高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》3.1 体内受精和早期胚胎发育学案

这是一份高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》3.1 体内受精和早期胚胎发育学案，共4页。学案主要包含了胚胎工程，精子和卵子的发生，受精，胚胎发育等内容，欢迎下载使用。

一、胚胎工程
是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，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。
二、精子和卵子的发生（哺乳动物）
（1）场所：睾丸（曲细精管内）。
（2）时期：初情期开始，直到生理机能衰退。
（3）过程：精子的发生过程可大体分为三个阶段：
第一阶段（初级精母细胞的形成），精原细胞先分裂为两个细胞，再经过数次有丝分裂产生多个初级精母细胞。
第二阶段（精子细胞的形成）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。
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，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膜，其他物质浓缩为原生质滴。哺乳动物成熟的精子外形似蝌蚪，分为头、颈和尾三部分，其大小与动物的体型大小无关。
疑点突破
精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，如何解释细胞核和线粒体都保留下来？为什么精子中的线粒体会集中在尾的基部？
细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞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营养物质产生运动能量的场所。精子中的线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。
（1）场所：卵巢、输卵管。
（2）时期：性别分化以后。
（3）过程：雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过有丝分裂增加其数量，演变为初级卵母细胞，被卵泡细胞包围形成卵泡。初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子（减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，结果产生了次级卵母细胞和第一极体；减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的，结果产生了成熟卵子和第二极体）。
辨析比较
精子和卵子的发生主要有哪些异同点？
三、受精
受精是精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。发生场所主要是在雌性动物的输卵管内。
1.准备阶段1——精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。这一生理现象被称为“精子获能”。
2.准备阶段2——卵子的准备：刚排出的卵子不是成熟的卵子，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期，才具备与精子受精的能力。
3.受精阶段：主要过程包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，原核形成和配子结合。
要点提示
（1）防止多精入卵受精的两道屏障：透明带反应和卵黄膜封闭作用。
（2）受精标志：在卵黄带和透明带的间隙可以观察到两个极体。
知识拓展 精子在雌性生殖道内是如何获能的？
精液由精子和精清（精浆）两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。
四、胚胎发育
胚胎发育的早期有一段时间是在透明带内进行的，这一时期称为卵裂。其特点是：细胞分裂方式为有丝分裂，细胞的数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加，或略有缩小。其主要阶段如下：
1.桑椹胚：胚胎细胞数为32个左右，形成致密的细胞团，这一阶段前的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。
2.囊胚：细胞开始出现分化。聚集在胚胎一端，个体较大的细胞，称为内细胞团，将来发育成胎儿的本身；沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞，称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘。胚胎内部出现囊胚腔后，囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂。
3.原肠胚：囊胚孵化后进一步发育，内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成内胚层。由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。滋养层则发育为胎儿的胎膜和胎盘。
问题·探究
问题1卵泡对人类生命具有什么价值？
探究:女性新生儿的两侧卵巢就有70万～200万个原始卵泡，到青春期约有4万个。在胎儿及儿童期可偶见少量卵泡生长，但都不能发育成熟。
从青春期开始，卵巢在垂体周期性分泌的促性腺激素的影响下，每隔28天左右有1个卵泡发育成熟并排出1个卵细胞，左右卵巢交替排卵。一生中约排卵400余个，其余卵泡均于不同年龄先后退化为闭锁卵泡。
问题2原肠胚是怎样形成的？
探究:囊胚继续发育，部分位于外表面的细胞通过各种细胞运动方式(如：移入、内卷、内陷)进入内部从而形成一个二层或三层的原肠胚。这种细胞迁移运动过程称为原肠形成。留在外面的称为外胚层，迁移到里面的称为内胚层或中、内胚层。原来的囊胚腔亦随原肠腔的形成而逐渐消失。
典题·热题
例1 每一物种都可保持本物种染色体数目的稳定，在动物受精作用的过程中，有一系列的机制保证一个精子与一个卵细胞结合，而防止多个精子与卵细胞结合，从而保证本物种染色体数目的稳定。下列哪些生理作用可防止多个精子与卵细胞结合( )
①精子变形，细胞核物质集中在精子头部 ②精子获能 ③顶体反应 ④透明带反应 ⑤卵黄膜封闭作用
A.①②
B.①③
C.③⑤
D.④⑤
解析：受精过程中的一系列机制可以防止多个精子与卵细胞结合，从而保证前后代遗传物质的稳定。精子的变形，使精子具有灵活运动的能力，使精子迅速运动，找到卵细胞；精子获能是精子在雌性生殖道中经过一系列生理变化，获得受精的能力；顶体反应使顶体内的酶释放出来，可以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；透明带反应是指精子触及卵黄膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应；精子进入卵细胞后，卵黄膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这种生理反应称作卵黄膜封闭作用。
答案：D
深化升华
精子进入卵细胞要穿过三道屏障，即卵丘细胞（放射冠）、透明带和卵黄膜。但真正能阻止多精入卵的屏障是透明带反应和卵黄膜的封闭作用。
例2 研究表明，大多数动物如蛙的受精卵在卵裂期随着卵裂的进行胚胎的体积并不增大，但胚胎细胞核的总质量与细胞质的总质量（核/质）比值却发生变化。下列符合卵裂期核质质量比值变化趋势的示意图是（ ）

解析：蛙受精卵细胞卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，但细胞的总体积并不增加，卵裂中DNA复制，细胞核数目增多，细胞核的总质量增加，所以核质质量的比值会不断增加。
答案：A
例3 精子获能发生在 ( )
解析：人类或大多数哺乳动物的精子必须在相应雌性个体生殖道内停留一段时间才能获得使卵子受精的能力。这样一个精子获得使卵子受精能力的过程称为精子获能。当精子进入雌性生殖道后，去能因子的顶体抑制作用被解除，可能是由于精子表面电荷的改变或一些酶的分解作用，使精子的“去能因子”脱落或活性改变，精子膜活化，从而恢复精子的受精能力。使精子获能的主要部位在子宫，其次是输卵管等处。
答案：D
辨析比较
注意区分精子获能场所和受精场所。受精场所是输卵管。卵子成熟的场所和受精卵发育的最初场所也是输卵管。
例4 关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是( )
B.囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的
解析：细胞分化并非遗传物质的改变，而是基因选择性表达的结果，即转录水平上的调控。
答案：C
拓展延伸
受精卵发育所进行的分裂方式为有丝分裂，有丝分裂的结果是所产生的每个细胞都相同且与亲本细胞相同。场所
开始时间
细胞增殖方式
子细胞数目
形状
是否变形
重要区别
精子
睾丸的曲细精管
初情期以后
先有丝分裂后两次连续的减数分裂（减数分裂场所不变）
4个精子细胞
形状似蝌蚪
是
多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前
（胎儿时期）完成的
卵子
卵巢、输卵管
性别分化以后
先有丝分裂后两次不连续的减数分裂（减数分裂场所改变：分别是在卵巢和输卵管内完成）
1个卵细胞
球形
否