1、第1节 胚胎工程的理论基础,1.说出哺乳动物的精子和卵细胞的发生过程。 2.比较精子和卵细胞的发生的异同。 3.记住哺乳动物的受精过程、胚胎发育过程及其主要特点。,一,二,一、生殖细胞的形成 1.精子的发生 (1)精子的形态结构:一般分为头、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。尾部很长,含有较多的线粒体,尾部是精子代谢和运动的器官。 (2)场所:精子是在睾丸中发生和成熟的。 (3)过程:精子发生的过程包括增殖期、生长期、成熟期和 精子形成期4个时期。 (4)精子发生的
2、激素调节:睾丸各曲细精管之间的间质细胞有分泌雄性激素的功能,最重要的雄性激素是睾丸酮,雄性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。,一,二,2.卵细胞的发生 (1)卵细胞的形态结构:卵细胞是哺乳动物体内最大的细胞,卵细胞的细胞膜外周由内向外依次是透明带、放射冠,卵细胞的细胞质多,核糖体十分丰富,同时还含有大量的营养物质。卵细胞不能运动。 (2)场所:卵巢是雌性动物产生卵细胞的器官,卵巢中有不同发育阶段的卵泡,卵泡分为原始卵泡、生长卵泡和成熟卵泡,卵泡是卵细胞发育的场所。 (3)过程:卵细胞发育要经过增殖期、生长期和成熟期。 (4)卵细胞发生的激素调节:脑垂体能够
3、产生卵泡刺激素和 黄体生成素,卵泡刺激素可促进卵母细胞的生长和发育,并和黄体生成素一起使卵泡细胞释放更多的雌激素促进卵泡生长,黄体生成素增高会引起排卵。,一,二,二、胚胎的发育 1.受精作用 受精是两性配子结合形成一个新细胞合子的过程。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。人和许多哺乳动物的精子是在次级卵母细胞处于减数分裂的中期时开始进入的,精子进入后,次级卵母细胞才完成减数分裂并放出第二极体,之后卵核和精核才融合为一个合子核。,一,二,2.胚胎发育的过程 早期胚胎发育包括3个阶段:桑椹胚、囊胚和原肠胚。 (1)桑椹胚:受精卵经过卵裂,形
4、成一个卵裂球或一团细胞,当卵裂球分裂到1632个细胞时,细胞紧密连接成为一个细胞团,此时叫桑椹胚。 (2)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的一排细胞叫做滋养层,此时的胚胎叫囊胚。内细胞团将来发育成完整的胚胎,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,为胚胎提供营养。,一,二,(3)原肠胚:胚胎一般在816个细胞时进入子宫,吸收子宫乳后发育加快,然后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
5、胚胎叫原肠胚。三个胚层再进一步分化,逐渐形成各种器官和系统。 思考： 胚胎发育过程中,细胞开始分化最先出现在哪个阶段? 提示:囊胚阶段开始出现细胞分化。,1.精子和卵细胞的发生的异同点,2.受精作用 (1)受精过程 第一阶段:细胞膜融合,精子入卵。 过程:精子获得受精能力精子穿过放射冠和透明带精卵细胞膜融合,精子入卵。 第二阶段:卵细胞完成减数分裂。 过程:发生卵细胞膜反应,阻止其他精子进入;卵细胞完成减数分裂。 第三阶段:精卵核融合。 特别提醒受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体;受精完成的标志是精、卵两核融合形成受精卵。,(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
6、顶体反应:精子与卵细胞接触时,顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道,是精子和卵细胞结合必不可少的条件。 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,称做透明带反应。这是防止多精入卵受精的第一道屏障。 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。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。 (3)受精的意义:维持每种生物前后代体细胞染色体数目的恒定,对于生物的遗传和变异十分重要。,3.早期胚胎发育 (1)发育起点:受精卵。 (2)增殖方式:有丝分裂。 (3)场所:输卵
7、管和子宫。 (4)过程:受精卵卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。如图:,卵裂期的特点:细胞进行有丝分裂,细胞数目不断增加,但胚胎总体积不增加或略有减小。 全能性细胞:桑椹胚及桑椹胚之前的细胞。 开始分化的时期:囊胚期,分化出内细胞团和滋养层,如图所示。,分化的关键时期:原肠胚时期。 原肠胚时期的细胞进一步发育,内细胞团表层细胞形成外胚层,进一步发育成神经系统、感觉器官、表皮及其附属结构;下方的细胞形成内胚层,进一步发育成肝、胰等腺体,以及呼吸道、消化道上皮;中胚层发育成骨骼、肌肉、循环、排泄、生殖系统等;滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘。,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,精子的形态结构 【典例1】
8、下列关于精子变形的叙述,错误的是( ) A.线粒体退化消失 B.高尔基体发育为头部的顶体 C.尾部很长,含有较多的线粒体 D.细胞核变为精子头部的主要部分 解析:精子变形时,线粒体不会退化消失,而是在尾的基部形成线粒体鞘,线粒体是精子维持生存和运动所需能量的“动力工厂”。 答案:A,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,反思领悟细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分,细胞核是精子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以及细胞代谢活动的控制中心。线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生能量的场所,是精子维持生存和运动所需能量的“动力工厂”。,题型一,题型二,题型三,题型四
9、,题型五,精子的形成过程 【典例2】 下列关于精子发生的论述,错误的是( ) A.精原细胞经有丝分裂增殖后,一部分不断增殖,一部分分化为初级精母细胞 B.初级精母细胞经历两次分裂形成精子细胞 C.精子是由精子细胞经过减数分裂产生的 D.精子细胞与精子的染色体数目相同 解析:精原细胞通过有丝分裂不断增殖,其中一部分继续增殖,另一部分分化为初级精母细胞。初级精母细胞经减数分裂形成4个精子细胞。圆形的精子细胞经过变形形成精子。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,反思领悟精原细胞是经有丝分裂产生的。进入生长期的精原细胞长大成为初级精母细胞,初级精母细胞经减数分裂形成两个次级精母细胞,再
10、经减数分裂形成4个精子细胞,再变形形成精子。,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,卵细胞的形成过程 【典例3】 下列关于卵细胞形成的说法,正确的是( ) A.排出成熟卵细胞的过程即为排卵 B.卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成 C.卵细胞产生过程中减数分裂是在精子和卵细胞结合过程中完成的 D.一个卵原细胞经过减数分裂产生两种类型的卵细胞 解析:排卵是指卵细胞从卵泡中排出,刚由卵泡排出的卵细胞尚未完全成熟,仅完成减数分裂,需要在输卵管内进一步成熟,与精子在输卵管内结合后完成减数分裂,并释放出第二极体。 答案:C,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,反思领悟对多数哺乳动物来说,由卵巢排出
11、的是进行到减数分裂中期的次级卵母细胞,只有与精子结合后才继续完成减数分裂,并释放出第二极体,所以从卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体是卵细胞受精的重要标志。,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,受精作用 【典例4】 下列关于受精过程的叙述,错误的是( ) A.获得受精能力后的精子与卵细胞相遇后,释放水解酶穿过透明带进入放射冠 B.透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障 C.精子与卵细胞膜相互融合,精子入卵 D.精子入卵后,卵细胞完成减数分裂 解析:哺乳动物的受精过程主要包括:精子穿越放射冠和透明带,精子入卵;卵细胞完成减数分裂;卵核和精核融合。获得受精能力后的精子与卵细胞相遇后,首先释
12、放水解酶穿过放射冠进入透明带,当精子接触卵细胞膜的瞬间,会产生透明带反应,阻止后来的精子入卵。精子入卵后,卵细胞完成减数分裂,然后卵核和精核相互融合为一个合子核,受精过程完成。 答案:A,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,胚胎发育的过程【典例5】 高等哺乳动物受精后不久,受精卵开始进行细胞分裂。经桑椹胚、囊胚、原肠胚和组织器官的分化,最后发育成一个完整的幼体,完成胚胎发育的全过程,右图为该过程中的某一时期示意图。下列有关叙述错误的是( )A.图中依次为透明带、滋养层、内细胞团 B.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于图示时期,终止于生命结束 C.处的细胞为处的细胞发育提供营养 D.处和
13、处的细胞将来可以发育为完整的胚胎,题型一,题型二,题型三,题型四,题型五,解析:题图为囊胚期,分别为透明带、滋养层和内细胞团。内细胞团将来发育成完整的胚胎,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,为胚胎提供营养。 答案:D 反思领悟囊胚期开始出现细胞分化,滋养层细胞发育成胎膜和胎盘,为胚胎发育提供营养;胚胎是由内细胞团的细胞发育成的。,1,2,3,4,5,6,1.以下关于精子形成过程的说法,不正确的是( ) A.精细胞中的细胞核变为精子头的主要部分 B.顶体内含有多种与受精有关的水解酶 C.线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘 D.精子的尾部含有遗传物质和线粒体,是遗传和运动器官 解析:精子细胞变形时,精
14、细胞中的细胞核变为精子头的主要部分;高尔基体发育为顶体,顶体内含有多种与受精有关的水解酶;线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘;精子的尾部含有较多的线粒体,是精子代谢和运动的器官。 答案:D,1,2,3,4,5,6,2.次级卵母细胞的减数分裂完成于( ) 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 解析:次级卵母细胞的减数分裂是在受精过程中完成的,发生在输卵管内。 答案:D,1,2,3,4,5,6,3.以下有关过程排列顺序正确的是( ) 第一次卵裂开始 释放第二极体 顶体反应 穿越透明带 精子入卵 卵核和精核融合为合子核 A. B. C. D. 解析
15、:哺乳动物的受精过程主要包括:精子发生顶体反应,穿越放射冠和透明带,精子入卵,释放第二极体,卵核和精核融合为合子核。然后受精卵进行第一次卵裂。 答案:D,1,2,3,4,5,6,4.关于桑椹胚和囊胚的比较,以下说法不正确的是( ) A.桑椹胚期各细胞的结构、功能基本相同 B.囊胚期细胞出现了细胞分化,但遗传物质未发生改变 C.囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的 D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异不是复制水平上的差异,而是由转录水平上的差异引起的 解析:细胞分化并不是由遗传物质的改变引起的,而是基因选择性表达的结果,即转录水平上的调控。 答案:C,1,2,3,4,5,6,5.下列有关哺乳动物
16、精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述,正确的是( ) A.变形后的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用 B.排卵就是排出卵细胞的过程 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:头部糖蛋白被分解的精子才能与卵细胞发生受精作用。初级卵母细胞的减数分裂是在雌性动物排卵前完成的,产生一个次级卵母细胞和第一极体,次级卵母细胞进行到减数分裂中期从卵巢中排出进入输卵管,准备与精子受精。减数分裂是在精子和卵细胞结合的过程中完成的。 答案:D,1,2,3,4,5,6,6.下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段,下列相关描述正确的是( )A.图中3是透明带,7是原肠腔 B.发育的先后顺序是甲丙乙 C.1部位的细胞将来发育成胎儿的各种组织 D.甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性,1,2,3,4,5,6,解析:图中甲是桑椹胚,乙是囊胚,丙是原肠胚,发育的先后顺序是甲乙丙。图中1是滋养层,2是内细胞团,3是透明带,4是胚泡腔,5是外胚层,6是滋养层,7是原肠腔,8是内胚层。囊胚期细胞开始分化,内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,其不具有发育的全能性。 答案:A,
