高中生物選修三 體內(nèi)受精與早期胚胎發(fā)育

魯西黃牛是我國名貴牛種之一，其體軀高大，結(jié)構(gòu)勻稱，健壯威武，肉用價值高，聞名海內(nèi)外請同學(xué)們思考：應(yīng)用什么技術(shù)能在一年內(nèi)繁殖多頭這樣的魯西黃牛？自然繁殖（一年）胚胎移植（一年）專題三胚胎工程胚胎工程胚胎工程指對動物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需要移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類各種需求。操作對象：早期胚胎或配子技術(shù)手段：胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等理論基礎(chǔ)：哺乳動物的受精卵和早期胚胎的發(fā)育規(guī)律一、精子的發(fā)生3、過程：1、場所:2、時期:睪丸初情期生殖機(jī)能衰退分三個階段精原細(xì)胞（2N)有絲分裂初級精母細(xì)胞次級精母細(xì)胞精子細(xì)胞精子MⅠ第一階段第二階段第三階段MⅡ精子發(fā)生的過程多個精原細(xì)胞染色體復(fù)制變形（2N)（N)（N)（N)線粒體高爾基體A、頂體的發(fā)生發(fā)育中的頂體發(fā)育中的尾（中心體）B、尾的的發(fā)育C、精子頭的出現(xiàn)D、細(xì)胞質(zhì)濃縮E、精子的形成原生質(zhì)滴尾線粒體鞘頂體精子細(xì)胞變形成精子______變?yōu)榫宇^的主要部分；_______發(fā)育為頭部的頂體；_______演變?yōu)榫拥奈?；_______形成線粒體鞘；其它物質(zhì)濃縮成_______（球形）。第三階段：變形細(xì)胞核高爾基體中心體線粒體原生質(zhì)滴便于運(yùn)動——“減負(fù)”精子細(xì)胞變形中的主要變化：4、精子的形態(tài)：（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同種動物精子的形態(tài)____，大小略有____，與動物的體形大小___。頭頸尾相似不同無關(guān)提示：不是。其一，在自然繁殖的條件下，可以說是動物為繁殖后代、延續(xù)物種的一種生理保障機(jī)制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運(yùn)行到受精部位，將對精子進(jìn)行篩選，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。最后到達(dá)受精部位（輸卵管）的精子只剩百余個，與卵子完成受精的只有一個。1.家畜每次射精排出的精子數(shù)以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結(jié)合，這能說是一種浪費(fèi)嗎？怎樣理解這一現(xiàn)象？問題討論:

提示：細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲存和復(fù)制的場所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動的控制中心。而線粒體則是有氧呼吸產(chǎn)生運(yùn)動能量的場所。精子的線粒體集中于尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運(yùn)動能量的“動力工廠”或“發(fā)動機(jī)”。2.精子細(xì)胞變成精子的過程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會消失，而細(xì)胞核和線粒體都保留下來，對這一現(xiàn)象怎樣理解？為什么精子中的線粒體集中在尾的基部？二、卵子的發(fā)生1、場所：卵巢2、時期：胚胎性別分化以后不同發(fā)育階段的卵泡排卵黃體退化黃體卵泡細(xì)胞第一極體卵丘細(xì)胞核透明帶卵黃膜卵巢中有卵泡，每個卵泡中有一個初級卵母細(xì)胞。

卵子結(jié)構(gòu)圖卵原細(xì)胞初級卵母胞有絲分裂

初級卵母細(xì)胞胎兒期生長，透明帶生成卵黃膜透明帶時間：排卵前后地點(diǎn)：卵泡時間:受精時地點(diǎn):輸卵管次級卵母細(xì)胞

+合子和第二極體第一極體初情期后M

Ⅰ

MⅡ分裂馬綿羊牛豬排卵地點(diǎn)：卵巢3.過程卵子受精的標(biāo)志：

當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什么部位與精子受精？答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成減數(shù)第一次分裂，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期才能與精子結(jié)合完成受精過程。排出的卵子是在輸卵管內(nèi)與精子受精的。答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。答：是指卵子從卵泡中排出。討論：場所開始時間增殖方式子細(xì)胞數(shù)目變形重要區(qū)別精子

卵子

睪丸卵巢輸卵管初情期以后性別分化以后先有絲分裂后減數(shù)分裂同上4個精子細(xì)胞1個卵細(xì)胞3個極體變形不變形哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備是在出生前完成的；而精子是從初情期開始的評價練習(xí)：1.下列不屬于胚胎工程的是：（）A.體外受精B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)D.轉(zhuǎn)基因鯉魚的培育2.有一個卵原細(xì)胞中含有A與A1、B與B1兩對同源染色體，它形成的含有AB的配子有（）A.1個B.0或1個C.2個D.4個DB3、下列關(guān)于精子的說法，不正確的是（）A精子的發(fā)生從初情期開始B它與卵細(xì)胞的受精發(fā)生在子宮內(nèi)C精子細(xì)胞變形為精子時保留的細(xì)胞器主要是線粒體D精子細(xì)胞變形為精子時細(xì)胞內(nèi)的一些物質(zhì)最后脫落4、下列有關(guān)卵子產(chǎn)生的說法中，正確的是（）A哺乳動物卵泡的形成是在初情期B排出成熟卵細(xì)胞的過程即為排卵C卵子形成是的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成D卵子產(chǎn)生中的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子的結(jié)合過程中完成的BD三、受精1、概念:2、標(biāo)志:3、場所:指精子和卵子結(jié)合形成合子

(即受精卵)的過程。在卵黃膜和透明帶的間隙觀察到兩個極體時。輸卵管。4、過程受精前的準(zhǔn)備階段受精階段準(zhǔn)備階段1：精子獲能準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。卵子在輸卵管內(nèi)達(dá)到減數(shù)第二分裂中期（MⅡ）時，才具備受精能力。受精階段:（1）.精子穿越放射冠和透明帶

a.頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來并溶解放射冠內(nèi)的卵丘細(xì)胞群b.穿過放射冠：在卵子外圍集聚有幾十個精子，它們首先穿放射冠。c.穿過透明帶：幾個精子同時分解透明帶，但只有一個精子能穿過透明帶進(jìn)入卵子內(nèi)，當(dāng)?shù)谝粋€精子進(jìn)入后，透明帶的穿透性就立即發(fā)生變化，從而阻止其他精子穿越透明帶。透明帶反應(yīng)是防止多精入卵受精的第一道屏障（2）.精子進(jìn)入卵黃膜卵黃膜封閉作用是防止多精入卵受精的第二道屏障卵黃膜上的微絨毛抱住精子（3）.原核形成：

雄原核形成和雌原核形成（4）.配子結(jié)合：

雌雄原核融合形成合子(受精卵)受精完成標(biāo)志受精階段包括精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合。哺乳動物受精過程示意圖1)精子穿越放射冠和透明帶頂體反應(yīng)透明帶反應(yīng)(第一道)2)精子進(jìn)入卵黃膜卵黃膜封閉作用（第二道）3)原核形成雄原核和雌原核形成4)配子結(jié)合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)經(jīng)過種種障礙的精子終于與卵子相遇精子試圖進(jìn)入卵子

此時,精子的頭已經(jīng)鉆進(jìn)去了,我們還可以看到它的中部和尾部，它就像一個不斷旋轉(zhuǎn)的鉆頭,在尾巴拍打的驅(qū)動下，努力進(jìn)入卵子。

受精的意義：維持每種生物前后代體細(xì)胞中染色體數(shù)目的恒定對于生物的遺傳和變異十分重要。1、精子與卵子結(jié)合過程中穿越的兩道屏障是（）①頂體反應(yīng)②透明帶反應(yīng)③卵黃膜封閉作用④精子穿越放射冠

A．①②B．②③

C．③④D．②④B評價練習(xí)：2．在受精過程中（）①精子必須發(fā)生頂體反應(yīng)，釋放頂體酶②頂體酶可使精子穿過放射冠、透明帶、卵細(xì)胞膜③卵細(xì)胞恢復(fù)并很快完成了第一次減數(shù)分裂④精子和卵細(xì)胞的細(xì)胞核分別形成雄原核和雌原核⑤透明帶反應(yīng)防止了多精入卵和多精受精的發(fā)生

A．①②⑤B．①④⑤C．②③④D．②④⑤B3、當(dāng)卵細(xì)胞達(dá)到（）時期時，才具備與精子受精的能力A.減數(shù)第二次分裂后期B.減數(shù)第一次分裂末期C.減數(shù)第二次分裂中期D.減數(shù)第二次分裂結(jié)束成熟C4、下列說法正確的是（）A、成熟精子遇到卵子便可以發(fā)生受精作用B、排出成熟卵子的過程即為排卵C、卵子形成時分裂過程均在卵巢內(nèi)完成的D、卵子產(chǎn)生中的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子的結(jié)合過程中完成的D5、精子入卵后，發(fā)生的變化是（多選）（）

A、精子完成第二次減數(shù)分裂，形成雄原核

B、精子發(fā)生頂體反應(yīng)

C、激發(fā)透明帶反應(yīng)

D、卵子完成第二次減數(shù)分裂，形成雌原核CD胚胎發(fā)育胚后發(fā)育幼體性成熟個體受精卵動物個體發(fā)育的大致過程根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，可將早期發(fā)育的胚胎分為以下幾個階段：受精卵桑椹胚原腸胚幼體（胎兒）卵裂期四、胚胎發(fā)育囊胚圖解1、胚胎發(fā)育的過程1、胚胎發(fā)育的過程受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（內(nèi)含囊胚腔）原腸胚（內(nèi)含原腸腔）胎兒形成：在透明帶內(nèi)進(jìn)行有絲分裂，細(xì)胞數(shù)量不斷增加，但胚胎總體積并不增加，或略有減少。：由具有全能性細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞數(shù)在32個左右，排列緊密，形似桑椹內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤：最初發(fā)育在輸卵管進(jìn)行有絲分裂胚胎發(fā)育滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層原腸腔卵裂期:細(xì)胞分裂方式為________細(xì)胞數(shù)目_________每個細(xì)胞體積_________胚胎總體積______或略有______DNA數(shù)目________有機(jī)物總量_______有機(jī)物種類_________有絲分裂增加不增加縮小減小增加減少增加2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段桑椹桑椹胚桑椹胚前的每一個細(xì)胞都屬于全能細(xì)胞，稱為胚胎干細(xì)胞。2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段囊胚（內(nèi)含囊胚腔）內(nèi)細(xì)胞團(tuán)：發(fā)育成胎兒各組織滋養(yǎng)層細(xì)胞：發(fā)育成胎膜和胎盤2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段囊胚期滋養(yǎng)層：發(fā)育成胚胎的附屬結(jié)構(gòu)或胚外結(jié)構(gòu)，胚胎可通過這些組織從母體中獲得正常發(fā)育所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞：即胚胎干細(xì)胞，是一種未分化的細(xì)胞，具有全能性，能發(fā)育成完整的胚胎滋養(yǎng)層內(nèi)細(xì)胞團(tuán)囊胚腔囊胚的形成原腸胚（內(nèi)含原腸腔）滋養(yǎng)層外胚層中胚層內(nèi)胚層2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原腸腔原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層———————內(nèi)胚層——中胚層——原腸胚胚的發(fā)育：按照一定的次序向內(nèi)運(yùn)動受精卵——卵裂——囊胚原腸胚的形成受精卵第一次卵裂第二次卵裂第三次卵裂囊胚囊胚囊胚腔原腸胚外胚層中胚層內(nèi)胚層桑椹胚原腸腔1.表中哪種動物的胚胎在進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高？2.將體外培養(yǎng)的馬胚胎移植到母馬子宮時，應(yīng)選擇什么階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？資料分析<討論>答：馬的胚胎進(jìn)入子宮時發(fā)育程度最高，其次為小鼠。答：馬應(yīng)選擇囊胚階段的胚胎。牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細(xì)胞階段進(jìn)入子宮，但為了提高移植后胚胎的發(fā)育率和妊娠率，在實踐中通常用發(fā)育到囊胚階段的胚胎進(jìn)行移植。3.為什么說關(guān)于動物的體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎(chǔ)？請結(jié)合本節(jié)內(nèi)容舉例說明。提示：胚胎工程的許多技術(shù)都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎發(fā)育的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。本節(jié)涉及的哺乳動物體內(nèi)受精和胚胎發(fā)育都是在自然條件下的特點(diǎn)和規(guī)律，人們正是在認(rèn)識了這些自然規(guī)律的基礎(chǔ)上，在體外進(jìn)行有效的模擬，才使卵母細(xì)胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細(xì)胞能在試管內(nèi)完成受精；體外受精卵能在人工培養(yǎng)條件下繼續(xù)發(fā)育等，這些都有賴于體內(nèi)自然條件下的基礎(chǔ)研究成果。易錯分析：

1.對胚胎工程中一些說法辨析不清(1)精子發(fā)生場所——睪丸曲細(xì)精管;

卵子的發(fā)生場所——卵巢和輸卵管;

受精場所——輸卵管;

胚胎發(fā)育場所——輸卵管和子宮。

(2)精子發(fā)生時間及特點(diǎn)——初情期后，兩次分裂連續(xù)進(jìn)行；卵子發(fā)生時間及特點(diǎn)——胚胎性別分化以后，兩次分裂不連續(xù)。

(3)受精的標(biāo)志和受精完成的標(biāo)志不是一回事。

(4)胚胎發(fā)育過程中開始分化的階段是囊胚,可以移植或分割的階段為桑椹胚和囊胚。

(5)防止多精入卵的兩道屏障的名稱——透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用。

(6)體外受精易怱視“精子獲能”和“卵子成熟”問題。2.對卵裂階段物質(zhì)含量和體積大小的變化模糊不清

(1)卵裂階段