高中生物体内受精和早期胚胎发育学案

1

一个初级精母细胞 两个 四个含 染色体的 M Ⅰ

M Ⅱ 精原细胞 精原细胞 有丝分裂

MⅡ

染色体复制 ①顶体的发生 ②尾的发育 ③精子头出现 ④细胞质浓缩 ⑤精子形成 图3-2 精子细胞变成精子示意图 细胞核 高尔基体 细胞质

线粒体

发育中的顶体 发育中的尾 中心体 头 原生质滴 尾 线粒体 顶体 线粒体鞘 体内受精和早期胚胎发育

学习目标

1. 理解精子和卵子的发生时期、场所、过程、特点、结果。

2. 理解受精的概念、过程、实质及意义。

3. 理解胚胎发育的过程、各时期的特点。

导学脉络：

一、胚胎工程的概念

胚胎工程是指对动物 所进行的多种 和处理技术，如 、 、 、 等技术。经过处理后获得的 ，还需移植到 动物体内生产后代，以满足人类的各种需要。

对胚胎工程概念的理解：

①操作对象：动物 或 。 ②操作水平： 操作。

③技术种类： 、 、 、 等技术。

胚胎工程的许多技术，实际是在体外条件下，对动物自然受精和早 期胚胎发育条件进行的模拟操作。

二、精子和卵子的发生(哺乳动物) 1. 精子的发生

（1）场所：雄性动物 的曲细精管。（图3-1） （2）时期：从雄性动物的 开始，直到 。 （3）过程

哺乳动物精子发生的过程大体可以分为三个阶段： ①第一阶段── 的形成

位于 的精原细胞进行数次 ，产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成 。

②第二阶段── 的形成

初级精母细胞连续进行 分裂(即减数分裂，包括M Ⅰ和M Ⅱ)：第一次分裂产生两个 ，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含 的精子细胞。

③第三阶段──精子细胞 为精子（P 61图3-2） 圆形的精子细胞经过 ，其中的 变为精子头的主要部分， 发育为头部的顶体， 演变为精子的尾， 聚集在尾的基部形成线粒体鞘。同时，细胞内的 浓缩为球状原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。精子形成后进入曲细精管的管腔中。对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右。

（4）成熟精子形态：外形似 ，分 、 和 三大部分。不同种动物精子的形态 ，大小略有不同，与动物的体型大小 。例如，大鼠的精子190μm 长，而大象的精子却只有50μm 长。（P 62图3-3）

2 图3-

3 成熟精子和几种主要家畜的精子

线粒体鞘 (线粒体)

(细胞核)头

颈 (高尔基体)顶体

尾(中心体)

50μm

马 绵羊 猪 牛

图3-4 哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系

第一极体

卵丘细胞

核

透明带 卵细胞膜

排卵 退化黄体 黄体 卵泡细胞

不同发育

阶段的

卵

泡

（

卵泡破裂）

图3-5 家畜卵子发生和成熟示意图 卵原细胞 胎儿期 有丝分裂 初级卵母细胞

初级卵母细胞生长

透明带形成

初级卵母细胞 M Ⅰ分裂 初情期后 次级卵母细胞 ＋

第一极体 M Ⅱ分裂 合子 ＋ 第二极体

2N 2N 2N

N 2N 透明带 卵细胞膜

马、犬 绵羊 牛 猪 排卵 受精(M Ⅱ中) 受精的标志：在 和 间隙可以观察到

被卵泡细胞包围 形成卵泡 卵子从卵 泡中排出 讨论 P 62

1. 家畜每次射精排出的精子数以亿计，但是通常只有一个精子能够与卵子结合，这能说是一种浪费吗？怎样理解这一现象？

提示：不是。可以从两方面说明这一问题：其一，在自然繁殖的条件下，为了使母畜排出的1个或几个卵子完成受精，公畜一次射出几亿到几十亿的精子到发情母畜的生殖道内，可以说是动物为繁殖后代、延续物种的一种生理保障机制；其二，在自然条件下，精子从射精部位运行到受精部位，在通过母畜生殖道的过程中，复杂的组织结构和生理环境将对精子进行筛选，并致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量损耗。最后到达受精部位(输卵管)的精子只剩百余个，与卵子完成受精的只有一个。

2. 精子细胞变成精子的过程中，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，对这一现象怎样理解？为什么精子中的线粒体集中在尾的基部？

提示：细胞核和线粒体都是精子结构中的重要部分。其中，细胞核是精子遗传物质储存和复制的场所，也是参与精、卵结合和后代遗传特性与细胞代谢活动的控制中心。而线粒体则是精子进行有氧呼吸分解营养物质产生运动能量的场所。精子的线粒体在精子形成过程中，集中于尾的基部形成线粒体鞘膜，是精子维持生存和运动能量的“动力工厂”或“发动机”。 （1）场所：雌性动物的 、 。（图3-4）

（2）时期：在 分化后开始。卵泡的形成和储备在 ，排卵从哺乳动物 开始。 （3）过程（P 63图3-5）

动物的胚胎在 以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞通过 分裂增加数量，并进一步演变为 ，被 细胞包围形成卵泡。初级卵母细胞经过 分裂变为成熟的卵子。

减数第一次分裂是在雌性动物完成的，其结果是产生一个和，进入，准备与精子受精。减数第二次分裂是在过程中完成的，其结果是产生一个成熟的和。多数哺乳动物的第一极体不进行减数第二次分裂形成两个第二极体。

当卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到个极体时(卵子受精的标志)，说明卵子已经完成受精。

哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。

精子与卵子发生的比较

受精是与结合形成(即受精卵)的过程。

3

4 ③精子穿过透明带， 接触卵细胞膜 ⑥核膜消失，两个原核融合 ⑦第一次卵裂即将开始 ⑤雌、雄原核形成

图3-6 哺乳动物受精过程示意图

②精子接触透明带 第一极体 ④精子头膨胀，同时卵子完成第 二次成熟分裂，释放第二极体

第一极体

精子头

膨胀

放出第二极体 ①精、卵相遇，发生顶体 反应，精子穿入放射冠 透明带 放射冠

第一极体 卵细胞膜

核

雌原核 雄原核

第一极体

第二极体

精子获能 卵子准备 精子穿越 放射冠和透明带 卵细胞膜 受精卵

进入 雄原核(大) 雌原核(小) 形成 融合

顶体反应 透明带反应 卵细胞膜反应

1. 场所：雌性的 中。

2. 过程：包括 和 。 （1）准备阶段

①准备阶段1──

哺乳动物的精子离开睾丸后，必须经过成熟和获能过程才能与卵子受精。精子在 内成熟。 成熟的精子必须在 (子宫和输卵管)中经历一段时间发生相应的生理变化后，才能获得受精能力，这个过程叫做获能。卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体可使精子获能。

小资料 精液由精子和精清(精浆)两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此，在一般情况下，精液中的精子无法获能。只有当交配后精液进入雌性动物的生殖道时，由生殖道分泌产生一种物质解除对精子获能的抑制，才能引起精子获能。精子在雌性动物生殖道内获能的部位因种类而异，但主要是子宫和输卵管。

②准备阶段2──

动物排出的卵子并未成熟，且成熟程度因动物种类不同而异。卵子要在 中进一步成熟，当达到

时，才具备与精子受精的能力。 旁栏思考题 P 64 进行体外受精时，将卵母细胞取出后，是否应当将它置于与输卵管中相似的环境，让它进一步成熟？ 答案：是的。从卵巢上取出的卵母细胞还没有成熟，尚未完成第一次减数分裂。应在体外人工模拟输卵管环境进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。

（2）受精阶段（P 65图3-6）

哺乳动物受精过程主要包括：精子穿越 ，进入 ， 形成及融合。

①顶体反应：获能后的精子与卵子相遇时，精子顶体释放 ，溶解放射冠内 之间的物质，形成精子穿越 的通路。（P 65图3-7）

②透明带反应：穿过放射冠的精子经孔道穿越 ，接触 ，

随即产生阻止 进入透明带的生理反应。这是防止多精入卵受精的第一道屏障。

③卵细胞膜反应：当精子与 接触后，立即被卵细胞膜表面的 抱合，并发生 ，精子入卵。此时卵细胞膜立即发生 其他精子再进入卵内的生理反应。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

④原核形成

a.雄原核形成：精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，随后形成

b.雌原核形成：精子入卵后，被激活的卵子完成 ，排出 后，形成 。

⑤配子结合：雄、雌原核 后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，形成含 的合子，也就是受精卵。（受精作用完成的标志： ）

归纳总结

图3-7 哺乳动物精子的顶体反应 示意图 顶体外膜

质膜

质膜 顶体

顶体反应前 顶体反应中 顶体反应后