高中生物《动物胚胎发育的基本过程》学案2 中图版选修3

1 第三章第三章 胚胎工程第一节胚胎工程第一节 动物的胚胎发育动物的胚胎发育 学习目标学习目标 1 简述哺乳动物的精子和卵子的发生过程 A 2 说出受精作用的概念 A 3 简述哺乳动物胚胎发育的基本过程 A 4 简述动物早期胚胎培养常用的方法及其基本原理 A 5 说出胚胎移植技术的概念及其应用 A 知识梳理知识梳理 一 哺乳动物生殖细胞的发生和受精作用 1 精子的发生 1 场所 睾丸的曲细精管 2 时间 从初情期开始 直到生殖机能衰退 3 过程 第一阶段 初级精母细胞的形成 位于曲细精管壁的精原细胞先分裂为两个细胞 然后进行数次有丝分裂 产生多个初级精母细胞 第二阶段 精子细胞的形成 一个初级精母细胞连续进行两次分裂 即减数分裂 M 产生两个次级精母细胞 M 共产生 4 个精子细胞 第三阶段 精子细胞经过变形为精子 细胞核变为精子的头主要部分 高尔基体 发育为头部的顶体 中心体演变为精子的尾 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘 同时 其它物质浓缩为球状 叫原生质滴 例题例题 1 1 有关精子的发生 错误的是 A 经过减数分裂 产生初级精母细胞 B 初级精母细胞经过减数第一次分裂产生两个次级精母细胞 C 两个次级精母细胞经过减数第二次分裂产生两个精子细胞 D 产生的精子细胞经过变形 形成精子 例题例题 2 2 以下对精子形成过程的说法 不正确的是 A 精子细胞中的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 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜 D 细胞内的其它物质浓缩为球体 叫做原生质滴 原生质滴中 存在中心体 2 卵子的发生 1 场所 卵巢 2 时间 从 时期开始 胎儿时期完成了 的形成和在 卵巢内的储备 3 过程 卵原细胞 初级卵母细胞 1 个初级卵母细胞 1 个次级卵母细胞 第一极体 排卵前后完成 1 个次级卵母细胞 1 个卵子 第二极体 过程中完成 2 例例 3 3 哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备 是在哪个时期完成的 A 出生前 B 出生后至性成熟 C 性成熟时期 D 性成熟以后 例例 4 4 排卵时 细胞处于的时期是 A 卵原细胞 B 初级卵母细胞 C 成熟卵细胞 D 初级卵母细胞或次级卵母细胞 3 受精作用 1 概念 卵细胞和精子相互识别 融合成为受精卵 即合子 的过程 2 场所 输卵管中 3 过程 准备阶段 精子的获能 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 卵泡液 输卵管分泌物 血清等液 体可使精子获能 准备阶段 卵子的准备 动物排出的可能是次级卵母细胞 也可能是初级卵母细 胞 都要在输卵管内进一步成熟 达到减数第二次分裂的中期时 才具备与精子受精的能 力 受精阶段 受精过程主要包括精子穿越放射冠和透明带 进入卵黄膜 原核形成和 配子结合 精子与卵子相遇 首先发生顶体反应 精子穿过放射冠 接触透明带 穿过透 明带 接触卵黄膜 多精入卵受精的第一道屏障是透明带 第二道屏障是卵黄膜 精子入 卵后另一变化 尾部脱离 两组染色体合为一组 形成一个含二倍染色体的合子 也就是 受精卵 注意注意 1 受精标志标志 第二极体的形成 受精完成标志是雌雄原核融合成合子 2 防止多精入卵受精的两道屏障 屏障一 透明带反应 当精子越过放射冠 进入透明带并接触卵黄膜的瞬间 卵子发出指 令 信号 产生阻止后续的精子进入透明带的生理反应 屏障二 卵黄膜封闭作用 当第一个精子进入卵黄膜后 会立即引起卵黄膜的紧缩 增厚 产生阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精的生理反应 也叫做多精子入卵阻滞 3 受精作用的结果结果 使单倍体的精子和卵子结合形成二倍体的受精卵 染色体数目恢复到体细 胞中的数目 其中一半染色体来自父方 另一半来自母方 3 减数分裂和受精作用的意义意义 对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定 对于生 物的遗传和变异 都是十分重要的 二 哺乳动物胚胎发育的基本过程 1 概念 是指受精卵发育成幼体的过程 受精过程的完成 标志着胚胎发育的开始 2 过程 受精卵 卵裂 桑椹胚 囊胚 原肠胚 胚层分化 胎儿 3 各个时期的特点 1 卵裂期 合子形成后即在输卵内进行有丝分裂 这个过程叫卵裂 其特点是 细胞分 裂为有丝分裂 细胞的数量增加 但胚胎的总体积不增加或略有缩小 因此每个细胞的体 3 积会随分裂的进行不断缩小 但核内遗传物质并未减少 2 桑椹胚 当胚胎数目达到 32 个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑椹 叫桑椹 胚 这一阶段前的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能 属于全能干细胞 3 囊胚 桑椹胚继续分裂 中间出现一个腔 腔内充满液体 称为囊胚 a 细胞出现分化 内细胞团和滋养层 内细胞团将来发育成胎儿的各种组织 滋养层将 来发育成胎膜和胎盘 b 出现囊胚腔 是胚胎内部一个含有液体的囊腔 c 发生孵化 即囊胚进一步扩大 导致透明带破裂 胚胎从中伸展出来 4 原肠胚 特点 一孔 胚孔 两腔 扩大生原肠腔 缩小的囊胚腔 三胚层 外胚层 由内细胞团表层细胞形成 中胚层 由内细胞团的部分表层细胞和部分下方的细胞共同形 成 内胚层 内细胞团下层的细胞形成 三 胚胎工程的主要技术与应用 胚胎工程是对动物生殖细胞 受精卵和早期胚胎细胞所进行的多种显微操作和处理技 术 由体外受精技术 胚胎移植技术 胚胎分割技术 胚胎冷冻保存技术和性别控制技术 等组成的现代生物技术 胚胎发育学是胚胎工程的理论基础 1 体外受精技术 1 概念 是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术 属有性生殖过程 2 基本原理 人工模拟体内环境 包括营养 温度 pH 等 使初级卵母细胞成熟 同 时使精子获能 最终完成受精作用 并有计划地保存胚胎等 3 操作 卵母细胞的采集和培养 对体型小的动物用促性腺激素处理 从输卵管冲取 卵子 可直接受精 对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞 要在体外培养成熟 体外受精技术是哺乳动物胚胎移植技术 克隆技术 转基因技术和性别控制技术不可 缺少的组成部分 例例 5 5 我国首例 虎狮兽 2002 年在南京红山动物园诞生 它是利用了雄虎的精子和雌 狮的卵 子进行 体外受精 而产生 下列有关说法正确的是 A 在体外受精前 要对精子进行获能处理 B 用化学物质处理掉卵黄膜便于精子进入 C 抽取精子 卵子的细胞核进行融合 D 精子入卵后进行人工处理防止多精入卵 2 早期胚胎培养 1 培养液成分 哺乳动物胚胎的培养成分一般都比较复杂 除一些无机盐和有机盐类外 还需要添 加维生素 激素 氨基酸 核苷酸等营养成分以及血清等物质 2 培养过程 精子与卵子在体外受精后 应将受精卵移入发育培养液中继续培养 以检查受精 状况和受精卵的发育能力 当胚胎发育到适宜阶段时 可将其取出向受体移植或冷冻保存 说明说明 不同动物胚胎移植的时间不同 例如 牛 羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶 段才进 行移植 小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植 人的体外受精胚胎 即试管胚胎 可在 4 个细胞阶段移植 4 例例 6 6 胚胎早期培养需要用液体培养基 此培养液的成分是 A 水 无机盐 维生素 激素 有机盐 氨基酸 核苷酸 血清等 B 蔗糖 水 无机盐 维生素 激素 C 蔗糖 水 无机盐 氨基酸 核苷酸 血清 D 水 无机盐 维生素 有机盐 淀粉等 3 胚胎移植技术 1 概念 将雌性动物的早期胚胎移植到同种的 生理状态相同的其他雌性动物的体内 使之继续发育为新个体的技术 2 优势 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 缩短供体本身的繁殖周期 3 胚胎移植的生理学基础 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相同的 对供体和受体进行同期发情处理 早期胚胎形成后处于游离状态 为胚胎的收集提供可能 受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应 移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响 4 胚胎移植的程序 对供 受体母牛进行选择 用激素进行同期发情处理 对供体母牛用激素 促性腺激素 做超数排卵处理 选择同种优秀公牛配种 有性生殖过程 对胚胎进行收集 此时胚胎处于游离状态 对胚胎进行质量检查 此时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚 胚胎移植 或冷冻保存 检查受体母牛是否受孕 产下胚胎移植的犊牛 例例 7 7 下列有关动物胚胎移植的叙述中 错误的是 A 受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植 B 受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态 C 超数排卵技术要使用一定的激素 D 试管婴儿只是受精即早期卵裂过程在试管中进行 4 胚胎分割技术 1 概念 用显微手术方法将早期胚胎切割成 2 4 8 等份 经体内或体外培养后植入 受体 以获得同卵双生或同卵多生后代的技术 可看作是动物无性繁殖或克隆 2 基本过程 选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中 用分割针或分割刀片将其切开 吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体 注意 内细胞团要均等分割 否 则会影响胚胎的恢复和进一步发育 5 胚胎冷冻保存技术 1 概念 将动物的早期胚胎 通过特殊的保护剂和降温措施 使其长期保存在超低温 环境下 2 优势 可以使胚胎移植不受时间和地域的限制 简化引种过程 6 动物性别控制技术 指通过人为干预 使动物按照人们的愿望繁衍所需性别的后代的技术 基础检测基础检测 1 关于哺乳动物减数分裂及受精作用的说法正确的是 A 经减数分裂形成成熟的精子和卵子后 才能完成受精作用形成受精卵 5 B 次级卵母细胞只有与精子结合后 才能完成减数第二次分裂 C 精子在睾丸内成熟和获能后 才能与卵子结合 D 精子获能的本质就是使已经成熟的精子获得与卵子结合所需的足够的能量 2 透明带反应发生在什么时候 A 排卵时 B 精子与放射冠接触时 C 顶体释放水解酶后 D 精子接触卵黄膜时 3 在受精过程中 精子必须发生顶体反应 释放顶体酶 顶体酶可使精子穿过放射冠 透明带 卵细胞膜 卵细胞恢复并很快完成了第一次成熟分裂 精子和卵细胞的细胞核分别形成雄原核和雌原核 透明带反应防止了多精入卵和多精受精的发生 A B C D 4 发展试管动物技术具有重要意义 下列关于这方面叙述错误的 A 试管动物技术可解决动物生育率低的问题 B 试管动物技术可以更多 更有效地利用动物卵细胞 C 试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜 D 试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖 5 下列在胚胎移植中没有必要进行的是 A 对供体和受体要进行选择 B 要用激素对供体进行超数排卵处理 C 供体和受体要进行免疫检查 防止发生免疫排斥反应 D 胚胎移植常采用手术法和非手术法两种 6 牛胚胎移植的基本程序如下图 请据图回答 1 图中 a b c 过程分别是 指 2 供体牛的主要职能是 受体母牛必须具备 3 为了提高牛胚胎的利用率 常采取的方法是 处理的时期是 4 从哺乳动物早期胚胎或原始性腺中分离出来的细胞 称为 ES 或 EK 细胞 这类细胞的 形态特征有 7 英国纽卡斯尔大学约翰 伯恩教授领导的研究小组 2008 年 4 月 1 日宣布 他们已从人 的皮肤细胞中提取出细胞核 然后将其植入几乎被完全剔除了遗传信息的牛卵细胞或兔卵 6 细胞中 从而培育出半人半兽混合胚胎 如图所示 该胚胎发育到第三天时已含有 32 个 细胞 研究人员希望它能继续生长到六天 再从胚胎中取出干细胞供医学研究使用 1 有人担心此项研究会培育出 牛头人身 式的怪物 而生物学家认为不可能 支持生 物学家的理由是 2 混合胚胎的基因组成有 99 以上都是人类的 只有不到 1 是牛的 这 1 的牛基因 位于 3 通过对母牛注射 激素 可获得更多的牛卵母细胞 哺乳动物的胚胎干细 胞简称 ES 或 EK 细胞 是由 分离出来的一类细胞 早期胚胎的培养液成分较复 杂 除一些无机盐和有机盐类外 还需添加维生素 激素 氨基酸 核苷酸等营养成分 以及 等物质 4 如果想同时得到多头基因型相同的 重组动物 可通过 技术得以实现 但 应选择发育到桑椹胚或囊胚时期的早期胚胎进行操作 在对囊胚期胚胎进行分割时