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专题3胚胎工程3.1体内受精和早期胚胎发育[学习目标][核心素养]1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。2.哺乳动物受精过程中精子的获能、顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应的概念和生理功能。3.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。1.生命观念：以精子和卵细胞的结构为例，阐述细胞的结构与功能相适应。2.科学思维：以精子的运行途径为线索，设计一幅简图，说明哺乳动物的受精过程。读教材、抓双基自主预习一、胚胎工程的概念1．操作对象：动物1__________或配子。2．处理技术：如体外受精、胚胎移植、2__________、胚胎干细胞培养等技术。3．实质：在体外条件下，对3______________和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。早期胚胎胚胎分割动物自然受精二、精子和卵子的发生1．精子的发生(1)场所：4______。(2)时期：雄性动物从5________开始，直到生殖机能衰退。睾丸初情期(3)精子的形成过程第一阶段精原细胞有丝分裂↓演变初级精母细胞第二阶段↓6________________次级精母细胞↓减数第二次分裂精子细胞减数第一次分裂第三阶段↓7____细胞核→精子头高尔基体→顶体中心体→尾线粒体→线粒体鞘其他物质→原生质滴最后脱落精子(4)精子的形状：外形似蝌蚪，分8____、颈、尾三大部分。变形头2．卵子的发生(1)场所：9______。(2)时间：在胚胎的10__________后。卵巢性别分化(3)过程胎儿期MⅠ分裂卵子三、受精1．概念：受精是14______与15______结合形成16______(即受精卵)的过程。2．场所：在17__________________内完成。精子卵子合子雌性动物的输卵管3．过程精子获能透明带卵细胞膜(雌、雄)原核受精卵受精(1)受精前的准备阶段①精子获能：刚排出的精子，正常情况下必须在24____________________发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。②卵子的准备：发育到25__________，才具备与精子受精的能力。雌性动物的生殖道内减Ⅱ中期(2)防止多精入卵的屏障①透明带反应(第一道屏障)：精子触及26__________的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应。②卵细胞膜反应(第二道屏障)：精子27______后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。卵细胞膜入卵(3)原核形成及融合①雄原核形成：精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的28______，最后形成29________。②雌原核形成：被激活的卵子完成30________________，排出31__________后，形成32________。(4)融合：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33____________的合子(即受精卵)。核膜雄原核减数第二次分裂第二极体雌原核二倍染色体四、早期胚胎发育过程1．场所：34______________。2．细胞分裂方式：35__________。输卵管、子宫有丝分裂3．过程受精卵卵裂期①细胞分裂方式：36__________②细胞数量37__________，胚胎总体积38____________________桑椹胚①细胞数目为39____个左右②细胞都具有40________囊胚①内细胞团：发育成41________________②滋养层细胞：发育成42____________原肠胚①外胚层：由内细胞团43______的细胞形成②内胚层：由内细胞团44______的细胞形成↓↓↓↓有丝分裂不断增加并不增加或略有缩小32全能性胎儿的各种组织胎盘和胎膜表层下方1．判断下列叙述的正误。(1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。()(2)精子在初情期后开始形成，两次分裂连续进行；卵子在胚胎性别分化以后形成，两次分裂不连续进行。()(3)次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于排卵前后，场所是卵巢内。()(4)受精完成的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。()√√××(5)卵裂阶段的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。()(6)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。()(7)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期。()(8)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大。()(9)滋养层细胞发育成胎儿的胎膜和胎盘等结构发生在囊胚期。()(10)雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂。()×××××√2．(2019·黄骅月考)下列关于从配子形成到早期胚胎发育过程的叙述中，正确的是()A．排卵就是排出成熟卵细胞的过程B．受精作用完成的标志是透明带内出现三个极体C．动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的D．囊胚期的内细胞团将来发育成胎盘和胎膜解析：选C排卵是指卵子从卵泡中排出，排出的卵子可能是初级卵母细胞，也可能是次级卵母细胞，A错误；受精作用完成的标志是雌、雄原核的融合，B错误；动物胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，C正确；囊胚期的内细胞团将来发育成各种组织，滋养层将来发育成胎盘和胎膜，D错误。解疑难、提能力课堂探究探究点一|精子和卵细胞的发生|核心探究|一、精子的发生1．精子的发生过程(1)第一阶段(初级精母细胞的形成)，精原细胞进行数次有丝分裂，产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成初级精母细胞。(2)第二阶段(精子细胞的形成)，每个初级精母细胞经减数分裂形成四个含单倍染色体的精子细胞。(3)第三阶段(精子的形成)，圆形的精子细胞经过变形才能形成精子，其中的细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘。同时，细胞内的其他物质浓缩为原生质滴。可概括如下：2．精子的形态和大小哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，这与动物的体型大小无关。二、卵子的发生1．发生过程2．卵子发生过程中的注意事项(1)正常情况下，1个卵泡只能形成1个成熟的卵子。(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(3)刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。(4)在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，一个是次级卵母细胞分裂后产生的极体，另一个是减数第一次分裂后形成的极体。多数哺乳动物的第一极体不再进行减数第二次分裂。三、精子和卵子的发生1．精子和卵子发生的四个不同点项目精子发生卵子发生场所雄性动物睾丸的曲细精管内雌性动物的卵巢内(MⅠ)和输卵管内(MⅡ)时期初情期开始，直到生殖机能衰退胚胎时期性别分化以后和初情期以后MⅠ：雌性动物排卵前后MⅡ：精卵结合过程中项目精子发生卵子发生过程特点①MⅠ和MⅡ是连续的；②两次分裂细胞质都是均等分配；③需要变形①MⅠ和MⅡ是不连续的；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配；③不需要变形结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体2．精子和卵子发生的三个相同点(1)原始生殖细胞的增殖为有丝分裂。(2)生殖细胞的形成过程为减数分裂。(3)形成过程均经一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半。[易错易混]精子和卵子产生的四个易错点(1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生；精子(卵子)是由精(卵)原细胞经减数分裂形成的。(2)精子和卵子的发生时间是不同的。哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备，是在出生前完成的；雄性动物发育到初情期开始产生精子。(3)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(4)不同动物排出的卵子成熟程度不同。有的排出的可能是初级卵母细胞(如马、犬等)，有的可能是次级卵母细胞(如猪、羊等)。|探究演练|1．(2019·佛山期末)下列有关家畜精子发生过程的叙述，不正确的是()A．精原细胞在曲细精管中通过有丝分裂进行增殖B．初级精母细胞在曲细精管中连续进行两次分裂C．精细胞变形成为精子的过程是一系列复杂的变化过程D．精子发生始于胎儿时期，终于生殖机能衰退解析：选D精子的发生始于初情期，终于生殖机能衰退。2．下列有关卵子发生的说法不正确的是()A．哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备，是在出生前完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别B．卵原细胞增殖是通过有丝分裂完成的C．哺乳动物卵原细胞的形成发生在胎儿时期D．排卵是指卵泡从卵巢中排出解析：选D哺乳动物卵泡的形成和在卵巢中的储备，是在出生前(胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别，A正确；卵原细胞可以通过有丝分裂进行增殖，通过减数分裂形成成熟的卵细胞，B正确；哺乳动物卵原细胞形成于胎儿时期性别分化以后，C正确；排卵是指卵子从卵泡中排出，D错误。3．(2019·郑州八校联考)下列关于同种生物精子、卵子发生过程的说法，错误的是()A．初级精母细胞和初级卵母细胞的形成时间不同B．精子和卵子发生的过程中，MⅠ和MⅡ的时间连续性不同C．精子和卵子的形成都需要经过变形D．雄性动物和雌性动物体内一个原始生殖细胞形成的成熟生殖细胞数目不同解析：选C初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞演变形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的，A正确；精子的发生过程中，MⅠ和MⅡ是连续的，而卵子的发生过程中，MⅠ和MⅡ是不连续的，B正确；精子形成过程中需要变形，卵子形成过程中不需要变形，C错误；雄性动物体内的一个精原细胞经过减数分裂可以形成4个成熟的精子，而雌性动物体内的一个卵原细胞经过减数分裂可以形成1个卵细胞，D正确。4．如图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题。(1)图中A是________，B是________，E是________(生理过程)，阶段C是指个体发育的________(时期)。(2)精子开始形成的时期是________，精子形成过程中不同于卵子形成过程的最主要区别是________，该过程保留下的主要结构是________和________。(3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是________。(填序号)解析：(1)图中②③为减数分裂，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数第二次分裂，因此E是受精，B是合子；卵泡的形成是在胎儿期，减数分裂是从初情期后开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。(2)精子开始形成的时期是初情期，精原细胞经过减数分裂，即两次连续的分裂(MⅠ和MⅡ)产生精子细胞，再经过变形过程才形成精子(而卵子的形成不需要变形)，精子中很多结构会消失，而细胞核和线粒体被保留下来。(3)染色体的着丝点分裂发生在有丝分裂和减数第二次分裂中，因此为图中③阶段。答案：(1)第一极体合子受精胎儿期(2)初情期需要变形细胞核线粒体(3)③探究点二|受精作用和胚胎发育|核心探究|一、受精作用1．受精阶段“四步曲”过程主要变化获能的精子穿越放射冠精子获能后，与卵子相遇时发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，可直接溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路过程主要变化穿越透明带精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越透明带进入卵细胞膜精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，随后精子外膜和卵细胞膜相互融合，精子入卵过程主要变化形成原核精子入卵后尾部脱离，原有的核膜破裂，形成新的核膜，最后形成雄原核；与此同时，精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核融合雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，形成一个含二倍染色体的合子(即受精卵)2.受精过程中的三大反应与防止多精入卵的两道屏障(1)顶体反应：获能后的精子与卵子相遇时释放顶体酶的过程。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通路，是精子和卵子结合必不可少的条件。(2)透明带反应：是在精子触及卵细胞