内容正文:
第2章 细胞工程
第3节 第1课时 胚胎工程的理论基础
学习目标 1.概述胚胎形成经过的过程,建构胚胎发育的机制模型。
2.说出受精的含义及受精过程。
3.感受生命发生的珍贵,树立珍爱生命的意识。
目 录 索 引
主题一 受精
主题二 胚胎早期发育
课堂小结
主 题 一
基础知识•落实
主题一 受精
1.胚胎工程的概念
(1)操作对象:动物 、受精卵或早期胚胎细胞。
(2)技术基础:体外受精、胚胎移植、 等。
(3)特点:经过多种显微操作和处理后获得的胚胎,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。
(4)理论基础:哺乳动物受精和 发育的规律。
(5)实质:在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。
生殖细胞
胚胎分割
早期胚胎
2.受精
(1)概念:精子与卵子结合形成合子(即 )的过程。
(2)场所:哺乳动物的受精在 内完成。
(3)过程
准备阶段
↓
受精卵
输卵管
M Ⅱ
卵细胞膜
透明带
卵细胞膜
雄原核
雌原核
[微提醒1]精子获能是指获得受精能力,而不是获得能量。
[微提醒2]使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能;将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等,常见的有效成分有肝素、Ca2+载体等。
结论要语 辨一辨
(1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。( )
(2)精子和卵子都需要经过获能才能进行受精作用。( )
(3)受精完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。( )
(4)动物排出的卵子成熟程度不同,但都要在卵巢中进一步发育到MⅡ期才具备受精能力。( )
√
×
√
×
情境探究•提升
受精是精子与卵子结合形成合子(受精卵)的过程,包括受精前的准备阶段和受精阶段。下图为精卵相遇的示意图,请回答下列问题。
(1)写出图中各部分名称:① ,② ,④ 。
透明带
卵细胞膜
第一极体
(2)刚排出的卵子是成熟的卵子吗?它在母体的什么部位与精子受精?
提示 不同类型的动物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是初级卵母细胞,有的可能是次级卵母细胞。但它们都要在输卵管内进一步成熟,发育到MⅡ期才具备与精子受精的能力。在输卵管与精子受精。
(3)受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵?这有什么意义?
提示 精子的细胞膜与卵细胞膜融合,卵细胞膜外的透明带会迅速发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带。精子入卵后,卵细胞膜也会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内。其意义是保证受精卵中遗传物质与亲代体细胞一致,从而保证遗传的稳定性。
(4)判断卵子是否受精的重要标志是什么?
提示 观察到两个极体或者雌、雄原核。
方法归纳•拓展
1.受精过程
2.关于体内受精应注意的2个问题
(1)受精的标志≠受精完成的标志:受精的标志是观察到两个极体或者雌、雄原核;而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
(2)受精卵遗传物质的来源:核遗传物质来自精子的细胞核与卵细胞的细胞核(即精卵各提供1/2),而细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。
对点应用•突破
1.下列关于体内受精过程的排序,正确的是( )
①受精卵第一次分裂开始 ②释放第二极体 ③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶 ④精子穿越卵细胞膜外的结构 ⑤雌、雄原核的形成 ⑥两个原核靠近,核膜消失
A.①②③④⑤⑥
B.③②④⑤⑥①
C.④⑤②①③⑥
D.③④②⑤⑥①
D
解析 体内受精的具体过程为③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶→④精子穿越卵细胞膜外的结构→精子入卵→②卵子完成减数分裂Ⅱ并释放第二极体→⑤雌、雄原核的形成→⑥雌、雄原核靠近,核膜消失→①受精卵第一次分裂开始,D项正确。
2.(2025广东深圳期中)下图表示精子入卵后,发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程,下列叙述错误的是( )
A.图中X指的是卵细胞膜反应,Y指的是卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后,尾部脱离,并在溶酶体的作用下自溶
B
解析 图中Y过程指的是卵子完成减数分裂Ⅱ,释放第二极体后,形成雌原核,B项错误。
3.下列有关哺乳动物受精的表述,正确的是( )
A.在自然条件下,受精是在雌性动物的子宫中完成的
B.精子需要获能才能与卵子结合,而卵子一经排出就具备受精能力
C.精子入卵后,卵细胞膜会发生反应,阻止其他精子入卵
D.胚胎工程中,常以观察到两个极体或雌、雄原核作为受精完成的标志
C
解析 自然条件下,受精是在雌性动物的输卵管内完成的,A项错误。精子需要获能才能与卵子结合,排出的卵子需在输卵管内进一步发育到MⅡ期,才具备与精子受精的能力,B项错误。精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,C项正确。在实际胚胎工程操作中,常以观察到两个极体或者雌、雄原核作为受精的标志,D项错误。
主 题 二
基础知识•落实
主题二 胚胎早期发育
1.场所: 。
2.过程
(1)卵裂:胚胎发育早期在 内进行的分裂。细胞的数量不断增加,但胚胎的 并不增加。
(2)桑葚胚:卵裂产生的子细胞逐渐形成致密的细胞团,形似桑葚。
(3)囊胚:细胞继续分化,聚集在胚胎一端的细胞形成 ,将来发育成胎儿的各种组织;而沿透明带内壁扩展和排列的细胞,称为 细胞,它们将来发育成胎膜和胎盘的一部分。随着胚胎的进一步发育,胚胎的内部出现了 。
输卵管和子宫
透明带
总体积
内细胞团
滋养层
囊胚腔
(4)孵化:囊胚进一步扩大, 破裂,胚胎从其中伸展出来。
(5)原肠胚:原肠胚表面的细胞层为 ,向内迁移的细胞形成内胚层。随着发育的进行,一部分细胞还会在内、外两个胚层之间形成 。这三个胚层将逐渐分化形成各种组织、器官等。
结论要语 辨一辨
(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)囊胚的滋养层细胞具有全能性。( )
(3)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期。( )
(4)胚胎发育的场所是输卵管。( )
透明带
外胚层
中胚层
×
×
×
×
情境探究•提升
下图表示哺乳动物胚胎早期发育过程的两个阶段,请据图回答问题。
(1)写出图中各标号的名称:
A. ;B. ;
[①] ;[②] ;
[③] ;[④] 。
桑葚胚
囊胚
滋养层
内细胞团
透明带
囊胚腔
(2)什么是孵化?孵化之前和孵化之后分别是哪种胚胎?
提示 囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来,这一过程叫作孵化。孵化之前是囊胚,孵化之后将发育成原肠胚。
(3)胚胎发育过程中,细胞分化的原因是什么?
提示 胚胎发育过程中,细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。
(4)受精卵的早期分裂称为卵裂。卵裂期胚胎中的有机物总量、DNA总量和细胞体积有什么特点?为什么?
提示 卵裂期胚胎中的有机物总量减少,DNA总量增多,细胞体积减小。受精卵早期分裂时,胚胎的总体积不变,但细胞数目增多,所以每个细胞体积减小;伴随细胞分裂,细胞数目增多,DNA总量增多;该过程中有机物总量减少,因为细胞一直通过细胞呼吸消耗有机物。
方法归纳•拓展
卵裂期胚胎内细胞或物质的变化规律
项目 变化 项目 变化
细胞数目 增多 每个细胞内的DNA总量 基本不变
每个细胞体积 减小 有机物总量 减少
DNA总量 增多 物质种类 增多
对点应用•突破
4.(2025广东汕头期中改编)下列关于囊胚的叙述,错误的是( )
A.在囊胚阶段,胚胎的内部开始出现含有液体的腔
B.囊胚期细胞分化,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的差异是基因选择性表达的结果
C
解析 囊胚期细胞分化,形成内细胞团和滋养层细胞,这两种细胞的差异是基因选择性表达的结果,C项错误。
5.图1表示某雄性高等动物的个体发育过程;图2表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中几项指标的变化趋势。
受精卵→桑葚胚→囊胚
→原肠胚→幼体→
性成熟的个体
图1
图2
下列相关叙述错误的是( )
A.囊胚中的内细胞团将来发育成胎膜和胎盘
B.图1中“受精卵→幼体”过程,细胞增殖的方式是有丝分裂
C.图2中能正确表示相关指标变化的是①④
D.在卵裂阶段,胚胎中有机物种类是增加的
A
解析 囊胚中的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,A项错误。在雄性幼体形成的过程中,细胞增殖的方式只有有丝分裂,性成熟后才能进行减数分裂, B项正确。在卵裂阶段,胚胎的总体积基本不变,但细胞的数量是增加的,所以DNA总量是增加的,所有细胞核质比是增加的,所有细胞的体积之和基本不变,由于细胞每时每刻都需要进行细胞呼吸,所以有机物总量是减少的,故图2中能正确表示相关指标变化的是①④,C项正确。在卵裂阶段,在细胞呼吸过程中会产生更多种类的中间代谢物,另外,细胞分化也会产生新物质,所以胚胎中有机物的种类是增加的,D项正确。
6.下列关于高等哺乳动物的受精和早期胚胎发育的叙述,正确的有几项?
( )
①卵子是卵原细胞经过连续两次分裂形成的,受精后,卵子继续完成减数分裂Ⅱ ②精子获能后与卵子在子宫内完成受精 ③精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内 ④早期胚胎发育依次经过受精卵、囊胚、桑葚胚、原肠胚几个阶段 ⑤囊胚进一步扩大,滋养层破裂,胚胎从其中伸展出来的过程叫孵化 ⑥原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层,并逐渐分化为各种组织、器官
A.2项 B.3项
C.4项 D.5项
A
解析 卵子是经过减数分裂形成的,在卵巢中进行减数分裂Ⅰ,排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞,然后在输卵管内进行减数分裂Ⅱ,发育成熟,①错误;精子获能后与卵子在输卵管内完成受精,②错误;精子入卵后,卵细胞膜会立即发生生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,③正确;早期胚胎发育依次经过受精卵、桑葚胚、囊胚、原肠胚几个阶段,④错误;囊胚进一步扩大,透明带破裂,胚胎从其中伸展出来的过程叫孵化,⑤错误;原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层,并逐渐分化为各种组织、器官,⑥正确。
课 堂 小 结
本 课 结 束
精子卵细胞膜外的结构卵细胞雌、雄原核受精卵。
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