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3.1 受精和胚胎发育 学案(含答案)

1、第一节第一节 受精和胚胎发育受精和胚胎发育 学习导航 1.结合教材 P7273,概述哺乳动物的精子和卵子的发生过程。2.结合教材 P7475, 说出哺乳动物的受精过程。 3.结合教材 P7577, 概述哺乳动物胚胎发育的基本过程及主要特点。 重难点击 1.哺乳动物的精子和卵子的发生过程。2.哺乳动物的受精过程。3.哺乳动物胚胎 发育的基本过程。 方式一 黑脚雪貂目前已成为世界上濒危的哺乳动物之一。成年黑脚雪貂平均身长 0.5 米, 体重 1 千克,毛色浅黄。美国史密森国家动物园科学家利用两只死亡多年的雄性雪貂的冷冻 精液,通过人工授精,成功培育出了两只雪貂宝宝,所用精液采集于 1997 年和

2、1998 年并被 冷冻保存长达 10 年之久。 雪貂宝宝的培育成功, 为这种世界上濒临灭绝的哺乳动物的保护提 供了有效方法。动物的精子是怎样形成的?雪貂宝宝经过了怎样的发育过程呢?请进入本节 的学习。 方式二 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:受精和胚胎发育。 一、哺乳动物生殖细胞的发生一、哺乳动物生殖细胞的发生 1精子的发生

3、 (1)场所:哺乳动物睾丸的曲细精管。 (2)时期:性成熟后。 (3)过程: 曲细精管内壁上的每个初级精母细胞经过减数分裂形成 4 个精细胞, 再经过分化(变 形)过程形成精子。该过程需要支持细胞提供营养,精子形成后进入曲细精管的管腔中。 (4)变形 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 线粒体聚集在中段形成线粒体鞘 其他物质原生质滴最后脱落 精子包括头、中段、尾如图) 2卵子的发生 (1)场所 在雌性动物的卵巢内发生、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排卵前完成的;减数第二次分裂是在精 子和卵子结合的过程中完成的。 (3

4、)完成下列卵子的发生和成熟示意图 结合下面哺乳动物精子和卵细胞的发生及成熟的图解,探究以下问题: 1精子的发生 (1)精子形成分哪三个阶段?发生的主要变化分别是什么? 答案 阶段 主要变化 第一阶段 精原细胞形成初级精母细胞 第二阶段 含单倍染色体的精细胞形成 第三阶段 精细胞变形成为精子 (2)精子变形时,细胞中很多结构都会消失,为什么细胞核和线粒体会保留下来? 答案 细胞核是精子遗传物质的储存场所,而线粒体则是精子进行有氧呼吸产生能量的主要 场所。 2卵子的发生 (1)一个卵泡中能形成几个卵子? 答案 一个。 (2)排卵是指卵子从卵泡中排出,还是指卵泡从卵巢中排出? 答案 排卵是指卵子从卵

5、泡中排出。 (3)刚排出的卵子是成熟的卵子吗? 答案 刚排出的卵子尚未完全成熟,有的处于减数第一次分裂时期,如马;有的处于减数第 二次分裂时期,如羊、猪。 3精子和卵子发生的比较 项目 精子发生 卵子发生 区 别 场所 睾丸曲细精管 卵巢(M)、输卵管(M) 时间 性成熟后 性别分化后开始,卵泡的形成和 在卵巢内的储备是在出生前完成 的,减数第二次分裂是在精子和 卵子结合的过程中完成的 过程 特点 M和 M是连续的,需 变形; 细胞质均等分配 M和 M是不连续的,不需 变形; 细胞质不均等分配 结果 形成 4 个精子 形成 1 个卵子和 3 个极体 相同点 原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂;

6、产生精子和卵子的方式均为减数分裂。该过程中均经过一次 染色体复制和两次分裂,子细胞中染色体数目减半 1下图表示高等动物卵子的发生过程,请据图回答下列问题: (1)图中 A 是_,B 是_,E(过程)是指_,阶段 C 是指个体发 育的_(时期),阶段 D 是指个体发育的_(时期)。 (2)当观察到第二极体时,可以表明_ _。 (3)能发生染色体的着丝点分裂的阶段是_ (填序号)。 问题导析 (1)回顾知识:卵子发生的过程为: ; 卵子发生的场所是卵巢。 (2)明确图中数字和字母的含义:图中为有丝分裂,可增加卵原细胞的数量,卵原细胞进一 步演变为初级卵母细胞;为减数分裂,只有在受精后,次级卵母细胞

7、才能最终完成减 数第二次分裂,因此 E 是受精,B 是合子;卵泡的形成是在胎儿期,减数分裂是从初情期后 开始的,因此阶段 C 为胎儿期,阶段 D 为初情期后。 答案 (1)第一极体 合子 受精 胎儿期 初情期后 (2)卵子已经完成了受精 (3) 一题多变 精子开始形成的时期是_,精子形成过程中不同于上图卵子形成过程的最主要区别是 需要_, 精子形成过程保留下来的主要结构是_和_。 答案 初情期 变形 细胞核 线粒体 易错提醒 精子和卵子发生的 4 个易错点分析 (1)性原细胞与精子、卵子的产生方式不同。性原细胞经有丝分裂产生;精子(卵子)由精(卵) 原细胞经减数分裂形成。 (2)精子和卵子的发

8、生时间是不同的。雌性动物卵泡的形成和在卵巢中的储备,是在出生前完 成的,雄性动物发育到初情期开始产生精子。 (3)排卵是指卵子从卵泡中排出,而不是卵泡从卵巢中排出。 (4)不同动物排出的卵子成熟程度不同。有的排出的可能是初级卵母细胞(如马、犬等),有的 可能是次级卵母细胞(如猪、羊等)。 二、体内受精二、体内受精 1精子的获能:成熟的精子必须在雌性动物的生殖道(子宫和输卵管)中经历一段时间,从而 获得受精能力的过程。 2受精的过程 3受精的实质:卵子的细胞核与精子的细胞核融合。 4 阻止多个精子同时受精的屏障: 卵子外面的透明带和卵细胞膜发生变化而不再接受其他精 子进入。 5受精的标志:观察到

9、卵细胞膜和透明带之间有两个极体。 根据下面哺乳动物受精过程示意图,探究以下问题: 1准备阶段 刚刚采集到的哺乳动物的精子和卵子能立刻受精吗?为什么? 答案 不能。精子要获能后才具有受精能力,卵子必须进一步成熟到减数第二次分裂中期才 能受精。 2受精过程 (1)精子和卵子在什么部位结合?结合的标志是什么? 答案 精、卵在输卵管内结合。结合的标志是卵细胞膜和透明带之间出现两个极体。 (2)受精过程中防止多精入卵的屏障有哪些?其意义是什么? 答案 防止多精入卵的屏障有两个:透明带反应、卵细胞膜反应。其意义是保证子代细胞中 染色体数目正常。 (3)受精完成的标志是什么? 答案 雌、雄原核融合形成合子标

10、志着受精完成。 归纳总结 区分“顶体反应”“透明带反应”“卵细胞膜反应”的方法 (1)从发生时间看 顶体反应发生在精子与卵子相遇时。 透明带反应发生在精子触及卵细胞膜的瞬间。 卵细胞膜反应发生在精子入卵后。 (2)从生理作用看 顶体反应是释放出顶体酶,溶解卵子外围的放射冠(由卵丘细胞构成的放射状结构)及透明 带。 透明带反应是防止多个精子穿过透明带,是防止多精入卵受精的第一道屏障。 卵细胞膜反应也可防止其他精子入卵,是防止多精入卵受精的第二道屏障。 2在受精过程中,下列说法正确的是( ) 精子必须发生顶体反应,释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次

11、成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌 原核 透明带反应防止了多精子入卵受精的发生 A B C D 问题导析 (1)受精过程包括:精子穿过放射冠和透明带、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,溶解卵子外围的放射冠及 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;当精子接触卵细 胞膜后,卵细胞膜立即发生阻止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 M分裂,且处于 M分裂中期,只有完成受精作用后,才继续完成 M分裂,受精

12、 后精子和卵子的核膜都破裂,之后形成的雄原核、雌原核再融合在一起,即形成合子。 3如图是某种哺乳动物生殖和发育的过程图解,请据图回答下列问题: (1)写出 A、B 所示生理过程的名称:A_; B_。 (2)在 A 过程中卵子的形成需要经过两次分裂, 减数第一次分裂是在雌性动物_前后完 成的,减数第二次分裂是在_过程中完成的;精子细胞需变形才能成为成熟的精子, 精子细胞的_变为精子头部的主要部分, _发育为精子头部的顶体, _ 演变为精子的尾。 (3)B 过程是在雌性动物的_中完成的。精、卵结合过程中,阻止多精子入卵的两道屏 障分别是_和_。 (4)在 C 过程中,细胞分裂的方式是_分裂。 答案

13、 (1)减数分裂 受精 (2)排卵 精、卵结合 细胞核 高尔基体 中心体 (3)输卵管 透明带反应 卵细胞膜反应 (4)有丝 一题多变 精子各部分结构在受精过程中分别有什么作用? 答案 顶体:顶体反应形成精子穿越放射冠和透明带的通路;头:精卵结合后,控制遗 传特性和代谢活动;尾:运动,使精子穿越放射冠、透明带到达卵细胞膜;线粒体鞘: 为尾部运动提供能量。 易错提醒 受精过程认识的三个误区 (1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必须获能后才具备受精能力。 (2)受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体,而受精完成的标志为雌、雄原核 的融合。 (3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核,

14、而是在原来细胞核的基础上形成的新核,原 核膜已破裂。 三、哺乳动物胚胎发育的基本过程三、哺乳动物胚胎发育的基本过程 1胚胎发育的含义 指受精卵发育成幼体的过程, 包括桑椹胚、 囊胚、 原肠胚、 胚层分化和胚体形成等主要阶段。 2人的胚胎发育注:( )中填发育场所 早期胚胎发育从受精卵开始到原肠胚,结合下图探究以下问题: 1胚胎发育的起点是受精卵。 2受精卵最初发育的场所是输卵管。 3桑椹胚阶段前的细胞在发育上都有什么特点? 答案 桑椹胚阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能,属于全能细胞。 4胚卵期特点 项目 变化 细胞数量 增加 每个细胞体积 减小 DNA 总量 增加 每个细胞内的 D

15、NA 总量 不变 有机物总量 减少 物质种类 增加 所含能量 减少 5.囊胚与原肠胚的比较 项目 分化特点 囊胚 出现细胞分化和囊胚腔 原肠胚 进一步分化成内胚层、外胚层,具有原肠腔 归纳总结 胚胎发育过程图解 4下图表示高等动物的个体发育过程,下列说法中正确的是( ) A图中过程表示胚胎发育,胚胎发育是在子宫中进行的 B受精卵卵裂过程中,每个细胞的体积不断增大 C桑椹胚期的胚胎从透明带中伸展出来,称为孵化 D过程的细胞分裂方式是有丝分裂 问题导析 (1)胚胎发育是指受精卵发育成为幼体,卵子和精子在输卵管中完成受精后,发 育也就开始了,因此胚胎发育的初期是在输卵管中进行的。 (2)受精卵卵裂过

16、程中,分裂后的每个细胞的体积越来越小。 (3)早期胚胎发育过程中,囊胚期由于细胞增殖使细胞数量增多,且出现了囊胚腔,因此体积 进一步扩大,会从透明带中伸展出来,这一过程叫做孵化。 答案 D 一题多变 如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,请据图回答下列问题: (1)本题图中 A、B、C 三个阶段中,对应上题图过程中囊胚和原肠胚的是_。 (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_。 (5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的,合子只能由一个精子和一个卵子结合的生理基础是

17、 _。 答案 (1)B、C (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)透明带反应和卵细胞膜反应 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;囊胚期开始出现细胞分化,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 将来发育为胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育为胎膜和胎盘。(5)受精时

18、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。 易错提醒 早期胚胎发育认识的三个误区 (1)误认为子宫是唯一的发育场所。受精卵形成后即在输卵管内开始进行有丝分裂,输卵管为 受精卵发育的最初场所。 (2)误认为胚胎发育过程中胚胎体积一直在增大。卵裂时期胚胎总体积基本不变,每个细胞的 体积在减小。 (3)误认为胚胎发育过程中有机物总量在增加。早期胚胎发育消耗卵细胞提供的营养物质,有 机物总量减小,但有机物种类增加。 1下列不是精子和卵子发生的区别的是( ) A初级精母细胞和初级卵母细胞在个体发育过程中的形成时间 BM和 M的时间连续性 C成熟生殖细胞是否经过变形 D成熟生殖细胞中染色体的数

19、量 答案 D 解析 初级精母细胞是在雄性动物初情期开始后由精原细胞分裂形成,而初级卵母细胞是在 胎儿期形成的;精子的形成过程中减数分裂是连续的,卵子产生时先通过 M形成次级卵母 细胞,在精子和卵子结合过程中才完成 M;精子形成还需要变形,卵子不需要变形;成熟 的精子和卵子都是减数分裂形成的,都含有亲本体细胞一半数目的染色体。 2下列过程中,哪些发生在精子入卵后( ) 精子继续完成减数第二次分裂 精子发生顶体反应 发生卵细胞膜反应 卵子完成减数第二次分裂,形成雌原核 A B C D 答案 A 解析 3下列关于哺乳动物体内受精的叙述,正确的是( ) A在精子形成过程中,只有细胞核和线粒体保留下来

20、B受精一般是在输卵管内完成的,而胚胎的发育一直是在母体子宫内进行的 C精子和卵子受精时,两者均已完成了减数分裂 D精子接触卵细胞膜时,会发生透明带反应 答案 D 解析 在精子形成的过程中,细胞核变成精子头的主要部分,高尔基体发育为头的顶体,中 心体演变成精子的尾,线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘,细胞内的其他物质浓缩成原生 质滴;体内受精是在输卵管里进行的,早期胚胎有一段时间的发育是在输卵管内进行的,但 主要是在母体子宫里进行发育的;在精子和卵子受精精子入卵后,被激活的卵子才完成 减数第二次分裂。 4能正确表示高等动物胚胎发育顺序的是( ) A受精卵卵裂囊胚原肠胚组织器官的分化 B卵卵裂囊胚原

21、肠胚组织器官的分化 C受精卵囊胚原肠胚幼体 D受精卵桑椹胚囊胚原肠胚组织器官的分化 答案 D 5某高等生物生殖发育周期如下图所示,请据图回答下列问题: (1)生物个体发育是从_开始的,主要进行_分裂,发育成熟后,通过 _产生配子。 (2)图中 B 过程是_,哺乳动物的该过程是在_中进行的。 (3)A、B 两过程的重要意义是_ _。 答案 (1)受精卵 有丝 A 减数分裂 (2)受精 输卵管 (3)保持生物亲代和子代体细胞 中染色体数目的恒定,对生物的遗传和变异具有重要意义 解析 (1)受精卵是生物个体发育的起点, 发育过程中主要进行有丝分裂,成熟个体通过 A 过 程,即减数分裂产生配子。(2)B 指受精过程,哺乳动物的受精过程是在雌性动物的输卵管中 进行的。(3)受精作用保证了亲子代体细胞中遗传物质的相对稳定,对生物的遗传和变异具有 重要意义。