2024-2025学年高二生物人教版选择性必修3同步练习 第2章 第3节 第1课时 胚胎工程的理论基础

第3节胚胎工程第1课时胚胎工程的理论基础课标内容(1)简述受精和胚胎早期发育的基本过程。(2)说明胚胎的形成经过了受精及早期发育等过程。知识点1受精和受精阶段1.胚胎工程的概念2.受精(1)概念：精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。(2)场所：哺乳动物的受精在输卵管内完成。(3)准备阶段①精子获能获得受精能力，而不是获得能量②卵子的准备(3)受精的过程知识点2胚胎早期发育1.场所：输卵管。2.过程(1)刚排出的精子即能与卵子受精。(×)提示：刚排出的精子必须在生殖道中获能后才能与卵子受精。(2)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是子宫。(×)提示：精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。(3)精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核。(√)(4)囊胚期细胞还没有分化。(×)提示：囊胚期细胞已分化形成内细胞团和滋养层细胞。(5)原肠胚变大导致透明带破裂而孵化出来。(×)提示：发生孵化的是囊胚。一、受精的过程【情境探疑】受精是精子与卵子结合形成合子(即受精卵)的过程。它包括受精前的准备阶段和受精阶段。观察哺乳动物受精过程，并回答相关问题：(1)防止多精入卵的两道屏障为透明带反应和卵细胞膜反应。这有什么意义？提示：其意义是保证遗传的稳定性。(2)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，这个过程叫作精子获能。卵子一般在排出后都要在输卵管中进一步成熟，当达到减数第二次分裂时，才具备与精子受精的能力。(3)受精的标志是观察到两个极体或雌、雄原核。(4)请分析受精卵中的遗传物质的来源。提示：细胞核中的遗传物质一半来自精子，一半来自卵细胞；细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵细胞。(5)精子与卵细胞的结合，体现了细胞膜具有什么功能？提示：体现了细胞膜具有进行细胞间的信息交流的功能。1.精子获能(1)场所：雌性动物的生殖道。(2)其他获能方法：将精子培养在获能液中使其获能，获能液的有效成分有肝素、Ca2＋载体等。2.受精的标志：透明带和卵细胞膜之间有两个极体或雌、雄原核。因为多数哺乳动物的第一极体不进行减数分裂Ⅱ，因而不会形成两个第二极体，观察到的两个极体为一个第一极体和一个第二极体。3.卵巢、卵泡、卵子和排卵(1)卵巢：雌性动物的主要生殖器官，含处于不同发育时期的卵泡。(2)卵泡：由卵母细胞和周围的卵泡细胞组成。(3)卵子：一般指雌性动物的生殖细胞。(4)排卵：指卵子从卵泡中排出的过程，正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。动物排出卵子的成熟程度不同，马、犬等是初级卵母细胞，猪、羊等是次级卵母细胞。(5)图示4.受精卵的遗传物质中，核遗传物质一半来自精子(父本)，一半来自卵子(母本)，细胞质中的遗传物质几乎全部来自卵子。精细胞的线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，卵细胞的线粒体在细胞质中，受精时，精子的尾部脱落，只有其头部进入卵子，因此，受精卵中的线粒体主要由卵子提供。【典例应用】例1下列关于体内受精过程的排序，正确的是()①受精卵第一次分裂开始②释放第二极体③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶④精子穿越卵细胞膜外的结构⑤雌、雄原核的形成⑥两个原核靠近，核膜消失A.①②③④⑤⑥ B.③②④⑤⑥①C.④⑤②①③⑥ D.③④②⑤⑥①答案D解析体内受精的具体过程为③获能后的精子与卵子相遇并释放多种酶→④精子穿越卵细胞膜外的结构→精子入卵→②卵子完成减数分裂Ⅱ并排出第二极体→⑤雌、雄原核的形成→⑥雌、雄原核靠近，核膜消失→①受精卵第一次分裂开始，D正确。例2下列关于精卵结合的叙述，错误的是()A.哺乳动物受精过程中精子穿越透明带后，进入卵细胞膜B.卵子一般在排出一段时间后才能被精子穿入C.刚刚排出的精子，不能立即与卵子结合受精D.在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜会发生生理反应，阻止其他精子进入答案D解析哺乳动物受精过程中精子需穿越透明带，进入卵细胞膜，A正确；卵子排出后需要在输卵管中进一步成熟，到MⅡ期，才能被精子穿入，B正确；刚刚排出的精子，不能立即与卵子结合受精，必须获能后才能获得受精能力，C正确；在精子触及卵细胞膜的瞬间，卵细胞膜外的透明带会发生生理反应，阻止其他精子进入透明带，D错误。二、胚胎早期发育【情境探疑】如图为哺乳动物胚胎早期发育的过程。(1)图中所示胚胎的名称：Ⅰ表示桑葚胚，Ⅱ表示囊胚，Ⅲ表示原肠胚。(2)图中a、b过程中，细胞的分裂方式为有丝分裂，这种早期分裂称为卵裂，其特点是细胞的数量不断增加，但胚胎总体积并不增加。(3)图中开始出现细胞分化的时期是Ⅱ，该时期胚胎分化出内细胞团和滋养层。(4)胚胎发育过程中细胞分化最显著的阶段是哪个时期？细胞分化的原因是什么？提示：细胞分化最显著的阶段是原肠胚。细胞分化的原因是细胞内基因的选择性表达。1.卵裂期细胞或物质的变化规律项目变化项目变化细胞数目增多每个细胞内的DNA总量不变每个细胞体积减小有机物总量减少DNA总量增多物质种类增多2.掌握胚胎发育各个时期的特点(1)高等动物的个体发育过程包括胚胎发育和胚后发育，胚胎发育的起点是受精卵，终点是成熟的胎儿；胎儿出生后的发育过程属于胚后发育。因此，高等动物个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。动物细胞全能性随分化程度的提高而越来越难以表现。(3)桑葚胚及以前阶段的每一个细胞都具有发育成完整胚胎的潜能。(4)囊胚阶段细胞开始出现分化，囊胚阶段的内细胞团细胞具有发育的全能性。(5)原肠胚阶段细胞进一步分化，已分化形成外、中、内三个胚层。【典例应用】例3(多选)(2023·山东师范大学附中高二期中)右图为哺乳动物受精卵发育过程中某一时期的示意图，下列叙述正确的是()A.图中的细胞还没有分化，图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团B.此图为囊胚期，胚胎的总体积并未增加，有机物的总量减少C.对胚胎性别进行鉴定时，取③中的细胞做性别鉴定D.胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化答案BD解析题图为囊胚期示意图，囊胚时期细胞已出现分化，形成滋养层和内细胞团，A错误；题图为囊胚期，胚胎的总体积并未增加，有机物的总量减少，B正确；对胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的②滋养层细胞进行鉴定，C错误；胚胎从①中伸展出来的过程叫作孵化，D正确。例4(2023·安徽宿州高二期中)下列关于哺乳动物个体发育的说法错误的是()A.个体发育的基础是细胞分裂和细胞分化B.囊胚期的每一个细胞都具有全能性C.早期胚胎发育的过程可分为受精卵、卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚几个阶段D.伴随个体发育过程的进行，细胞的分化程度越来越高，全能性越来越低答案B解析细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分化是个体发育的基础，A正确；囊胚期细胞已经开始分化，只有内细胞团细胞具有全能性，滋养层细胞不具有全能性，B错误；早期胚胎发育的过程可分为受精卵、卵裂期、桑葚胚、囊胚、原肠胚几个阶段，C正确；伴随个体发育过程的进行，细胞的分化程度越来越高，但是细胞的全能性会越来越低，D正确。思维导图晨读必背1.精子获能后才有受精能力；卵子发育到MⅡ期，才具备与精子受精的能力。2.防止多精入卵的两道屏障：①透明带反应；②卵细胞膜反应。3.囊胚细胞分化形成内细胞团和滋养层细胞。内细胞团发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞发育成胎膜和胎盘。4.囊胚进一步扩大，会导致透明带破裂，胚胎从其中伸展出来，这一过程叫作孵化。随堂检测1.下列关于胚胎工程的说法，错误的是()A.胚胎工程是指对动物早期胚胎进行多种显微操作和处理的技术B.胚胎工程主要有体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术C.经处理后获得的胚胎，需要移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的需求D.胚胎工程实际上是在体外条件下对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作答案A解析胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求，A错误。2.下列关于受精过程的叙述，错误的是()A.获能后的精子与卵子相遇后，释放多种酶溶解卵细胞膜外的一些结构B.卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障C.精子入卵后，尾部脱落形成雄原核D.雄原核形成的同时，卵子完成减数分裂Ⅱ答案B解析透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，B错误。3.(多选)(2023·山东泰安高二检测)高等哺乳动物的胚胎发育一般都要经历“受精卵→卵裂期→桑葚胚→囊胚→原肠胚→幼体形成”等阶段。下列有关叙述正确的是()A.受精卵通过有丝分裂不断增加细胞数量B.卵裂期细胞数量不断增加，胚胎总体积也在不断增加C.原肠胚细胞通过增殖分化形成幼体的各种组织和器官D.幼体形成后仍然保留着少数具有分裂和分化能力的细胞答案ACD解析卵裂期细胞的数量不断增加，胚胎总体积并不增加，B错误。4.关于桑葚胚和囊胚的比较，以下说法错误的是()A.细胞分化开始于桑葚胚B.桑葚胚各细胞的结构、功能基本相同C.囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变D.囊胚期内细胞团和滋养层细胞的差异是转录水平上的差异引起的答案A解析细胞分化开始于囊胚期，A错误。5.(多选)(2023·山东济宁高二期末)体外受精技术实际上是在体外条件下，对人的自然受精条件进行的模拟操作。右图表示体内受精的部分过程，有关分析错误的是()A.图中的第一极体和卵子均处于减数分裂Ⅱ中期，故体外受精时应从卵巢中选择吸取减数分裂Ⅰ中期的卵子B.①②过程卵细胞会通过透明带反应和卵细胞膜反应，拒绝其他精子再进入卵内C.精子入卵后，被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核D.受精卵形成后通过输卵管进入子宫，在子宫内进行有丝分裂，开始发育答案AD解析排出的卵子需要在输卵管内进一步成熟，才能参与受精，所以在体外受精时应从输卵管内冲取成熟的卵子，对于大型动物可从卵巢内获取卵母细胞，但需要在体外培养到减数分裂Ⅱ中期才能参与受精，A错误；根据受精过程可知，①②过程卵细胞会通过透明带反应和卵细胞膜反应，拒绝其他精子再进入卵内，B正确；精子入卵后，卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，形成雌原核，C正确；受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育，D错误。eq\a\vs4\al(课时精练)(时间：30分钟)【基础对点】知识点1受精和受精阶段1.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.精子需要释放多种酶才能溶解、穿越卵细胞膜外的透明带等结构C.精子触及卵细胞膜的瞬间发生卵细胞膜反应D.卵子在输卵管内发育到MⅡ期时才具备受精的能力答案C解析精子触及卵细胞膜的瞬间发生透明带反应，C错误。2.(2023·山东菏泽高二期中)下列有关哺乳动物体内受精的表述，错误的是()A.精子入卵后，精子的核体积直接变大发育成雄原核B.精子入卵后，被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，形成雌原核C.透明带和卵细胞膜会发生相应生理反应来防止多精入卵D.动物排出的卵子有的可能是初级卵母细胞，有的可能是次级卵母细胞答案A解析精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂并形成一个新的核膜，最后形成一个比原来精子的核还大的雄原核，A错误。3.(2023·江苏盐城伍佑中学高二期中)植物的有性生殖过程中，一个卵细胞与一个精子成功融合后通常不再与其他精子融合。我国科学家最新研究发现，当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2。这两种酶能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合。下列相关叙述错误的是()A.防止多精入卵能保持后代染色体数目稳定B.未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2C.多精入卵可以产生更多的种子D.ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合答案C解析多精入卵会导致子代有来自卵细胞和多个精子的染色体，不会产生更多种子，反而会破坏亲子代之间遗传信息的稳定性，A正确，C错误；结合题意“当卵细胞与精子融合后，植物卵细胞特异表达和分泌天冬氨酸蛋白酶ECS1和ECS2”可知，未受精的情况下，卵细胞不分泌ECS1和ECS2，B正确；据题意可知，ECS1和ECS2能降解一种吸引花粉管的信号分子，避免受精卵再度与精子融合，推测该过程是由ECS1和ECS2通过影响花粉管导致卵细胞和精子不能融合，D正确。知识点2胚胎的早期发育4.(2023·河北衡水高二期末)下图为哺乳动物受精作用及胚胎发育的示意图，a、b表示胚胎发育的两个不同时期。下列有关叙述错误的是()A.①过程中发生了非同源染色体自由组合B.②过程中细胞通过有丝分裂的方式增殖C.a时期可分离得到胚胎干细胞D.b时期会分化成三个胚层答案A解析①过程是受精作用，没有发生非同源染色体的自由组合，非同源染色体的自由组合发生在减数分裂产生配子的过程中，A错误。5.(2023·山东泰安高二检测)囊胚期是哺乳动物胚胎发育的一个重要阶段。下列关于囊胚的叙述，错误的是()A.囊胚期以前的时期，细胞一般都具有全能性B.滋养层细胞将来发育成胎儿的各种组织C.囊胚从透明带中被挤压出来称为孵化D.从受精卵到囊胚的发育过程中每个细胞的核质比逐渐增大，胚胎中DNA总量逐渐增加答案B解析滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B错误。6.(2023·郑州一中高二检测)科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中，克隆出一批大熊猫胚胎。下列有关克隆大熊猫胚胎的叙述，正确的是()A.克隆出的早期胚胎，其各细胞的细胞核具有相同的遗传信息B.兔子卵母细胞的细胞质不能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性C.在形成早期胚胎的过程中，胚胎发育依次经历了囊胚、桑葚胚、原肠胚等阶段D.在重组细胞发育成早期胚胎的过程中，细胞进行减数分裂答案A解析克隆是无性繁殖，各细胞的细胞核具有相同的遗传信息，A正确；科学家通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中，已经成功克隆出一批大熊猫胚胎，说明兔子卵母细胞的细胞质能激发大熊猫细胞的细胞核表现出全能性，B错误；在形成早期胚胎的过程中，先出现桑葚胚，后出现囊胚，C错误；在重组细胞发育成早期胚胎的过程中，细胞进行有丝分裂，D错误。7.(2023·江苏徐州高二期中)右图为胚胎发育过程中某时期示意图。有关说法错误的是()A.该图显示透明带破裂，出现孵化现象B.图中的内细胞团将来发育成胎膜和胎盘C.此时期的细胞开始出现分化D.此时期表示胚胎发育的囊胚期答案B解析题图中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，B错误。【综合提升】8.(2023·北京四中高二期中)关于哺乳动物的有性生殖过程，下列表述正确的是()A.卵巢中排出的是已经完成减数分裂的卵细胞B.雄性动物排出的精子在运动到雌性输卵管的过程中获能C.卵裂早期，随分裂次数增加，胚胎总体积明显增大D.原肠胚虽具有三个胚层，但其细胞没有发生分化答案B解析卵子在与精子结合的过程中(受精过程)完成减数分裂Ⅱ，A错误；刚排出的精子不能立即与卵子结合，必须在雌性动物的生殖道内发生相应生理变化后，才具备受精能力，这一生理现象叫作精子获能，B正确；卵裂早期，随分裂次数增加，胚胎总体积并不增加，C错误；原肠胚分化形成内、外、中三个胚层，D错误。9.(2023·山东临沂高二期中)下列有关受精作用及胚胎发育的叙述，错误的是()A.观察卵子是否受精的重要标志是卵细胞膜和透明带之间是否出现两个极体B.防止多精入卵的两道屏障是顶体反应和卵细胞膜反应C.受精作用完成的标志是雌、雄原核融合形成合子D.精子细胞膜与卵子细胞膜的融合依靠了细胞膜的结构特点答案B解析透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应是防止多精入卵的第二道屏障，B错误。10.(2023·河南许昌高二阶段练习)在受精卵形成过程中，参与受精的卵细胞不仅提供了一半的核遗传物质DNA，其细胞质还提供了额外的蛋白质和RNA等。下列有关卵细胞携带的这些蛋白质和RNA的叙述，正确的是()A.卵细胞携带的蛋白质在其他细胞中不存在B.卵细胞的细胞质中的RNA不携带遗传信息C.受精卵中不存在转录形成这些RNA的基因D.这些蛋白质和RNA可能在早期胚胎发育中起作用答案D解析卵细胞携带的蛋白质在其他细胞中也可能存在，如呼吸酶，A错误；卵细胞的细胞质中的RNA来自细胞核中基因的转录，携带遗传信息，B错误；受精卵中含有的一半的核遗传物质来自卵细胞，所以受精卵中也可能存在转录形成这些RNA的基因，C错误；卵细胞的细胞质中的这些蛋白质和RNA可能在受精卵的早期胚胎发育中起作用，D正确。11.(多选)下图表示高等动物的个体发育过程，下列说法正确的是()eq\x(受精卵)→eq\x(桑葚胚)→eq\x(囊胚)→eq\x(原肠胚)→eq\x(幼体)→eq\x(\a\al(性成熟,的个体))A.受精卵卵裂形成桑葚胚的过程中，每个细胞体积不断增大B.受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的C.在胚胎发育过程中，幼体所需要的原料全部来自受精卵的细胞质D.原肠胚具有三个胚层答案BD解析受精卵形成桑葚胚的过程中，细胞数目增多，但胚胎总体积并不增大，因此每个细胞的体积减小，A错误；受精卵发育为桑葚胚的过程是在透明带内完成的，B正确；在胚胎发育过程中，早期胚胎发育所需要的原料来自卵黄，幼体所需要的原料来自母体，C错误；原肠胚具有三个胚层，D正确。12.(多选)(2023·山东省实验中学高二期中)下列关于试管婴儿的叙述，正确的是()A.女性在取卵前通常通过服用促性腺激素以促进自身超数排卵B.精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体C.采集到的卵母细胞和精子要分别进行成熟培养和获能处理，然后才能用于体外受精D.受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到雌、雄原核或两个极体答案BC解析促性腺激素的化学本质为蛋白质，口服后会被消化道内的消化酶分解，故不能口服，A错误；精子入卵后被激活的卵子完成减数分裂Ⅱ，排出第二极体，B正确；体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至MⅡ期才能进行受精作用，C正确；受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体(一个是第一极体，还有一个是第二极体)，D错误。13.(多选)(2023·山东潍坊一中高二检测)下图为哺乳动物早期胚胎发育的过程，下列有关叙述错误的是()A.Ⅰ时期为桑葚胚，该时期的细胞具有发育的全能性B.过程a和b使胚胎细胞数目增多，有机物的含量增多C.Ⅱ时期囊胚腔中不含任何物质D.细胞分化从Ⅱ时期开始，贯穿于动物的整个生命历程答案BC解析Ⅰ时期为桑葚胚，含有的所有细胞都是全能细胞，该时期的细胞具有发育的全能性，A正确；过程a表示卵裂形成桑葚胚，过程b表示桑葚胚形成囊胚，这两个过程均需要消耗能量，故胚胎中有机物的含量均减少，B错误；Ⅱ时期囊胚腔中含有液体成分，C错误；细胞分化从Ⅱ(囊胚)时期开始，贯穿于动物的整个生命历程，D正确。14.(2023·江苏盐城高二检测)根据下图所示的哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题。(1)图中字母表示的结构名称是：a__________、