高中生物选修三-体内受精与早期胚胎发育

鲁西黄牛是我国名贵牛种之一，其体躯高大，结构匀称，健壮威武，肉用价值高，闻名海内外请同学们思考：应用什么技术能在一年内繁殖多头这样的鲁西黄牛？自然繁殖（一年）胚胎移植（一年）胚胎工程胚胎工程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，还需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类各种需求。•操作对象：早期胚胎或配子•技术手段：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等•理论基础：哺乳动物的受精卵和早期胚胎的发育规律一、精子的发生3、过程：1、场所:2、时期:睾丸初情期生殖机能衰退分三个阶段精原细胞（2N)有丝分裂初级精母细胞次级精母细胞精子细胞精子MⅠ第一阶段第二阶段第三阶段MⅡ精子发生的过程多个精原细胞染色体复制变形（2N)（N)（N)（N)线粒体高尔基体A、顶体的发生发育中的顶体发育中的尾（中心体）B、尾的的发育C、精子头的出现D、细胞质浓缩E、精子的形成原生质滴尾线粒体鞘顶体精子细胞变形成精子______变为精子头的主要部分；_______发育为头部的顶体；_______演变为精子的尾；_______形成线粒体鞘；其它物质浓缩成_______（球形）。第三阶段：变形细胞核高尔基体中心体线粒体原生质滴便于运动——“减负”精子细胞变形中的主要变化：4、精子的形态：（1）外形似蝌蚪，分__、__、__、三大部分。（2）不同种动物精子的形态____，大小略有____，与动物的体形大小___。头颈尾相似不同无关提示：不是。其一，在自然繁殖的条件下，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位（输卵管）的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。1.家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？提示：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。而线粒体则是有氧呼吸产生运动能量的场所。精子的线粒体集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。2.精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？二、卵子的发生1、场所：卵巢2、时期：胚胎性别分化以后不同发育阶段的卵泡排卵黄体退化黄体卵泡细胞第一极体卵丘细胞核透明带卵黄膜卵巢中有卵泡，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。卵子结构图卵原细胞初级卵母胞有丝分裂初级卵母细胞胎儿期生长，透明带生成卵黄膜透明带时间：排卵前后地点：卵泡时间:受精时地点:输卵管次级卵母细胞+合子和第二极体第一极体初情期后MⅠMⅡ分裂马绵羊牛猪排卵地点：卵巢3.过程卵子受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精。1.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？2.排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？3.刚排出的卵是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子受精？答：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成减数第一次分裂，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能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。答：是指卵子从卵泡中排出。讨论：场所开始时间增殖方式子细胞数目变形重要区别精子卵子睾丸卵巢输卵管初情期以后性别分化以后先有丝分裂后减数分裂同上4个精子细胞1个卵细胞3个极体变形不变形哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的；而精子是从初情期开始的评价练习：1.下列不属于胚胎工程的是：（）A.体外受精B.胚胎分割、胚胎移植C.胚胎干细胞培养D.转基因鲤鱼的培育2.有一个卵原细胞中含有A与A1、B与B1两对同源染色体，它形成的含有AB的配子有（）A.1个B.0或1个C.2个D.4个DB3、下列关于精子的说法，不正确的是（）A精子的发生从初情期开始B它与卵细胞的受精发生在子宫内C精子细胞变形为精子时保留的细胞器主要是线粒体D精子细胞变形为精子时细胞内的一些物质最后脱落4、下列有关卵子产生的说法中，正确的是（）A哺乳动物卵泡的形成是在初情期B排出成熟卵细胞的过程即为排卵C卵子形成是的分裂过程均在卵巢内完成D卵子产生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的BD三、受精1、概念:2、标志:3、场所:指精子和卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。在卵黄膜和透明带的间隙观察到两个极体时。输卵管。4、过程受精前的准备阶段受精阶段准备阶段1：精子获能准备阶段2：卵子的准备精子在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期（MⅡ）时，才具备受精能力。受精阶段:（1）.精子穿越放射冠和透明带a.顶体反应使顶体内的酶释放出来并溶解放射冠内的卵丘细胞群b.穿过放射冠：在卵子外围集聚有几十个精子，它们首先穿放射冠。c.穿过透明带：几个精子同时分解透明带，但只有一个精子能穿过透明带进入卵子内，当第一个精子进入后，透明带的穿透性就立即发生变化，从而阻止其他精子穿越透明带。透明带反应是防止多精入卵受精的第一道屏障（2）.精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用是防止多精入卵受精的第二道屏障卵黄膜上的微绒毛抱住精子（3）.原核形成：雄原核形成和雌原核形成（4）.配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)受精完成标志受精阶段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。哺乳动物受精过程示意图1)精子穿越放射冠和透明带顶体反应透明带反应(第一道)2)精子进入卵黄膜卵黄膜封闭作用（第二道）3)原核形成雄原核和雌原核形成4)配子结合：雌雄原核融合形成合子(受精卵)经过种种障碍的精子终于与卵子相遇精子试图进入卵子此时,精子的头已经钻进去了,我们还可以看到它的中部和尾部，它就像一个不断旋转的钻头,在尾巴拍打的驱动下，努力进入卵子。受精的意义：维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定对于生物的遗传和变异十分重要。1、精子与卵子结合过程中穿越的两道屏障是（）①顶体反应②透明带反应③卵黄膜封闭作用④精子穿越放射冠A．①②B．②③C．③④D．②④B评价练习：2．在受精过程中（）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减数分裂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入卵和多精受精的发生A．①②⑤B．①④⑤C．②③④D．②④⑤B3、当卵细胞达到（）时期时，才具备与精子受精的能力A.减数第二次分裂后期B.减数第一次分裂末期C.减数第二次分裂中期D.减数第二次分裂结束成熟C4、下列说法正确的是（）A、成熟精子遇到卵子便可以发生受精作用B、排出成熟卵子的过程即为排卵C、卵子形成时分裂过程均在卵巢内完成的D、卵子产生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的D5、精子入卵后，发生的变化是（多选）（）A、精子完成第二次减数分裂，形成雄原核B、精子发生顶体反应C、激发透明带反应D、卵子完成第二次减数分裂，形成雌原核CD胚胎发育胚后发育幼体性成熟个体受精卵动物个体发育的大致过程根据胚胎形态的变化，可将早期发育的胚胎分为以下几个阶段：受精卵桑椹胚原肠胚幼体（胎儿）卵裂期四、胚胎发育囊胚图解1、胚胎发育的过程1、胚胎发育的过程受精卵卵裂期桑椹胚囊胚（内含囊胚腔）原肠胚（内含原肠腔）胎儿形成：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有减少。：由具有全能性细胞构成，细胞数在32个左右，排列紧密，形似桑椹内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘：最初发育在输卵管进行有丝分裂胚胎发育滋养层外胚层中胚层内胚层原肠腔卵裂期:细胞分裂方式为________细胞数目_________每个细胞体积_________胚胎总体积______或略有______DNA数目________有机物总量_______有机物种类_________有丝分裂增加不增加缩小减小增加减少增加2、早期胚胎发育的几个阶段桑椹桑椹胚桑椹胚前的每一个细胞都属于全能细胞，称为胚胎干细胞。2、早期胚胎发育的几个阶段囊胚（内含囊胚腔）内细胞团：发育成胎儿各组织滋养层细胞：发育成胎膜和胎盘2、早期胚胎发育的几个阶段囊胚期滋养层：发育成胚胎的附属结构或胚外结构，胚胎可通过这些组织从母体中获得正常发育所需的氧气和营养物质内细胞团细胞：即胚胎干细胞，是一种未分化的细胞，具有全能性，能发育成完整的胚胎滋养层内细胞团囊胚的形成原肠胚（内含原肠腔）滋养层外胚层中胚层内胚层2、早期胚胎发育的几个阶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肠腔原肠胚外胚层中胚层内胚层———————内胚层——中胚层——原肠胚胚的发育：按照一定的次序向内运动受精卵——卵裂——囊胚原肠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肠胚外胚层中胚层内胚层桑椹胚原肠腔1.表中哪种动物的胚胎在进入子宫时发育程度最高？2.将体外培养的马胚胎移植到母马子宫时，应选择什么阶段的胚胎？如果换成牛又该怎样处理？资料分析讨论答：马的胚胎进入子宫时发育程度最高，其次为小鼠。答：马应选择囊胚阶段的胚胎。牛在自然情况下，胚胎虽然最早可在8~16细胞阶段进入子宫，但为了提高移植后胚胎的发育率和妊娠率，在实践中通常用发育到囊胚阶段的胚胎进行移植。3.为什么说关于动物的体内受精和胚胎发育的研究，会为胚胎工程提供理论基础？请结合本节内容举例说明。提示：胚胎工程的许多技术都是在了解哺乳动物自然条件下受精和早期胚胎发育的基础上实现的。本节涉及的哺乳动物体内受精和胚胎发育都是在自然条件下的特点和规律，人们正是在认识了这些自然规律的基础上，在体外进行有效的模拟，才使卵母细胞能在体外成熟；精子能在体外完成获能；获能精子和成熟卵母细胞能在试管内完成受精；体外受精卵能在人工培养条件下继续发育等，这些都有赖于体内自然条件下的基础研究成果。易错分析：1.对胚胎工程中一些说法辨析不清(1)精子发生场所——睾丸曲细精管;卵子的发生场所——卵巢和输卵管;受精场所——输卵管;胚胎发育场所——输卵管和子宫。(2)精子发生时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续。(3)受精的标志和受精完成的标志不是一回事。(4)胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚,可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。(5)防止多精入卵的两道屏障的名称——透明带反应和卵黄膜的封闭作用。(6)体外受精易怱视“精子获能”和“卵子成熟”问题。2.对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清(1)卵裂阶段的细胞分裂方式——有丝分裂。(2)受卵膜制约，从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，所以每个细胞体积减少。(3)伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定。(4)该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。1、下列有关哺乳动物的胚胎发育早期的卵裂期过程的叙述中，错误的是（）A.细胞数目不断增多B.细胞的分裂方式是有丝分裂C.胚胎中DNA的总量增加D.每个细胞的DNA含量不断增加，细胞全能性变小评价练习：D2、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()ACDBACDA（09海南卷）26（选修3：现代生物科技专题）请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：（1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。（2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于卵母细胞阶段，当该细胞发育至减