的，初级卵母细胞和次级卵母细胞的细胞质不均等分配，C错误；精子和卵细胞结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，并排出第二极体，D正确。 12．(多选)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．卵裂期细胞的总体积随分裂次数增加而基本不变 C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性 D．在子宫内，精子和卵子结合形成受精卵 答案　AB 解析　细胞质膜表面均有糖蛋白，糖蛋白具有细胞识别功能，精子和卵细胞的相互识别保证了同种精卵结合，A正确；受精卵在卵裂过程中，细胞的总体积基本不变或略有减小，而单个细胞的体积不断减小，B正确；囊胚的内细胞团具有发育全能性，C错误；在输卵管内，精子和卵子结合形成受精卵，D错误。 13．(多选)如图为胚胎发育的部分过程，下列有关该图的叙述，不正确的是(　　) A．图e中，①②③分别为透明带、滋养层、内细胞团 B．图d所示的胚，细胞已经开始分化 C．图e所示的胚，细胞均具有发育的全能性 D．从图a到图e的细胞增殖方式仅为有丝分裂 答案　BC 解析　图d所示的胚为桑椹胚，细胞还未分化，具有发育的全能性，B错误；图e为囊胚，该时期的细胞已经发生分化，只有内细胞团具有发育的全能性，C错误；从图a到图e未分化出生殖细胞，细胞增殖方式仅为有丝分裂，D正确。 14．(多选)下列关于人早期胚胎发育过程中桑椹胚和囊胚的叙述，正确的是(　　) A．囊胚与桑椹胚相比，每个细胞内DNA总量增加 B．囊胚期出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 C．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 D．桑椹胚在卵巢形成，囊胚在输卵管形成 答案　BC 解析　由桑椹胚发育到囊胚进行的是有丝分裂，形成的每个细胞内DNA总量不变，A错误；囊胚期细胞出现了细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，其遗传物质未发生改变，B正确；囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是DNA复制水平上的差异，而是转录水平上的差异，即基因的选择性表达，C正确；受精卵在输卵管中形成，后在子宫中发育，故胚胎发育的早期不可能在卵巢，D错误。 15．如图1为某高等动物生活史示意图，图2为图1中某阶段部分过程。请据图回答相关问题： (1)图中A过程表示________，若A过程能使生物产生变异，则原因之一是该过程的四分体时期同源染色体中的非姐妹染色单体之间发生了________，出现基因重组。 (2)就子细胞的情况而言，A2过程不同于A1过程表现在_____________________________ _____________________________________________________________________________。 (3)图2是图1中____________________________(填字母)阶段的部分过程，该过程表示________________________________________________________________________。 (4)图2中的a是经过图1中的________(填字母)过程形成的，该过程大体包括____________________、____________________、______________________等几个过程。 (5)图2中a至f的过程，细胞发生的生命历程有_______________________________________，其中，d中细胞进行的分裂方式是_______________________________________________。 答案　(1)减数分裂　互换　(2)一个卵原细胞经A2过程最后得到的子细胞中有1个卵细胞和3个极体　(3)C　胚胎发育　(4)B　精卵识别　精子与卵细胞质膜接触　精卵细胞质膜融合　(5)分裂、分化、衰老、凋亡　有丝分裂 解析　根据图1变化可知，A表示减数分裂、B表示受精作用，C表示胚胎发育、D表示胚后发育。根据图2可知，a表示受精卵，b到f表示卵裂(有丝分裂)形成囊胚的过程。 16．由一个受精卵发育成一个多细胞生物体，是生物界最为复杂的过程之一，在这个过程中，胚胎发育是一个复杂而重要的生理过程。请回答下列有关哺乳动物胚胎发育的问题： (1)人的胚胎发育过程可依次分为__________、________________和__________三个时期。 (2)囊胚是胚胎发育过程中形成的一种结构，是由__________直接发育而来的。囊胚植入子宫内膜后，其__________逐渐发育形成胚盘，胚盘进一步发育为__________，最终发育为幼体。 (3)胚胎发育是一个细胞不断分裂和分化的过程，该过程包括__________、囊胚、__________、胚层分化和__________形成等主要阶段。 答案　(1)胚卵期　胚胎期　胎儿期　 (2)桑椹胚　内细胞团　胚体　 (3)桑椹胚　原肠胚　胚体 学科网（北京）股份有限公司 $$