高考生物一轮复习第十单元现代生物科技专题第39讲胚胎工程学案(含解析)北师大版

第39讲胚胎工程考点一生殖细胞的形成与胚胎的发育1．生殖细胞的形成(1)精子的发生①精子的形态结构精子结构一般都可以分为头、中段和尾3部分。

精子的头部主要由一个囊状的顶体和变形的细胞核构成。

顶体内含有多种与受精有关的水解酶，细胞核中染色体高度浓缩，含有雄性动物的全部遗传信息，细胞质很少。

②精子发生的过程a．场所：睾丸。

b．过程ⅰ.增殖期：精原细胞通过有丝分裂增殖，一部分贮藏于曲细精管中继续增殖，另一部分进入生长期。

ⅱ.生长期：进入生长期的精原细胞长大成为初级精母细胞。

ⅲ.成熟期：初级精母细胞进行连续两次分裂。

ⅳ.精子形成期：附睾中的精子一般没有受精能力，只有当精子头部的糖蛋白被分解后精子才能具备受精能力。

③精子发生的激素调节：雄激素的作用主要是刺激雄性生殖器官和精子的发育与成熟，激发并维持第二性征。

(2)卵细胞的发生①卵细胞的形态结构：卵细胞的细胞膜外周由内向外依次是透明带、放射冠，细胞质多，核糖体十分丰富。

②卵细胞发生的过程a．场所：卵巢中的卵泡。

b．过程i．增殖期：哺乳动物在胚胎期完成性分化后，雌性胎儿的原始生殖细胞就分化为卵原细胞。

这些卵原细胞最后一次有丝分裂后发育为初级卵母细胞。

初级卵母细胞进一步发育，并被卵泡细胞包围形成原始卵泡。

ii.生长期：雌性哺乳动物性成熟以后，原始卵泡中的初级卵母细胞陆续再次进入生长发育状态，此时其细胞体积不断增大，随后进入成熟期。

iii.成熟期：随着卵泡的成熟，卵泡内的初级卵母细胞，经减数分裂Ⅰ形成一个次级卵母细胞和一个很小的第一极体。

对多数哺乳动物来说，次级卵母细胞继续进行减数分裂Ⅱ，但它停止在分裂中期阶段。

③卵细胞发生的激素调节：卵泡刺激素(FSH)可促进卵母细胞的生长和发育，并和黄体生成素(LH)一起使卵泡细胞释放更多的雌激素促进卵泡生长，LH增高会引起排卵。

2．胚胎的发育(1)受精作用①含义：是两性配子结合形成一个新细胞合子的过程。

②场所：哺乳动物是体内受精的。

③过程：当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。

与此同时，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，所以哺乳动物多是单精子入卵的。

(2)胚胎发育的过程①场所：卵细胞在输卵管中与精子受精结合。

受精卵形成后，在输卵管中开始了有丝分裂的进程。

②早期胚胎发育包括3个阶段a．桑椹胚：受精卵开始进行的几次有丝分裂，较普通有丝分裂快得多，称为卵裂。

当卵裂球分裂到16～32个细胞时，细胞紧密连接成为一个细胞团，此时叫桑椹胚。

当卵裂球内含有2～8个细胞时，其中的每一个细胞都具有全能性，可以发育成一个完整的个体。

这时的每一个细胞都可以做胚胎移植的核供体。

b．囊胚：桑椹胚继续发育，细胞分泌液体，在胚胎内部形成空隙，逐渐变大成为囊胚腔，并出现细胞定位现象，一端细胞个体较大，形成密集的内细胞团；另一面只有环透明带一排细胞叫做滋养层，此时的胚胎叫囊胚。

c．原肠胚：囊胚进一步发育，内细胞团外的滋养层退化，内细胞团裸露形成胚盘，在胚盘的下方衍生出内胚层，经过变化又出现了第三个胚层，它插入到上下胚层之间，称为中胚层。

这时的胚胎叫原肠胚。

[诊断与思考]1．判断下列说法的正误(1)从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外授精( ×)(2)成熟的精子并不具有受精能力，必须获能后才具备受精能力( √)(3)排卵是指卵泡从卵巢中排出( ×)(4)精子和卵子的发生都是从初情期开始的( ×)(5)卵子形成过程中，减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ是连续的( ×)(6)卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大( ×)2．精子的形成完全是在精巢中完成的，卵子的形成是否也完全在卵巢中进行？提示不是，卵子的形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的，其中减数第二次分裂是在受精过程中进行的，场所是输卵管。

3．早期胚胎的发育过程中，卵裂时细胞的体积和所有的细胞体积之和有何变化？提示卵裂过程中，细胞只分裂而不生长，所以每个细胞的体积越来越小，总的体积基本不变。

题组一图析配子的发生1．分析下面图解，判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别( )A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间B．减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ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目答案 D解析初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的。

精子的产生过程中，减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ是连续的，而卵细胞产生通过减数分裂Ⅰ形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成减数分裂Ⅱ。

精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形。

成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。

2．下图表示卵子的发生过程。

与此相关的叙述中，不合理的是( )A．图中A是第一极体，B是合子，E是指受精，阶段C是指胎儿期，阶段D是指初情期后B．当观察到第二极体时，可以表明卵子已经完成了受精C．能发生染色体着丝粒分裂的阶段是①④D．①阶段存在的变异方式有基因突变、基因重组和染色体变异答案 D解析图中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；③为减数分裂Ⅰ，只有在受精后，次级卵母细胞才能最终完成减数分裂Ⅱ，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开始的，因此阶段C为胎儿期，阶段D为初情期后。

当观察到两个第二极体时，表明卵子已完成了受精作用。

着丝粒分裂可发生在有丝分裂中，也可发生在减数分裂Ⅱ中，因此①④均能发生着丝粒分裂。

有丝分裂中的变异类型只有基因突变、染色体变异，没有基因重组。

题组二体内受精及早期胚胎发育过程分析3．关于体内受精的顺序，正确的是( )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雌、雄原核的形成⑥核被膜消失A．①②③④⑤⑥B．③②④⑤⑥①C．④⑤②①③⑥D．③④②⑤⑥①答案 D解析受精过程包括精、卵相遇，发生顶体反应，精子穿越放射冠；精子接触透明带；精子穿越透明带，接触卵细胞膜；精子头膨胀，同时卵子完成减数分裂Ⅱ，释放第二极体；雌、雄原核形成，核被膜消失，两个原核融合；第一次卵裂即将开始。

4．如图表示哺乳动物发育过程的几个阶段，请据图回答问题：(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)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎儿的胎膜和胎盘。

1．图解精子和卵子的产生过程2．受精过程的三个易混点(1)精子获能是指精子获得受精“能力”，而不是获得能量。

(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

(3)受精的标志≠受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。

3．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律(1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，没有从母体获取有机物，而一直呼吸消耗，有机物总量减少。

(2)细胞体积：胚胎总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小。

(3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA 含量保持相对稳定。

考点二胚胎工程实验技术1．人工授精和胚胎体外培养(1)人工授精①精子的获取a．采精：常用人工采集的方式采集精液。

b．精液的保存：通常需要加入特殊的稀释液，并在低温下保存。

②卵细胞的获取a．获取场所：可以从卵巢中采集处于不同发育时期的卵细胞，也可以从输卵管或子宫内采集卵细胞。

b．超数排卵：指人为注射外源促性腺激素，促使卵巢排出较正常情况下更多的成熟卵细胞。

c．采卵技术：有手术采卵(冲洗输卵管采卵)和非手术采卵(子宫冲卵)两种方法。

(2)体外授精①体外培养条件：利用化学药物(咖啡因、肝素等)使精子达到获能状态，这样才能够穿入到卵细胞内部。

②含义：采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管中受精。

③过程：取出成熟附睾精子，放入培养液中，在CO2培养箱内放置2h，使精子活力增强；采集成熟的卵细胞，放入含有精子的卵细胞培养液中，6h后检查受精情况。

(3)显微授精①含义：是将完整精子或精核用显微操作仪注入卵周隙或卵胞质，激活卵母细胞并完成受精作用。

②优点：显微授精过程不受精子的数量、活力等因素的影响。

(4)胚胎体外培养①含义：胚胎体外培养是应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。

②要求：进行胚胎体外培养时，必须配制一系列含有不同成分的培养液，培养不同发育时期的胚胎。

2．胚胎移植技术(1)胚胎移植前的准备①胚胎的采集a．胚胎的来源：一种是采用超数排卵技术(简称超排)，以增加可用卵的数量；另一种是利用体外授精技术培育胚胎。

b．要求：胚胎移植的整个过程必须迅速准确，并保持无菌操作。

②供体、受体动物的准备a．供体的选择：应先从那些遗传性能优良而稳定的健康母畜中选择，然后再根据营养情况、繁殖力、年龄、发情周期、对超数排卵的反应及自然排卵是否正常等指标来进一步选择理想的供体群，并建立严格的供体档案。

b．受体的选择：原则上选择那些生产性能较低、数量较多、健康无病、发情周期正常的适龄母畜作为移植受体。

c．要求：进行胚胎移植时要求受体母畜的发情同步化。

③胚胎的保存胚胎保存是指在一定条件下使胚胎停止发育并保持重新恢复发育活性的一种方法。

(2)胚胎移植的实施①手术法a．适宜动物：一般用于中小型的动物。

b．过程特点：不同的动物和胚胎细胞数量，胚胎植入的部位不同。

②非手术法a．适宜动物：一般用于大家畜。

b．过程特点：将装有胚胎的吸管装入移植枪内，通过子宫颈插入子宫角深部，注入胚胎。