(共90张PPT)
第3节 胚
胎
工
程
一 胚胎工程的理论基础
必备知识·素养奠基
一、胚胎工程的概念
1.操作对象:生殖细胞、_______或早期胚胎细胞。
2.移植过程:将胚胎移植到_________体内。
3.目的:生产后代,满足人类的各种需求。
4.处理技术:体外受精、胚胎移植和_________等。
二、受精
1.概念:精子与_______结合形成_____(即受精卵)的过程。
2.场所:哺乳动物受精在_______内完成。
受精卵
雌性动物
胚胎分割
卵细胞
合子
输卵管
3.准备阶段:
(1)精子的结构:
填一填:基于精子的结构,完成下图的填写:
(2)精子获能:
①原因:刚排出的精子_____(填“能”或“不能”)立即与卵子受精。
②场所:_________________。
(3)卵子的结构:
填一填:基于卵子的结构,完成下图的填写:
不能
雌性动物的生殖道
(4)卵子的准备:
①原因:动物排出的卵子成熟程度不同,可能是_____卵母细胞(如马、犬),可能
是_____卵母细胞(如猪、羊)。
②成熟场所:_______。
③成熟时期:______。
初级
次级
输卵管
MⅡ期
4.受精阶段:
填一填:基于受精作用的过程,完成下列问题:
(1)过程A为精子与卵子相遇,精子释放_______,溶解卵细胞膜外的结构,穿越
_______。
(2)过程B为精子触及卵细胞膜,_______发生生理反应,阻止后来的精子进入
_______。
多种酶
透明带
透明带
透明带
(3)过程C为精子进入卵细胞膜,_________发生生理反应,拒绝其他精子进入卵
内。
填一填:基于C细胞发生的变化,完成以下问题。
①精子变化:精子的核膜破裂形成新的核膜,比原来的精子的核___(填
“大”“相等”或“小”),称为[___]_______。
②卵子变化:卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体,形成[___]_______。
(4)过程D为雌雄原核相向移动,核膜消失,这个含有两个染色体组的合子为
_______。
(5)过程E受精结束,_______开始发育。
卵细胞膜
大
①
雄原核
②
雌原核
受精卵
受精卵
【激疑】受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵?这有什么意义?
提示:透明带和卵细胞膜。防止多个精子进入卵子,导致胚胎染色体数目变异,从而引起发育异常等现象。
三、胚胎早期发育
1.分裂方式:_________。
2.过程:
有丝分裂
关键能力·素养形成
知识点一 受精作用
1.受精前的准备:
(1)精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。
(2)卵子的准备:卵子一般在排出2～3
h后才能被精子穿入,动物排出的卵子成熟程度不同,都要在输卵管内进一步成熟,当达到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。
2.受精阶段:
过程
主要变化
第一步:精卵相遇
释放多种酶,溶解卵细胞膜外的结构
第二步:精子接触卵细胞膜
透明带发生生理反应(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步:精子入卵
卵细胞膜发生生理反应(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
【特别提醒】
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,而是在原来细胞核的基础上形成的新核,原核膜已破裂。
【素养案例】
如图表示精卵相遇时的卵子示意图。回答下列问题:
(1)写出各部分名称:①________;②________;③________。?
(2)当精子穿越__________,进入透明带,在触及卵细胞膜的瞬间,________会迅速发生生理反应,这是防止多精入卵受精的第______________道屏障。?
(3)精子入卵后,________会立即发生一种生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。?
(4)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,排出____________后形成__________。?
【解题导引】解答本题思维流程如下:
【解析】(1)据图分析可知:图中①为放射冠,②为透明带,③为第一极体。
(2)当精子穿越放射冠,进入透明带,在触及卵细胞膜的瞬间,透明带会迅速发生生理反应,这是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后,卵细胞膜会立即发生一种生理反应,即卵细胞膜反应,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后,形成一个新的核即雄原核。与此同时,被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后形成雌原核。
答案:(1)放射冠 透明带 第一极体
(2)放射冠 透明带 一
(3)卵细胞膜
(4)雄原核 第二极体 雌原核
【素养·探究——母题追问】
科学思维——演绎与推理
在动物体内卵细胞与精子结合发生的场所在哪?受精后将会一直在这里发育吗?
提示:输卵管。受精卵发育到一定阶段,就会移入子宫内继续发育。
【素养·迁移】
下列有关哺乳动物受精作用的叙述错误的是
( )
A.刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力
B.精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部,精子穿越透明带等结构需要多种酶
C.卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力
D.精子触及卵细胞膜的瞬间卵细胞膜发生生理反应
【解析】选D。刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力即精子获能,A正确;精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部,精子穿越透明带等结构需要多种酶,B正确;卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力,C正确;精子触及卵细胞膜的瞬间透明带发生生理反应,D错误。
知识点二 胚胎早期发育
1.发育场所:输卵管、子宫。
2.过程:
发育过程
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
桑葚胚
卵裂产生的子细胞形成的细胞团,没有分化
囊胚
①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);
②出现囊胚腔;
③透明带破裂,胚胎从中伸展出来(即孵化)
发育过程
特 点
原肠胚
①分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层;
②出现原肠腔
发育过
程图示
3.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系:
(1)桑葚胚期以前的细胞具有全能性,即每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能。
(2)囊胚开始出现细胞分化,其中内细胞团细胞具有全能性。
(3)原肠胚中出现胚层分化,全能性降低。
【特别提醒】
(1)在透明带内进行分裂的阶段都属于卵裂。
(2)卵裂细胞的数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加。
(3)孵化指透明带破裂后,胚胎从其中伸展出来,不能正常孵化,胚胎就无法继续发育。
【素养案例】
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过程为胚后发育。?
(4)图中“?”处应为________,内细胞团出现于________时期。?
【解题导引】解答本题思维流程如下:
【解析】(1)哺乳动物受精作用及胚胎早期有丝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。
答案:(1)输卵管 (2)受精卵 输卵管和子宫 (3)胚胎发育 (4)原肠胚 囊胚
【素养·探究——母题追问】
(1)科学思维——模型与建模
过程①需经过多次有丝分裂才能完成,请绘出该过程中每个细胞的体积、细胞核内DNA含量与时间的关系。
提示:
(2)生命观念——结构与功能观
某孕妇可能生出某遗传病的孩子,如果选择囊胚期进行胎儿基因检测,选取的细胞应该是哪部分的细胞?说明你的理由。
提示:滋养层的细胞。因为滋养层的细胞发育成胎盘和胎膜,不发育成胎儿的组织或器官,不会对胎儿产生影响。
【素养·迁移】
如图所示是某种动物胚胎发育的几个阶段,下列有关叙述不正确的是( )
A.在2～11的过程中,可能发生细胞的增殖和衰亡
B.在1～11的过程中细胞的全能性逐渐减小
C.图示细胞的增殖方式是有丝分裂
D.细胞分化过程从2开始
【解题关键】图示为某动物的早期胚胎发育过程,解答本题关键要明确以下两点:
(1)整个过程中,细胞增殖的方式是有丝分裂,到了囊胚阶段(7～10)才开始出现细胞分化。
(2)在此过程中,由于环境等因素的影响,可能存在着细胞的衰亡。
【解析】选D。在1～11的过程中,细胞增殖的方式是有丝分裂,在2～11的过程中,可能发生细胞的增殖和衰亡,选项A、C正确;在1～11的过程中细胞逐渐发生分化,细胞的全能性逐渐减小,选项B正确;细胞分化过程从囊胚期(7～10)开始的,选项D错误。
【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
【概念·诊断】
1.研究受精和胚胎早期发育为胚胎工程提供理论依据,下列有关胚胎工程的理论基础的描述合理的是______?
①在自然条件下,受精是在雌性动物的子宫内完成的。
②精子需要获能才能与卵子结合,而卵细胞一经排出就具备受精能力。
③胚胎发育的场所是输卵管和子宫。
④透明带生理反应和卵细胞膜生理反应是防止多精入卵的两道屏障。
⑤动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段
【解析】选③④⑤。在自然条件下,受精是在雌性动物的输卵管内完成的,①错误;精子需要获能,卵细胞需要发育到MⅡ期才具有受精能力,②错误;胚胎发育的场所是输卵管和子宫,③正确;透明带生理反应和卵细胞膜生理反应是防止多精入卵的两道屏障,④正确;动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、桑葚胚、囊胚和原肠胚等,⑤正确。
2.下列关于胚胎工程的叙述,错误的是
( )
A.胚胎工程技术离不开动物细胞培养技术
B.胚胎工程中的胚胎可来自自然受精或人工授精等方式获得的胚胎
C.胚胎工程的许多技术实际上是在体外完成的
D.动物细胞培养技术属于胚胎工程技术
【解析】选D。胚胎工程技术中需要细胞培养技术为基础,A正确;胚胎工程的操作对象为受精卵或早期胚胎细胞,早期胚胎可来自自然受精或人工授精产生的早期胚胎,B正确;胚胎工程中的体外受精、胚胎分割等技术是在体外完成的,C正确;动物细胞培养技术属于动物细胞工程技术,D错误。
3.下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述,正确的是( )
A.卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的唯一屏障
B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D.卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
【解析】选D。透明带发生生理反应和卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的两道屏障,A错误;排卵排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞,而不是成熟的卵细胞,B错误;哺乳动物卵细胞形成时的分裂过程在未排卵之前是在卵巢中进行的,排卵之后是在输卵管中进行的,C错误。
4.如图是牛囊胚示意图,下列有关该图的叙述错误的是
( )
A.透明带在卵细胞的最外面,起保护作用
B.囊胚腔是一个充满液体的腔
C.内细胞团将来分化成胎膜和胎盘
D.滋养层将来发育成胎膜和胎盘
【解析】选C。透明带是卵细胞最外面的结构,有一定的保护作用,A正确;囊胚腔是一个充满液体的腔,B正确;内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,C错误;滋养层将来发育成胎膜和胎盘,D正确。
5.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→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体
【解析】选B。雌性动物排出的卵子并非成熟的卵子,即使遇到精子,也要继续成熟至MⅡ期才具备与精子受精的能力。胚胎在桑葚胚后继续发育成囊胚时开始分化,分化的实质是基因的选择性表达。动物卵子的发生始于性别分化后。动物个体发育包括胚胎发育和胚后发育。
【思维·跃迁】
6.根据哺乳动物受精过程示意图,回答下面的问题:
(1)写出图中字母表示的结构名称a.____________、?
b.____________、c.__________。?
(2)写出图中数字表示的过程:
①____________________、②____________________、?
③____________________、④____________________。?
?
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫做______。卵子一般排出后都要在________中进一步成熟,当达到______________时,才具备与精子受精的能力。
【解题关键】本题考查哺乳动物受精的过程,应结合图示和哺乳动物受精知识分析回答,注意以下两点:
(1)明确图中卵子各部分结构(如放射冠、透明带、卵细胞膜、第一极体)。
(2)明确精子入卵过程和以后的变化(如第二极体的形成、雄原核与雌原核的形成和雌、雄原核的融合等)。
【解析】(1)据图可知a是放射冠,b是雄原核,c是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿越放射冠,②是精子穿过透明带,③是精子进入卵细胞膜,④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具备了受精能力,这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟,达到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。
答案:(1)放射冠 雄原核 雌原核
(2)精子穿越放射冠 精子穿过透明带
精子进入卵细胞膜 雌、雄原核融合
(3)精子获能 输卵管 MⅡ期
【拓展·探究】
7.如图表示哺乳动物早期胚胎发育过程,A、B表示两个不同阶段,①～⑥表示不同时期胚胎。据图回答下列问题。
(1)胚胎发育的起点是受精卵,发育过程中的细胞分裂均为________________。?
(2)④⑤⑥三个时期胚胎的名称分别是④____________,⑤________,⑥________。?
(3)A阶段的细胞进行了分裂,它们进行细胞分化了吗?A阶段内的细胞在发育全能性方面有什么共同点?
________________________________________________________________________________________________________________。?
(4)下图表示蛙的受精卵发育至④的过程中,DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的有__________。(多选)?
【解析】(1)胚胎发育过程中细胞采取有丝分裂的方式进行。(2)据图分析可知:④桑葚胚,⑤囊胚,⑥原肠胚。(3)A阶段的细胞为卵裂期的细胞,细胞没有分化,细胞具有全能性。(4)受精卵发育到④的过程中每个细胞中的DNA含量基本不变,但是细胞数目增多,DNA总量增加,A正确;卵裂期细胞总体积基本不变,每个细胞的体积减小,B正确,C错误;细胞不能从外界获取营养物质,而细胞进行呼吸作用消耗有机物,因此细胞内的有机物总量减少,D错误。
答案:(1)有丝分裂 (2)桑葚胚 囊胚 原肠胚
(3)没有进行细胞分化,A阶段内的细胞都具有发育的全能性 (4)A、B
课时素养评价
十 胚胎工程的理论基础
【基础达标】
(20分钟·70分)
一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)
1.下列有关哺乳动物受精的说法正确的是
( )
A.在自然情况下,受精是在雌性的子宫内完成的
B.受精完成的标志是精子接触卵细胞膜
C.受精的实质是雌、雄原核的融合
D.精卵相遇时精子就能与卵细胞膜接触
【解析】选C。在自然情况下,受精是在雌性的输卵管内完成的,A错误;受精完成的标志是雌、雄原核的形成,B错误;受精的实质是雌、雄原核的融合,C正确;卵细胞膜位于透明带的里面,只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触,D错误。
2.中国科学家通过将大熊猫的体细胞核植入去核后的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述,错误的是
( )
A.在形成早期胚胎的过程中,依次经历了桑葚胚、囊胚、原肠胚等几个阶段
B.兔子卵母细胞质的作用是激发大熊猫体细胞核全能性的表达
C.克隆的早期胚胎中,各细胞间具有相同的遗传信息
D.在形成早期胚胎过程中,尚未出现细胞的分化
【解析】选D。在形成早期胚胎的过程中,依次经历了桑葚胚、囊胚、原肠胚等几个阶段,A正确;兔子卵母细胞质的作用是激发细胞核全能性的表达,B正确;克隆的早期胚胎是通过有丝分裂产生的,因此各细胞间具有相同的遗传信息,C正确;囊胚属于早期胚胎,它已经出现了两种不同形态结构的细胞——内细胞团和滋养层细胞,已经出现了分化,D错误。
3.如图是胚胎发育过程中某阶段示意图,下列有关叙述错误的是
( )
A.图中②将发育为胎膜和胎盘等结构
B.图中③可发育成胎儿的各种组织
C.高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期
D.胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化
【解析】选C。图示为囊胚阶段示意图,其中①是透明带;②是滋养层,将来发育成胎盘和胎膜,A正确;③是内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织,B正确;高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期,C错误;①是透明带,胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做孵化,D正确。
4.关于桑葚胚和囊胚的比较,下列叙述正确的是
( )
A.桑葚胚的内细胞团将来可发育成胎儿的各种组织
B.囊胚的滋养层细胞属于未分化的细胞
C.囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的
D.囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂
【解析】选D。内细胞团出现于囊胚,桑葚胚没有内细胞团,A错误;囊胚的内细胞团细胞和滋养层细胞属于已分化的细胞,B错误;囊胚期细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质并没有发生改变,C错误;囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂,D正确。
5.在动物胚胎发育过程中,早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一部位时,被移植的细胞能适应新的部位并参与该部位的器官形成,但如果在原肠胚的末期,把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部位,将发育为一条额外的腿,这说明
( )
A.原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成
B.原肠胚末期出现了细胞分化
C.细胞是全能的
D.原肠胚已出现了三个胚层
【解析】选B。因为细胞分化是指相同细胞的后代,在形态结构和功能上向不同方向转化的过程,通过细胞分化,可以形成不同的组织和器官。把原肠胚末期的细胞移植到另一蝾螈胚胎上,从而发育成了一条额外的腿,这说明原肠胚末期出现了细胞分化。
6.胚胎发育的早期有一段时间是在透明带中进行的,这一时期称为卵裂期。其特点是
( )
A.细胞进行有丝分裂,所有细胞均具有全能性
B.每个细胞体积不变,细胞的数量增加
C.胚胎有机物总量增加,细胞DNA总量不断减少
D.所有细胞的相对表面积减小,核物质(质量)与质物质比值增大
【解析】选A。卵裂期细胞进行有丝分裂,所有细胞均具有全能性,A正确;每个细胞体积有所减小,胚胎的总体积不变,B错误;胚胎有机物由于消耗总量减少,细胞DNA总量由于复制而增加,C错误;卵裂期细胞体积减小,细胞的相对表面积增大,而不是核物质(质量)与质物质比值增大,D错误。
7.精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后,顶体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。下列有关叙述错误的是( )
A.细胞中溶酶体酶的释放可造成细胞裂解
B.精子游向卵子所需的能量主要来自线粒体
C.精子和卵子的融合依赖于生物膜的流动性
D.受精卵细胞中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方
【解析】选D。溶酶体内含有水解酶,溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,使细胞裂解,A正确;精子游向卵子所需的能量来自细胞呼吸,而有氧呼吸的主要场所是线粒体,B正确;受精卵的形成依赖于生物膜的流动性,C正确;受精卵中的细胞核遗传物质一半来自父方另一半来自母方,而细胞质遗传物质几乎都来自母方,D错误。
二、非选择题(共2小题,共35分)
8.(17分)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)图中A、B、C阶段中,表示囊胚和原肠胚的是__________。?
(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卵子结合的生理基础是________________________________。?
【解析】(1)图中A是桑葚胚,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)桑葚胚细胞具有全能性;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)受精时的透明带和卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的两道屏障。
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)透明带和卵细胞膜发生生理反应
9.(18分)观察家畜卵子的发生和成熟示意图,思考并回答下面的问题:
(1)图中①②③表示的细胞名称依次是___________________________。?
假设该动物体细胞内有染色体2N条,则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是________________________________________________________。?
(2)图中b、c表示的细胞分裂过程依次为________________,在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q
表示的结构依次是________________________________________________________。?
(3)判断卵子是否受精的标志是____________________________________
______________________________________。?
【解析】(1)(2)③中有第一极体,说明b、c两个过程分别代表减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ产生的③为次级卵母细胞;卵原细胞进行DNA复制后体积增大,形成初级卵母细胞②。受精过程中进行的减数分裂Ⅱ(c)产生④,④中包含了雄原核与雌原核融合后的细胞核,染色体数目恢复到体细胞中染色体数目。
(3)在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时,说明卵子已经受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。
答案:(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞
2N、2N、N、2N
(2)减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ c 透明带、卵细胞膜
(3)在卵细胞膜和透明带间隙可以观察到两个极体
【能力提升】(10分钟·30分)
1.(6分)如图表示精子入卵后,发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程,下列叙述错误的是
( )
A.图中X指卵细胞膜发生生理反应,Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶
【解析】选B。透明带发生生理反应形成第一道屏障,卵细胞膜发生生理反应形成第二道屏障,在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核,A正确,B错误;精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合,C正确;精子入卵后尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶,D正确。
2.(6分)(不定项)如表为不同动物受精卵发育成胚胎进入子宫的时间(小时),依据题表分析正确的是
( )
动物
种类
2细胞
4细胞
8细胞
16细胞
桑葚胚
进入子宫时受精卵的发育天数/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
马
24
30～36
50～60
72
98～106
6
A.小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高
B.体外马胚胎移植到子宫时选择16细胞阶段
C.受精卵发育的阶段顺序为2-4-8-16-桑葚胚
D.2-4-8-16细胞发育阶段进行的是有丝分裂
【解析】选A、C、D。小鼠胚胎在发育3天进入子宫,此时处于桑葚胚时期,牛在胚胎发育4～5天进入子宫,此时处于16细胞时期,故小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高,A正确;马在胚胎发育6天进入子宫,此时大概处于囊胚期,故体外马胚胎移植到子宫时选择囊胚期,B错误;受精卵发育的阶段顺序为2-4-8-16-桑葚胚,C正确;2-4-8-16细胞发育阶段进行的是有丝分裂,不改变遗传物质,D正确。
【实验·探究】
3.(18分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、早期胚胎发育的影响。分析回答:
①卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39
℃、5%CO2的培养箱中培养22～24
h。
②卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。
③体外受精:在受精溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。
④早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养44～48
h后检查分裂情况,每隔48
h更换一次培养液,第5～9天观察囊胚发育情况,统计结果如表2。
表1 亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响
ALA浓度/(μmol·L-1)
卵母细胞数
核成熟卵子数
0
229
137
10
201
133
50
227
166
100
215
137
200
215
135
表2 亚麻酸对水牛早期胚胎发育的影响
ALA浓度/(μmol·L-1)
培养卵数
分裂数
囊胚数
0
309
171
75
10
325
182
82
50
292
185
97
100
310
188
84
200
231
145
68
(1)步骤①中,细胞培养箱中加5%CO2的作用是________________。?
(2)步骤②中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是________________。?
(3)步骤④中,受精卵经________________(时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是________________。?
(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液为200
μmol·L-1时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起________________(填“促进”或“抑制”)作用。?
(5)实验结果表明,________________μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利,判断依据是________________。?
【解析】(1)动物细胞培养时,细胞培养箱中加5%CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。
(2)卵母细胞培养到MⅡ中期时才成熟,此时期的特征是染色体的着丝点排列在赤道板上。
(3)早期胚胎发育过程为:受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚;培养过程定期更换培养液的目的是清除有害代谢产物,补充营养物质。
(4)表1和表2中亚麻酸溶液为0
μmol?L-1的一组为对照组,与其相比,亚麻酸溶液为200
μmol?L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高,可见其对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起促进作用。
(5)表1和表2中,亚麻酸溶液浓度为50
μmol?L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高,因此50
μmol?L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利。
答案:(1)维持培养液pH的相对稳定 (2)染色体的着丝点排列在赤道板上 (3)桑葚胚 清除有害代谢产物,补充营养物质 (4)促进 (5)50 核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高 第3节 胚
胎
工
程
一 胚胎工程的理论基础
必备知识·素养奠基
一、胚胎工程的概念
1.操作对象:生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞。
2.移植过程:将胚胎移植到雌性动物体内。
3.目的:生产后代,满足人类的各种需求。
4.处理技术:体外受精、胚胎移植和胚胎分割等。
二、受精
1.概念:精子与卵细胞结合形成合子(即受精卵)的过程。
2.场所:哺乳动物受精在输卵管内完成。
3.准备阶段:
(1)精子的结构:
填一填:基于精子的结构,完成下图的填写:
(2)精子获能:
①原因:刚排出的精子不能(填“能”或“不能”)立即与卵子受精。
②场所:雌性动物的生殖道。
(3)卵子的结构:
填一填:基于卵子的结构,完成下图的填写:
(4)卵子的准备:
①原因:动物排出的卵子成熟程度不同,可能是初级卵母细胞(如马、犬),可能是次级卵母细胞(如猪、羊)。
②成熟场所:输卵管。
③成熟时期:MⅡ期。
4.受精阶段:
填一填:基于受精作用的过程,完成下列问题:
(1)过程A为精子与卵子相遇,精子释放多种酶,溶解卵细胞膜外的结构,穿越透明带。
(2)过程B为精子触及卵细胞膜,透明带发生生理反应,阻止后来的精子进入透明带。
(3)过程C为精子进入卵细胞膜,卵细胞膜发生生理反应,拒绝其他精子进入卵内。
填一填:基于C细胞发生的变化,完成以下问题。
①精子变化:精子的核膜破裂形成新的核膜,比原来的精子的核大(填“大”“相等”或“小”),称为[①]雄原核。
②卵子变化:卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体,形成[②]雌原核。
(4)过程D为雌雄原核相向移动,核膜消失,这个含有两个染色体组的合子为受精卵。
(5)过程E受精结束,受精卵开始发育。
受精过程中卵子的哪些结构发生生理反应可以防止多精入卵?这有什么意义?
提示:透明带和卵细胞膜。防止多个精子进入卵子,导致胚胎染色体数目变异,从而引起发育异常等现象。
三、胚胎早期发育
1.分裂方式:有丝分裂。
2.过程:
关键能力·素养形成
知识点一 受精作用
1.受精前的准备:
(1)精子获能:刚刚排出的精子,不能立即与卵子受精,必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后,才能获得受精能力。
(2)卵子的准备:卵子一般在排出2～3
h后才能被精子穿入,动物排出的卵子成熟程度不同,都要在输卵管内进一步成熟,当达到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。
2.受精阶段:
过程
主要变化
第一步:精卵相遇
释放多种酶,溶解卵细胞膜外的结构
第二步:精子接触卵细胞膜
透明带发生生理反应(防止多精入卵的第一道屏障)
第三步:精子入卵
卵细胞膜发生生理反应(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
【特别提醒】
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,而是在原来细胞核的基础上形成的新核,原核膜已破裂。
如图表示精卵相遇时的卵子示意图。回答下列问题:
(1)写出各部分名称:①________;②________;③________。?
(2)当精子穿越__________,进入透明带,在触及卵细胞膜的瞬间,________会迅速发生生理反应,这是防止多精入卵受精的第______________道屏障。?
(3)精子入卵后,________会立即发生一种生理反应,拒绝其他精子再进入卵内,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。?
(4)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,排出____________后形成__________。?
【解题导引】解答本题思维流程如下:
【解析】(1)据图分析可知:图中①为放射冠,②为透明带,③为第一极体。
(2)当精子穿越放射冠,进入透明带,在触及卵细胞膜的瞬间,透明带会迅速发生生理反应,这是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)精子入卵后,卵细胞膜会立即发生一种生理反应,即卵细胞膜反应,这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
(4)精子入卵后,形成一个新的核即雄原核。与此同时,被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后形成雌原核。
答案:(1)放射冠 透明带 第一极体
(2)放射冠 透明带 一
(3)卵细胞膜
(4)雄原核 第二极体 雌原核
【素养·探究——母题追问】
科学思维——演绎与推理
在动物体内卵细胞与精子结合发生的场所在哪?受精后将会一直在这里发育吗?
提示:输卵管。受精卵发育到一定阶段,就会移入子宫内继续发育。
【素养·迁移】
下列有关哺乳动物受精作用的叙述错误的是
( )
A.刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力
B.精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部,精子穿越透明带等结构需要多种酶
C.卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力
D.精子触及卵细胞膜的瞬间卵细胞膜发生生理反应
【解析】选D。刚刚排出的精子要在雌性动物生殖道内发生相应生理变化才能获得受精的能力即精子获能,A正确;精子变形过程中线粒体聚集到尾的基部,精子穿越透明带等结构需要多种酶,B正确;卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力,C正确;精子触及卵细胞膜的瞬间透明带发生生理反应,D错误。
知识点二 胚胎早期发育
1.发育场所:输卵管、子宫。
2.过程:
发育过程
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
桑葚胚
卵裂产生的子细胞形成的细胞团,没有分化
囊胚
①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);②出现囊胚腔;③透明带破裂,胚胎从中伸展出来(即孵化)
原肠胚
①分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层;②出现原肠腔
发育过程图示
3.细胞全能性与早期胚胎发育各阶段的关系:
(1)桑葚胚期以前的细胞具有全能性,即每一个细胞都有发育成完整胚胎的潜能。
(2)囊胚开始出现细胞分化,其中内细胞团细胞具有全能性。
(3)原肠胚中出现胚层分化,全能性降低。
【特别提醒】
(1)在透明带内进行分裂的阶段都属于卵裂。
(2)卵裂细胞的数量不断增加,但胚胎的总体积并不增加。
(3)孵化指透明带破裂后,胚胎从其中伸展出来,不能正常孵化,胚胎就无法继续发育。
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过程为胚后发育。?
(4)图中“?”处应为________,内细胞团出现于________时期。?
【解题导引】解答本题思维流程如下:
【解析】(1)哺乳动物受精作用及胚胎早期有丝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。
答案:(1)输卵管 (2)受精卵 输卵管和子宫 (3)胚胎发育 (4)原肠胚 囊胚
【素养·探究——母题追问】
(1)科学思维——模型与建模
过程①需经过多次有丝分裂才能完成,请绘出该过程中每个细胞的体积、细胞核内DNA含量与时间的关系。
提示:
(2)生命观念——结构与功能观
某孕妇可能生出某遗传病的孩子,如果选择囊胚期进行胎儿基因检测,选取的细胞应该是哪部分的细胞?说明你的理由。
提示:滋养层的细胞。因为滋养层的细胞发育成胎盘和胎膜,不发育成胎儿的组织或器官,不会对胎儿产生影响。
【素养·迁移】
如图所示是某种动物胚胎发育的几个阶段,下列有关叙述不正确的是( )
A.在2～11的过程中,可能发生细胞的增殖和衰亡
B.在1～11的过程中细胞的全能性逐渐减小
C.图示细胞的增殖方式是有丝分裂
D.细胞分化过程从2开始
【解题关键】图示为某动物的早期胚胎发育过程,解答本题关键要明确以下两点:
(1)整个过程中,细胞增殖的方式是有丝分裂,到了囊胚阶段(7～10)才开始出现细胞分化。
(2)在此过程中,由于环境等因素的影响,可能存在着细胞的衰亡。
【解析】选D。在1～11的过程中,细胞增殖的方式是有丝分裂,在2～11的过程中,可能发生细胞的增殖和衰亡,选项A、C正确;在1～11的过程中细胞逐渐发生分化,细胞的全能性逐渐减小,选项B正确;细胞分化过程从囊胚期(7～10)开始的,选项D错误。
【课堂回眸】
课堂检测·素养达标
【概念·诊断】
1.研究受精和胚胎早期发育为胚胎工程提供理论依据,下列有关胚胎工程的理论基础的描述合理的是______?
①在自然条件下,受精是在雌性动物的子宫内完成的。
②精子需要获能才能与卵子结合,而卵细胞一经排出就具备受精能力。
③胚胎发育的场所是输卵管和子宫。
④透明带生理反应和卵细胞膜生理反应是防止多精入卵的两道屏障。
⑤动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、桑葚胚、囊胚和原肠胚等阶段
【解析】选③④⑤。在自然条件下,受精是在雌性动物的输卵管内完成的,①错误;精子需要获能,卵细胞需要发育到MⅡ期才具有受精能力,②错误;胚胎发育的场所是输卵管和子宫,③正确;透明带生理反应和卵细胞膜生理反应是防止多精入卵的两道屏障,④正确;动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、桑葚胚、囊胚和原肠胚等,⑤正确。
2.下列关于胚胎工程的叙述,错误的是
( )
A.胚胎工程技术离不开动物细胞培养技术
B.胚胎工程中的胚胎可来自自然受精或人工授精等方式获得的胚胎
C.胚胎工程的许多技术实际上是在体外完成的
D.动物细胞培养技术属于胚胎工程技术
【解析】选D。胚胎工程技术中需要细胞培养技术为基础,A正确;胚胎工程的操作对象为受精卵或早期胚胎细胞,早期胚胎可来自自然受精或人工授精产生的早期胚胎,B正确;胚胎工程中的体外受精、胚胎分割等技术是在体外完成的,C正确;动物细胞培养技术属于动物细胞工程技术,D错误。
3.下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述,正确的是
( )
A.卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的唯一屏障
B.排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D.卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
【解析】选D。透明带发生生理反应和卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的两道屏障,A错误;排卵排出的是初级卵母细胞或次级卵母细胞,而不是成熟的卵细胞,B错误;哺乳动物卵细胞形成时的分裂过程在未排卵之前是在卵巢中进行的,排卵之后是在输卵管中进行的,C错误。
4.如图是牛囊胚示意图,下列有关该图的叙述错误的是
( )
A.透明带在卵细胞的最外面,起保护作用
B.囊胚腔是一个充满液体的腔
C.内细胞团将来分化成胎膜和胎盘
D.滋养层将来发育成胎膜和胎盘
【解析】选C。透明带是卵细胞最外面的结构,有一定的保护作用,A正确;囊胚腔是一个充满液体的腔,B正确;内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,C错误;滋养层将来发育成胎膜和胎盘,D正确。
5.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→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体
【解析】选B。雌性动物排出的卵子并非成熟的卵子,即使遇到精子,也要继续成熟至MⅡ期才具备与精子受精的能力。胚胎在桑葚胚后继续发育成囊胚时开始分化,分化的实质是基因的选择性表达。动物卵子的发生始于性别分化后。动物个体发育包括胚胎发育和胚后发育。
【思维·跃迁】
6.根据哺乳动物受精过程示意图,回答下面的问题:
(1)写出图中字母表示的结构名称a.____________、?
b.____________、c.__________。?
(2)写出图中数字表示的过程:
①____________________、②____________________、?
③____________________、④____________________。?
(3)在精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化,具有了受精能力,这个过程叫做______。卵子一般排出后都要在________中进一步成熟,当达到______________时,才具备与精子受精的能力。?
【解题关键】本题考查哺乳动物受精的过程,应结合图示和哺乳动物受精知识分析回答,注意以下两点:
(1)明确图中卵子各部分结构(如放射冠、透明带、卵细胞膜、第一极体)。
(2)明确精子入卵过程和以后的变化(如第二极体的形成、雄原核与雌原核的形成和雌、雄原核的融合等)。
【解析】(1)据图可知a是放射冠,b是雄原核,c是雌原核。(2)据图可判断①是精子穿越放射冠,②是精子穿过透明带,③是精子进入卵细胞膜,④是雌、雄原核融合。(3)精卵相遇之前,精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化,具备了受精能力,这个过程叫做精子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟,达到MⅡ期时,才具备与精子受精的能力。
答案:(1)放射冠 雄原核 雌原核
(2)精子穿越放射冠 精子穿过透明带
精子进入卵细胞膜 雌、雄原核融合
(3)精子获能 输卵管 MⅡ期
【拓展·探究】
7.如图表示哺乳动物早期胚胎发育过程,A、B表示两个不同阶段,①～⑥表示不同时期胚胎。据图回答下列问题。
(1)胚胎发育的起点是受精卵,发育过程中的细胞分裂均为________________。?
(2)④⑤⑥三个时期胚胎的名称分别是④____________,⑤________,⑥________。?
(3)A阶段的细胞进行了分裂,它们进行细胞分化了吗?A阶段内的细胞在发育全能性方面有什么共同点?
___________________________________________________________________________________________________________________________________。?
(4)下图表示蛙的受精卵发育至④的过程中,DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的有__________。(多选)?
【解析】(1)胚胎发育过程中细胞采取有丝分裂的方式进行。(2)据图分析可知:④桑葚胚,⑤囊胚,⑥原肠胚。(3)A阶段的细胞为卵裂期的细胞,细胞没有分化,细胞具有全能性。(4)受精卵发育到④的过程中每个细胞中的DNA含量基本不变,但是细胞数目增多,DNA总量增加,A正确;卵裂期细胞总体积基本不变,每个细胞的体积减小,B正确,C错误;细胞不能从外界获取营养物质,而细胞进行呼吸作用消耗有机物,因此细胞内的有机物总量减少,D错误。
答案:(1)有丝分裂 (2)桑葚胚 囊胚 原肠胚
(3)没有进行细胞分化,A阶段内的细胞都具有发育的全能性 (4)A、B
十 胚胎工程的理论基础
(20分钟·70分)
一、选择题(共7小题,每小题5分,共35分)
1.下列有关哺乳动物受精的说法正确的是
( )
A.在自然情况下,受精是在雌性的子宫内完成的
B.受精完成的标志是精子接触卵细胞膜
C.受精的实质是雌、雄原核的融合
D.精卵相遇时精子就能与卵细胞膜接触
【解析】选C。在自然情况下,受精是在雌性的输卵管内完成的,A错误;受精完成的标志是雌、雄原核的形成,B错误;受精的实质是雌、雄原核的融合,C正确;卵细胞膜位于透明带的里面,只有穿过透明带的精子才能与卵细胞膜接触,D错误。
2.中国科学家通过将大熊猫的体细胞核植入去核后的兔子卵母细胞中,在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述,错误的是
( )
A.在形成早期胚胎的过程中,依次经历了桑葚胚、囊胚、原肠胚等几个阶段
B.兔子卵母细胞质的作用是激发大熊猫体细胞核全能性的表达
C.克隆的早期胚胎中,各细胞间具有相同的遗传信息
D.在形成早期胚胎过程中,尚未出现细胞的分化
【解析】选D。在形成早期胚胎的过程中,依次经历了桑葚胚、囊胚、原肠胚等几个阶段,A正确;兔子卵母细胞质的作用是激发细胞核全能性的表达,B正确;克隆的早期胚胎是通过有丝分裂产生的,因此各细胞间具有相同的遗传信息,C正确;囊胚属于早期胚胎,它已经出现了两种不同
形态结构的细胞——内细胞团和滋养层细胞,已经出现了分化,D错误。
3.如图是胚胎发育过程中某阶段示意图,下列有关叙述错误的是
( )
A.图中②将发育为胎膜和胎盘等结构
B.图中③可发育成胎儿的各种组织
C.高等哺乳动物细胞分化开始于桑葚胚期
D.胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化
【解析】选C。图示为囊胚阶段示意图,其中①是透明带;②是滋养层,将来发育成胎盘和胎膜,A正确;③是内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织,B正确;高等哺乳动物细胞分化开始于囊胚期,C错误;①是透明带,胚胎从透明带中伸展出来的过程叫做孵化,D正确。
4.关于桑葚胚和囊胚的比较,下列叙述正确的是
( )
A.桑葚胚的内细胞团将来可发育成胎儿的各种组织
B.囊胚的滋养层细胞属于未分化的细胞
C.囊胚期细胞分化是由于遗传物质突变引起的
D.囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂
【解析】选D。内细胞团出现于囊胚,桑葚胚没有内细胞团,A错误;囊胚的内细胞团细胞和滋养层细胞属于已分化的细胞,B错误;囊胚期细胞分化的实质是基因的选择性表达,遗传物质并没有发生改变,C错误;囊胚的进一步扩大会导致透明带的破裂,D正确。
5.在动物胚胎发育过程中,早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一部位时,被移植的细胞能适应新的部位并参与该部位的器官形成,但如果在原肠胚的末期,把未来发育为蝾螈后肢的部分移植到另一蝾螈胚胎不长后肢的部位,将发育为一条额外的腿,这说明
( )
A.原肠胚末期已出现了组织分化和器官的形成
B.原肠胚末期出现了细胞分化
C.细胞是全能的
D.原肠胚已出现了三个胚层
【解析】选B。因为细胞分化是指相同细胞的后代,在形态结构和功能上向不同方向转化的过程,通过细胞分化,可以形成不同的组织和器官。把原肠胚末期的细胞移植到另一蝾螈胚胎上,从而发育成了一条额外的腿,这说明原肠胚末期出现了细胞分化。
6.胚胎发育的早期有一段时间是在透明带中进行的,这一时期称为卵裂期。其特点是
( )
A.细胞进行有丝分裂,所有细胞均具有全能性
B.每个细胞体积不变,细胞的数量增加
C.胚胎有机物总量增加,细胞DNA总量不断减少
D.所有细胞的相对表面积减小,核物质(质量)与质物质比值增大
【解析】选A。卵裂期细胞进行有丝分裂,所有细胞均具有全能性,A正确;每个细胞体积有所减小,胚胎的总体积不变,B错误;胚胎有机物由于消耗总量减少,细胞DNA总量由于复制而增加,C错误;卵裂期细胞体积减小,细胞的相对表面积增大,而不是核物质(质量)与质物质比值增大,D错误。
7.精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后,顶体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。下列有关叙述错误的是
( )
A.细胞中溶酶体酶的释放可造成细胞裂解
B.精子游向卵子所需的能量主要来自线粒体
C.精子和卵子的融合依赖于生物膜的流动性
D.受精卵细胞中的遗传物质一半来自父方,一半来自母方
【解析】选D。溶酶体内含有水解酶,溶酶体膜破裂后释放出的酶会造成细胞结构的破坏,使细胞裂解,A正确;精子游向卵子所需的能量来自细胞呼吸,而有氧呼吸的主要场所是线粒体,B正确;受精卵的形成依赖于生物膜的流动性,C正确;受精卵中的细胞核遗传物质一半来自父方另一半来自母方,而细胞质遗传物质几乎都来自母方,D错误。
二、非选择题(共2小题,共35分)
8.(17分)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)图中A、B、C阶段中,表示囊胚和原肠胚的是__________。?
(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卵子结合的生理基础是________________________________。?
【解析】(1)图中A是桑葚胚,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)桑葚胚细胞具有全能性;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)受精时的透明带和卵细胞膜发生生理反应是防止多精入卵的两道屏障。
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)透明带和卵细胞膜发生生理反应
9.(18分)观察家畜卵子的发生和成熟示意图,思考并回答下面的问题:
(1)图中①②③表示的细胞名称依次是?_____________________________。?
假设该动物体细胞内有染色体2N条,则①②③④四种细胞内的染色体数目依次是__________________________________________。?
(2)图中b、c表示的细胞分裂过程依次为________________,在精子与卵子结合过程中完成的分裂是________(填“a”“b”或“c”)。图中的p、q
表示的结构依次是__?____________________________________________________。?
(3)判断卵子是否受精的标志是?________________________________。?
【解析】(1)(2)③中有第一极体,说明b、c两个过程分别代表减数分裂Ⅰ和减数分裂Ⅱ。减数分裂Ⅰ产生的③为次级卵母细胞;卵原细胞进行DNA复制后体积增大,形成初级卵母细胞②。受精过程中进行的减数分裂Ⅱ(c)产生④,④中包含了雄原核与雌原核融合后的细胞核,染色体数目恢复到体细胞中染色体数目。
(3)在透明带与卵细胞膜间隙观察到两个极体时,说明卵子已经受精,这是判断卵子是否受精的重要标志。
答案:(1)卵原细胞、初级卵母细胞、次级卵母细胞
2N、2N、N、2N
(2)减数分裂Ⅰ、减数分裂Ⅱ c 透明带、卵细胞膜
(3)在卵细胞膜和透明带间隙可以观察到两个极体
(10分钟·30分)
1.(6分)如图表示精子入卵后,发生(或引起的)一系列变化形成受精卵的过程,下列叙述错误的是
( )
A.图中X指卵细胞膜发生生理反应,Y指卵子的减数分裂Ⅱ
B.经图中Y过程只形成了雌原核
C.精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合
D.精子入卵后精子的尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶
【解析】选B。透明带发生生理反应形成第一道屏障,卵细胞膜发生生理反应形成第二道屏障,在受精过程中卵子完成减数分裂Ⅱ,排出第二极体后,形成雌原核,A正确,B错误;精子入卵主要指精子的头部外膜与卵细胞膜融合,C正确;精子入卵后尾部留在外面,并在溶酶体的作用下自溶,D正确。
2.(6分)(不定项)如表为不同动物受精卵发育成胚胎进入子宫的时间(小时),依据题表分析正确的是
( )
动物种类
2细胞
4细胞
8细胞
16细胞
桑葚胚
进入子宫时受精卵的发育天数/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
马
24
30～36
50～60
72
98～106
6
A.小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高
B.体外马胚胎移植到子宫时选择16细胞阶段
C.受精卵发育的阶段顺序为2-4-8-16-桑葚胚
D.2-4-8-16细胞发育阶段进行的是有丝分裂
【解析】选A、C、D。小鼠胚胎在发育3天进入子宫,此时处于桑葚胚时期,牛在胚胎发育4～5天进入子宫,此时处于16细胞时期,故小鼠胚胎进入子宫时的发育程度比牛的高,A正确;马在胚胎发育6天进入子宫,此时大概处于囊胚期,故体外马胚胎移植到子宫时选择囊胚期,B错误;受精卵发育的阶段顺序为2-4-8-16-桑葚胚,C正确;2-4-8-16细胞发育阶段进行的是有丝分裂,不改变遗传物质,D正确。
【实验·探究】
3.(18分)亚麻酸(ALA)能够促进卵母细胞体外成熟和囊胚发育。为了给水牛体外胚胎产业化生产中合理使用亚麻酸提供理论依据,科研人员研究了不同浓度的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟、早期胚胎发育的影响。分析回答:
①卵母细胞的收集和体外培养:从屠宰场水牛的卵巢中收集并处理卵母细胞,随机分成5组,分别置于不同浓度亚麻酸的培养液中,在39
℃、5%CO2的培养箱中培养22～24
h。
②卵母细胞成熟判断:在显微镜下观察卵母细胞,判断其是否成熟,统计结果如表1。
③体外受精:在受精溶液中进行体外受精后,用显微镜观察判断是否完成受精。
④早期胚胎培养:将受精卵移入胚胎培养液中培养44～48
h后检查分裂情况,每隔48
h更换一次培养液,第5～9天观察囊胚发育情况,统计结果如表2。
表1 亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟的影响
ALA浓度/(μmol·L-1)
卵母细胞数
核成熟卵子数
0
229
137
10
201
133
50
227
166
100
215
137
200
215
135
表2 亚麻酸对水牛早期胚胎发育的影响
ALA浓度/(μmol·L-1)
培养卵数
分裂数
囊胚数
0
309
171
75
10
325
182
82
50
292
185
97
100
310
188
84
200
231
145
68
(1)步骤①中,细胞培养箱中加5%CO2的作用是________________。?
(2)步骤②中,成熟卵母细胞内染色体的行为特征是________________。?
(3)步骤④中,受精卵经________________(时期)发育成囊胚,培养过程定期更换培养液的目的是________________。?
(4)根据实验数据分析,亚麻酸溶液为200
μmol·L-1时,对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起________________(填“促进”或“抑制”)作用。?
(5)实验结果表明,________________μmol·L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利,判断依据是________________。?
【解析】(1)动物细胞培养时,细胞培养箱中加5%CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。
(2)卵母细胞培养到MⅡ中期时才成熟,此时期的特征是染色体的着丝点排列在赤道板上。
(3)早期胚胎发育过程为:受精卵→桑葚胚→囊胚→原肠胚;培养过程定期更换培养液的目的是清除有害代谢产物,补充营养物质。
(4)表1和表2中亚麻酸溶液为0
μmol?L-1的一组为对照组,与其相比,亚麻酸溶液为200
μmol?L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高,可见其对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育起促进作用。
(5)表1和表2中,亚麻酸溶液浓度为50
μmol?L-1时,核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高,因此50
μmol?L-1的亚麻酸对水牛卵母细胞体外成熟和囊胚发育都较有利。
答案:(1)维持培养液pH的相对稳定 (2)染色体的着丝点排列在赤道板上 (3)桑葚胚 清除有害代谢产物,补充营养物质 (4)促进 (5)50 核成熟卵子数占卵母细胞数的比例较高,囊胚数占培养卵数的比例较高
