创新设计学年高中生物 专题三 胚胎工程 31 体内受精和早期胚胎发育课时作业 新人教版选修3解.docx

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创新设计学年高中生物专题三胚胎工程31体内受精和早期胚胎发育课时作业新人教版选修3解

3．1　体内受精和早期胚胎发育

目标导航

　1.结合课本插图，说出精子和卵子的形成过程及异同。

2.结合受精过程，分析精子是如何获能的，简述防止多精入卵的两道屏障的形成机制。

3.结合课本插图，概述哺乳动物受精卵的发育过程以及桑椹胚、囊胚时期的特点。

一、精子和卵子的发生（阅读P61－63）

1．胚胎工程的概念

（1）操作对象：

动物早期胚胎或配子。

（2）处理技术：

如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

（3）特点：

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。

（4）理论基础：

哺乳动物受精和早期胚胎发育规律。

（5）实质：

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。

2．精子的发生

（1）场所：

在睾丸内完成。

（2）时期：

从初情期开始到生殖机能衰退。

（3）过程：

完善以下三个阶段

3．卵子的发生

（1）场所：

在雌性动物的卵巢内完成。

（2）时期：

动物的胚胎在性别分化以后。

（3）完善以下过程：

卵原细胞

有丝分裂

初级卵母细胞

减数第一次分裂

次级卵母细胞和第一极体

减数第二次分裂

卵子和第二极体

二、受精（阅读P63－66）

1．概念：

受精是精子与卵子结合形成合子（受精卵）的过程。

2．场所：

雌性的输卵管。

3．受精过程完成标志：

雌、雄原核融合形成合子。

4．完善以下过程

（1）受精前的准备阶段

①精子获能：

正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。

②卵子的准备：

发育到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

（2）受精阶段

哺乳动物受精过程主要包括：

精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，形成雌雄原核并融合。

①顶体反应：

精子获能后与卵子相遇时，精子顶体释放顶体酶，溶解卵丘细胞之间的物质，形成精子穿越放射冠的通路。

②透明带反应：

穿过放射冠的精子经孔道穿越透明带，接触卵细胞膜，随即产生阻止后面精子进入透明带的生理反应。

③卵细胞膜反应：

当精子与卵细胞膜接触后，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，并发生精子外膜与卵细胞膜相互融合，精子入卵。

此时卵细胞膜立即发生阻止其他精子再进入卵内的生理反应。

④原核的形成和融合

a．雄原核形成：

精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，随后形成新核膜，最后形成雄原核。

b．雌原核形成：

被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，形成雌原核。

c．配子结合：

两核充分发育后，相向移动，彼此接触，体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，也就是受精卵。

三、胚胎发育的过程（阅读P66－67）

判断正误：

（1）精子和卵子的发生都是从初情期开始的。

（　　）

（2）卵子形成过程中，MⅠ和MⅡ是不连续的。

（　　）

（3）判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体。

（　　）

（4）原肠胚发育分化形成内外两个胚层。

（　　）

（5）透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精子入卵的两道屏障。

（　　）

（6）卵裂是在透明带内进行的。

（　　）

（7）内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。

（　　）

（8）卵子发育到减数第二次分裂的中期才具备与精子受精的能力。

（　　）

答案　

（1）×　

（2）√　（3）√　（4）×　（5）√　（6）√　（7）×　（8）√

一、精子的发生和卵子的发生的比较

项目

精子的发生

卵子的发生

区别

场所

睾丸的曲细精管

卵巢（MⅠ）和输卵管（MⅡ）

时间

初情期后

MⅠ：

雌性动物排卵前后MⅡ：

精卵结合过程中完成

特点

①MⅠ、MⅡ连续

②需要变形；

③细胞质均等分配

①MⅠ、MⅡ不连续；

②不需要变形；

③细胞质不均等分配

结果

形成4个精子

形成一个卵细胞和3个极体

相同点

①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂；②生殖细胞的成熟过程为减数分裂；成熟过程均经一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半

1．不同动物精子大小是否相同？

动物精子大小与动物体型大小呈正相关吗？

答案　不相同，动物精子的大小与动物的体型大小无关，如大鼠的精子为190μm，而大象的精子只有50μm。

2．精子和卵子在发生上的重要区别是什么？

答案　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，这是精子和卵子在发生上的重要区别。

3．卵泡和初级卵母细胞是什么关系？

一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？

答案　初级卵母细胞被卵泡细胞包围，形成卵泡。

正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。

4．排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？

刚排出的卵是成熟的卵子吗？

答案　排卵是指卵子从卵泡中排出。

刚排出的卵子尚未完全成熟，一般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。

5．不同动物排出的卵子成熟程度相同吗？

答案　不同。

有的动物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）。

1．下图表示高等动物卵子的发生过程，请据图回答有关问题：

（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

；场所是卵巢。

（2）明确图中数字和字母的含义：

图中①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；②③④为减数分裂，只有在受精后，次级卵母细胞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）①④

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________________________________________________________________________，

该过程保留下来的主要结构是________和________。

答案　初情期　需要变形　细胞核　线粒体

二、受精和胚胎发育

1．受精

（1）过程

①两个准备阶段

②受精阶段——四部曲

（2）受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障

①同种生物精卵结合的保障：

卵细胞透明带上存在精子的特异性识别受体，只允许同种生物的精子与卵细胞结合。

②顶体反应：

精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。

顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。

③透明带反应：

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，称为透明带反应。

它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

④卵细胞膜反应：

精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应。

它是防止多精入卵受精的第二道屏障。

（3）受精的标志和受精完成的标志

①受精的标志：

在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。

②受精完成的标志：

雌、雄原核的融合。

2．胚胎发育

（1）最初发育场所：

输卵管（以后移入子宫）。

（2）过程

发育过程

胚胎特点

受精卵

受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育

卵裂期

细胞分裂方式为有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎的总体积不增加，或略有缩小

桑椹胚

细胞数目约为32个，每个细胞都具有全能性

囊胚

（出现囊胚腔）

细胞开始出现分化，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层将来发育为胎膜和胎盘

原肠胚

（出现原肠腔）

具有原肠腔，分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层

发育过

程图示

1．某同学认为：

陆生生物起源于水生生物，只要将哺乳动物的卵子和精子同时放入水溶液中，自然会受精融合形成受精卵。

你认为这句话对吗？

为什么？

答案　不对。

精子必须首先获能，卵细胞也必须在输卵管内发育成熟，然后才能发生受精作用。

2．受精过程中有防止多精入卵的两道屏障，其意义是什么？

答案　保证子代细胞中染色体数目正常。

3．雌、雄原核与卵子、精子原来的核是什么关系？

答案　雌、雄原核不能理解成卵子、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。

4．胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么时期？

答案　受精卵；囊胚。

5．胚胎发育的营养物质来自哪里？

答案　早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。

6．胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么特点？

为什么？

答案　卵裂阶段细胞中有机物减少、DNA的含量增多，细胞体积增大。

从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；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；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。

2．下图表示高等动物的个体发育过程，判断下列说法中正确的是（　　）

A．图中①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，称孵化

D．①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阶段中，对应上题图①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，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是______________________________________________________________。

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

B．MⅠ和MⅡ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，卵子产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子和卵子结合过程中才完成MⅡ。

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，哪些发生在精子入卵后（　　）

①精子继续完成减数第二次分裂　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　A

解析　

3．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　雄、雌原核充分发育后，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，即是受精卵，至此受精过程完成。

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

解析　受精卵卵裂期后按照桑椹胚、囊胚、原肠胚、组织器官的分化顺序发育。

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。

基础巩固

1．胚胎工程的操作对象不包括的是（　　）

A．成体干细胞B．精子、卵子

C．受精卵D．早期胚胎

答案　A

解析　胚胎工程操作的对象是动物配子或早期胚胎。

2．下列关于精子形成过程的叙述，错误的是（　　）

A．细胞核变为精子头的主要部分

B．高尔基体发育为头部的顶体

C．中心体演变成精子的尾

D．线粒体退化而消失

答案　D

解析　细胞核和线粒体都是精子结构中重要的部分。

其中细胞核是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，精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘，是精子维持生存和提供运动能量的“动力工厂”。

3．次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于（　　）

A．排卵前，在卵巢内B．受精前，在输卵管内

C．排卵后，在腹腔内D．受精时，在输卵管内

答案　D

解析　雌性动物在胎儿时期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排卵前后完成的，结果产生了一个次级卵母细胞和一个第一极体。

减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的。

4．实验证明，下列胚胎发育到哪一阶段时，每一个细胞都属于全能性干细胞（　　）

A．桑椹胚以前B．囊胚以后

C．原肠胚以前D．孵化或出生前的胚胎

答案　A

解析　桑椹胚以前的细胞还没有分化，每个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。

5．下列关于高等动物受精作用的叙述，错误的是（　　）

A．在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体说明卵子已受精

B．在精子和卵子结合的过程中，卵子完成减数第二次分裂

C．精子细胞膜与卵子细胞膜融合依靠了细胞膜的结构特点

D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵

答案　D

解析　获能的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，顶体酶可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。

防止多精入卵的屏障是透明带反应和卵细胞膜反应。

6．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盘和胎膜。

巩固提升

7．精子获能与下列哪项有关（　　）

A．精子的尾部摆动

B．呼吸作用

C．雌性生殖道的运动

D．雌性生殖道中某种物质的作用

答案　D

解析　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。

8．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，几项指标的变化趋势，其中正确的是（　　）

A．①②B．①③C．②④D．①④

答案　D

解析　随受精卵的发育，DNA不断复制，呈指数增加，故①正确；蛙受精卵细胞在卵裂时，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，但是胚胎的总体积并不增大，所以核质比将不断上升，故②、③错；在该发育过程中，有机物总量不断减少，④正确。

9．下列细胞，哪一个代表已经完成受精的卵子（　　）

答案　C

解析　卵细胞受精的标志是卵细胞膜和透明带的间隙可观察到两个极体，故选C项。

10．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。

11．下图表示精卵相遇示意图，仔细读图，请据图回答下面的问题：

（1）写出各部分名称。

①________；②________；③________________________________________________________________________；

④____________；⑤________。

（2）精子与卵子相遇，________内的酶释放出来，可直接溶解________之间的物质，形成精子穿越________的通路。

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，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第二次分裂，排出________后形成________。

（4）当________________________________________________________________________，

受精过程至此结束。

答案　

（1）透明带　放射冠（卵丘细胞）　减数第二次分裂中期的卵子细胞核　第一极体　卵细胞膜

（2）顶体　卵丘细胞　放射冠　透明带反应

（3）雄原核　第二极体　雌原核　（4）雌、雄原核充分发育，彼此融合形成合子

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，而不是卵细胞膜反应；受精过程完成的标志是雌、雄原核融合形成合子。

12．如图为哺乳动物的生殖和个体发育过程，请据图回答下面的问题：

（1）哺乳动物精子和卵细胞在________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，整个胚胎发育过程应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）图示“？

”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。

走进高考

13．（2013·天津卷，2）哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。

下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图（N表示染色体组）。

据图分析，下列叙述错误的是（　　）

A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节

B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子

C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同

D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞

答案　C

解析　据图可知，初级卵母细胞形成次级卵母细胞的过程需要促性腺激素的调节；细胞Ⅲ为次级卵母细胞，减数第二次分裂是在输卵管中伴随着受精作用完成的；Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ分别为初级卵母细胞、次级卵母细胞和受精卵，它们在细胞分裂后期的染色体组数依次为：

2N、2N、4N，染色体数不同；动物细胞的受精卵全能性高，因此培育转基因动物常用受精卵作为受体细胞。

14．（2012·浙江卷，2）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，只能发育成胎盘和胎膜，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。