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(共90張PPT)
　第3節(jié)　胚
胎
工
程
一　胚胎工程的理論基礎(chǔ)
必備知識·素養(yǎng)奠基
一、胚胎工程的概念
1.操作對象:生殖細胞、_______或早期胚胎細胞。
2.移植過程:將胚胎移植到_________體內(nèi)。
3.目的:生產(chǎn)后代,滿足人類的各種需求。
4.處理技術(shù):體外受精、胚胎移植和_________等。
二、受精
1.概念:精子與_______結(jié)合形成_____(即受精卵)的過程。
2.場所:哺乳動物受精在_______內(nèi)完成。
受精卵
雌性動物
胚胎分割
卵細胞
合子
輸卵管
3.準備階段:
(1)精子的結(jié)構(gòu):
填一填:基于精子的結(jié)構(gòu),完成下圖的填寫:
(2)精子獲能:
①原因:剛排出的精子_____(填“能”或“不能”)立即與卵子受精。
②場所:_________________。
(3)卵子的結(jié)構(gòu):
填一填:基于卵子的結(jié)構(gòu),完成下圖的填寫:
不能
雌性動物的生殖道
(4)卵子的準備:
①原因:動物排出的卵子成熟程度不同,可能是_____卵母細胞(如馬、犬),可能
是_____卵母細胞(如豬、羊)。
②成熟場所:_______。
③成熟時期:______。
初級
次級
輸卵管
MⅡ期
4.受精階段:
填一填:基于受精作用的過程,完成下列問題:
(1)過程A為精子與卵子相遇,精子釋放_______,溶解卵細胞膜外的結(jié)構(gòu),穿越
_______。
(2)過程B為精子觸及卵細胞膜,_______發(fā)生生理反應(yīng),阻止后來的精子進入
_______。
多種酶
透明帶
透明帶
透明帶
(3)過程C為精子進入卵細胞膜,_________發(fā)生生理反應(yīng),拒絕其他精子進入卵
內(nèi)。
填一填:基于C細胞發(fā)生的變化,完成以下問題。
①精子變化:精子的核膜破裂形成新的核膜,比原來的精子的核___(填
“大”“相等”或“小”),稱為[___]_______。
②卵子變化:卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體,形成[___]_______。
(4)過程D為雌雄原核相向移動,核膜消失,這個含有兩個染色體組的合子為
_______。
(5)過程E受精結(jié)束,_______開始發(fā)育。
卵細胞膜
大
①
雄原核
②
雌原核
受精卵
受精卵
【激疑】受精過程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應(yīng)可以防止多精入卵?這有什么意義?
提示:透明帶和卵細胞膜。防止多個精子進入卵子,導(dǎo)致胚胎染色體數(shù)目變異,從而引起發(fā)育異常等現(xiàn)象。
三、胚胎早期發(fā)育
1.分裂方式:_________。
2.過程:
有絲分裂
關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
知識點一　受精作用
1.受精前的準備:
(1)精子獲能:剛剛排出的精子,不能立即與卵子受精,必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力。
(2)卵子的準備:卵子一般在排出2～3
h后才能被精子穿入,動物排出的卵子成熟程度不同,都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟,當達到MⅡ期時,才具備與精子受精的能力。
2.受精階段:
過程
主要變化
第一步:精卵相遇
釋放多種酶,溶解卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)
第二步:精子接觸卵細胞膜
透明帶發(fā)生生理反應(yīng)(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步:精子入卵
卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)(防止多精入卵的第二道屏障),雌、雄原核形成
第四步:受精卵形成
雌雄原核靠近,核膜消失,形成合子
【特別提醒】
受精過程認識的三個誤區(qū)
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必須獲能后才具備受精能力。
(2)受精標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體,而受精完成的標志為雌、雄原核的融合。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核,而是在原來細胞核的基礎(chǔ)上形成的新核,原核膜已破裂。
　
【素養(yǎng)案例】
如圖表示精卵相遇時的卵子示意圖。回答下列問題:
(1)寫出各部分名稱:①________;②________;③________。?
(2)當精子穿越__________,進入透明帶,在觸及卵細胞膜的瞬間,________會迅速發(fā)生生理反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第______________道屏障。?
(3)精子入卵后,________會立即發(fā)生一種生理反應(yīng),拒絕其他精子再進入卵內(nèi),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。?
(4)精子入卵后,形成一個新的核即________________。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出____________后形成__________。?
【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)據(jù)圖分析可知:圖中①為放射冠,②為透明帶,③為第一極體。
(2)當精子穿越放射冠,進入透明帶,在觸及卵細胞膜的瞬間,透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng),即卵細胞膜反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后,形成一個新的核即雄原核。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體后形成雌原核。
答案:(1)放射冠　透明帶　第一極體
(2)放射冠　透明帶　一
(3)卵細胞膜
(4)雄原核　第二極體　雌原核
【素養(yǎng)·探究——母題追問】
　科學思維——演繹與推理
在動物體內(nèi)卵細胞與精子結(jié)合發(fā)生的場所在哪?受精后將會一直在這里發(fā)育嗎?
提示:輸卵管。受精卵發(fā)育到一定階段,就會移入子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。
【素養(yǎng)·遷移】
　下列有關(guān)哺乳動物受精作用的敘述錯誤的是
(　　)
A.剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化才能獲得受精的能力
B.精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部,精子穿越透明帶等結(jié)構(gòu)需要多種酶
C.卵子在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力
D.精子觸及卵細胞膜的瞬間卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)
【解析】選D。剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化才能獲得受精的能力即精子獲能,A正確;精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部,精子穿越透明帶等結(jié)構(gòu)需要多種酶,B正確;卵子在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力,C正確;精子觸及卵細胞膜的瞬間透明帶發(fā)生生理反應(yīng),D錯誤。
知識點二　胚胎早期發(fā)育
1.發(fā)育場所:輸卵管、子宮。
2.過程:
發(fā)育過程
特　點
受精卵
受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂,開始發(fā)育
桑葚胚
卵裂產(chǎn)生的子細胞形成的細胞團,沒有分化
囊胚
①細胞開始出現(xiàn)分化(內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層將來發(fā)育為胎膜和胎盤);
②出現(xiàn)囊胚腔;
③透明帶破裂,胚胎從中伸展出來(即孵化)
發(fā)育過程
特　點
原腸胚
①分化為內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個胚層;
②出現(xiàn)原腸腔
發(fā)育過
程圖示
3.細胞全能性與早期胚胎發(fā)育各階段的關(guān)系:
(1)桑葚胚期以前的細胞具有全能性,即每一個細胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。
(2)囊胚開始出現(xiàn)細胞分化,其中內(nèi)細胞團細胞具有全能性。
(3)原腸胚中出現(xiàn)胚層分化,全能性降低。
【特別提醒】
(1)在透明帶內(nèi)進行分裂的階段都屬于卵裂。
(2)卵裂細胞的數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體積并不增加。
(3)孵化指透明帶破裂后,胚胎從其中伸展出來,不能正常孵化,胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。
　
【素養(yǎng)案例】
如圖為哺乳動物的生殖和個體發(fā)育過程,請據(jù)圖回答下面的問題:
(1)哺乳動物精子和卵細胞在________中完成受精作用。?
(2)哺乳動物個體發(fā)育的起點是________,其胚胎發(fā)育的整個過程在__________________中完成。?
(3)圖示Ⅰ過程為________,Ⅱ過程為胚后發(fā)育。?
(4)圖中“?”處應(yīng)為________,內(nèi)細胞團出現(xiàn)于________時期。?
　【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)哺乳動物受精作用及胚胎早期有絲分裂在輸卵管中進行。(2)受精卵是個體發(fā)育的起點,整個胚胎發(fā)育過程應(yīng)在輸卵管和子宮內(nèi)完成。(3)圖示Ⅰ、Ⅱ過程分別表示胚胎發(fā)育及胚后發(fā)育。(4)圖示“?”處應(yīng)為原腸胚,內(nèi)細胞團應(yīng)出現(xiàn)于囊胚期。
答案:(1)輸卵管　(2)受精卵　輸卵管和子宮　(3)胚胎發(fā)育　(4)原腸胚　囊胚
　【素養(yǎng)·探究——母題追問】
(1)科學思維——模型與建模
過程①需經(jīng)過多次有絲分裂才能完成,請繪出該過程中每個細胞的體積、細胞核內(nèi)DNA含量與時間的關(guān)系。
提示:
(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀
某孕婦可能生出某遺傳病的孩子,如果選擇囊胚期進行胎兒基因檢測,選取的細胞應(yīng)該是哪部分的細胞?說明你的理由。
提示:滋養(yǎng)層的細胞。因為滋養(yǎng)層的細胞發(fā)育成胎盤和胎膜,不發(fā)育成胎兒的組織或器官,不會對胎兒產(chǎn)生影響。
【素養(yǎng)·遷移】
　如圖所示是某種動物胚胎發(fā)育的幾個階段,下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A.在2～11的過程中,可能發(fā)生細胞的增殖和衰亡
B.在1～11的過程中細胞的全能性逐漸減小
C.圖示細胞的增殖方式是有絲分裂
D.細胞分化過程從2開始
【解題關(guān)鍵】圖示為某動物的早期胚胎發(fā)育過程,解答本題關(guān)鍵要明確以下兩點:
(1)整個過程中,細胞增殖的方式是有絲分裂,到了囊胚階段(7～10)才開始出現(xiàn)細胞分化。
(2)在此過程中,由于環(huán)境等因素的影響,可能存在著細胞的衰亡。
　
【解析】選D。在1～11的過程中,細胞增殖的方式是有絲分裂,在2～11的過程中,可能發(fā)生細胞的增殖和衰亡,選項A、C正確;在1～11的過程中細胞逐漸發(fā)生分化,細胞的全能性逐漸減小,選項B正確;細胞分化過程從囊胚期(7～10)開始的,選項D錯誤。
【課堂回眸】
課堂檢測·素養(yǎng)達標
【概念·診斷】
1.研究受精和胚胎早期發(fā)育為胚胎工程提供理論依據(jù),下列有關(guān)胚胎工程的理論基礎(chǔ)的描述合理的是______?
①在自然條件下,受精是在雌性動物的子宮內(nèi)完成的。
②精子需要獲能才能與卵子結(jié)合,而卵細胞一經(jīng)排出就具備受精能力。
③胚胎發(fā)育的場所是輸卵管和子宮。
④透明帶生理反應(yīng)和卵細胞膜生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障。
⑤動物的早期胚胎發(fā)育依次經(jīng)過受精卵、桑葚胚、囊胚和原腸胚等階段
【解析】選③④⑤。在自然條件下,受精是在雌性動物的輸卵管內(nèi)完成的,①錯誤;精子需要獲能,卵細胞需要發(fā)育到MⅡ期才具有受精能力,②錯誤;胚胎發(fā)育的場所是輸卵管和子宮,③正確;透明帶生理反應(yīng)和卵細胞膜生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障,④正確;動物的早期胚胎發(fā)育依次經(jīng)過受精卵、桑葚胚、囊胚和原腸胚等,⑤正確。
2.下列關(guān)于胚胎工程的敘述,錯誤的是
(　　)
A.胚胎工程技術(shù)離不開動物細胞培養(yǎng)技術(shù)
B.胚胎工程中的胚胎可來自自然受精或人工授精等方式獲得的胚胎
C.胚胎工程的許多技術(shù)實際上是在體外完成的
D.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)屬于胚胎工程技術(shù)
【解析】選D。胚胎工程技術(shù)中需要細胞培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),A正確;胚胎工程的操作對象為受精卵或早期胚胎細胞,早期胚胎可來自自然受精或人工授精產(chǎn)生的早期胚胎,B正確;胚胎工程中的體外受精、胚胎分割等技術(shù)是在體外完成的,C正確;動物細胞培養(yǎng)技術(shù)屬于動物細胞工程技術(shù),D錯誤。
3.下列有關(guān)哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生以及受精作用的敘述,正確的是(　　)
A.卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的唯一屏障
B.排卵就是排出成熟卵細胞的過程
C.卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成
D.卵子受精的標志是在卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體
【解析】選D。透明帶發(fā)生生理反應(yīng)和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障,A錯誤;排卵排出的是初級卵母細胞或次級卵母細胞,而不是成熟的卵細胞,B錯誤;哺乳動物卵細胞形成時的分裂過程在未排卵之前是在卵巢中進行的,排卵之后是在輸卵管中進行的,C錯誤。
4.如圖是牛囊胚示意圖,下列有關(guān)該圖的敘述錯誤的是
(　　)
A.透明帶在卵細胞的最外面,起保護作用
B.囊胚腔是一個充滿液體的腔
C.內(nèi)細胞團將來分化成胎膜和胎盤
D.滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤
【解析】選C。透明帶是卵細胞最外面的結(jié)構(gòu),有一定的保護作用,A正確;囊胚腔是一個充滿液體的腔,B正確;內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,C錯誤;滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤,D正確。
5.下列關(guān)于哺乳動物受精和發(fā)育的敘述正確的是
(　　)
A.雌性動物排卵后遇精子即可完成受精
B.胚胎發(fā)育至囊胚時即已開始了細胞分化,這是由于基因開始進行選擇性表達
C.動物卵細胞形成過程始于初情期后
D.動物的個體發(fā)育過程是:受精卵→卵裂→桑葚胚→囊胚→原腸胚→幼體
【解析】選B。雌性動物排出的卵子并非成熟的卵子,即使遇到精子,也要繼續(xù)成熟至MⅡ期才具備與精子受精的能力。胚胎在桑葚胚后繼續(xù)發(fā)育成囊胚時開始分化,分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達。動物卵子的發(fā)生始于性別分化后。動物個體發(fā)育包括胚胎發(fā)育和胚后發(fā)育。
　【思維·躍遷】
6.根據(jù)哺乳動物受精過程示意圖,回答下面的問題:
(1)寫出圖中字母表示的結(jié)構(gòu)名稱a.____________、?
b.____________、c.__________。?
(2)寫出圖中數(shù)字表示的過程:
①____________________、②____________________、?
③____________________、④____________________。?
?
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化,具有了受精能力,這個過程叫做______。卵子一般排出后都要在________中進一步成熟,當達到______________時,才具備與精子受精的能力。
【解題關(guān)鍵】本題考查哺乳動物受精的過程,應(yīng)結(jié)合圖示和哺乳動物受精知識分析回答,注意以下兩點:
(1)明確圖中卵子各部分結(jié)構(gòu)(如放射冠、透明帶、卵細胞膜、第一極體)。
(2)明確精子入卵過程和以后的變化(如第二極體的形成、雄原核與雌原核的形成和雌、雄原核的融合等)。
【解析】(1)據(jù)圖可知a是放射冠,b是雄原核,c是雌原核。(2)據(jù)圖可判斷①是精子穿越放射冠,②是精子穿過透明帶,③是精子進入卵細胞膜,④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前,精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的生理變化,具備了受精能力,這個過程叫做精子獲能。卵子在排出后一般都要在輸卵管中進一步成熟,達到MⅡ期時,才具備與精子受精的能力。
答案:(1)放射冠　雄原核　雌原核
(2)精子穿越放射冠　精子穿過透明帶
精子進入卵細胞膜　雌、雄原核融合
(3)精子獲能　輸卵管　MⅡ期
【拓展·探究】
7.如圖表示哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程,A、B表示兩個不同階段,①～⑥表示不同時期胚胎。據(jù)圖回答下列問題。
(1)胚胎發(fā)育的起點是受精卵,發(fā)育過程中的細胞分裂均為________________。?
(2)④⑤⑥三個時期胚胎的名稱分別是④____________,⑤________,⑥________。?
(3)A階段的細胞進行了分裂,它們進行細胞分化了嗎?A階段內(nèi)的細胞在發(fā)育全能性方面有什么共同點?
________________________________________________________________________________________________________________。?
(4)下圖表示蛙的受精卵發(fā)育至④的過程中,DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標為發(fā)育時間)。其中正確的有__________。(多選)?
【解析】(1)胚胎發(fā)育過程中細胞采取有絲分裂的方式進行。(2)據(jù)圖分析可知:④桑葚胚,⑤囊胚,⑥原腸胚。(3)A階段的細胞為卵裂期的細胞,細胞沒有分化,細胞具有全能性。(4)受精卵發(fā)育到④的過程中每個細胞中的DNA含量基本不變,但是細胞數(shù)目增多,DNA總量增加,A正確;卵裂期細胞總體積基本不變,每個細胞的體積減小,B正確,C錯誤;細胞不能從外界獲取營養(yǎng)物質(zhì),而細胞進行呼吸作用消耗有機物,因此細胞內(nèi)的有機物總量減少,D錯誤。
答案:(1)有絲分裂　(2)桑葚胚　囊胚　原腸胚
(3)沒有進行細胞分化,A階段內(nèi)的細胞都具有發(fā)育的全能性　(4)A、B
課時素養(yǎng)評價
十　胚胎工程的理論基礎(chǔ)
【基礎(chǔ)達標】
(20分鐘·70分)
一、選擇題(共7小題,每小題5分,共35分)
1.下列有關(guān)哺乳動物受精的說法正確的是
(　　)
A.在自然情況下,受精是在雌性的子宮內(nèi)完成的
B.受精完成的標志是精子接觸卵細胞膜
C.受精的實質(zhì)是雌、雄原核的融合
D.精卵相遇時精子就能與卵細胞膜接觸
【解析】選C。在自然情況下,受精是在雌性的輸卵管內(nèi)完成的,A錯誤;受精完成的標志是雌、雄原核的形成,B錯誤;受精的實質(zhì)是雌、雄原核的融合,C正確;卵細胞膜位于透明帶的里面,只有穿過透明帶的精子才能與卵細胞膜接觸,D錯誤。
2.中國科學家通過將大熊貓的體細胞核植入去核后的兔子卵母細胞中,在世界上最早克隆出一批大熊貓早期胚胎。下列有關(guān)克隆大熊貓胚胎的敘述,錯誤的是
(　　)
A.在形成早期胚胎的過程中,依次經(jīng)歷了桑葚胚、囊胚、原腸胚等幾個階段
B.兔子卵母細胞質(zhì)的作用是激發(fā)大熊貓體細胞核全能性的表達
C.克隆的早期胚胎中,各細胞間具有相同的遺傳信息
D.在形成早期胚胎過程中,尚未出現(xiàn)細胞的分化
【解析】選D。在形成早期胚胎的過程中,依次經(jīng)歷了桑葚胚、囊胚、原腸胚等幾個階段,A正確;兔子卵母細胞質(zhì)的作用是激發(fā)細胞核全能性的表達,B正確;克隆的早期胚胎是通過有絲分裂產(chǎn)生的,因此各細胞間具有相同的遺傳信息,C正確;囊胚屬于早期胚胎,它已經(jīng)出現(xiàn)了兩種不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的細胞——內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞,已經(jīng)出現(xiàn)了分化,D錯誤。
3.如圖是胚胎發(fā)育過程中某階段示意圖,下列有關(guān)敘述錯誤的是
(　　)
A.圖中②將發(fā)育為胎膜和胎盤等結(jié)構(gòu)
B.圖中③可發(fā)育成胎兒的各種組織
C.高等哺乳動物細胞分化開始于桑葚胚期
D.胚胎從①中伸展出來的過程叫做孵化
【解析】選C。圖示為囊胚階段示意圖,其中①是透明帶;②是滋養(yǎng)層,將來發(fā)育成胎盤和胎膜,A正確;③是內(nèi)細胞團,將來發(fā)育成胎兒的各種組織,B正確;高等哺乳動物細胞分化開始于囊胚期,C錯誤;①是透明帶,胚胎從透明帶中伸展出來的過程叫做孵化,D正確。
4.關(guān)于桑葚胚和囊胚的比較,下列敘述正確的是
(　　)
A.桑葚胚的內(nèi)細胞團將來可發(fā)育成胎兒的各種組織
B.囊胚的滋養(yǎng)層細胞屬于未分化的細胞
C.囊胚期細胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的
D.囊胚的進一步擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂
【解析】選D。內(nèi)細胞團出現(xiàn)于囊胚,桑葚胚沒有內(nèi)細胞團,A錯誤;囊胚的內(nèi)細胞團細胞和滋養(yǎng)層細胞屬于已分化的細胞,B錯誤;囊胚期細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達,遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變,C錯誤;囊胚的進一步擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂,D正確。
5.在動物胚胎發(fā)育過程中,早期原腸胚的細胞從一個部位移植到另一部位時,被移植的細胞能適應(yīng)新的部位并參與該部位的器官形成,但如果在原腸胚的末期,把未來發(fā)育為蠑螈后肢的部分移植到另一蠑螈胚胎不長后肢的部位,將發(fā)育為一條額外的腿,這說明
(　　)
A.原腸胚末期已出現(xiàn)了組織分化和器官的形成
B.原腸胚末期出現(xiàn)了細胞分化
C.細胞是全能的
D.原腸胚已出現(xiàn)了三個胚層
【解析】選B。因為細胞分化是指相同細胞的后代,在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上向不同方向轉(zhuǎn)化的過程,通過細胞分化,可以形成不同的組織和器官。把原腸胚末期的細胞移植到另一蠑螈胚胎上,從而發(fā)育成了一條額外的腿,這說明原腸胚末期出現(xiàn)了細胞分化。
6.胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶中進行的,這一時期稱為卵裂期。其特點是
(　　)
A.細胞進行有絲分裂,所有細胞均具有全能性
B.每個細胞體積不變,細胞的數(shù)量增加
C.胚胎有機物總量增加,細胞DNA總量不斷減少
D.所有細胞的相對表面積減小,核物質(zhì)(質(zhì)量)與質(zhì)物質(zhì)比值增大
【解析】選A。卵裂期細胞進行有絲分裂,所有細胞均具有全能性,A正確;每個細胞體積有所減小,胚胎的總體積不變,B錯誤;胚胎有機物由于消耗總量減少,細胞DNA總量由于復(fù)制而增加,C錯誤;卵裂期細胞體積減小,細胞的相對表面積增大,而不是核物質(zhì)(質(zhì)量)與質(zhì)物質(zhì)比值增大,D錯誤。
7.精子內(nèi)的頂體由溶酶體特化而來。精卵識別后,頂體釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
A.細胞中溶酶體酶的釋放可造成細胞裂解
B.精子游向卵子所需的能量主要來自線粒體
C.精子和卵子的融合依賴于生物膜的流動性
D.受精卵細胞中的遺傳物質(zhì)一半來自父方,一半來自母方
【解析】選D。溶酶體內(nèi)含有水解酶,溶酶體膜破裂后釋放出的酶會造成細胞結(jié)構(gòu)的破壞,使細胞裂解,A正確;精子游向卵子所需的能量來自細胞呼吸,而有氧呼吸的主要場所是線粒體,B正確;受精卵的形成依賴于生物膜的流動性,C正確;受精卵中的細胞核遺傳物質(zhì)一半來自父方另一半來自母方,而細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)幾乎都來自母方,D錯誤。
二、非選擇題(共2小題,共35分)
8.(17分)如圖表示哺乳動物胚胎發(fā)育過程的幾個階段,請據(jù)圖回答下列問題:
(1)圖中A、B、C階段中,表示囊胚和原腸胚的是__________。?
(2)寫出圖中各標號的名稱:[2]__________,[4]__________,[5]__________,
[7]__________,[8]__________。?
(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的________性,B時期開始出現(xiàn)________,C時期開始出現(xiàn)________。?
(4)[2]將來發(fā)育成______________________。?
(5)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的,合子只能由一個精子和卵子結(jié)合的生理基礎(chǔ)是________________________________。?
【解析】(1)圖中A是桑葚胚,B是囊胚,C是原腸胚。(2)圖B中[1]是滋養(yǎng)層,[2]是內(nèi)細胞團,[3]是透明帶,[4]是囊胚腔;圖C中[5]是外胚層,[6]是滋養(yǎng)層,[7]是原腸腔,[8]是內(nèi)胚層。(3)桑葚胚細胞具有全能性;囊胚期開始出現(xiàn)細胞分化,已分化為滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團;原腸胚已有胚層分化,分化為外胚層、內(nèi)胚層,在內(nèi)、外胚層之間將形成中胚層。(4)內(nèi)細胞團將來發(fā)育為胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育為胎膜和胎盤。(5)受精時的透明帶和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障。
答案:(1)B、C　(2)內(nèi)細胞團　囊胚腔　外胚層　原腸腔　內(nèi)胚層　(3)全能　細胞分化　胚層分化　(4)胎兒的各種組織　(5)透明帶和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)
9.(18分)觀察家畜卵子的發(fā)生和成熟示意圖,思考并回答下面的問題:
(1)圖中①②③表示的細胞名稱依次是___________________________。?
假設(shè)該動物體細胞內(nèi)有染色體2N條,則①②③④四種細胞內(nèi)的染色體數(shù)目依次是________________________________________________________。?
(2)圖中b、c表示的細胞分裂過程依次為________________,在精子與卵子結(jié)合過程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。圖中的p、q
表示的結(jié)構(gòu)依次是________________________________________________________。?
(3)判斷卵子是否受精的標志是____________________________________
______________________________________。?
【解析】(1)(2)③中有第一極體,說明b、c兩個過程分別代表減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ。減數(shù)分裂Ⅰ產(chǎn)生的③為次級卵母細胞;卵原細胞進行DNA復(fù)制后體積增大,形成初級卵母細胞②。受精過程中進行的減數(shù)分裂Ⅱ(c)產(chǎn)生④,④中包含了雄原核與雌原核融合后的細胞核,染色體數(shù)目恢復(fù)到體細胞中染色體數(shù)目。
(3)在透明帶與卵細胞膜間隙觀察到兩個極體時,說明卵子已經(jīng)受精,這是判斷卵子是否受精的重要標志。
答案:(1)卵原細胞、初級卵母細胞、次級卵母細胞
2N、2N、N、2N
(2)減數(shù)分裂Ⅰ、減數(shù)分裂Ⅱ　c　透明帶、卵細胞膜
(3)在卵細胞膜和透明帶間隙可以觀察到兩個極體
【能力提升】(10分鐘·30分)
1.(6分)如圖表示精子入卵后,發(fā)生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程,下列敘述錯誤的是
(　　)
A.圖中X指卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng),Y指卵子的減數(shù)分裂Ⅱ
B.經(jīng)圖中Y過程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶體的作用下自溶
【解析】選B。透明帶發(fā)生生理反應(yīng)形成第一道屏障,卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)形成第二道屏障,在受精過程中卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體后,形成雌原核,A正確,B錯誤;精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合,C正確;精子入卵后尾部留在外面,并在溶酶體的作用下自溶,D正確。
2.(6分)(不定項)如表為不同動物受精卵發(fā)育成胚胎進入子宮的時間(小時),依據(jù)題表分析正確的是
(　　)
動物
種類
2細胞
4細胞
8細胞
16細胞
桑葚胚
進入子宮時受精卵的發(fā)育天數(shù)/天
小鼠
24～38
38～50
50～60
60～70
68～80
3
牛
27～42
44～65
46～90
96～120
120～144
4～5
馬
24
30～36
50～60
72
98～106
6
A.小鼠胚胎進入子宮時的發(fā)育程度比牛的高
B.體外馬胚胎移植到子宮時選擇16細胞階段
C.受精卵發(fā)育的階段順序為2-4-8-16-桑葚胚
D.2-4-8-16細胞發(fā)育階段進行的是有絲分裂
【解析】選A、C、D。小鼠胚胎在發(fā)育3天進入子宮,此時處于桑葚胚時期,牛在胚胎發(fā)育4～5天進入子宮,此時處于16細胞時期,故小鼠胚胎進入子宮時的發(fā)育程度比牛的高,A正確;馬在胚胎發(fā)育6天進入子宮,此時大概處于囊胚期,故體外馬胚胎移植到子宮時選擇囊胚期,B錯誤;受精卵發(fā)育的階段順序為2-4-8-16-桑葚胚,C正確;2-4-8-16細胞發(fā)育階段進行的是有絲分裂,不改變遺傳物質(zhì),D正確。
【實驗·探究】
3.(18分)亞麻酸(ALA)能夠促進卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育。為了給水牛體外胚胎產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中合理使用亞麻酸提供理論依據(jù),科研人員研究了不同濃度的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟、早期胚胎發(fā)育的影響。分析回答:
①卵母細胞的收集和體外培養(yǎng):從屠宰場水牛的卵巢中收集并處理卵母細胞,隨機分成5組,分別置于不同濃度亞麻酸的培養(yǎng)液中,在39
℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)22～24
h。
②卵母細胞成熟判斷:在顯微鏡下觀察卵母細胞,判斷其是否成熟,統(tǒng)計結(jié)果如表1。
③體外受精:在受精溶液中進行體外受精后,用顯微鏡觀察判斷是否完成受精。
④早期胚胎培養(yǎng):將受精卵移入胚胎培養(yǎng)液中培養(yǎng)44～48
h后檢查分裂情況,每隔48
h更換一次培養(yǎng)液,第5～9天觀察囊胚發(fā)育情況,統(tǒng)計結(jié)果如表2。
表1　亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟的影響
ALA濃度/(μmol·L-1)
卵母細胞數(shù)
核成熟卵子數(shù)
0
229
137
10
201
133
50
227
166
100
215
137
200
215
135
表2　亞麻酸對水牛早期胚胎發(fā)育的影響
ALA濃度/(μmol·L-1)
培養(yǎng)卵數(shù)
分裂數(shù)
囊胚數(shù)
0
309
171
75
10
325
182
82
50
292
185
97
100
310
188
84
200
231
145
68
(1)步驟①中,細胞培養(yǎng)箱中加5%CO2的作用是________________。?
(2)步驟②中,成熟卵母細胞內(nèi)染色體的行為特征是________________。?
(3)步驟④中,受精卵經(jīng)________________(時期)發(fā)育成囊胚,培養(yǎng)過程定期更換培養(yǎng)液的目的是________________。?
(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,亞麻酸溶液為200
μmol·L-1時,對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起________________(填“促進”或“抑制”)作用。?
(5)實驗結(jié)果表明,________________μmol·L-1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利,判斷依據(jù)是________________。?
【解析】(1)動物細胞培養(yǎng)時,細胞培養(yǎng)箱中加5%CO2的作用是維持培養(yǎng)液pH的相對穩(wěn)定。
(2)卵母細胞培養(yǎng)到MⅡ中期時才成熟,此時期的特征是染色體的著絲點排列在赤道板上。
(3)早期胚胎發(fā)育過程為:受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚;培養(yǎng)過程定期更換培養(yǎng)液的目的是清除有害代謝產(chǎn)物,補充營養(yǎng)物質(zhì)。
(4)表1和表2中亞麻酸溶液為0
μmol?L-1的一組為對照組,與其相比,亞麻酸溶液為200
μmol?L-1時,核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高,可見其對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起促進作用。
(5)表1和表2中,亞麻酸溶液濃度為50
μmol?L-1時,核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高,因此50
μmol?L-1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利。
答案:(1)維持培養(yǎng)液pH的相對穩(wěn)定　(2)染色體的著絲點排列在赤道板上　(3)桑葚胚　清除有害代謝產(chǎn)物,補充營養(yǎng)物質(zhì)　(4)促進　(5)50　核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高　第3節(jié)　胚
胎
工
程　
一　胚胎工程的理論基礎(chǔ)
必備知識·素養(yǎng)奠基
一、胚胎工程的概念
1.操作對象:生殖細胞、受精卵或早期胚胎細胞。
2.移植過程:將胚胎移植到雌性動物體內(nèi)。
3.目的:生產(chǎn)后代,滿足人類的各種需求。
4.處理技術(shù):體外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
二、受精
1.概念:精子與卵細胞結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。
2.場所:哺乳動物受精在輸卵管內(nèi)完成。
3.準備階段:
(1)精子的結(jié)構(gòu):
填一填:基于精子的結(jié)構(gòu),完成下圖的填寫:
(2)精子獲能:
①原因:剛排出的精子不能(填“能”或“不能”)立即與卵子受精。
②場所:雌性動物的生殖道。
(3)卵子的結(jié)構(gòu):
填一填:基于卵子的結(jié)構(gòu),完成下圖的填寫:
(4)卵子的準備:
①原因:動物排出的卵子成熟程度不同,可能是初級卵母細胞(如馬、犬),可能是次級卵母細胞(如豬、羊)。
②成熟場所:輸卵管。
③成熟時期:MⅡ期。
4.受精階段:
填一填:基于受精作用的過程,完成下列問題:
(1)過程A為精子與卵子相遇,精子釋放多種酶,溶解卵細胞膜外的結(jié)構(gòu),穿越透明帶。
(2)過程B為精子觸及卵細胞膜,透明帶發(fā)生生理反應(yīng),阻止后來的精子進入透明帶。
(3)過程C為精子進入卵細胞膜,卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng),拒絕其他精子進入卵內(nèi)。
填一填:基于C細胞發(fā)生的變化,完成以下問題。
①精子變化:精子的核膜破裂形成新的核膜,比原來的精子的核大(填“大”“相等”或“小”),稱為[①]雄原核。
②卵子變化:卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體,形成[②]雌原核。
(4)過程D為雌雄原核相向移動,核膜消失,這個含有兩個染色體組的合子為受精卵。
(5)過程E受精結(jié)束,受精卵開始發(fā)育。
受精過程中卵子的哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生生理反應(yīng)可以防止多精入卵?這有什么意義?
提示:透明帶和卵細胞膜。防止多個精子進入卵子,導(dǎo)致胚胎染色體數(shù)目變異,從而引起發(fā)育異常等現(xiàn)象。
三、胚胎早期發(fā)育
1.分裂方式:有絲分裂。
2.過程:
關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
知識點一　受精作用
1.受精前的準備:
(1)精子獲能:剛剛排出的精子,不能立即與卵子受精,必須在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后,才能獲得受精能力。
(2)卵子的準備:卵子一般在排出2～3
h后才能被精子穿入,動物排出的卵子成熟程度不同,都要在輸卵管內(nèi)進一步成熟,當達到MⅡ期時,才具備與精子受精的能力。
2.受精階段:
過程
主要變化
第一步:精卵相遇
釋放多種酶,溶解卵細胞膜外的結(jié)構(gòu)
第二步:精子接觸卵細胞膜
透明帶發(fā)生生理反應(yīng)(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步:精子入卵
卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)(防止多精入卵的第二道屏障),雌、雄原核形成
第四步:受精卵形成
雌雄原核靠近,核膜消失,形成合子
【特別提醒】
受精過程認識的三個誤區(qū)
(1)成熟的精子并不代表具有受精能力,必須獲能后才具備受精能力。
(2)受精標志是在透明帶和卵細胞膜之間觀察到兩個極體,而受精完成的標志為雌、雄原核的融合。
(3)雌、雄原核不能理解成卵子、精子原來的核,而是在原來細胞核的基礎(chǔ)上形成的新核,原核膜已破裂。
　如圖表示精卵相遇時的卵子示意圖。回答下列問題:
(1)寫出各部分名稱:①________;②________;③________。?
(2)當精子穿越__________,進入透明帶,在觸及卵細胞膜的瞬間,________會迅速發(fā)生生理反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第______________道屏障。?
(3)精子入卵后,________會立即發(fā)生一種生理反應(yīng),拒絕其他精子再進入卵內(nèi),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。?
(4)精子入卵后,形成一個新的核即________________。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出____________后形成__________。?
【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)據(jù)圖分析可知:圖中①為放射冠,②為透明帶,③為第一極體。
(2)當精子穿越放射冠,進入透明帶,在觸及卵細胞膜的瞬間,透明帶會迅速發(fā)生生理反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后,卵細胞膜會立即發(fā)生一種生理反應(yīng),即卵細胞膜反應(yīng),這是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后,形成一個新的核即雄原核。與此同時,被激活的卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體后形成雌原核。
答案:(1)放射冠　透明帶　第一極體
(2)放射冠　透明帶　一
(3)卵細胞膜
(4)雄原核　第二極體　雌原核
【素養(yǎng)·探究——母題追問】
　科學思維——演繹與推理
在動物體內(nèi)卵細胞與精子結(jié)合發(fā)生的場所在哪?受精后將會一直在這里發(fā)育嗎?
提示:輸卵管。受精卵發(fā)育到一定階段,就會移入子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育。
【素養(yǎng)·遷移】
　下列有關(guān)哺乳動物受精作用的敘述錯誤的是
(　　)
A.剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化才能獲得受精的能力
B.精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部,精子穿越透明帶等結(jié)構(gòu)需要多種酶
C.卵子在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力
D.精子觸及卵細胞膜的瞬間卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)
【解析】選D。剛剛排出的精子要在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化才能獲得受精的能力即精子獲能,A正確;精子變形過程中線粒體聚集到尾的基部,精子穿越透明帶等結(jié)構(gòu)需要多種酶,B正確;卵子在輸卵管內(nèi)發(fā)育到MⅡ期時才具備受精的能力,C正確;精子觸及卵細胞膜的瞬間透明帶發(fā)生生理反應(yīng),D錯誤。
知識點二　胚胎早期發(fā)育
1.發(fā)育場所:輸卵管、子宮。
2.過程:
發(fā)育過程
特　點
受精卵
受精卵形成后即在輸卵管內(nèi)進行有絲分裂,開始發(fā)育
桑葚胚
卵裂產(chǎn)生的子細胞形成的細胞團,沒有分化
囊胚
①細胞開始出現(xiàn)分化(內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層將來發(fā)育為胎膜和胎盤);②出現(xiàn)囊胚腔;③透明帶破裂,胚胎從中伸展出來(即孵化)
原腸胚
①分化為內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個胚層;②出現(xiàn)原腸腔
發(fā)育過程圖示
3.細胞全能性與早期胚胎發(fā)育各階段的關(guān)系:
(1)桑葚胚期以前的細胞具有全能性,即每一個細胞都有發(fā)育成完整胚胎的潛能。
(2)囊胚開始出現(xiàn)細胞分化,其中內(nèi)細胞團細胞具有全能性。
(3)原腸胚中出現(xiàn)胚層分化,全能性降低。
【特別提醒】
(1)在透明帶內(nèi)進行分裂的階段都屬于卵裂。
(2)卵裂細胞的數(shù)量不斷增加,但胚胎的總體積并不增加。
(3)孵化指透明帶破裂后,胚胎從其中伸展出來,不能正常孵化,胚胎就無法繼續(xù)發(fā)育。
　如圖為哺乳動物的生殖和個體發(fā)育過程,請據(jù)圖回答下面的問題:
(1)哺乳動物精子和卵細胞在________中完成受精作用。?
(2)哺乳動物個體發(fā)育的起點是________,其胚胎發(fā)育的整個過程在__________________中完成。?
(3)圖示Ⅰ過程為________,Ⅱ過程為胚后發(fā)育。?
(4)圖中“?”處應(yīng)為________,內(nèi)細胞團出現(xiàn)于________時期。?
【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)哺乳動物受精作用及胚胎早期有絲分裂在輸卵管中進行。(2)受精卵是個體發(fā)育的起點,整個胚胎發(fā)育過程應(yīng)在輸卵管和子宮內(nèi)完成。(3)圖示Ⅰ、Ⅱ過程分別表示胚胎發(fā)育及胚后發(fā)育。(4)圖示“?”處應(yīng)為原腸胚,內(nèi)細胞團應(yīng)出現(xiàn)于囊胚期。
答案:(1)輸卵管　(2)受精卵　輸卵管和子宮　(3)胚胎發(fā)育　(4)原腸胚　囊胚
【素養(yǎng)·探究——母題追問】
　(1)科學思維——模型與建模
過程①需經(jīng)過多次有絲分裂才能完成,請繪出該過程中每個細胞的體積、細胞核內(nèi)DNA含量與時間的關(guān)系。
提示:
(2)生命觀念——結(jié)構(gòu)與功能觀
某孕婦可能生出某遺傳病的孩子,如果選擇囊胚期進行胎兒基因檢測,選取的細胞應(yīng)該是哪部分的細胞?說明你的理由。
提示:滋養(yǎng)層的細胞。因為滋養(yǎng)層的細胞發(fā)育成胎盤和胎膜,不發(fā)育成胎兒的組織或器官,不會對胎兒產(chǎn)生影響。
【素養(yǎng)·遷移】
　如圖所示是某種動物胚胎發(fā)育的幾個階段,下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A.在2～11的過程中,可能發(fā)生細胞的增殖和衰亡
B.在1～11的過程中細胞的全能性逐漸減小
C.圖示細胞的增殖方式是有絲分裂
D.細胞分化過程從2開始
【解題關(guān)鍵】圖示為某動物的早期胚胎發(fā)育過程,解答本題關(guān)鍵要明確以下兩點:
(1)整個過程中,細胞增殖的方式是有絲分裂,到了囊胚階段(7～10)才開始出現(xiàn)細胞分化。
(2)在此過程中,由于環(huán)境等因素的影響,可能存在著細胞的衰亡。
【解析】選D。在1～11的過程中,細胞增殖的方式是有絲分裂,在2～11的過程中,可能發(fā)生細胞的增殖和衰亡,選項A、C正確;在1～11的過程中細胞逐漸發(fā)生分化,細胞的全能性逐漸減小,選項B正確;細胞分化過程從囊胚期(7～10)開始的,選項D錯誤。
【課堂回眸】
課堂檢測·素養(yǎng)達標
【概念·診斷】
1.研究受精和胚胎早期發(fā)育為胚胎工程提供理論依據(jù),下列有關(guān)胚胎工程的理論基礎(chǔ)的描述合理的是______?
①在自然條件下,受精是在雌性動物的子宮內(nèi)完成的。
②精子需要獲能才能與卵子結(jié)合,而卵細胞一經(jīng)排出就具備受精能力。
③胚胎發(fā)育的場所是輸卵管和子宮。
④透明帶生理反應(yīng)和卵細胞膜生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障。
⑤動物的早期胚胎發(fā)育依次經(jīng)過受精卵、桑葚胚、囊胚和原腸胚等階段
【解析】選③④⑤。在自然條件下,受精是在雌性動物的輸卵管內(nèi)完成的,①錯誤;精子需要獲能,卵細胞需要發(fā)育到MⅡ期才具有受精能力,②錯誤;胚胎發(fā)育的場所是輸卵管和子宮,③正確;透明帶生理反應(yīng)和卵細胞膜生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障,④正確;動物的早期胚胎發(fā)育依次經(jīng)過受精卵、桑葚胚、囊胚和原腸胚等,⑤正確。
2.下列關(guān)于胚胎工程的敘述,錯誤的是
(　　)
A.胚胎工程技術(shù)離不開動物細胞培養(yǎng)技術(shù)
B.胚胎工程中的胚胎可來自自然受精或人工授精等方式獲得的胚胎
C.胚胎工程的許多技術(shù)實際上是在體外完成的
D.動物細胞培養(yǎng)技術(shù)屬于胚胎工程技術(shù)
【解析】選D。胚胎工程技術(shù)中需要細胞培養(yǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),A正確;胚胎工程的操作對象為受精卵或早期胚胎細胞,早期胚胎可來自自然受精或人工授精產(chǎn)生的早期胚胎,B正確;胚胎工程中的體外受精、胚胎分割等技術(shù)是在體外完成的,C正確;動物細胞培養(yǎng)技術(shù)屬于動物細胞工程技術(shù),D錯誤。
3.下列有關(guān)哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生以及受精作用的敘述,正確的是
(　　)
A.卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的唯一屏障
B.排卵就是排出成熟卵細胞的過程
C.卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成
D.卵子受精的標志是在卵細胞膜和透明帶之間觀察到兩個極體
【解析】選D。透明帶發(fā)生生理反應(yīng)和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障,A錯誤;排卵排出的是初級卵母細胞或次級卵母細胞,而不是成熟的卵細胞,B錯誤;哺乳動物卵細胞形成時的分裂過程在未排卵之前是在卵巢中進行的,排卵之后是在輸卵管中進行的,C錯誤。
4.如圖是牛囊胚示意圖,下列有關(guān)該圖的敘述錯誤的是
(　　)
A.透明帶在卵細胞的最外面,起保護作用
B.囊胚腔是一個充滿液體的腔
C.內(nèi)細胞團將來分化成胎膜和胎盤
D.滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤
【解析】選C。透明帶是卵細胞最外面的結(jié)構(gòu),有一定的保護作用,A正確;囊胚腔是一個充滿液體的腔,B正確;內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織,C錯誤;滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜和胎盤,D正確。
5.下列關(guān)于哺乳動物受精和發(fā)育的敘述正確的是
(　　)
A.雌性動物排卵后遇精子即可完成受精
B.胚胎發(fā)育至囊胚時即已開始了細胞分化,這是由于基因開始進行選擇性表達
C.動物卵細胞形成過程始于初情期后
D.動物的個體發(fā)育過程是:受精卵→卵裂→桑葚胚→囊胚→原腸胚→幼體
【解析】選B。雌性動物排出的卵子并非成熟的卵子,即使遇到精子,也要繼續(xù)成熟至MⅡ期才具備與精子受精的能力。胚胎在桑葚胚后繼續(xù)發(fā)育成囊胚時開始分化,分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達。動物卵子的發(fā)生始于性別分化后。動物個體發(fā)育包括胚胎發(fā)育和胚后發(fā)育。
【思維·躍遷】
6.根據(jù)哺乳動物受精過程示意圖,回答下面的問題:
(1)寫出圖中字母表示的結(jié)構(gòu)名稱a.____________、?
b.____________、c.__________。?
(2)寫出圖中數(shù)字表示的過程:
①____________________、②____________________、?
③____________________、④____________________。?
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性動物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化,具有了受精能力,這個過程叫做______。卵子一般排出后都要在________中進一步成熟,當達到______________時,才具備與精子受精的能力。?
【解題關(guān)鍵】本題考查哺乳動物受精的過程,應(yīng)結(jié)合圖示和哺乳動物受精知識分析回答,注意以下兩點:
(1)明確圖中卵子各部分結(jié)構(gòu)(如放射冠、透明帶、卵細胞膜、第一極體)。
(2)明確精子入卵過程和以后的變化(如第二極體的形成、雄原核與雌原核的形成和雌、雄原核的融合等)。
【解析】(1)據(jù)圖可知a是放射冠,b是雄原核,c是雌原核。(2)據(jù)圖可判斷①是精子穿越放射冠,②是精子穿過透明帶,③是精子進入卵細胞膜,④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前,精子在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的生理變化,具備了受精能力,這個過程叫做精子獲能。卵子在排出后一般都要在輸卵管中進一步成熟,達到MⅡ期時,才具備與精子受精的能力。
答案:(1)放射冠　雄原核　雌原核
(2)精子穿越放射冠　精子穿過透明帶
精子進入卵細胞膜　雌、雄原核融合
(3)精子獲能　輸卵管　MⅡ期
【拓展·探究】
7.如圖表示哺乳動物早期胚胎發(fā)育過程,A、B表示兩個不同階段,①～⑥表示不同時期胚胎。據(jù)圖回答下列問題。
(1)胚胎發(fā)育的起點是受精卵,發(fā)育過程中的細胞分裂均為________________。?
(2)④⑤⑥三個時期胚胎的名稱分別是④____________,⑤________,⑥________。?
(3)A階段的細胞進行了分裂,它們進行細胞分化了嗎?A階段內(nèi)的細胞在發(fā)育全能性方面有什么共同點?
___________________________________________________________________________________________________________________________________。?
(4)下圖表示蛙的受精卵發(fā)育至④的過程中,DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢(橫坐標為發(fā)育時間)。其中正確的有__________。(多選)?
【解析】(1)胚胎發(fā)育過程中細胞采取有絲分裂的方式進行。(2)據(jù)圖分析可知:④桑葚胚,⑤囊胚,⑥原腸胚。(3)A階段的細胞為卵裂期的細胞,細胞沒有分化,細胞具有全能性。(4)受精卵發(fā)育到④的過程中每個細胞中的DNA含量基本不變,但是細胞數(shù)目增多,DNA總量增加,A正確;卵裂期細胞總體積基本不變,每個細胞的體積減小,B正確,C錯誤;細胞不能從外界獲取營養(yǎng)物質(zhì),而細胞進行呼吸作用消耗有機物,因此細胞內(nèi)的有機物總量減少,D錯誤。
答案:(1)有絲分裂　(2)桑葚胚　囊胚　原腸胚
(3)沒有進行細胞分化,A階段內(nèi)的細胞都具有發(fā)育的全能性　(4)A、B
十　胚胎工程的理論基礎(chǔ)
(20分鐘·70分)
一、選擇題(共7小題,每小題5分,共35分)
1.下列有關(guān)哺乳動物受精的說法正確的是
(　　)
A.在自然情況下,受精是在雌性的子宮內(nèi)完成的
B.受精完成的標志是精子接觸卵細胞膜
C.受精的實質(zhì)是雌、雄原核的融合
D.精卵相遇時精子就能與卵細胞膜接觸
【解析】選C。在自然情況下,受精是在雌性的輸卵管內(nèi)完成的,A錯誤;受精完成的標志是雌、雄原核的形成,B錯誤;受精的實質(zhì)是雌、雄原核的融合,C正確;卵細胞膜位于透明帶的里面,只有穿過透明帶的精子才能與卵細胞膜接觸,D錯誤。
2.中國科學家通過將大熊貓的體細胞核植入去核后的兔子卵母細胞中,在世界上最早克隆出一批大熊貓早期胚胎。下列有關(guān)克隆大熊貓胚胎的敘述,錯誤的是
(　　)
A.在形成早期胚胎的過程中,依次經(jīng)歷了桑葚胚、囊胚、原腸胚等幾個階段
B.兔子卵母細胞質(zhì)的作用是激發(fā)大熊貓體細胞核全能性的表達
C.克隆的早期胚胎中,各細胞間具有相同的遺傳信息
D.在形成早期胚胎過程中,尚未出現(xiàn)細胞的分化
【解析】選D。在形成早期胚胎的過程中,依次經(jīng)歷了桑葚胚、囊胚、原腸胚等幾個階段,A正確;兔子卵母細胞質(zhì)的作用是激發(fā)細胞核全能性的表達,B正確;克隆的早期胚胎是通過有絲分裂產(chǎn)生的,因此各細胞間具有相同的遺傳信息,C正確;囊胚屬于早期胚胎,它已經(jīng)出現(xiàn)了兩種不同
形態(tài)結(jié)構(gòu)的細胞——內(nèi)細胞團和滋養(yǎng)層細胞,已經(jīng)出現(xiàn)了分化,D錯誤。
3.如圖是胚胎發(fā)育過程中某階段示意圖,下列有關(guān)敘述錯誤的是
(　　)
A.圖中②將發(fā)育為胎膜和胎盤等結(jié)構(gòu)
B.圖中③可發(fā)育成胎兒的各種組織
C.高等哺乳動物細胞分化開始于桑葚胚期
D.胚胎從①中伸展出來的過程叫做孵化
【解析】選C。圖示為囊胚階段示意圖,其中①是透明帶;②是滋養(yǎng)層,將來發(fā)育成胎盤和胎膜,A正確;③是內(nèi)細胞團,將來發(fā)育成胎兒的各種組織,B正確;高等哺乳動物細胞分化開始于囊胚期,C錯誤;①是透明帶,胚胎從透明帶中伸展出來的過程叫做孵化,D正確。
4.關(guān)于桑葚胚和囊胚的比較,下列敘述正確的是
(　　)
A.桑葚胚的內(nèi)細胞團將來可發(fā)育成胎兒的各種組織
B.囊胚的滋養(yǎng)層細胞屬于未分化的細胞
C.囊胚期細胞分化是由于遺傳物質(zhì)突變引起的
D.囊胚的進一步擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂
【解析】選D。內(nèi)細胞團出現(xiàn)于囊胚,桑葚胚沒有內(nèi)細胞團,A錯誤;囊胚的內(nèi)細胞團細胞和滋養(yǎng)層細胞屬于已分化的細胞,B錯誤;囊胚期細胞分化的實質(zhì)是基因的選擇性表達,遺傳物質(zhì)并沒有發(fā)生改變,C錯誤;囊胚的進一步擴大會導(dǎo)致透明帶的破裂,D正確。
5.在動物胚胎發(fā)育過程中,早期原腸胚的細胞從一個部位移植到另一部位時,被移植的細胞能適應(yīng)新的部位并參與該部位的器官形成,但如果在原腸胚的末期,把未來發(fā)育為蠑螈后肢的部分移植到另一蠑螈胚胎不長后肢的部位,將發(fā)育為一條額外的腿,這說明
(　　)
A.原腸胚末期已出現(xiàn)了組織分化和器官的形成
B.原腸胚末期出現(xiàn)了細胞分化
C.細胞是全能的
D.原腸胚已出現(xiàn)了三個胚層
【解析】選B。因為細胞分化是指相同細胞的后代,在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上向不同方向轉(zhuǎn)化的過程,通過細胞分化,可以形成不同的組織和器官。把原腸胚末期的細胞移植到另一蠑螈胚胎上,從而發(fā)育成了一條額外的腿,這說明原腸胚末期出現(xiàn)了細胞分化。
6.胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶中進行的,這一時期稱為卵裂期。其特點是
(　　)
A.細胞進行有絲分裂,所有細胞均具有全能性
B.每個細胞體積不變,細胞的數(shù)量增加
C.胚胎有機物總量增加,細胞DNA總量不斷減少
D.所有細胞的相對表面積減小,核物質(zhì)(質(zhì)量)與質(zhì)物質(zhì)比值增大
【解析】選A。卵裂期細胞進行有絲分裂,所有細胞均具有全能性,A正確;每個細胞體積有所減小,胚胎的總體積不變,B錯誤;胚胎有機物由于消耗總量減少,細胞DNA總量由于復(fù)制而增加,C錯誤;卵裂期細胞體積減小,細胞的相對表面積增大,而不是核物質(zhì)(質(zhì)量)與質(zhì)物質(zhì)比值增大,D錯誤。
7.精子內(nèi)的頂體由溶酶體特化而來。精卵識別后,頂體釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。下列有關(guān)敘述錯誤的是
(　　)
A.細胞中溶酶體酶的釋放可造成細胞裂解
B.精子游向卵子所需的能量主要來自線粒體
C.精子和卵子的融合依賴于生物膜的流動性
D.受精卵細胞中的遺傳物質(zhì)一半來自父方,一半來自母方
【解析】選D。溶酶體內(nèi)含有水解酶,溶酶體膜破裂后釋放出的酶會造成細胞結(jié)構(gòu)的破壞,使細胞裂解,A正確;精子游向卵子所需的能量來自細胞呼吸,而有氧呼吸的主要場所是線粒體,B正確;受精卵的形成依賴于生物膜的流動性,C正確;受精卵中的細胞核遺傳物質(zhì)一半來自父方另一半來自母方,而細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)幾乎都來自母方,D錯誤。
二、非選擇題(共2小題,共35分)
8.(17分)如圖表示哺乳動物胚胎發(fā)育過程的幾個階段,請據(jù)圖回答下列問題:
(1)圖中A、B、C階段中,表示囊胚和原腸胚的是__________。?
(2)寫出圖中各標號的名稱:[2]__________,[4]__________,
[5]__________,[7]__________,[8]__________。?
(3)A時期的細胞具有發(fā)育上的________性,B時期開始出現(xiàn)________,C時期開始出現(xiàn)________。?
(4)[2]將來發(fā)育成______________________。?
(5)動物胚胎是由合子經(jīng)有絲分裂形成的,合子只能由一個精子和卵子結(jié)合的生理基礎(chǔ)是________________________________。?
【解析】(1)圖中A是桑葚胚,B是囊胚,C是原腸胚。(2)圖B中[1]是滋養(yǎng)層,[2]是內(nèi)細胞團,[3]是透明帶,[4]是囊胚腔;圖C中[5]是外胚層,[6]是滋養(yǎng)層,[7]是原腸腔,[8]是內(nèi)胚層。(3)桑葚胚細胞具有全能性;囊胚期開始出現(xiàn)細胞分化,已分化為滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)細胞團;原腸胚已有胚層分化,分化為外胚層、內(nèi)胚層,在內(nèi)、外胚層之間將形成中胚層。(4)內(nèi)細胞團將來發(fā)育為胎兒的各種組織,滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育為胎膜和胎盤。(5)受精時的透明帶和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)是防止多精入卵的兩道屏障。
答案:(1)B、C　(2)內(nèi)細胞團　囊胚腔　外胚層　原腸腔　內(nèi)胚層　(3)全能　細胞分化　胚層分化　(4)胎兒的各種組織　(5)透明帶和卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)
9.(18分)觀察家畜卵子的發(fā)生和成熟示意圖,思考并回答下面的問題:
(1)圖中①②③表示的細胞名稱依次是?_____________________________。?
假設(shè)該動物體細胞內(nèi)有染色體2N條,則①②③④四種細胞內(nèi)的染色體數(shù)目依次是__________________________________________。?
(2)圖中b、c表示的細胞分裂過程依次為________________,在精子與卵子結(jié)合過程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。圖中的p、q
表示的結(jié)構(gòu)依次是__?____________________________________________________。?
(3)判斷卵子是否受精的標志是?________________________________。?
【解析】(1)(2)③中有第一極體,說明b、c兩個過程分別代表減數(shù)分裂Ⅰ和減數(shù)分裂Ⅱ。減數(shù)分裂Ⅰ產(chǎn)生的③為次級卵母細胞;卵原細胞進行DNA復(fù)制后體積增大,形成初級卵母細胞②。受精過程中進行的減數(shù)分裂Ⅱ(c)產(chǎn)生④,④中包含了雄原核與雌原核融合后的細胞核,染色體數(shù)目恢復(fù)到體細胞中染色體數(shù)目。
(3)在透明帶與卵細胞膜間隙觀察到兩個極體時,說明卵子已經(jīng)受精,這是判斷卵子是否受精的重要標志。
答案:(1)卵原細胞、初級卵母細胞、次級卵母細胞
2N、2N、N、2N
(2)減數(shù)分裂Ⅰ、減數(shù)分裂Ⅱ　c　透明帶、卵細胞膜
(3)在卵細胞膜和透明帶間隙可以觀察到兩個極體
(10分鐘·30分)
1.(6分)如圖表示精子入卵后,發(fā)生(或引起的)一系列變化形成受精卵的過程,下列敘述錯誤的是
(　　)
A.圖中X指卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng),Y指卵子的減數(shù)分裂Ⅱ
B.經(jīng)圖中Y過程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶體的作用下自溶
【解析】選B。透明帶發(fā)生生理反應(yīng)形成第一道屏障,卵細胞膜發(fā)生生理反應(yīng)形成第二道屏障,在受精過程中卵子完成減數(shù)分裂Ⅱ,排出第二極體后,形成雌原核,A正確,B錯誤;精子入卵主要指精子的頭部外膜與卵細胞膜融合,C正確;精子入卵后尾部留在外面,并在溶酶體的作用下自溶,D正確。
2.(6分)(不定項)如表為不同動物受精卵發(fā)育成胚胎進入子宮的時間(小時),依據(jù)題表分析正確的是
(　　)
動物種類
2細胞
4細胞
8細胞
16細胞
桑葚胚
進入子宮時受精卵的發(fā)育天數(shù)/天
小鼠
24～38
38～50
50～60
60～70
68～80
3
牛
27～42
44～65
46～90
96～120
120～144
4～5
馬
24
30～36
50～60
72
98～106
6
A.小鼠胚胎進入子宮時的發(fā)育程度比牛的高
B.體外馬胚胎移植到子宮時選擇16細胞階段
C.受精卵發(fā)育的階段順序為2-4-8-16-桑葚胚
D.2-4-8-16細胞發(fā)育階段進行的是有絲分裂
【解析】選A、C、D。小鼠胚胎在發(fā)育3天進入子宮,此時處于桑葚胚時期,牛在胚胎發(fā)育4～5天進入子宮,此時處于16細胞時期,故小鼠胚胎進入子宮時的發(fā)育程度比牛的高,A正確;馬在胚胎發(fā)育6天進入子宮,此時大概處于囊胚期,故體外馬胚胎移植到子宮時選擇囊胚期,B錯誤;受精卵發(fā)育的階段順序為2-4-8-16-桑葚胚,C正確;2-4-8-16細胞發(fā)育階段進行的是有絲分裂,不改變遺傳物質(zhì),D正確。
【實驗·探究】
3.(18分)亞麻酸(ALA)能夠促進卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育。為了給水牛體外胚胎產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中合理使用亞麻酸提供理論依據(jù),科研人員研究了不同濃度的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟、早期胚胎發(fā)育的影響。分析回答:
①卵母細胞的收集和體外培養(yǎng):從屠宰場水牛的卵巢中收集并處理卵母細胞,隨機分成5組,分別置于不同濃度亞麻酸的培養(yǎng)液中,在39
℃、5%CO2的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)22～24
h。
②卵母細胞成熟判斷:在顯微鏡下觀察卵母細胞,判斷其是否成熟,統(tǒng)計結(jié)果如表1。
③體外受精:在受精溶液中進行體外受精后,用顯微鏡觀察判斷是否完成受精。
④早期胚胎培養(yǎng):將受精卵移入胚胎培養(yǎng)液中培養(yǎng)44～48
h后檢查分裂情況,每隔48
h更換一次培養(yǎng)液,第5～9天觀察囊胚發(fā)育情況,統(tǒng)計結(jié)果如表2。
表1　亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟的影響
ALA濃度/(μmol·L-1)
卵母細胞數(shù)
核成熟卵子數(shù)
0
229
137
10
201
133
50
227
166
100
215
137
200
215
135
表2　亞麻酸對水牛早期胚胎發(fā)育的影響
ALA濃度/(μmol·L-1)
培養(yǎng)卵數(shù)
分裂數(shù)
囊胚數(shù)
0
309
171
75
10
325
182
82
50
292
185
97
100
310
188
84
200
231
145
68
(1)步驟①中,細胞培養(yǎng)箱中加5%CO2的作用是________________。?
(2)步驟②中,成熟卵母細胞內(nèi)染色體的行為特征是________________。?
(3)步驟④中,受精卵經(jīng)________________(時期)發(fā)育成囊胚,培養(yǎng)過程定期更換培養(yǎng)液的目的是________________。?
(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析,亞麻酸溶液為200
μmol·L-1時,對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起________________(填“促進”或“抑制”)作用。?
(5)實驗結(jié)果表明,________________μmol·L-1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利,判斷依據(jù)是________________。?
【解析】(1)動物細胞培養(yǎng)時,細胞培養(yǎng)箱中加5%CO2的作用是維持培養(yǎng)液pH的相對穩(wěn)定。
(2)卵母細胞培養(yǎng)到MⅡ中期時才成熟,此時期的特征是染色體的著絲點排列在赤道板上。
(3)早期胚胎發(fā)育過程為:受精卵→桑葚胚→囊胚→原腸胚;培養(yǎng)過程定期更換培養(yǎng)液的目的是清除有害代謝產(chǎn)物,補充營養(yǎng)物質(zhì)。
(4)表1和表2中亞麻酸溶液為0
μmol?L-1的一組為對照組,與其相比,亞麻酸溶液為200
μmol?L-1時,核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高,可見其對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育起促進作用。
(5)表1和表2中,亞麻酸溶液濃度為50
μmol?L-1時,核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高,因此50
μmol?L-1的亞麻酸對水牛卵母細胞體外成熟和囊胚發(fā)育都較有利。
答案:(1)維持培養(yǎng)液pH的相對穩(wěn)定　(2)染色體的著絲點排列在赤道板上　(3)桑葚胚　清除有害代謝產(chǎn)物,補充營養(yǎng)物質(zhì)　(4)促進　(5)50　核成熟卵子數(shù)占卵母細胞數(shù)的比例較高,囊胚數(shù)占培養(yǎng)卵數(shù)的比例較高

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