教學(xué)設(shè)計(jì)完整版：體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育

難點(diǎn)剖析知識(shí)·巧學(xué)一、胚胎工程是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過(guò)處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。二、精子和卵子的發(fā)生（哺乳動(dòng)物）1.精子的發(fā)生（1）場(chǎng)所：睪丸（曲細(xì)精管內(nèi)）。（2）時(shí)期：初情期開始，直到生理機(jī)能衰退。（3）過(guò)程：精子的發(fā)生過(guò)程可大體分為三個(gè)階段：第一階段（初級(jí)精母細(xì)胞的形成），精原細(xì)胞先分裂為兩個(gè)細(xì)胞，再經(jīng)過(guò)數(shù)次有絲分裂產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞。第二階段（精子細(xì)胞的形成）初級(jí)精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四個(gè)含單倍染色體的精子細(xì)胞。第三階段（精子的形成），圓形的精子細(xì)胞經(jīng)過(guò)變形才能形成精子，細(xì)胞核變?yōu)榫宇^的主要部分，高爾基體發(fā)育為頭部的頂體，中心體演變?yōu)榫拥奈玻€粒體聚集在尾的基部形成線粒體鞘膜，其他物質(zhì)濃縮為原生質(zhì)滴。哺乳動(dòng)物成熟的精子外形似蝌蚪，分為頭、頸和尾三部分，其大小與動(dòng)物的體型大小無(wú)關(guān)。疑點(diǎn)突破精子細(xì)胞變成精子的過(guò)程中，細(xì)胞中很多結(jié)構(gòu)會(huì)消失，如何解釋細(xì)胞核和線粒體都保留下來(lái)？為什么精子中的線粒體會(huì)集中在尾的基部？細(xì)胞核和線粒體都是精子結(jié)構(gòu)中的重要部分。其中，細(xì)胞核是精子遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所，也是參與精、卵結(jié)合和后代遺傳特性與細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心。而線粒體則是精子進(jìn)行有氧呼吸分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)能量的場(chǎng)所。精子中的線粒體集中在尾的基部形成線粒體鞘，是精子維持生存和運(yùn)動(dòng)能量的“動(dòng)力工廠”或“發(fā)動(dòng)機(jī)”。2.卵子的發(fā)生（1）場(chǎng)所：卵巢、輸卵管。（2）時(shí)期：性別分化以后。（3）過(guò)程：雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞通過(guò)有絲分裂增加其數(shù)量，演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍形成卵泡。初級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎樱p數(shù)第一次分裂是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，結(jié)果產(chǎn)生了次級(jí)卵母細(xì)胞和第一極體；減數(shù)第二次分裂是在精子和卵子的結(jié)合過(guò)程中完成的，結(jié)果產(chǎn)生了成熟卵子和第二極體）。辨析比較精子和卵子的發(fā)生主要有哪些異同點(diǎn)？場(chǎng)所開始時(shí)間細(xì)胞增殖方式子細(xì)胞數(shù)目形狀是否變形重要區(qū)別精子睪丸的曲細(xì)精管初情期以后先有絲分裂后兩次連續(xù)的減數(shù)分裂（減數(shù)分裂場(chǎng)所不變）4個(gè)精子細(xì)胞形狀似蝌蚪是多數(shù)哺乳動(dòng)物卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲(chǔ)備是在出生前（胎兒時(shí)期）完成的卵子卵巢、輸卵管性別分化以后先有絲分裂后兩次不連續(xù)的減數(shù)分裂（減數(shù)分裂場(chǎng)所改變：分別是在卵巢和輸卵管內(nèi)完成）1個(gè)卵細(xì)胞球形否三、受精受精是精子與卵子結(jié)合形成合子（即受精卵）的過(guò)程。發(fā)生場(chǎng)所主要是在雌性動(dòng)物的輸卵管內(nèi)。1.準(zhǔn)備階段1——精子獲能：剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性動(dòng)物生殖道發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精能力。這一生理現(xiàn)象被稱為“精子獲能”。2.準(zhǔn)備階段2——卵子的準(zhǔn)備：剛排出的卵子不是成熟的卵子，需要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，直到減數(shù)第二次分裂的中期，才具備與精子受精的能力。3.受精階段：主要過(guò)程包括：精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合。要點(diǎn)提示（1）防止多精入卵受精的兩道屏障：透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用。（2）受精標(biāo)志：在卵黃帶和透明帶的間隙可以觀察到兩個(gè)極體。知識(shí)拓展精子在雌性生殖道內(nèi)是如何獲能的？精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此，在一般情況下，精液中的精子無(wú)法獲能。只有當(dāng)交配后精液進(jìn)入雌性動(dòng)物的生殖道時(shí)，由生殖道分泌產(chǎn)生一種物質(zhì)解除對(duì)精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。精子在雌性動(dòng)物生殖道內(nèi)獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。四、胚胎發(fā)育胚胎發(fā)育的早期有一段時(shí)間是在透明帶內(nèi)進(jìn)行的，這一時(shí)期稱為卵裂。其特點(diǎn)是：細(xì)胞分裂方式為有絲分裂，細(xì)胞的數(shù)目不斷增加，但胚胎的總體積并不增加，或略有縮小。其主要階段如下：1.桑椹胚：胚胎細(xì)胞數(shù)為32個(gè)左右，形成致密的細(xì)胞團(tuán)，這一階段前的每個(gè)細(xì)胞都具有發(fā)育成完整胚胎的潛能，屬于全能細(xì)胞。2.囊胚：細(xì)胞開始出現(xiàn)分化。聚集在胚胎一端，個(gè)體較大的細(xì)胞，稱為內(nèi)細(xì)胞團(tuán)，將來(lái)發(fā)育成胎兒的本身；沿透明帶內(nèi)壁擴(kuò)展和排列的、個(gè)體較小的細(xì)胞，稱為滋養(yǎng)層細(xì)胞，將來(lái)發(fā)育成胎膜和胎盤。胚胎內(nèi)部出現(xiàn)囊胚腔后，囊胚進(jìn)一步擴(kuò)大，會(huì)導(dǎo)致透明帶破裂。3.原腸胚：囊胚孵化后進(jìn)一步發(fā)育，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)表層的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層。由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫原腸腔。滋養(yǎng)層則發(fā)育為胎兒的胎膜和胎盤。問題·探究問題1卵泡對(duì)人類生命具有什么價(jià)值？探究:女性新生兒的兩側(cè)卵巢就有70萬(wàn)～200萬(wàn)個(gè)原始卵泡，到青春期約有4萬(wàn)個(gè)。在胎兒及兒童期可偶見少量卵泡生長(zhǎng)，但都不能發(fā)育成熟。從青春期開始，卵巢在垂體周期性分泌的促性腺激素的影響下，每隔28天左右有1個(gè)卵泡發(fā)育成熟并排出1個(gè)卵細(xì)胞，左右卵巢交替排卵。一生中約排卵400余個(gè)，其余卵泡均于不同年齡先后退化為閉鎖卵泡。問題2原腸胚是怎樣形成的？探究:囊胚繼續(xù)發(fā)育，部分位于外表面的細(xì)胞通過(guò)各種細(xì)胞運(yùn)動(dòng)方式(如：移入、內(nèi)卷、內(nèi)陷)進(jìn)入內(nèi)部從而形成一個(gè)二層或三層的原腸胚。這種細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)過(guò)程稱為原腸形成。留在外面的稱為外胚層，遷移到里面的稱為內(nèi)胚層或中、內(nèi)胚層。原來(lái)的囊胚腔亦隨原腸腔的形成而逐漸消失。典題·熱題例1每一物種都可保持本物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定，在動(dòng)物受精作用的過(guò)程中，有一系列的機(jī)制保證一個(gè)精子與一個(gè)卵細(xì)胞結(jié)合，而防止多個(gè)精子與卵細(xì)胞結(jié)合，從而保證本物種染色體數(shù)目的穩(wěn)定。下列哪些生理作用可防止多個(gè)精子與卵細(xì)胞結(jié)合()①精子變形，細(xì)胞核物質(zhì)集中在精子頭部②精子獲能③頂體反應(yīng)④透明帶反應(yīng)⑤卵黃膜封閉作用A.①②B.①③C.③⑤D.④⑤解析：受精過(guò)程中的一系列機(jī)制可以防止多個(gè)精子與卵細(xì)胞結(jié)合，從而保證前后代遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定。精子的變形，使精子具有靈活運(yùn)動(dòng)的能力，使精子迅速運(yùn)動(dòng)，找到卵細(xì)胞；精子獲能是精子在雌性生殖道中經(jīng)過(guò)一系列生理變化，獲得受精的能力；頂體反應(yīng)使頂體內(nèi)的酶釋放出來(lái)，可以直接溶解卵丘細(xì)胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越放射冠的通路；透明帶反應(yīng)是指精子觸及卵黃膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來(lái)精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)；精子進(jìn)入卵細(xì)胞后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作卵黃膜封閉作用。答案：D深化升華精子進(jìn)入卵細(xì)胞要穿過(guò)三道屏障，即卵丘細(xì)胞（放射冠）、透明帶和卵黃膜。但真正能阻止多精入卵的屏障是透明帶反應(yīng)和卵黃膜的封閉作用。例2研究表明，大多數(shù)動(dòng)物如蛙的受精卵在卵裂期隨著卵裂的進(jìn)行胚胎的體積并不增大，但胚胎細(xì)胞核的總質(zhì)量與細(xì)胞質(zhì)的總質(zhì)量（核/質(zhì)）比值卻發(fā)生變化。下列符合卵裂期核質(zhì)質(zhì)量比值變化趨勢(shì)的示意圖是（）解析：蛙受精卵細(xì)胞卵裂時(shí)，隨著有絲分裂的進(jìn)行，細(xì)胞數(shù)量增加，但細(xì)胞的總體積并不增加，卵裂中DNA復(fù)制，細(xì)胞核數(shù)目增多，細(xì)胞核的總質(zhì)量增加，所以核質(zhì)質(zhì)量的比值會(huì)不斷增加。答案：A例3精子獲能發(fā)生在()A.曲細(xì)精管B.輸精管C.附睪D.女性生殖道解析：人類或大多數(shù)哺乳動(dòng)物的精子必須在相應(yīng)雌性個(gè)體生殖道內(nèi)停留一段時(shí)間才能獲得使卵子受精的能力。這樣一個(gè)精子獲得使卵子受精能力的過(guò)程稱為精子獲能。當(dāng)精子進(jìn)入雌性生殖道后，去能因子的頂體抑制作用被解除，可能是由于精子表面電荷的改變或一些酶的分解作用，使精子的“去能因子”脫落或活性改變，精子膜活化，從而恢復(fù)精子的受精能力。使精子獲能的主要部位在子宮，其次是輸卵管等處。答案：D辨析比較注意區(qū)分精子獲能場(chǎng)所和受精場(chǎng)所。受精場(chǎng)所是輸卵管。卵子成熟的場(chǎng)所和受精卵發(fā)育的最初場(chǎng)所也是輸卵管。例4關(guān)于桑椹胚和囊胚的比較，以下說(shuō)法不正確的是()A.桑椹胚期各細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的功能基本相同B.囊胚期細(xì)胞出現(xiàn)了細(xì)胞分化，但遺