高中生物第2章胚胎工程第1节胚胎工程的理论基础第2课时胚胎的发育同步备课教学案北师大版选修3 12页

第 2 课时 胚胎的发育 [目标导读] 1.阅读教材 P29 内容，了解哺乳动物的受精过程。2.结合教材 P30 图文，简述哺 乳动物胚胎发育的过程及其主要特点。 [重难点击] 1.受精作用的概念。2.动物胚胎发育的基本过程。 英国人 W·希普于 1890 年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的两个 4 细胞胚胎移植到一只毛色特 征完全不同的比利时兔的输卵管内，结果生出两只纯种的安哥拉兔。这是世界上第一例胚胎 移植，胚胎工程由此创始。什么是胚胎工程呢？胚胎工程的操作对象、技术手段、理论基础 分别是什么？想了解这些，就让我们先来学习这一节：受精作用和早期胚胎发育。 解决学生疑难点 一、受精作用 1．概念：两性配子结合形成一个新细胞合子的过程。 2．受精场所：输卵管。 3．受精过程 (1)顶体反应：精子的顶体释放水解酶(也叫顶体酶)，将卵细胞的透明带分解，从而进入卵 细胞内(如图 A)。 (2)透明带反应：精子接触卵黄膜时，卵细胞被激活，释放出一种物质传播到卵黄表面，引 起透明带发生改变，阻止后来的精子入卵(如图 B)。 (3)精子入卵：人和许多哺乳动物的精子是在次级卵母细胞处于减数分裂Ⅱ的中期时进入的， 精子进入后，次级卵母细胞才完成减数分裂Ⅱ，并放出第二极体，之后卵核和精核才融合为 一个合子核，完成受精作用(如图 C)。 根据下面哺乳动物受精过程示意图，请分析： 1．过程①、②中，精子要穿过放射冠和透明带，依赖于哪种反应？ 答案 顶体反应。 2．过程③之后，其他精子很难再入卵，原因是什么？有什么意义？ 答案 发生了透明带反应，防止多精入卵，保证子代细胞中染色体数目正常。 3．当观察到卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体时，说明卵母细胞已经发生了什么变化？ 答案 卵细胞膜和透明带的间隙出现两个极体时，说明卵母细胞已经完成了减数第二次分 裂，这是受精的标志。 4．卵核和精核是指卵细胞和精子原来的细胞核吗？ 答案 不是。卵核和精核不能理解成卵细胞和精子原来的细胞核，而是在原来细胞核的基础 上形成的新核，原核膜已破裂。 5．上述过程发生在雌性动物的哪个部位？ 答案 输卵管。 1．在受精过程中，下列描述正确的是( ) 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入卵和多精受精的发生 A．①②⑤ B．①④⑤ C．②③④ D．②④⑤ 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，溶解卵泡细胞间的物质， 形成精子穿越放射冠的通道，精子穿过透明带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；精子入卵后，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，卵子已经完成了减数分裂Ⅰ，且处于减数分裂Ⅱ中期，只有完成受精作用以 后，才继续完成减数分裂Ⅱ，受精后精子和卵子核膜都破裂，之后形成雄原核、雌原核并融 合在一起，即形成合子核。 二、胚胎发育的过程 1．起点：受精卵。 2．分裂方式：有丝分裂。 3．场所：最初在输卵管，后移入子宫。 4．早期胚胎发育的三个阶段 (1)桑椹胚 ①受精卵开始进行的几次有丝分裂叫卵裂，当卵裂球分裂到 16～32 个细胞时的细胞团叫桑 椹胚。 ②当卵裂球内含 2～8 个细胞时，每个细胞都具有全能性，可以作为胚胎移植的核供体。 (2)囊胚 ①由内细胞团和滋养层细胞组成。内细胞团将来发育成完整的胚胎，滋养层细胞发育成胎膜 和胎盘，为胚胎提供营养。 ②囊胚内部出现的空腔叫囊胚腔，囊胚期开始出现细胞分化。 (3)原肠胚：由外胚层、中胚层、内胚层组成。 下图是高等动物的生命周期示意图，据图分析： 1．个体发育指的是哪个过程？ 答案 由受精卵到性成熟个体的过程。 2．卵裂期的细胞分裂方式是怎样的？该过程中，细胞的数目、单个细胞的体积、胚胎的总 体积如何变化？ 答案 卵裂期的细胞分裂方式是有丝分裂。卵裂中，细胞数目不断增加；单个细胞体积缩小； 胚胎总体积不变或略有缩小。 3．细胞分化开始于哪个阶段？变化最大的是哪个阶段？ 答案 囊胚；原肠胚。 2．下列能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是( ) A．受精卵→囊胚→卵裂→原肠胚→组织器官的分化 B．卵→卵裂→原肠胚→组织器官的分化 C．受精卵→囊胚→原肠胚→幼体 D．受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化 答案 D 3．如图是牛囊胚示意图，下列有关该图的叙述错误的是( ) A．透明带是初级卵母细胞在减数第一次分裂时形成的 B．囊胚腔是一个充满液体的腔 C．内细胞团将来分化成内胚层 D．滋养层将来发育成胎膜和胎盘 答案 C 解析 内细胞团将来发育成胎儿的各种组织。 题后归纳 早期胚胎发育的过程 1．受精过程完成的标志是( ) A．释放第二极体 B．雌、雄原核形成 C．雌、雄原核融合形成合子 D．第一次卵裂 答案 C 解析 雌、雄原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两组核染色体 合为一组形成合子，即受精卵，至此受精过程完成。 2．关于受精作用，下列说法错误的是( ) A．受精作用发生在输卵管中 B．受精前精子和卵细胞已经完成减数分裂Ⅱ C．精子与卵细胞的相互识别依靠细胞膜上的糖蛋白 D．精子和卵细胞接触时，精子发生顶体反应，释放出水解酶，将卵细胞的透明带分解，从 而进入卵细胞内 答案 B 解析 精子和卵细胞结合过程中次级卵母细胞才完成减数分裂Ⅱ。 3．下列说法正确的是( ) A．卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化 B．原肠胚细胞属于全能细胞 C．囊胚腔先于原肠腔出现 D．桑椹胚开始进行孵化 答案 C 解析 胚胎发育中既有细胞分裂，也有细胞分化，其顺序为：卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚。 4．桑椹胚是指( ) A．含有一个充满液体的腔 B．总体积大于受精卵 C．受精卵不断分裂后形成 D．外面无透明带 答案 C 解析 桑椹胚阶段细胞数目大约为 16～32 个，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。这一阶 段的每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能，属于全能细胞。 5．如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答下列问题： (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________________。 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 课时作业 [基础过关] 1．下列关于受精作用的叙述，错误的是( ) A．受精作用进行时，通常是精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面 B．一旦卵细胞与一个精子结合后，卵细胞膜会发生变化，以阻止其他精子再进入 C．受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方。受精卵中的 DNA 也同样是一半来自父 方，一半来自母方 D．受精前的卵细胞代谢较慢，受精后的卵细胞十分活跃 答案 C 解析 受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方，使得细胞核中的 DNA 一半来自父方， 一半来自母方，细胞质中的 DNA 主要来自卵细胞，即来自母方。 2．关于卵细胞的成熟部位和受精部位叙述正确的是( ) A．卵巢 卵巢 B．卵巢 输卵管 C．输卵管 输卵管 D．输卵管 子宫 答案 C 解析 排出的卵细胞需要在输卵管内进一步成熟，然后再与获能的精子在该场所受精。 3．受精过程的顺序为( ) ①第一次卵裂开始 ②释放第二极体 ③顶体反应 ④穿越透明带 ⑤精核、卵核的形成 ⑥核膜消失，精核、卵核融合 A．①②③④⑤⑥ B．③②④⑥⑤① C．④⑤②①③⑥ D．③④②⑤⑥① 答案 D 解析 受精过程的顺序为：顶体反应→释放第二极体→精核、卵核的形成→精核、卵核融合 →第一次卵裂开始。 4．胚胎发育的哪一阶段，每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能( ) A．胎儿期 B．原肠胚 C．囊胚 D．桑椹胚 答案 D 解析 桑椹胚时期每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。囊胚、原肠胚、胎儿期都在桑 椹胚阶段之后，随着细胞分化程度的提高，大部分细胞不能再发育成完整胚胎。 5．能够发育成胎膜和胎盘的是( ) A．内细胞团 B．滋养层 C．外胚层 D．内胚层 答案 B 解析 由滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。 6．关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是( ) A．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同 B．囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变 C．囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的 D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞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 答案 C 解析 细胞分化并非遗传物质的改变引起的，而是基因的选择性表达的结果，即转录水平上 的调控。 [能力提升] 7．下列关于哺乳动物受精和发育的叙述正确的是( ) A．雌性动物排卵后，遇到精子即可完成受精 B．胚胎发育至囊胚时即已开始了细胞分化，这是由于基因开始进行选择性表达 C．动物卵细胞的形成过程始于初情期后 D．动物的个体发育过程是：受精卵→卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体 答案 B 解析 雌性动物排出的卵细胞并非成熟的卵细胞，即使遇到精子，也要在成熟至减数分裂Ⅱ 的中期时，才具备与精子受精的能力；胚胎在桑椹胚后继续发育至囊胚时开始分化，分化的 实质是基因的选择性表达；动物卵细胞的发生始于性别分化后。动物的个体发育过程包括胚 胎发育和胚后发育。 8．下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵细胞( ) 答案 C 解析 卵细胞受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体，故 C 项正确。 9．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( ) A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性 B．卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大 C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性 D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层 答案 A 解析 胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增 加而不断减小；囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎膜和胎盘，内细胞团细 胞才具有发育全能性；原肠胚发育分化形成内、中、外三个胚层。 10．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( ) 答案 A 解析 蛙的受精卵在卵裂时，随着有丝分裂的进行，细胞数量增加，所以细胞核的总质量不 断增加，但是胚胎的体积并不增大，所以核质质量比值将不断上升。 11．下图表示精卵相遇的示意图。仔细读图，回答下列问题： (1)写出各部分名称： ①________；②________；③______________________；④____________；⑤____________。 (2)精子与卵细胞相遇，________内的某些酶类释放出来，将卵细胞的________分解，从而 进入卵细胞内。当精子触及卵黄膜时，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，称做 ________________。 (3)精子入卵后，形成一个新的核即________。与此同时，被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ， 放出________后形成________。 (4)当________________________，受精过程至此结束。 答案 (1)透明带 放射冠 减数分裂Ⅱ后期的卵细胞细胞核 第一极体 卵细胞膜 (2) 顶体 透明带 透明带反应 (3)精核 第二极体 卵核 (4)卵核和精核融合为一个合子 核 解析 当精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来精子进入透明带的生理反应，即透明带 反应；受精过程完成的标志是精核与卵核融合为合子核。 12．如图为哺乳动物的生殖和个体发育过程，请据图回答下列问题： (1)哺乳动物的精子和卵细胞在________中完成受精作用。 (2)哺乳动物个体发育的起点是________，其胚胎发育的整个过程在________________中完 成。 (3)图示Ⅰ过程为__________，Ⅱ过程为__________。 (4)图中“？”处应为________，内细胞团出现于________时期。 (5)过程①需经过多次细胞分裂才能完成，请在下图中绘出该过程中每个细胞的体积、核 DNA 含量与时间的关系。 答案 (1)输卵管 (2)受精卵 输卵管和子宫 (3)胚胎发育 胚后发育 (4)原肠胚 囊 胚 (5)如图所示 解析 (1)哺乳动物的受精作用及胚胎早期细胞分裂在输卵管中进行。(2)受精卵是个体发育 的起点，整个胚胎发育过程在输卵管和子宫内完成。(3)图示Ⅰ、Ⅱ过程分别表示胚胎发育 及胚后发育。(4)图中“？”处应为原肠胚，内细胞团应出现于囊胚期，卵裂期每个细胞的 体积将逐渐减小，每个细胞的核 DNA 含量不变。 13．如图为某女性一次生育出男孩甲和乙的示意图： (1)产生精子的器官是________；过程 X 发生的场所是________；过程 X 的发生对后代遗传 物质的意义是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)过程 Y 的细胞分裂方式是____________。 (3)人胚胎发育经历的时期是(用文字和箭头表示)________________________ ________________________________________________________________________， 其中，细胞分化最关键的时期是____________。 (4) 已 知 个 体 甲 控 制 某 性 状 的 基 因 型 为 Aa ， 乙 为 AA ， 其 最 可 能 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)睾丸 输卵管 使后代具有两个亲本的遗传性状，维持遗传物质的稳定性 (2) 有丝分裂 (3)受精卵→桑椹胚期→囊胚期→原肠胚期(包括三胚层分化)→组织、器官、系 统形成→胎儿 原肠胚期 (4)受精卵第一次卵裂的有丝分裂过程中发生了基因突变 [真题体验] 14．(2015·四川，2)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后，顶体膜与精子细胞膜 融合，释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞，以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是 ( ) A．顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶酶体中合成的 B．精子游向卵细胞所需的能量来自线粒体和胞质溶胶 C．顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的选择透过性 D．受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方 答案 B 解析 顶体内储存的溶酶体酶的化学本质是蛋白质，是在精子的核糖体上合成的，A 错误； 精子游向卵细胞所需能量由细胞呼吸产生的 ATP 供给，而细胞呼吸的场所为胞质溶胶和线粒 体，B 正确；顶体膜和精子细胞膜融合体现了生物膜的流动性，C 错误；受精卵的染色体一 半来自父方，另一半来自母方，核基因父母双方各占一半，但受精卵的细胞质几乎全部来自 母方，质基因也几乎全部来自母方，D 错误。 15．(2014·江苏，2)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述，正确的是( ) A．通过细胞分裂不断增加细胞数量，并在一定时期发生细胞分化 B．胚胎发育过程中细胞不断分裂，但不发生凋亡 C．随着细胞分裂次数的增加，蛙胚的有机物总量不断增加 D．发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加 答案 A 解析 在蛙的胚胎发育过程中，通过细胞分裂增加细胞数量，在囊胚期细胞开始分化，A 项 正确；胚胎发育过程中，既有细胞的分裂和分化，也有细胞的衰老和凋亡，B 错误；在蛙胚 胎发育的过程中，由于细胞呼吸的消耗，有机物的总量不断减少，C 错误；蛙胚胎发育过程 中需要从环境中获得氧气，但利用的营养物质是受精卵自身含有的，D 错误。