第1讲 胚胎工程理论
【重难点突破】
一、精子的产生
1、场所：睾丸的曲细精管。
2、时期：初情期开始，直到生殖机能衰退。
3、过程：精原细胞→1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞→4个精子
其中：1个初级精母细胞→2个次级精母细胞是减数第一次分裂，2个次级精母细胞→4个精细胞是减数第二次分裂；精细胞的变形：精细胞的细胞核变成精子的头部，高尔基体发育为精子的顶体，中心体变成精子的尾，线粒体变成尾鞘；细胞质变成原生质滴脱落。
4、特点：减数分裂染色体数目减半。
【典题演示】
1、（2010南京期末）从某动物产生的精子中提取出四个，经测定基因型分别为AB、Ab、aB、ab，若不考虑交叉互换与基因突变，下列说法错误的是（ ）
A．这四个精子至少来自两个精原细胞
B．这四个精子可能来自同一个精原细胞
C．AB、ab不可能来自同一个次级精母细胞
D．AB、Ab不可能来自同一个初级精母细胞
【答案】B
【解析】正确掌握精子发生过程和机理是突破口。根据四种精子的基因型AB、Ab、aB、ab可以判定个体的基因型是AaBb，精子是经过减数分裂产生的，减数分裂时
同源染色体要分裂，一个精原细胞只能产生AB、ab或者Ab、AB的精子，所以至少来源于2个精母细胞。
【变式训练】
1、有关精子的发生，错误的是（ ）
A.经过减数分裂产生初级精母细胞
B.初级精母细胞经过减Ⅰ产生两个次级精母细胞
C.每个次级精母细胞经过减Ⅱ产生两个精细胞
D.产生的精细胞经过变形，形成精子
【答案】A
【解析】掌握精子发生过程的变化是关键。精原细胞→1个初级精母细胞→2个次级精母细胞→4个精细胞→4个精子；1个初级精母细胞→2个次级精母细胞是减数第一
次分裂，2个次级精母细胞→4个精细胞是减数第二次分裂；精细胞经过变形变成精子。
2、正常精细胞形成精子的过程中，细胞的很多结构退化消失，但保留了大量的线粒体，因为线粒体可以合成精子运动所必需的（ ）
A.乙醇 B.ATP C.胰岛素 D.淀粉
【答案】B
【解析】精子的运动是精子的生命活动需要消耗ATP的能力。
3、下图是大白鼠细胞内某生理过程示意图，下表是其曲细精管细胞中存在的两种水通道蛋白AQP7和AQP8的部分比较。请分析回答下列问题：
比较项目 AQP7
AQP8
多肽链数1 1
氨基酸数269 263
mRNA碱基数。1500 1500
对汞的敏感性对汞不敏感对汞敏感
睾丸中表达情况成熟的精子细胞中表达初级精母细胞到
精子细胞中表达
（1）在大白鼠细胞中可进行图示生理过程的结构有 ；此过程涉及到的酶主要有 等。
（2）②的名称是 ，③的名称是 。
（3）从AQP7和AQP8在睾丸中的表达来看，细胞分化的原因之一是 的结果。
（4）在AQP7和AQP8合成过程中，与核糖体结合的信使RNA碱基数目相同，但AQP7和AQP8所含氨基酸数目不同（不考虑起始密码和终止密码），原因是 。
（5）大白鼠汞中毒后，对初级精母细胞和精子的影响，哪一个更大些? 。
【答案】（1）细胞核 线粒体 解旋酶 RNA聚合酶 （2）胞嘧啶脱氧核苷酸 胸腺嘧啶核苷酸
（3）基因的选择性表达 （4）翻译后的肽链被切去的氨基酸数目不同 （5）初级精母细胞
二、卵子的产生
1、场所：卵巢中
2、时期：
（1）初级卵母细胞的形成是在胎儿时期，初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。
（2）减数第一次分裂发生在排卵前形成一个次级卵母细胞和第一极体。
（3）减数第二次分裂是发生在精子和卵子结合过程中完成的，产生一个成熟的卵子和第二极体。
3、特点：减数分裂染色体数目减半，细胞质不均等分裂。
【典题演示】
1、哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在哪个时期完成的
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】掌握卵子的发育过程是关键。卵泡是突破口，初级卵母细胞的形成是在胎儿时期，初级卵母细胞被卵泡细胞包围形成卵泡。
【变式训练】
1、下列不是精子、卵子发生的区别的是
A、初级精母、卵母细胞的形成时间
B、减数I和减数Ⅱ的时间的连续性
C、成熟生殖细胞是否经过变形
D、成熟生殖细胞中染色体数量
【答案】D
【解析】掌握精子和卵子的发生机理是关键。正确区分精子和卵子的不同是突破口。生殖细胞的产生过程是减数分裂，染色体数目是体细胞的一半。
2、1个卵泡可以形成的卵子数目是（ ）
A、1个B、2个C、3个D、4个
【答案】A
【解析】正确掌握卵子发育过程中细胞种类和数目的变化是突破口。一个初级卵母细胞经过减数第一次分裂产生一个次级卵母细胞和一个极体，一个次级卵母细胞进行减数第二次分裂产生一个卵子和第二极体。
3、以下关于猪的排卵说法正确的是（ ）
A、哺乳动物卵泡的形成是在初情期B、排卵是指排出成熟的卵泡
C、排卵实质上是排出的初级卵母细胞D、排卵实质上是排出的次级卵母细胞
【答案】D
【解析】掌握卵子发育过程中几个典型时期是重点。哺乳动物卵泡的形成是胎儿时期，排卵是指排出初级卵母细胞也有的排出是次级卵母细胞，总之是不成熟的；猪、牛、羊排出的是次级卵母细胞。
三、受精作用
1、精子获能
（1）场所：雌性动物的生殖道，特别是子宫和输卵管。
（2）结果：精子具有受精能力。
2、卵子准备
（1）排卵：是指卵子从卵泡中排出，排出的卵子未成熟，有的到达初级卵母细胞，有的到达次级累吗细胞。
（2）受精能力：到达减数第二次分裂的中期。
3、受精的特征
（1）顶体反应：精子获能后，与卵膜或卵表面相接触，顶体开始产生的一系列改变。顶体内的结合素（卵结合蛋白）可识别特异的糖基序列，以保证精子与卵的种特异性结合。顶体中含有顶体酶系统，它是一个复合酶系。顶体外膜与精子质膜在许多位点的融合，并形成许多小囊泡状结构，最后顶体外膜破裂，顶体内各种酶的释放和顶体内膜的暴露。自附睾排出的精子进入雌性生殖道后，经过获能和完成顶体反应才能和卵结合。一般认为，卵丘细胞和透明带是诱发产生顶体反应的主要因素。体外培养条件下，Ca2+、K+及高蛋白培养液能诱发及促进顶体反应。
（2）透明带反应：在第一个精子进入卵表的透明带以后,透明带的性质则发生变化,使后来的精子不易进入,这种现象称为透明带反应。这是防止多精受精的重要机制之一。
（3）卵黄膜的封闭作用：当精子接触卵黄膜时，会立即被卵黄膜表面的微绒毛所包合，所后精子外膜与卵黄膜融合，精子入卵。入卵后立即发生卵黄膜封闭作用，是指当第一个精子进入卵黄膜后，会立即引起卵黄膜的紧缩、增厚，产生阻止其他精子进入卵内与卵子结合受精的生理反应，也叫做多精子入卵阻滞。
阻止多精入卵的措施：透明带反应和卵黄膜的封闭作用
（4）受精和受精完成的标志：受精的标志是在透明带和卵黄膜的空隙出现第二极体；受精完成的标志是雌雄原核融合成合子。注意：还有的地方认为受精完成的标志是在透明带和卵黄膜的空隙观察到两个极体。
【典题演示】
1、（2010海门二模）关于高等动物受精作用的叙述，错误的是
A.受精作用发生在输卵管
B.精子和卵子的结合过程中，卵子完成减数第二次分裂
C.精子细胞膜与卵子细胞膜融合依靠了细胞膜结构的特点
D.精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵
【答案】D
【解析】正确掌握受精作用的过程是关键。防止多精入卵的措施是透明带反应和卵黄膜的封闭作用。顶体反应是精子通过放射冠的。
【变式训练】
1、动物受精作用的实质是 ( )
A．精子和卵细胞的相互识别
B．精子的头部进入到卵细胞内
C．一个卵细胞只能与一个精子结合
D．卵细胞的细胞核与精子的细胞核相互融合
【答案】D
【解析】正确掌握受精和受精完成的标准是关键。受精的标志是透明带和卵黄膜的间隙出现第二极体，受精完成的标准是雌雄原核融合成合子。
2、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，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子与卵黄膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂
【答案】A
【解析】掌握受精过程精子和卵子的变化是重点。卵子的结构是突破口。受精作用时发生的变化依次是顶体反应、透明带反应和卵黄膜封闭作用。卵子的最外面是放射冠。
四、动物胚胎发育的基本过程和早期胚胎培养
1、受精卵发育的开始场所是输卵管，早期胚胎培养是在培养液里进行。
2、细胞分裂的方式是有丝分裂
3、过程：
（1）卵裂期：在透明带内发育，细胞数量增加，胚胎总体积并不增加，或略有缩小。
（2）桑椹胚是卵裂期的一个时期，胚胎细胞数目达到32个左右，在此以前的细胞都是全能细胞。
（3）囊胚：细胞出现分化，个体较大的，在胚胎一端的为内细胞团，发育成胎儿的各种组织；沿透明带的内壁扩展和排列的、个体较小的细胞是滋养层细胞，发育成胎膜和胎盘。
（4）原肠胚：出现内外胚层和原肠腔。
4、对于采集到的卵母细胞要培养到减数第二次分裂的中期，精子要获能处理。进行体外受精进行早期胚胎培养。
【典题演示】（2009江苏）下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是
A．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
B．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割
C．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点
D．胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取
【答案】B
【解析】掌握哺乳胚胎发育的的阶段和胚胎工程的特点是关键点。胚胎分割是将桑椹胚和囊胚的进行均等分割，内细胞团是囊胚的结构。
【变式训练】
1、(2010南通三模)下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是
A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D．受精作用完成的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体
【答案】D
【解析】掌握受精作用和生殖细胞的发育是关键。受精作用是突破口。采集到的精子要进行获能处理，才能与卵细胞完成受精作用；排卵是排出初级卵母细胞或者次级卵母细胞，都还没有成熟；卵细胞形成的过程中，减数第二次分裂发生在精子与卵细胞结合时。
2、（2010南京三模）（多选）取某哺乳动物的染色体DNA被32P标记的精子与未被标记的卵细胞进行体外
受精和早期胚胎培养。若不考虑染色体变异，下列关于该受精卵形成及其分裂所产生后代细胞的说法，错
误是 （ ）
A．第二次卵裂结束时，最多有4个细胞带放射性
B．次级卵母细胞在受精作用过程中完成减数第二次分裂
C．取胚胎细胞制片观察，每个细胞内都可以看到染色体
D．获能的精子与卵子相遇，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
【答案】CD
【解析】掌握受精过程和受精卵的发育时关键。胚胎细胞虽然有很强的分裂能力，但是细胞周期决定了只有在分裂期的前中能够看见染色体，所以不是所有细胞都能看见染色体；精子接触卵子时释放的顶体酶先溶解放射冠，在溶解透明带。
3、(2008江苏)下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。
（1）进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下（光照14h，黑暗10h）饲养成年雌鼠，并注射促进性腺激素，目的是 。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是 。再在37℃，5%CO2条件下，精卵共同作用4h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天右以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎_________期开始的标志。
（2）如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管除雄核，再用细胞松弛素B处理（作用类似于用秋水仙素处理植物细胞），处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是 。
（3）如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于 。
（4）如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因 。
【答案】（1）促进排卵（或超数排卵） 使精子获能 囊胚 （2）容易获得纯合子并缩短育种时间 （3）小鼠甲（体细胞）的核基因和小鼠乙（卵细胞）的细胞质基因 （4）外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达
【总结提升】
1、精子产生初情期，精原细胞变成初级精母细胞，初级精母细胞进行减数第一次分裂产生次级精母细胞，次级精母细胞再进行减数第二次分裂产生精细胞，精细胞变形为精子。
2、初级卵母细胞在胎儿时期形成，并被卵泡细胞包围形成卵泡，减数第一次分裂发生在排卵前形成一个次级卵母细胞和第一极体。
3、减数第二次分裂是发生在精子和卵子结合过程中完成的，产生一个成熟的卵子和第二极体。
4、获能的精子和处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞进行受精作用。
5、顶体反应打通道，透明带反应和卵黄膜的封闭作用阻止多精入卵。
6、胚胎发育在输卵管和子宫，有丝分裂贯始终；经历桑椹胚、囊胚和原肠胚等。
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