2015-2016学年高中生物专题三胚胎工程第9课时体内受精和早期胚胎发育新人教版选修3

1专题三胚胎工程第9课时体内受精和早期胚胎发育[目标导读]1.阅读教材P61～63，结合图3－1、3－2、3－3、3－4、3－5，掌握精子和卵子的发生过程。2.阅读教材P63～66，结合图3－6、3－7，掌握受精过程。3.结合教材P66图3－8，掌握胚胎发育过程及其主要特点。[重难点击]1.哺乳动物精子和卵子的发生。2.哺乳动物的受精过程。3.哺乳动物的胚胎发育。1．减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。其特点是染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次；结果是成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。2．哺乳动物精子的形成场所是睾丸。3．卵细胞的发生场所卵细胞是在人和哺乳动物腹腔内的卵巢中形成的，在其内部有许多发育程度不同的卵泡，卵细胞就位于卵泡的中央。4．受精作用：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。5．基因工程的原理是什么？把目的基因导入动物细胞来生产药物，导入的方法和受体细胞各是什么？答案基因重组。显微注射法；受精卵。[课堂导入]在“细胞工程”专题中我们学过怎样利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛，该技术中的“胚胎移植”属于“胚胎工程”，胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。因此，了解哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律，就显得十分重要。这节课我们共同学习体内受精和早期胚胎发育。探究点一精子和卵子的发生1．精子的发生及变形哺乳动物精子的发生是在睾丸(图1)内完成的。阅读教材P61～62，结合下面的材料，探讨精2子的发生规律。(1)由图可总结各种家畜精子发生的过程，大体可以分为三个阶段：(2)由图2、图3总结精子的变形过程3精子细胞细胞核→精子头的主要部分高尔基体→头部的顶体中心体→精子的尾线粒体→精子尾基部的线粒体鞘其他物质→原生质滴最后脱落精子包括头、颈、尾(3)不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。2．结合下述图解归纳卵子的发生过程(1)场所：在雌性动物的卵巢和输卵管内完成。(2)时间：初级卵母细胞的形成在胎儿期；减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。(3)过程分析①胎儿期性别分化以后(卵巢中)卵原细胞――→有丝分裂卵原细胞――→演变初级卵母细胞――→被卵泡细胞包围形成卵泡②排卵期前后(一般在卵巢中)排卵：卵母细胞从卵巢中释放出来进入输卵管内称为排卵。初级卵母细胞――→MⅠ分裂1个第一极体和1个次级卵母细胞。③精子和卵子结合过程(输卵管中)次级卵母细胞――→MⅡ分裂1个第二极体和1个成熟的卵子。(4)精子和卵子在发生上的重要区别：哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的。(5)精子、卵子发生的其他区别①精子和卵子发生的场所分别是睾丸的曲细精管和卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)。4②精子发生过程中MⅠ和MⅡ是连续的，需要变形，细胞质均等分配；卵子的发生过程中MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形，细胞质不均等分配。小贴士每个哺乳动物卵巢中含有大量的卵泡，但只有数量较少的卵泡能发育成熟并排卵，参与受精的卵子数更少。卵子体积大，含丰富的营养物质，能为早期胚胎发育提供充足营养。排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。归纳提炼1．精子和卵子发生的比较项目精子发生卵子发生区别场所(场所唯一)睾丸曲细精管(场所不唯一)卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ)时间初情期后性别分化后开始，卵泡(含次级卵母细胞和第一极体)的形成和在卵巢内的储备是在出生前(胎儿时期)完成的；减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中(即受精过程中)完成的过程特点MⅠ和MⅡ是连续的，需要变形；细胞质均等分配MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；细胞质不均等分配结果形成4个精子细胞形成1个卵细胞和3个极体相同点原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂，生殖细胞的成熟为减数分裂；成熟过程均经一次复制和两次分裂；子细胞中染色体数目减半2.动物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次级卵母细胞，如猪、羊等；有的可能是初级卵母细胞，如马、犬等。但它们都要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。活学活用1．下图是哺乳动物精细胞经过变形形成精子的示意图，请分析回答下列问题。(1)精细胞是由____________经__________分裂产生的。(2)图甲表示精细胞，图乙表示经变形后的精子，请将图乙中的字母对应地填写在图甲数字之后。5①______，②______，③______，④______，⑤______。(3)精细胞与精子在形态、结构和功能上都发生了变化，因此可以把这一过程看成是________，原因是基因的______________。答案(1)精原细胞减数(2)cbaed(3)细胞分化选择性表达解析精细胞是由精原细胞经减数分裂形成的。精细胞经过变形形成精子时的变化：图甲中②细胞核变为图乙中的精子头部的主要部分b，图甲中③高尔基体发育为图乙中的头部的顶体a，图甲中④中心体演变为图乙中的精子的尾e，图甲中⑤线粒体形成图乙中的线粒体鞘d，图甲中①其他物质浓缩成图乙中的原生质滴c。精细胞与精子在形态、结构和功能上都发生了变化，这一过程发生了细胞分化，是基因选择性表达的结果。探究点二受精作用的过程受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。阅读教材P63～66，观察下图回答相关问题。哺乳动物受精过程示意图1．在自然条件下，受精是在雌性的输卵管内完成的。2．准备阶段(1)精子获能：精子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。(2)卵子的准备：卵子在输卵管内进一步成熟，达到MⅡ中期时才具备与精子受精的能力。3．受精阶段——四步曲第一步：精子穿越放射冠和透明带。顶体反应是顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。透明带反应是精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。6第二步：精子进入卵细胞膜。卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的第二道屏障。第三步：原核形成。精子入卵后，雄原核形成和雌原核形成。第四步：配子结合。雌、雄原核融合形成合子(受精卵)。4．受精的标志：在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。5．为什么精子排出后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？答案精液中含有一种能抑制精子获能的物质，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。归纳提炼1．成熟的精子获能后才具备受精能力，精卵细胞的结合是在输卵管内进行的；卵子的MⅡ分裂的完成场所也是输卵管。2．透明带反应、卵细胞膜反应分别是防止多精入卵的第一道屏障、第二道屏障。其中，透明带反应发生在精子触及卵细胞膜时，卵细胞膜反应发生在精子入卵后。3．受精的标志是在卵细胞膜和透明带间隙可以观察到两个极体，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。活学活用2．在受精过程中，下列说法正确的是()①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜③卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂④精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核⑤透明带反应防止了多精子入卵受精的发生A．①②⑤B．①④⑤C．②③④D．②④⑤问题导析(1)受精过程包括：精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和配子结合。(2)防止多精入卵受精的两道屏障：透明带反应、卵细胞膜反应。答案B解析在受精过程中，精子与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞间的物质，形成精子穿越放射冠的通道，之后与卵细胞膜接触，随即产生阻止后来精子进入透明带的反应；当精子接触卵细胞膜后，卵细胞膜立即发生拒绝其他精子再进入卵内的生理反应；在受精过程中，卵子已经完成了MⅠ分裂，且处于MⅡ分裂中期，只有完成受精作用后，才继续完成MⅡ分裂，受精后精子和卵子核膜都破裂，之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起，即形成合子。探究点三胚胎发育的过程合子形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育，阅读教材P66～67，填充下图胚胎发育过程并回答相关问题。71．卵裂期(1)场所：最初在输卵管，后移入子宫。(2)特点分析：卵裂速度快，细胞未生长即进入下次分裂。DNA、细胞的数量不断增加，每个细胞体积越来越小，但胚胎的总体积并不增加或略有缩小，有机物的种类增加而含量降低。2．桑椹胚卵裂形成32个细胞左右的胚，每一个细胞都属于全能细胞。3．囊胚(1)组成：内细胞团(内部细胞)、滋养层细胞(外部细胞)、囊胚腔。(2)特点：细胞已分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。4．原肠胚(1)三胚层外胚层：由内细胞团表层的细胞形成中胚层：由内细胞团部分表层细胞和部分下方的细胞形成内胚层：由内细胞团下方的细胞形成(2)两个腔：扩大的原肠腔，缩小的囊胚腔。小贴士个体发育的起点是受精卵的分裂，终点是性成熟的个体。发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于整个个体生命进程中。受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。归纳提炼胚胎发育过程8活学活用3．如图表示哺乳动物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__________________。9(5)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，防止多精入卵受精的两道屏障分别是____________________、____________________。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)透明带反应卵细胞膜反应解析(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)桑椹胚细胞具有全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵的两道屏障。1．下列过程，哪些发生在精子入卵后()①精子继续完成减数第二次分裂，形成雄原核②精子发生顶体反应③发生卵细胞膜反应④卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核A．③④B．①③④C．②③D．①④答案A102．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，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(横坐标为发育时间)，其中正确的是()A．①②B．①③C．②④D．③④答案A解析受精卵发育至囊胚的过程中，主要是通过卵裂实现的，卵裂是受精卵连续的有丝分裂，每一次分裂都发生染色体的复制，从分子水平看，它包括DNA的复制和有关蛋白质的合成，所以随细胞数目的指数增加(2、4、8、16……)DNA分子的总量也随着指数增长，在坐标图上表现为“J”型增长曲线，所以图①是正确的。在卵裂过程中，随细胞数目的增加，每个细胞的体积在逐步变小，所以图②是正确的。整个卵裂期的囊胚总体积与受精卵大小相似，且在囊胚中还出现了囊胚腔，因此所有细胞体积之和应该略有减少，所以图③是错误的。蛙是