第三單元 胚胎工程
第1講 胚胎工程理論
【重難點突破】
一、精子的產(chǎn)生
1、場所：睪丸的曲細精管。
2、時期：初情期開始，直到生殖機能衰退。
3、過程：精原細胞→1個初級精母細胞→2個次級精母細胞→4個精細胞→4個精子
其中：1個初級精母細胞→2個次級精母細胞是減數(shù)第一次分裂，2個次級精母細胞→4個精細胞是減數(shù)第二次分裂；精細胞的變形：精細胞的細胞核變成精子的頭部，高爾基體發(fā)育為精子的頂體，中心體變成精子的尾，線粒體變成尾鞘；細胞質(zhì)變成原生質(zhì)滴脫落。
4、特點：減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半。

【典題演示】
1、（2010南京期末）從某動物產(chǎn)生的精子中提取出四個，經(jīng)測定基因型分別為AB、Ab、aB、ab，若不考慮交叉互換與基因突變，下列說法錯誤的是（ ）
A．這四個精子至少來自兩個精原細胞
B．這四個精子可能來自同一個精原細胞
C．AB、ab不可能來自同一個次級精母細胞
D．AB、Ab不可能來自同一個初級精母細胞
【答案】B

【解析】正確掌握精子發(fā)生過程和機理是突破口。根據(jù)四種精子的基因型AB、Ab、aB、ab可以判定個體的基因型是AaBb，精子是經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生的，減數(shù)分裂時

同源染色體要分裂，一個精原細胞只能產(chǎn)生AB、ab或者Ab、AB的精子，所以至少來源于2個精母細胞。

【變式訓練】
1、有關(guān)精子的發(fā)生，錯誤的是（ ）
A.經(jīng)過減數(shù)分裂產(chǎn)生初級精母細胞
B.初級精母細胞經(jīng)過減Ⅰ產(chǎn)生兩個次級精母細胞
C.每個次級精母細胞經(jīng)過減Ⅱ產(chǎn)生兩個精細胞
D.產(chǎn)生的精細胞經(jīng)過變形，形成精子
【答案】A
【解析】掌握精子發(fā)生過程的變化是關(guān)鍵。精原細胞→1個初級精母細胞→2個次級精母細胞→4個精細胞→4個精子；1個初級精母細胞→2個次級精母細胞是減數(shù)第一

次分裂，2個次級精母細胞→4個精細胞是減數(shù)第二次分裂；精細胞經(jīng)過變形變成精子。

2、正常精細胞形成精子的過程中，細胞的很多結(jié)構(gòu)退化消失，但保留了大量的線粒體，因為線粒體可以合成精子運動所必需的（ ）
A.乙醇 B.ATP C.胰島素 D.淀粉
【答案】B
【解析】精子的運動是精子的生命活動需要消耗ATP的能力。

3、下圖是大白鼠細胞內(nèi)某生理過程示意圖，下表是其曲細精管細胞中存在的兩種水通道蛋白AQP7和AQP8的部分比較。請分析回答下列問題：

比較項目 AQP7

AQP8
多肽鏈數(shù)1 1
氨基酸數(shù)269 263
mRNA堿基數(shù)。1500 1500
對汞的敏感性對汞不敏感對汞敏感
睪丸中表達情況成熟的精子細胞中表達初級精母細胞到
精子細胞中表達

（1）在大白鼠細胞中可進行圖示生理過程的結(jié)構(gòu)有 ；此過程涉及到的酶主要有 等。
（2）②的名稱是 ，③的名稱是 。
（3）從AQP7和AQP8在睪丸中的表達來看，細胞分化的原因之一是 的結(jié)果。
（4）在AQP7和AQP8合成過程中，與核糖體結(jié)合的信使RNA堿基數(shù)目相同，但AQP7和AQP8所含氨基酸數(shù)目不同（不考慮起始密碼和終止密碼），原因是 。
（5）大白鼠汞中毒后，對初級精母細胞和精子的影響，哪一個更大些? 。
【答案】（1）細胞核 線粒體 解旋酶 RNA聚合酶 （2）胞嘧啶脫氧核苷酸 胸腺嘧啶核苷酸
（3）基因的選擇性表達 （4）翻譯后的肽鏈被切去的氨基酸數(shù)目不同 （5）初級精母細胞
二、卵子的產(chǎn)生
1、場所：卵巢中
2、時期：
（1）初級卵母細胞的形成是在胎兒時期，初級卵母細胞被卵泡細胞包圍形成卵泡。
（2）減數(shù)第一次分裂發(fā)生在排卵前形成一個次級卵母細胞和第一極體。
（3）減數(shù)第二次分裂是發(fā)生在精子和卵子結(jié)合過程中完成的，產(chǎn)生一個成熟的卵子和第二極體。
3、特點：減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半，細胞質(zhì)不均等分裂。
【典題演示】
1、哺乳動物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備，是在哪個時期完成的
A.出生前 B.出生后至性成熟前 C.性成熟期 D.性成熟期以后
【答案】A
【解析】掌握卵子的發(fā)育過程是關(guān)鍵。卵泡是突破口，初級卵母細胞的形成是在胎兒時期，初級卵母細胞被卵泡細胞包圍形成卵泡。
【變式訓練】
1、下列不是精子、卵子發(fā)生的區(qū)別的是
A、初級精母、卵母細胞的形成時間
B、減數(shù)I和減數(shù)Ⅱ的時間的連續(xù)性
C、成熟生殖細胞是否經(jīng)過變形
D、成熟生殖細胞中染色體數(shù)量
【答案】D
【解析】掌握精子和卵子的發(fā)生機理是關(guān)鍵。正確區(qū)分精子和卵子的不同是突破口。生殖細胞的產(chǎn)生過程是減數(shù)分裂，染色體數(shù)目是體細胞的一半。
2、1個卵泡可以形成的卵子數(shù)目是（ ）
A、1個B、2個C、3個D、4個
【答案】A
【解析】正確掌握卵子發(fā)育過程中細胞種類和數(shù)目的變化是突破口。一個初級卵母細胞經(jīng)過減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生一個次級卵母細胞和一個極體，一個次級卵母細胞進行減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生一個卵子和第二極體。
3、以下關(guān)于豬的排卵說法正確的是（ ）
A、哺乳動物卵泡的形成是在初情期B、排卵是指排出成熟的卵泡
C、排卵實質(zhì)上是排出的初級卵母細胞D、排卵實質(zhì)上是排出的次級卵母細胞
【答案】D
【解析】掌握卵子發(fā)育過程中幾個典型時期是重點。哺乳動物卵泡的形成是胎兒時期，排卵是指排出初級卵母細胞也有的排出是次級卵母細胞，總之是不成熟的；豬、牛、羊排出的是次級卵母細胞。
三、受精作用
1、精子獲能
（1）場所：雌性動物的生殖道，特別是子宮和輸卵管。
（2）結(jié)果：精子具有受精能力。
2、卵子準備
（1）排卵：是指卵子從卵泡中排出，排出的卵子未成熟，有的到達初級卵母細胞，有的到達次級累嗎細胞。
（2）受精能力：到達減數(shù)第二次分裂的中期。
3、受精的特征
（1）頂體反應(yīng)：精子獲能后，與卵膜或卵表面相接觸，頂體開始產(chǎn)生的一系列改變。頂體內(nèi)的結(jié)合素（卵結(jié)合蛋白）可識別特異的糖基序列，以保證精子與卵的種特異性結(jié)合。頂體中含有頂體酶系統(tǒng)，它是一個復合酶系。頂體外膜與精子質(zhì)膜在許多位點的融合，并形成許多小囊泡狀結(jié)構(gòu)，最后頂體外膜破裂，頂體內(nèi)各種酶的釋放和頂體內(nèi)膜的暴露。自附睪排出的精子進入雌性生殖道后，經(jīng)過獲能和完成頂體反應(yīng)才能和卵結(jié)合。一般認為，卵丘細胞和透明帶是誘發(fā)產(chǎn)生頂體反應(yīng)的主要因素。體外培養(yǎng)條件下，Ca2+、K+及高蛋白培養(yǎng)液能誘發(fā)及促進頂體反應(yīng)。
（2）透明帶反應(yīng)：在第一個精子進入卵表的透明帶以后,透明帶的性質(zhì)則發(fā)生變化,使后來的精子不易進入,這種現(xiàn)象稱為透明帶反應(yīng)。這是防止多精受精的重要機制之一。
（3）卵黃膜的封閉作用：當精子接觸卵黃膜時，會立即被卵黃膜表面的微絨毛所包合，所后精子外膜與卵黃膜融合，精子入卵。入卵后立即發(fā)生卵黃膜封閉作用，是指當?shù)谝粋�精子進入卵黃膜后，會立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，產(chǎn)生阻止其他精子進入卵內(nèi)與卵子結(jié)合受精的生理反應(yīng)，也叫做多精子入卵阻滯。

阻止多精入卵的措施：透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用
（4）受精和受精完成的標志：受精的標志是在透明帶和卵黃膜的空隙出現(xiàn)第二極體；受精完成的標志是雌雄原核融合成合子。注意：還有的地方認為受精完成的標志是在透明帶和卵黃膜的空隙觀察到兩個極體。
【典題演示】
1、（2010海門二模）關(guān)于高等動物受精作用的敘述，錯誤的是
A.受精作用發(fā)生在輸卵管
B.精子和卵子的結(jié)合過程中，卵子完成減數(shù)第二次分裂
C.精子細胞膜與卵子細胞膜融合依靠了細胞膜結(jié)構(gòu)的特點
D.精子與卵子相遇后，會發(fā)生頂體反應(yīng)，防止多精入卵
【答案】D
【解析】正確掌握受精作用的過程是關(guān)鍵。防止多精入卵的措施是透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用。頂體反應(yīng)是精子通過放射冠的。
【變式訓練】
1、動物受精作用的實質(zhì)是 ( )
A．精子和卵細胞的相互識別
B．精子的頭部進入到卵細胞內(nèi)
C．一個卵細胞只能與一個精子結(jié)合
D．卵細胞的細胞核與精子的細胞核相互融合
【答案】D
【解析】正確掌握受精和受精完成的標準是關(guān)鍵。受精的標志是透明帶和卵黃膜的間隙出現(xiàn)第二極體，受精完成的標準是雌雄原核融合成合子。
2、關(guān)于受精過程的敘述錯誤的是 ( )
A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠
B．透明帶反應(yīng)是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子與卵黃膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同時，卵子完成第二次減數(shù)分裂
【答案】A
【解析】掌握受精過程精子和卵子的變化是重點。卵子的結(jié)構(gòu)是突破口。受精作用時發(fā)生的變化依次是頂體反應(yīng)、透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用。卵子的最外面是放射冠。
四、動物胚胎發(fā)育的基本過程和早期胚胎培養(yǎng)
1、受精卵發(fā)育的開始場所是輸卵管，早期胚胎培養(yǎng)是在培養(yǎng)液里進行。
2、細胞分裂的方式是有絲分裂
3、過程：
（1）卵裂期：在透明帶內(nèi)發(fā)育，細胞數(shù)量增加，胚胎總體積并不增加，或略有縮小。
（2）桑椹胚是卵裂期的一個時期，胚胎細胞數(shù)目達到32個左右，在此以前的細胞都是全能細胞。
（3）囊胚：細胞出現(xiàn)分化，個體較大的，在胚胎一端的為內(nèi)細胞團，發(fā)育成胎兒的各種組織；沿透明帶的內(nèi)壁擴展和排列的、個體較小的細胞是滋養(yǎng)層細胞，發(fā)育成胎膜和胎盤。
（4）原腸胚：出現(xiàn)內(nèi)外胚層和原腸腔。
4、對于采集到的卵母細胞要培養(yǎng)到減數(shù)第二次分裂的中期，精子要獲能處理。進行體外受精進行早期胚胎培養(yǎng)。

【典題演示】（2009江蘇）下列關(guān)于哺乳動物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述，正確的是
A．卵裂期胚胎中細胞數(shù)目和有機物總量在不斷增加
B．胚胎分割時需將原腸胚的內(nèi)細胞團均等分割
C．胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點
D．胚胎干細胞是一類未分化細胞，可從早期胚胎中分離獲取
【答案】B
【解析】掌握哺乳胚胎發(fā)育的的階段和胚胎工程的特點是關(guān)鍵點。胚胎分割是將桑椹胚和囊胚的進行均等分割，內(nèi)細胞團是囊胚的結(jié)構(gòu)。
【變式訓練】
1、(2010南通三模)下列有關(guān)哺乳動物精子和卵細胞的發(fā)生以及受精作用的敘述，正確的是
A．采集到的精子和卵細胞相遇即可發(fā)生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵細胞的過程
C．卵細胞形成時的分裂過程均在卵巢內(nèi)完成
D．受精作用完成的標志是在卵黃膜和透明帶之間觀察到兩個極體
【答案】D
【解析】掌握受精作用和生殖細胞的發(fā)育是關(guān)鍵。受精作用是突破口。采集到的精子要進行獲能處理，才能與卵細胞完成受精作用；排卵是排出初級卵母細胞或者次級卵母細胞，都還沒有成熟；卵細胞形成的過程中，減數(shù)第二次分裂發(fā)生在精子與卵細胞結(jié)合時。
2、（2010南京三模）（多選）取某哺乳動物的染色體DNA被32P標記的精子與未被標記的卵細胞進行體外
受精和早期胚胎培養(yǎng)。若不考慮染色體變異，下列關(guān)于該受精卵形成及其分裂所產(chǎn)生后代細胞的說法，錯
誤是 （ ）
A．第二次卵裂結(jié)束時，最多有4個細胞帶放射性
B．次級卵母細胞在受精作用過程中完成減數(shù)第二次分裂
C．取胚胎細胞制片觀察，每個細胞內(nèi)都可以看到染色體
D．獲能的精子與卵子相遇，釋放頂體酶穿過透明帶進入放射冠
【答案】CD
【解析】掌握受精過程和受精卵的發(fā)育時關(guān)鍵。胚胎細胞雖然有很強的分裂能力，但是細胞周期決定了只有在分裂期的前中能夠看見染色體，所以不是所有細胞都能看見染色體；精子接觸卵子時釋放的頂體酶先溶解放射冠，在溶解透明帶。
3、(2008江蘇)下面是以小鼠為對象進行的研究工作，請分析回答問題。
（1）進行小鼠胚胎工程操作時，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）飼養(yǎng)成年雌鼠，并注射促進性腺激素，目的是 。然后從雌鼠輸卵管中取出卵子，在一定條件下培養(yǎng)成熟；并從雄鼠附睪中取出精子，在一定條件下培養(yǎng)一段時間，目的是 。再在37℃，5%CO2條件下，精卵共同作用4h，沖洗后繼續(xù)培養(yǎng)。定時在顯微鏡下觀察胚胎的變化，第5天右以看到胚胎發(fā)生收縮，細胞間隙擴大，接著胚胎內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，這是胚胎_________期開始的標志。
（2）如果體外受精后，在精核與卵核融合之前，用微型吸管除雄核，再用細胞松弛素B處理（作用類似于用秋水仙素處理植物細胞），處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動物新品種選育中的顯著優(yōu)點是 。
（3）如果將小鼠甲的體細胞核移入小鼠乙的去核卵細胞中，由重組細胞發(fā)育成小鼠丙，則小鼠丙的基因來源于 。
（4）如果將外源基因?qū)�入小鼠受精卵，則外源基因可能隨機插入到小鼠受精卵DNA中。這種受精卵有的可發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，有的卻死亡。請分析因外源基因插入導致受精卵死亡的最可能原因 。
【答案】（1）促進排卵（或超數(shù)排卵） 使精子獲能 囊胚 （2）容易獲得純合子并縮短育種時間 （3）小鼠甲（體細胞）的核基因和小鼠乙（卵細胞）的細胞質(zhì)基因 （4）外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動必需的某些基因不能正常表達
【總結(jié)提升】
1、精子產(chǎn)生初情期，精原細胞變成初級精母細胞，初級精母細胞進行減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生次級精母細胞，次級精母細胞再進行減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生精細胞，精細胞變形為精子。
2、初級卵母細胞在胎兒時期形成，并被卵泡細胞包圍形成卵泡，減數(shù)第一次分裂發(fā)生在排卵前形成一個次級卵母細胞和第一極體。
3、減數(shù)第二次分裂是發(fā)生在精子和卵子結(jié)合過程中完成的，產(chǎn)生一個成熟的卵子和第二極體。
4、獲能的精子和處于減數(shù)第二次分裂中期的次級卵母細胞進行受精作用。
5、頂體反應(yīng)打通道，透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用阻止多精入卵。
6、胚胎發(fā)育在輸卵管和子宮，有絲分裂貫始終；經(jīng)歷桑椹胚、囊胚和原腸胚等。


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