第三單元 胚胎工程
第1講 胚胎工程理論
【重難點(diǎn)突破】
一、精子的產(chǎn)生
1、場(chǎng)所：睪丸的曲細(xì)精管。
2、時(shí)期：初情期開(kāi)始，直到生殖機(jī)能衰退。
3、過(guò)程：精原細(xì)胞→1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞→2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞→4個(gè)精細(xì)胞→4個(gè)精子
其中：1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞→2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞是減數(shù)第一次分裂，2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞→4個(gè)精細(xì)胞是減數(shù)第二次分裂；精細(xì)胞的變形：精細(xì)胞的細(xì)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(xiàn)粒體變成尾鞘；細(xì)胞質(zhì)變成原生質(zhì)滴脫落。
4、特點(diǎn)：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(dòng)物產(chǎn)生的精子中提取出四個(gè)，經(jīng)測(cè)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(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．這四個(gè)精子至少來(lái)自?xún)蓚�(gè)精原細(xì)胞
B．這四個(gè)精子可能來(lái)自同一個(gè)精原細(xì)胞
C．AB、ab不可能來(lái)自同一個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞
D．AB、Ab不可能來(lái)自同一個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞
【答案】B

【解析】正確掌握精子發(fā)生過(guò)程和機(jī)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(gè)體的基因型是AaBb，精子是經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的，減數(shù)分裂時(shí)

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

【變式訓(xùn)練】
1、有關(guān)精子的發(fā)生，錯(cuò)誤的是（ ）
A.經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生初級(jí)精母細(xì)胞
B.初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減Ⅰ產(chǎn)生兩個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞
C.每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減Ⅱ產(chǎn)生兩個(gè)精細(xì)胞
D.產(chǎn)生的精細(xì)胞經(jīng)過(guò)變形，形成精子
【答案】A
【解析】掌握精子發(fā)生過(guò)程的變化是關(guān)鍵。精原細(xì)胞→1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞→2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞→4個(gè)精細(xì)胞→4個(gè)精子；1個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞→2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞是減數(shù)第一

次分裂，2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞→4個(gè)精細(xì)胞是減數(shù)第二次分裂；精細(xì)胞經(jīng)過(guò)變形變成精子。

2、正常精細(xì)胞形成精子的過(guò)程中，細(xì)胞的很多結(jié)構(gòu)退化消失，但保留了大量的線(xiàn)粒體，因?yàn)榫�(xiàn)粒體可以合成精子運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)是精子的生命活動(dòng)需要消耗ATP的能力。

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

比較項(xiàng)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(duì)汞的敏感性對(duì)汞不敏感對(duì)汞敏感
睪丸中表達(dá)情況成熟的精子細(xì)胞中表達(dá)初級(jí)精母細(xì)胞到
精子細(xì)胞中表達(dá)

（1）在大白鼠細(xì)胞中可進(jìn)行圖示生理過(guò)程的結(jié)構(gòu)有 ；此過(guò)程涉及到的酶主要有 等。
（2）②的名稱(chēng)是 ，③的名稱(chēng)是 。
（3）從AQP7和AQP8在睪丸中的表達(dá)來(lái)看，細(xì)胞分化的原因之一是 的結(jié)果。
（4）在AQP7和AQP8合成過(guò)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(duì)初級(jí)精母細(xì)胞和精子的影響，哪一個(gè)更大些? 。
【答案】（1）細(xì)胞核 線(xiàn)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(dá) （4）翻譯后的肽鏈被切去的氨基酸數(shù)目不同 （5）初級(jí)精母細(xì)胞
二、卵子的產(chǎn)生
1、場(chǎng)所：卵巢中
2、時(shí)期：
（1）初級(jí)卵母細(xì)胞的形成是在胎兒時(shí)期，初級(jí)卵母細(xì)胞被卵泡細(xì)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(gè)次級(jí)卵母細(xì)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(guò)程中完成的，產(chǎn)生一個(gè)成熟的卵子和第二極體。
3、特點(diǎn)：減數(shù)分裂染色體數(shù)目減半，細(xì)胞質(zhì)不均等分裂。
【典題演示】
1、哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備，是在哪個(gè)時(shí)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(guò)程是關(guān)鍵。卵泡是突破口，初級(jí)卵母細(xì)胞的形成是在胎兒時(shí)期，初級(jí)卵母細(xì)胞被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。
【變式訓(xùn)練】
1、下列不是精子、卵子發(fā)生的區(qū)別的是
A、初級(jí)精母、卵母細(xì)胞的形成時(shí)間
B、減數(shù)I和減數(shù)Ⅱ的時(shí)間的連續(xù)性
C、成熟生殖細(xì)胞是否經(jīng)過(guò)變形
D、成熟生殖細(xì)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(jī)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(xì)胞的產(chǎn)生過(guò)程是減數(shù)分裂，染色體數(shù)目是體細(xì)胞的一半。
2、1個(gè)卵泡可以形成的卵子數(shù)目是（ ）
A、1個(gè)B、2個(gè)C、3個(gè)D、4個(gè)
【答案】A
【解析】正確掌握卵子發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞種類(lèi)和數(shù)目的變化是突破口。一個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞和一個(gè)極體，一個(gè)次級(jí)卵母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生一個(gè)卵子和第二極體。
3、以下關(guān)于豬的排卵說(shuō)法正確的是（ ）
A、哺乳動(dòng)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(shí)質(zhì)上是排出的初級(jí)卵母細(xì)胞D、排卵實(shí)質(zhì)上是排出的次級(jí)卵母細(xì)胞
【答案】D
【解析】掌握卵子發(fā)育過(guò)程中幾個(gè)典型時(shí)期是重點(diǎn)。哺乳動(dòng)物卵泡的形成是胎兒時(shí)期，排卵是指排出初級(jí)卵母細(xì)胞也有的排出是次級(jí)卵母細(xì)胞，總之是不成熟的；豬、牛、羊排出的是次級(jí)卵母細(xì)胞。
三、受精作用
1、精子獲能
（1）場(chǎng)所：雌性動(dòng)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(zhǔn)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(dá)初級(jí)卵母細(xì)胞，有的到達(dá)次級(jí)累嗎細(xì)胞。
（2）受精能力：到達(dá)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(kāi)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(shí)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(gè)復(fù)合酶系。頂體外膜與精子質(zhì)膜在許多位點(diǎn)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(jìn)入雌性生殖道后，經(jīng)過(guò)獲能和完成頂體反應(yīng)才能和卵結(jié)合。一般認(rèn)為，卵丘細(xì)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(jìn)頂體反應(yīng)。
（2）透明帶反應(yīng)：在第一個(gè)精子進(jìn)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(lái)的精子不易進(jìn)入,這種現(xiàn)象稱(chēng)為透明帶反應(yīng)。這是防止多精受精的重要機(jī)制之一。
（3）卵黃膜的封閉作用：當(dāng)精子接觸卵黃膜時(shí)，會(huì)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(dāng)?shù)谝粋�(gè)精子進(jìn)入卵黃膜后，會(huì)立即引起卵黃膜的緊縮、增厚，產(chǎn)生阻止其他精子進(jìn)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(biāo)志：受精的標(biāo)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(biāo)志是雌雄原核融合成合子。注意：還有的地方認(rèn)為受精完成的標(biāo)志是在透明帶和卵黃膜的空隙觀察到兩個(gè)極體。
【典題演示】
1、（2010海門(mén)二模）關(guān)于高等動(dòng)物受精作用的敘述，錯(cuò)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(guò)程中，卵子完成減數(shù)第二次分裂
C.精子細(xì)胞膜與卵子細(xì)胞膜融合依靠了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
D.精子與卵子相遇后，會(huì)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(guò)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(guò)放射冠的。
【變式訓(xùn)練】
1、動(dòng)物受精作用的實(shí)質(zhì)是 ( )
A．精子和卵細(xì)胞的相互識(shí)別
B．精子的頭部進(jìn)入到卵細(xì)胞內(nèi)
C．一個(gè)卵細(xì)胞只能與一個(gè)精子結(jié)合
D．卵細(xì)胞的細(xì)胞核與精子的細(xì)胞核相互融合
【答案】D
【解析】正確掌握受精和受精完成的標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)鍵。受精的標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)是雌雄原核融合成合子。
2、關(guān)于受精過(guò)程的敘述錯(cuò)誤的是 ( )
A．獲能后的精子與卵子相遇后，釋放頂體酶穿過(guò)透明帶進(jìn)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(shí)，卵子完成第二次減數(shù)分裂
【答案】A
【解析】掌握受精過(guò)程精子和卵子的變化是重點(diǎn)。卵子的結(jié)構(gòu)是突破口。受精作用時(shí)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(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過(guò)程和早期胚胎培養(yǎng)
1、受精卵發(fā)育的開(kāi)始場(chǎng)所是輸卵管，早期胚胎培養(yǎng)是在培養(yǎng)液里進(jìn)行。
2、細(xì)胞分裂的方式是有絲分裂
3、過(guò)程：
（1）卵裂期：在透明帶內(nèi)發(fā)育，細(xì)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(gè)時(shí)期，胚胎細(xì)胞數(shù)目達(dá)到32個(gè)左右，在此以前的細(xì)胞都是全能細(xì)胞。
（3）囊胚：細(xì)胞出現(xiàn)分化，個(gè)體較大的，在胚胎一端的為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，發(fā)育成胎兒的各種組織；沿透明帶的內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的、個(gè)體較小的細(xì)胞是滋養(yǎng)層細(xì)胞，發(fā)育成胎膜和胎盤(pán)。
（4）原腸胚：出現(xiàn)內(nèi)外胚層和原腸腔。
4、對(duì)于采集到的卵母細(xì)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(jìn)行體外受精進(jìn)行早期胚胎培養(yǎng)。

【典題演示】（2009江蘇）下列關(guān)于哺乳動(dòng)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(xì)胞數(shù)目和有機(jī)物總量在不斷增加
B．胚胎分割時(shí)需將原腸胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割
C．胚胎干細(xì)胞具有細(xì)胞核大、核仁小和蛋白質(zhì)合成旺盛等特點(diǎn)
D．胚胎干細(xì)胞是一類(lèi)未分化細(xì)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(diǎn)是關(guān)鍵點(diǎn)。胚胎分割是將桑椹胚和囊胚的進(jìn)行均等分割，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)是囊胚的結(jié)構(gòu)。
【變式訓(xùn)練】
1、(2010南通三模)下列有關(guān)哺乳動(dòng)物精子和卵細(xì)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(xì)胞相遇即可發(fā)生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵細(xì)胞的過(guò)程
C．卵細(xì)胞形成時(shí)的分裂過(guò)程均在卵巢內(nèi)完成
D．受精作用完成的標(biāo)志是在卵黃膜和透明帶之間觀察到兩個(gè)極體
【答案】D
【解析】掌握受精作用和生殖細(xì)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(jìn)行獲能處理，才能與卵細(xì)胞完成受精作用；排卵是排出初級(jí)卵母細(xì)胞或者次級(jí)卵母細(xì)胞，都還沒(méi)有成熟；卵細(xì)胞形成的過(guò)程中，減數(shù)第二次分裂發(fā)生在精子與卵細(xì)胞結(jié)合時(shí)。
2、（2010南京三模）（多選）取某哺乳動(dòng)物的染色體DNA被32P標(biāo)記的精子與未被標(biāo)記的卵細(xì)胞進(jìn)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(xì)胞的說(shuō)法，錯(cuò)
誤是 （ ）
A．第二次卵裂結(jié)束時(shí)，最多有4個(gè)細(xì)胞帶放射性
B．次級(jí)卵母細(xì)胞在受精作用過(guò)程中完成減數(shù)第二次分裂
C．取胚胎細(xì)胞制片觀察，每個(gè)細(xì)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(guò)透明帶進(jìn)入放射冠
【答案】CD
【解析】掌握受精過(guò)程和受精卵的發(fā)育時(shí)關(guān)鍵。胚胎細(xì)胞雖然有很強(qiáng)的分裂能力，但是細(xì)胞周期決定了只有在分裂期的前中能夠看見(jiàn)染色體，所以不是所有細(xì)胞都能看見(jiàn)染色體；精子接觸卵子時(shí)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(duì)象進(jìn)行的研究工作，請(qǐng)分析回答問(wèn)題。
（1）進(jìn)行小鼠胚胎工程操作時(shí)，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(jìn)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(shí)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(shí)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(xì)胞間隙擴(kuò)大，接著胚胎內(nèi)部出現(xiàn)裂隙，這是胚胎_________期開(kāi)始的標(biāo)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(xì)胞松弛素B處理（作用類(lèi)似于用秋水仙素處理植物細(xì)胞），處理后的受精卵可發(fā)育成小鼠。這種方法在動(dòng)物新品種選育中的顯著優(yōu)點(diǎn)是 。
（3）如果將小鼠甲的體細(xì)胞核移入小鼠乙的去核卵細(xì)胞中，由重組細(xì)胞發(fā)育成小鼠丙，則小鼠丙的基因來(lái)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(jī)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(qǐng)分析因外源基因插入導(dǎo)致受精卵死亡的最可能原因 。
【答案】（1）促進(jìn)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(shí)間 （3）小鼠甲（體細(xì)胞）的核基因和小鼠乙（卵細(xì)胞）的細(xì)胞質(zhì)基因 （4）外源基因的插入使受精卵內(nèi)生命活動(dòng)必需的某些基因不能正常表達(dá)
【總結(jié)提升】
1、精子產(chǎn)生初情期，精原細(xì)胞變成初級(jí)精母細(xì)胞，初級(jí)精母細(xì)胞進(jìn)行減數(shù)第一次分裂產(chǎn)生次級(jí)精母細(xì)胞，次級(jí)精母細(xì)胞再進(jìn)行減數(shù)第二次分裂產(chǎn)生精細(xì)胞，精細(xì)胞變形為精子。
2、初級(jí)卵母細(xì)胞在胎兒時(shí)期形成，并被卵泡細(xì)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(gè)次級(jí)卵母細(xì)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(guò)程中完成的，產(chǎn)生一個(gè)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(jí)卵母細(xì)胞進(jìn)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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