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专题3胚胎工程3.1体内受精和早期胚胎发育课前·新知导学课堂·考点突破课后·提能达标课前·新知导学一、胚胎工程的概念1．操作对象：动物的1___________或2___________。2．技术手段：体外受精、胚胎移植、3___________、胚胎干细胞培养等。3．实质：在体外条件下，对动物4___________和5________________条件进行的模拟操作。早期胚胎配子胚胎分割自然受精早期胚胎发育二、精子和卵子的发生过程1．精子的发生次级精母2．卵子的发生卵原次级第二极体3．精子变形过程中细胞发生的变化[连线]三、受精的过程准备阶段精子10_______：在雌性动物的生殖道内完成卵子的准备：发育到11___________才有受精能力获能MⅡ中期顶体透明带卵细胞膜原核四、早期胚胎发育有丝分裂增加并不增加或略有缩小32全能性胎儿的各种组织胎膜和胎盘表层下方1．精子和卵子的发生都是从初情期开始的。()2．卵子形成过程中，减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的。()3．排卵是指卵泡从卵巢中排出。()4．成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。()×√××5．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加。()6．卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体。()7．透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。()8．在胚胎发育过程中，细胞的分化出现在桑椹胚期。()9．内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。()×××√√[易错易混]1．关于体内受精应注意的几个问题(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量；排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。(2)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。(3)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)，而细胞质的遗传物质几乎全部来自卵细胞。2．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。(2)细胞数目和体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对稳定。课堂·考点突破考点一精子和卵子的发生角度1精子和卵子的发生过程1．下列不是精子与卵子发生区别的是()A．初级精母、卵母细胞的形成时间B．MⅠ和MⅡ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解析：选D初级精母细胞是雄性动物从初情期开始后，才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；精子产生时MⅠ和MⅡ是连续进行的，而卵子的产生过程中MⅠ和MⅡ是不连续的；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵子不需变形；成熟的精子和卵子经减数分裂形成，精子和卵细胞中的染色体数目相同，都是体细胞的一半，因此，D项所述不是两者的区别。2．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。据图分析，下列叙述错误的是()A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞解析：选C分析题图可知，在促性腺激素的作用下完成减数第一次分裂并产生次级卵母细胞；只有在精子的作用下，次级卵母细胞才能完成减数第二次分裂；Ⅱ为初级卵母细胞，染色体数目为2N，Ⅲ为次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后染色体数为2N，Ⅳ为受精卵，在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍为4N，三者在分裂后期染色体数目不同；动物基因工程中常用受精卵作为受体细胞。角度2精子的变形3．下图为哺乳动物精细胞变形为精子的过程图解，请据图回答问题：(1)写出上图中各部分的名称：[1]________，[2]________，[3]________，[4]________，[5]________，[6]________，[7]________，[8]________。(2)精细胞变形为精子的过程中，细胞中的很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，为什么？(3)为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？解析：图A是精细胞结构示意图，图B是变形后的精子结构示意图。图中[1]是高尔基体，将形成精子头部的[5]顶体；[2]是线粒体，将聚集在尾的基部形成图B中的[7]线粒体鞘；[3]是细胞核，将形成图B中的[6]精子头的主要部分；[4]是中心体，将形成图B中的[8]尾。答案：(1)高尔基体线粒体细胞核中心体顶体头线粒体鞘尾(2)细胞核是精子遗传物质储存的场所，也是精卵结合后的后代遗传特性和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有机物产生能量的场所。(3)线粒体为精子维持生存和运动提供能量。考点二受精的准备及过程1．下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是()A．在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体是卵子受精的标志B．在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂C．精子细胞膜与卵子细胞膜的融合体现了细胞膜的结构特点D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵解析：选D当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经受精，A正确；卵细胞在与精子完成受精作用的同时也完成了减数第二次分裂，B正确；精子和卵细胞融合体现了细胞膜具有一定的流动性，C正确；防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障，D错误。2．根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：(1)图中字母表示的结构名称是：a.________________、b.____________、c.____________。(2)图中数字表示的过程是：①____________________、②______________________、③____________________、④____________________。(3)在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这个过程叫做__________。卵子一般在排出后都要在____________中进一步成熟，当达到________________________时，才具备与精子受精的能力。(4)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是___________________________________________________________________________。解析：(1)据图可知a是放射冠，b是雄原核，c是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿越放射冠，②是精子穿过透明带，③是精子进入卵细胞膜，④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具备与精子受精的能力。(4)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏障。答案：(1)放射冠雄原核雌原核(2)精子穿越放射冠精子穿过透明带精子进入卵细胞膜雌、雄原核融合(3)精子获能输卵管减数第二次分裂中期(4)透明带反应和卵细胞膜反应这两道屏障[方法规律]判断“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的方法(1)从发生时间看顶体反应发生在精子与卵子相遇时；透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间；卵细胞膜反应发生在精子入卵后。(2)从生理作用看顶体反应是顶体内释放的酶直接溶解卵丘细胞间的物质使精子穿越放射冠；透明带反应可防止多个精子穿越透明带，是防止多精入卵的第一道屏障；卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障。考点三早期胚胎发育1．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解析：选A在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数目，并在囊胚期时细胞开始分化，A正确；胚胎发育过程中伴随着细胞的分裂、分化、衰老和凋亡等，B错误；在蛙胚胎发育的过程中，蛙胚的有机物总量不断减少，C错误；蛙胚发育过程中从环境中获得氧气，利用的营养物质是自身的，D错误。2．下图表示的是蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，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(横坐标表示发育时间)。其中正确的是()A．①②B．①③C．②④D．③④解析：选A受精卵发育至囊胚的过程主要是通过卵裂实现的，卵裂是受精卵进行连续的有丝分裂，每一次分裂都发生染色体的复制，从分子水平上看，它包括DNA的复制和有关蛋白质的合成，所以随着细胞数目的增加，DNA分子总量也呈指数形式增长，①正确；在卵裂过程中，随细胞数目的增加，每个细胞的体积在逐渐变小，囊胚的总体积与受精卵的大小相似，且囊胚中还出现了囊胚腔，因此所有细胞体积之和略有减小，②正确，③错误；蛙的胚胎发育所需的营养物质来自受精卵中的卵黄，在卵裂过程中，细胞不断分裂需要消耗大量能量，能量是通过细胞氧化分解有机物提供的，在此过程中，胚胎不能从外界摄入有机物，故有机物含量逐渐减少，④错误。3．(2019·苏州检测)下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段。请据图回答问题：(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____________________。(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，细胞数目______________，胚胎总体积__________________。解析：(1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。(3)桑椹胚细胞具有发育的全能性，囊胚期开始出现细胞分化，已分化成滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已具有胚层分化，分化为外胚层和内胚层。(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，虽然细胞数目增多，但胚胎总体积基本不变。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(5)增多基本不变[拓展提升]卵裂期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