高中生物專題3胚胎工程1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育課件新人教選修310251243

專題3胚胎工程3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育概念認知·自主學習一、胚胎工程的解讀1.操作對象:動物_________或配子。2.處理技術:如體外受精、_________、_________、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術。二、精子、卵子的發(fā)生1.精子的發(fā)生:(1)場所:_______________內(nèi)。(2)時期:從_______開始,直到_________衰退。早期胚胎胚胎移植胚胎分割睪丸的曲細精管初情期生殖機能(3)過程:(4)精子細胞變形過程(連線):2.卵子的發(fā)生:(1)場所:雌性動物的_____內(nèi)。(2)時期:在動物胚胎_________以后。(3)過程:卵巢性別分化說明:減數(shù)分裂兩次分裂完成的時間:第一次:在_________________完成;第二次:在_______________的過程中完成。雌性動物排卵前后精子和卵子結合三、受精1.含義:受精是_____與_____結合形成_____(即受精卵)的過程。2.場所:在雌性動物的_______內(nèi)完成。3.過程:(1)受精前的準備階段。①精子獲能:剛排出的精子,正常情況下必須在___________________發(fā)生相應的生理變化后,才能獲得受精能力。②卵子的準備:發(fā)育到_________,才具備與精子受精的能力。精子卵子合子輸卵管雌性動物的生殖道內(nèi)減Ⅱ中期(2)受精過程中的“三大反應”與防止多精入卵受精的“兩道屏障”。①頂體反應:精子的質膜和頂體外膜發(fā)生一系列改變并釋放頂體酶的過程即為頂體反應。頂體反應的主要作用是形成精子穿越_______的通路,是精子和卵子結合必不可少的條件。②透明帶反應:精子觸及_________的瞬間,會產(chǎn)生阻止后來的精子進入透明帶的生理反應,稱做透明帶反應,它是防止多精入卵受精的___________。③卵細胞膜反應:精子_____后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,拒絕其他精子再進入卵內(nèi),稱為卵細胞膜反應,這是防止多精入卵受精的___________。放射冠卵細胞膜第一道屏障入卵第二道屏障(3)原核形成及融合。①雄原核形成:精子入卵后,尾部脫離,原有的核膜破裂,隨后形成新的_____,最后形成_______。②雌原核形成:被激活的卵子完成_______________,排出_________后,形成_______。(4)融合:兩核充分發(fā)育后,相向移動,彼此接觸,體積縮小、合并,形成一個含___________的合子(即受精卵)。核膜雄原核減數(shù)第二次分裂第二極體雌原核二倍染色體四、早期胚胎發(fā)育過程1.場所:_____________。2.細胞分裂方式:_________。輸卵管、子宮有絲分裂3.過程:【易錯辨析】1.成熟的精子并不具有受精能力,必須獲能后才具備受精能力。 ()2.精子在初情期后開始形成,兩次分裂連續(xù)進行;卵子在胚胎性別分化以后形成,兩次分裂不連續(xù)進行。 ()3.次級卵母細胞的減數(shù)第二次分裂完成于排卵前后,場所是卵巢內(nèi)。()【分析】減數(shù)第一次分裂是在雌性動物排卵前后完成的;減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結合的過程中完成的。減數(shù)第二次分裂的場所是輸卵管內(nèi)。√√×4.受精完成的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體。 ()【分析】受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體,受精完成的標志是雌雄原核的融合。5.透明帶反應和卵細胞膜反應是防止多精入卵的兩道屏障。 ()6.卵裂階段細胞中有機物、DNA的含量增多,細胞體積增大。()【分析】卵裂階段胚胎的總體積不變或略有減小,但細胞數(shù)量增多,所以每個細胞體積減小;伴隨細胞分裂,細胞數(shù)量增多,總DNA含量增多,但每個細胞中DNA含量保持相對穩(wěn)定;該過程中有機物總量減少,因為一直有呼吸消耗但不從外界吸收?！痢獭?.胚胎發(fā)育過程中細胞開始分化的階段是原腸胚期。 ()【分析】胚胎發(fā)育過程中,細胞從囊胚期開始發(fā)生分化,原腸胚期分化程度最大。8.卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加。 ()【分析】卵裂期細胞持續(xù)有絲分裂,胚胎中細胞數(shù)目不斷增加,細胞呼吸消耗有機物,細胞中有機物總量在不斷減少?！痢聊芰π纬伞ず献魈骄恳?、精子和卵子的發(fā)生1.精子和卵子發(fā)生的四個不同點:項目精子發(fā)生卵子發(fā)生場所雄性動物睪丸的曲細精管內(nèi)雌性動物的卵巢內(nèi)(MⅠ)和輸卵管內(nèi)(MⅡ)時期初情期開始,直到生殖機能衰退胚胎時期性別分化以后和初情期以后MⅠ:雌性動物排卵前后MⅡ:精卵結合過程中過程特點①MⅠ和MⅡ是連續(xù)的;②兩次分裂細胞質都是均等分配;③需要變形①MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的;②只有MⅡ中的第一極體分裂為第二極體時細胞質均等分配,其余細胞質都是不均等分配;③不需要變形結果形成4個精子形成1個卵子和3個極體2.精子和卵子發(fā)生的三個相同點:(1)原始生殖細胞的增殖為有絲分裂。(2)生殖細胞的形成過程為減數(shù)分裂。(3)形成過程均經(jīng)一次染色體復制和兩次分裂,子細胞中染色體數(shù)目減半?！舅仞B(yǎng)案例】如圖表示高等動物卵子的發(fā)生過程,請據(jù)圖回答下列有關問題:(1)圖中A是__________,B是__________,E是__________,階段D發(fā)生的場所是________。

(2)精子開始形成的時期是__________,精子形成過程不同于卵子形成過程的最主要特征是__________,該過程保留的主要結構是__________和__________。

(3)當觀察到兩個極體時,表明__。

(4)能發(fā)生染色體的著絲點分裂的階段是__________(填序號)。

【解題關鍵】(1)明確減數(shù)分裂各過程染色體形態(tài)和數(shù)目的變化。(2)掌握雌雄配子產(chǎn)生的異同點及精子的變形特點,了解受精完成的場所和標志。【解析】(1)圖中①為卵原細胞增殖(有絲分裂)的過程;③④為減數(shù)分裂,只有在受精時,次級卵母細胞才能最終完成減數(shù)第二次分裂,因此E是精子,A是第二極體,B是合子;階段D為初情期后,發(fā)生在輸卵管。(2)精子開始形成的時期是初情期,精原細胞經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生精子細胞,精子細胞需要經(jīng)過變形過程才能形成精子(卵子形成不需要變形),精子細胞中很多結構會消失,而細胞核和線粒體則會保留下來。(3)當觀察到兩個極體時,表明卵子已經(jīng)完成了受精。(4)染色體的著絲點分裂可發(fā)生在有絲分裂后期和減數(shù)第二次分裂后期,即圖中的①④。答案:(1)第一極體合子精子輸卵管(2)初情期需要變形細胞核線粒體(3)卵子已經(jīng)完成了受精(4)①④

【誤區(qū)警示】(1)卵子產(chǎn)生的MⅠ和MⅡ是不連續(xù)的過程,卵原細胞的形成和在卵巢中的儲備是在胎兒時期完成的;減數(shù)第一次分裂在排卵前后完成,排出一個次級卵母細胞和一個第一極體,次級卵母細胞的減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子結合過程中完成的。(2)次級卵母細胞分裂產(chǎn)生一個成熟卵子和一個第二極體。受精時在卵細胞膜和透明帶的間隙可觀察到兩個極體?！靖櫺【殹肯铝嘘P于高等哺乳動物受精過程的敘述,正確的是 (

)A.獲能的精子穿越透明帶的同時釋放頂體酶水解卵細胞膜B.透明帶反應和卵細胞膜反應是阻止多精入卵的兩道屏障C.精子被卵細胞膜表面的微絨毛抱合后立即發(fā)生卵細胞膜反應D.精子入卵后立即與卵細胞核發(fā)生融合并馬上開始有絲分裂【解析】選B。在受精作用過程中,獲能的精子頭部的頂體首先釋放頂體酶,發(fā)生頂體反應,然后精子穿越放射冠和透明帶,A錯誤;透明帶反應和卵細胞膜反應是阻止多精入卵的兩道屏障,B正確;精子與卵細胞膜接觸后,被其表面大量的微絨毛抱合,隨后,精子外膜與卵細胞膜發(fā)生融合,精子的尾脫落,細胞核進入卵細胞。精子入卵后,卵細胞隨即發(fā)生卵細胞膜反應,C錯誤;精子入卵后,核膜破裂形成雄原核,再與雌原核結合,D錯誤。二、受精1.受精的場所:輸卵管。2.受精前的兩個準備:(1)精子獲能:當交配后精液進入雌性動物的生殖道時,由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質解除對精子獲能的抑制,才能引起精子獲能。(2)卵子的準備:排出的卵子在輸卵管中發(fā)育到減數(shù)第二次分裂的中期,才具有與精子受精的能力。3.受精階段——四部曲:4.受精的意義:維持每種生物前后代體細胞染色體數(shù)目的恒定,對于生物的遺傳和變異十分重要?！疽族e提醒】明辨體內(nèi)受精應注意的四個問題(1)精子獲能是指精子獲得受精“能力”,而不是獲得能量;排卵是指卵子從卵泡中排出,而不是卵泡從卵巢中排出。(2)動物排出的卵子成熟程度不同,有的可能是次級卵母細胞,如豬、羊等;有的可能是初級卵母細胞,如馬、犬等。但它們都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟,當達到減數(shù)第二次分裂的中期時,才具備與精子受精的能力。(3)受精的標志≠受精完成的標志:受精的標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體;而受精完成的標志是雌、雄原核的融合。(4)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核,而是在原來細胞核的基礎上形成的新核,原核膜已破裂。

【選修對接必修】對接必修2:受精過程時父本和母本對受精卵遺傳物質的貢獻是否相同?在進行受精作用時,通常是精子的頭部進入卵細胞,尾部留在外面。受精卵中的染色體數(shù)目恢復到體細胞中的數(shù)目,其中有一半的染色體來自精子(父方),另一半來自卵細胞(母方),父本和母本對受精卵細胞核中遺傳物質的貢獻相同,各占一半,但細胞質中的線粒體來自卵細胞。整體來看,進行受精作用時,母本對受精卵遺傳物質的貢獻大于父本。【素養(yǎng)案例】如圖表示精卵相遇時的卵子示意圖?；卮鹣铝袉栴}:(1)寫出各部分名稱:①________;②________;③________。

(2)當精子穿越__________,進入透明帶,即發(fā)生__________反應,這是防止多精入卵受精的第__________道屏障。

(3)精子入卵細胞膜后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,拒絕其他精子再進入卵內(nèi),這種生理反應稱為__________反應,這是防止多精入卵受精的第二道屏障。

(4)精子入卵后,形成一個新的核即________________。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂,排出____________后形成__________。

【解題關鍵】解答本題的關鍵是:(1)圖示信息:題圖表示精卵相遇時的卵子示意圖。(2)關鍵信息:明確受精過程中防止多精入卵受精的屏障有透明帶反應、卵細胞膜反應?！窘馕觥?1)據(jù)圖分析可知:圖中①為放射冠,②為透明帶,③為第一極體。(2)當精子穿越放射冠,進入透明帶,即發(fā)生透明帶反應,這是防止多精入卵受精的第一道屏障。(3)精子入卵后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應,即卵細胞膜反應,這是防止多精入卵受精的第二道屏障。(4)精子入卵后,形成一個新的核即雄原核。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂,排出第二極體后形成雌原核。答案:(1)放射冠透明帶第一極體(2)放射冠透明帶一(3)卵細胞膜(4)雄原核第二極體雌原核

【方法規(guī)律】區(qū)分“頂體反應”“透明帶反應”“卵細胞膜反應”的方法(1)從發(fā)生時間看:①頂體反應發(fā)生在精子與卵子相遇時。②透明帶反應發(fā)生在精子觸及卵細胞膜的瞬間。③卵細胞膜反應發(fā)生在精子入卵后。(2)從生理作用看:①頂體反應是頂體內(nèi)釋放的酶直接溶解卵丘細胞間的物質,使精子穿越放射冠。②透明帶反應是防止多個精子穿越透明帶,是防止多精入卵受精的第一道屏障。③卵細胞膜反應也是防止其他精子入卵,是防止多精入卵受精的第二道屏障?！靖櫺【殹坎溉閯游锫言毎麥p數(shù)分裂形成成熟卵子的過程,只有在促性腺激素和精子的誘導下才能完成。下面為某哺乳動物卵子及早期胚胎的形成過程示意圖(N表示染色體組)。據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是 (

)A.減數(shù)第一次分裂完成于排卵前后B.細胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子C.Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ細胞分裂后期染色體數(shù)目相同D.培育轉基因動物應選擇細胞Ⅳ作為受體細胞【解題關鍵】由題干信息判斷出題圖中各個序號所代表的細胞名稱,然后分析各時期的特點?！窘馕觥窟xC。初級卵母細胞的減數(shù)第一次分裂于排卵前后在卵巢內(nèi)完成,次級卵母細胞要在精子的刺激下才能完成減數(shù)第二次分裂形成成熟的卵子,故A、B兩項正確;Ⅱ細胞的分裂后期為減數(shù)第一次分裂后期,Ⅲ細胞的分裂后期為減數(shù)第二次分裂后期,二者的染色體數(shù)均為2N,Ⅳ細胞的分裂后期為有絲分裂后期,染色體數(shù)為4N,C項錯誤。卵裂期細胞分化程度低,可以作為培育轉基因動物的受體細胞,故D項正確。三、早期胚胎發(fā)育1.發(fā)育場所:輸卵管、子宮。2.過程:發(fā)育過程特點受精卵受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂,開始發(fā)育卵裂期細胞在透明帶中進行有絲分裂,細胞數(shù)量不斷增加,胚胎的總體積不增加,或略有縮小桑椹胚細胞數(shù)目約為32個,每個細胞都具有全能性發(fā)育過程特點囊胚①細胞開始出現(xiàn)分化(內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層將來發(fā)育為胎膜和胎盤);②出現(xiàn)囊胚腔;③透明帶破裂,胚胎從中伸展出來(即孵化)原腸胚①分化為內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個胚層;②出現(xiàn)原腸腔發(fā)育過程部分圖示【易錯提醒】細胞全能性與早期胚胎發(fā)育各階段的關系(1)桑椹胚期以前的細胞具有全能性,即每一個細胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。(2)囊胚開始出現(xiàn)細胞分化,其中內(nèi)細胞團細胞具有全能性,而滋養(yǎng)層細胞不具有全能性。(3)原腸胚中出現(xiàn)胚層分化,細胞不再具有全能性。

【選修對接必修】對接必修1:多細胞生物早期胚胎發(fā)育與細胞生命歷程的聯(lián)系。(1)多細胞生物從受精卵開始,要經(jīng)過細胞的增殖和分化逐漸發(fā)育為成體。(2)有絲分裂將親代細胞的染色體經(jīng)過復制(實質為DNA的復制)之后,精確地平均分配到兩個子細胞中。在細胞的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。(3)在個體發(fā)育中,由一個或一種細胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結構和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程,叫做細胞分化。細胞分化的實質是基因的選擇性表達。細胞分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化,有利于提高各種生理功能的效率?！舅仞B(yǎng)案例】如圖表示哺乳動物精子和卵子相遇以及動物胚胎發(fā)育過程的兩個階段,請據(jù)圖回答問題:(1)精細胞變形為精子的過程中,細胞中的很多結構會消失,而細胞核和線粒體都保留下來,為什么?

___________________________________________。

(2)精子與卵子相遇,__________內(nèi)的某些酶類釋放出來,可直接溶解________之間的物質,形成精子穿越__________的通道。_________________,標志著受精作用完成。

(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的____________性,B時期開始出現(xiàn)_________,B時期的[1]將來發(fā)育成______________,[2]將來發(fā)育成________________。

【解析】(1)精細胞變形階段只保留細胞核、線粒體,是因為細胞核是精子遺傳物質儲存的場所,也是精卵結合后的后代遺傳特性和代謝活動的控制中心;而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解有機物產(chǎn)生能量的場所。(2)受精過程中,精子與卵子相遇,首先發(fā)生頂體反應,即頂體內(nèi)的酶會釋放出來,溶解卵丘細胞之間的物質,形成精子穿越放射冠的通路。雌雄原核充分發(fā)育后,彼此接觸,形成一個含有二倍染色體的合子,即受精卵,受精作用至此結束。(3)A桑椹胚時期細胞具有發(fā)育的全能性,B囊胚期細胞開始出現(xiàn)細胞分化。B囊胚期的1滋養(yǎng)層會發(fā)育成胎膜胎盤,2內(nèi)細胞團會發(fā)育成胎兒的各種組織。答案:(1)細胞核是精子遺傳物質儲存的場所,也是精卵結合后的后代遺傳特性和代謝活動的控制中心;而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解有機物產(chǎn)生能量的場所(2)頂體卵丘細胞放射冠雌、雄原核彼此融合(核融合)(3)全能細胞分化胎盤和胎膜胎兒的各種組織

【誤區(qū)警示】(1)精子與卵細胞結合,首先發(fā)生頂體反應,釋放頂體酶,水解卵丘細胞之間的物質,形成精子穿越放射冠的通道,并溶解透明帶(或溶解放射冠和透明帶)。(2)防止多精入卵的兩道屏障是透明帶反應和卵細胞膜反應。(3)卵裂期在透明帶內(nèi)進行。【跟蹤小練】胚胎工程的許多技術,實際是在體外條件下,對動物自然受精和早期胚胎發(fā)育條件進行的模擬操作。請根據(jù)動物受精和早期胚胎發(fā)育過程回答下列問題:(1)在哺乳動物體內(nèi)卵子的發(fā)生過程中,減數(shù)第一次分裂完成的時間是在雌性個體___