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第一节受精和胚胎发育
1.精子和卵子产生的器官分别是睾丸和卵巢。
2．成熟的精子必须在雌性生殖道中经历一段时间才能获得受精能力，这个过程叫做获能。
3．可使精子获能的有卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体。
4．精子进入卵细胞后，卵细胞膜发生变化不再接受其他精子的进入。
5．胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段。
哺乳动物生殖细胞的发生和体内受精
1．精子的发生
(1)场所：睾丸的曲细精管。
(2)时间：动物性成熟后。
(3)过程：
(4)营养来源：支持细胞为精子的发生提供营养。
2．卵子的发生
(1)场所：卵巢。
(2)过程：
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3．体内受精
(1)场所：输卵管。
(2)精子使卵子受精的条件：
①成熟：在附睾中成熟。
②获能：成熟的精子在雌性动物的生殖道(子宫和输卵管)中经历一段时间，从而获得受精能力的过程。
(3)过程：
(4)精子入卵后触发的系列反应：
①精子尾部脱落，核膜破裂，形成新的核膜，生成雄原核。
②卵细胞膜发生变化，不再接受其他精子进入。
③激活次级卵母细胞继续完成减数第二次分裂。
④卵子的细胞核与精子的细胞核融合形成受精卵。
(5)当卵细胞膜和透明带之间出现两个极体时，说明受精完成。
(6)受精过程的完成，标志着胚胎发育的开始。
1．由教材第P73精细胞分化示意图可以看出，精细胞变成精子后，细胞中很多结构会消失，而细胞核和线粒体都保留下来，这有什么意义？
提示：
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细胞核和线粒体都是精子结构中的重要组成部分。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。而线粒体则为精子运动提供能量。
2．卵子发生过程中细胞质不均等分裂有什么重要意义？
提示：保证了受精卵能有充足的营养物质满足早期胚胎发育的需要。
3．使精子获能的物质有哪些？
提示：卵泡液、输卵管分泌物、血清等液体。
4．防止多精入卵的生理反应有什么意义？
提示：保证受精卵中染色体数目与亲代体细胞染色体数一致，从而保证遗传物质的稳定性。
一、精子和卵子发生的比较
项目
精子发生
卵子发生
区别
场所
睾丸曲细精管
卵巢(减数第一次分裂)、
输卵管(减数第二次分裂)
时间
性成熟后
初级卵泡的形成和在卵巢内的储备是在出生前完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中于输卵管内完成的
过程
特点
①减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的
②需要变形
③细胞质均等分配
①减数第一次分裂和减数第二次分裂是不连续的
②不需要变形
③细胞质不均等分配
结果
形成4个精子
形成1个卵子和3个极体
相同点
①原始生殖细胞的增殖为有丝分裂
②生殖细胞的发生为减数分裂
③发生过程中均经一次染色体复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半
[特别提醒]
(1)精子和卵子发生时间不同：哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿出生前完成的，而精子是从性成熟后开始的。
(2)动物精子的大小与动物的体型大小无关。
二、受精作用
1．受精前的准备
(1)精子的成熟和获能：
①精子在附睾中成熟。
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②成熟的精子必须在雌性动物的生殖道中经历一段时间才能获得受精能力，此过程叫获能。
(2)卵子的准备：卵子都要在输卵管中进一步成熟，到减数第二次分裂中期时，才具备受精能力。
2．受精过程“四步曲”
第一步：顶体反应。即精子的顶体外膜与头部的细胞膜首先融合，继之破裂，形成许多小孔，释放出顶体酶，以溶解卵子外围的放射冠和透明带。
第二步：精子与卵子细胞膜接触并融合。
①激发卵子发生反应，使位于卵子周边的皮质颗粒包膜与卵子膜融合、破裂。
②向卵周隙释放内容物，作用于透明带，从而封锁透明带，阻止其他精子入卵。
第三步：精子入卵。
①激发卵子完成减数第二次分裂。
②精子尾部退化，细胞核膨大形成雄原核。
第四步：雌、雄原核融合，形成受精卵。
3．受精作用的意义
维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异十分重要。
[特别提醒]
(1)成熟的生殖细胞并不代表具有受精的能力，成熟的精子必须获能后才具备受精能力，而排出的卵子本身就不是成熟的生殖细胞。
(2)雌、雄原核不能理解成卵细胞、精子原来的核，而是在原来细胞核的基础上形成的新核，原核膜已破裂。
(3)将从卵巢中取出的卵母细胞用于体外受精时，应在体外人工模拟的输卵管环境中进行培养，才能使其成熟，即达到受精前的成熟阶段。
(4)判断卵子是否受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙观察到两个极体，而受精完成的标志是雌、雄原核融合成合子。
哺乳动物胚胎发育的基本过程
1．胚胎发育的含义
指受精卵发育成幼体的过程，包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段。
2．人体的胚胎发育
(1)起点：受精卵。
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(2)时间：约38周。
(3)场所：输卵管和子宫。
(4)过程：
[巧学妙记] 早期胚胎发育过程歌诀
受精卵，先卵裂(卵裂期)；
桑椹胚，都全能(全能性)；
囊胚期，分化始(开始分化)；
原肠胚，现胚层(内外胚层)；
胚层现，肠腔原(原肠腔)。
1．受精卵形成后向子宫腔移动，并多次分裂(卵裂)，形成实心细胞团(桑椹胚)。结合教材P76图3－4观察分析：
(1)卵裂是哪种细胞分裂方式？
提示：有丝分裂。
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(2)根据卵裂的特点分析，卵裂期每个细胞体积、有机物总量、有机物种类如何变化？
提示：每个细胞体积减小，有机物总量减少，有机物种类增加。
2．胚胎发育的整个过程都是在子宫中进行的吗？
提示：不是。胚卵期是在输卵管中完成的。
1．个体发育的过程和顺序
2．卵裂期细胞或物质变化规律
项目
变化
细胞数目
增多
每个细胞体积
减小
DNA总量
增多
有机物总量
减少
物质种类
增多
所含能量
减少
[特别提醒]
(1)个体发育的起点是受精卵，终点是性成熟的个体。
(2)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。
(3)桑椹胚阶段以前的细胞均未分化，细胞全能性最高，是进行胚胎分割的最佳时期。
(4)个体发育过程中，从囊胚阶段开始出现细胞分化，但此阶段细胞的全能性仍很高，可用于胚胎分割。
(5)胚胎发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿整个个体发育过程。
(6)早期胚胎发育的营养物质来自卵黄，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。
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以过程示意图为载体，考查精子和卵细胞的发生
[例1] (天津高考)哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。
据图分析，下列叙述错误的是( )
A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同
D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞
[思路点拨]
[精讲精析] 本题考查减数分裂、胚胎工程和基因工程等知识，意在考查信息获取能力和分析推理能力。分析题图可知，在促性腺激素的作用下减数第一次分裂完成并产生次级卵母细胞，A正确；只有在精子的作用下，次级卵母细胞才能完成减数第二次分裂，B正确；Ⅱ为卵原细胞，染色体数目为2N，Ⅲ在减数第二次分裂后期，着丝粒分裂后染色体数为2N，Ⅳ为受精卵，在有丝分裂后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍为4N，三者在细胞分裂后期染色体数目不同，C错误；动物基因工程中常用受精卵作为受体细胞，D正确。
[答案] C
(1)卵细胞形成过程中，初级卵母细胞在胚胎期形成，减数第一次分裂在排卵前后完成，而减数第二次分裂在受精时完成。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵子从卵巢中排出。
以模式图为载体，考查早期胚胎的发育
[例2] 下图表示哺乳动物胚胎发育过程的两个阶段，请据图回答问题：
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(1)写出各个阶段的名称：
A．________，B.________。
(2)写出下列各标号的名称：
[2]________，[4]________。
(3)A时期的细胞具有发育上的__________性，B时期开始出现__________。
(4)[2]将来发育成________________。
[思路点拨]
[精讲精析] (1)图中A是桑椹胚，B是囊胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔。(3)桑椹胚细胞具全能性；囊胚开始出现细胞分化，分化为滋养层和内细胞团。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织、器官。
[答案](1)桑椹胚 囊胚
(2)内细胞团 囊胚腔
(3)全能 细胞分化
(4)胎儿的各种组织、器官
桑椹胚的细胞具有全能性，有发育成完整胚胎的潜能。而囊胚阶段的细胞，虽然已经分化，但只要是均等分割同样能发育成完整的胚胎。
下列说法正确的是( )
A．卵裂期细胞经过了细胞分裂，不再分化
B．原肠胚细胞属于全能细胞
C．囊胚腔先于原肠腔出现
D．桑椹胚开始进行孵化
解析：选C 胚胎发育中既有细胞分裂，也有细胞分化，其顺序为：卵裂→桑椹胚→囊胚→原肠胚。孵化发生在囊胚期。
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[课堂回扣练习]
1．关于哺乳动物精子的发生，叙述错误的是( )
A．发生部位是曲细精管
B．发生过程是不连续的
C．提供营养的是支持细胞
D．由精细胞变形为精子的过程中染色体数目不变
解析：选B 精子的发生过程是连续的。
2．下列不属于精子和卵子发生的区别的是( )
A．初级精母、卵母细胞的形成时间
B．减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续性
C．成熟生殖细胞是否发生变形
D．成熟生殖细胞中染色体的数量
解析：选D 成熟的精子和卵子都是经过减数分裂形成的，含有的染色体数目都为体细胞的一半。
3．关于体内受精，以下叙述不正确的是( )
A．精子在附睾中成熟，在雌性生殖道中获能
B．次级卵母细胞的分裂是由受精激活的
C．在卵细胞膜和透明带之间出现三个极体时，说明受精完成
D．雌原核与雄原核的融合，说明受精卵形成
解析：选C 受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间出现两个极体，而不是三个极体。
4．下列能正确表示高等动物早期胚胎发育顺序的是( )
A．受精卵→卵裂期→原肠胚→囊胚→组织器官的分化
B．受精卵→卵裂期→原肠胚→组织器官的分化
C．受精卵→卵裂期→桑椹胚→原肠胚→幼体
D．受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化
解析：选D 高等动物早期胚胎发育依次经过受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚→原肠胚→组织器官的分化。
5．关于人胚胎发育的叙述，错误的是( )
A．发育过程可分为胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段
B．受精和桑椹胚的形成是在输卵管内完成的
C．从结构上看，是从简单到复杂的变化过程
D．由受精卵发育至原肠胚才可植入子宫内膜
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解析：选D 植入子宫内膜的是囊胚，囊胚植入后继续发育成为原肠胚。
[课下综合检测]
一、选择题
1．关于哺乳动物精子和卵子的发生的叙述，正确的是( )
A．1个精原细胞经过减数分裂可直接产生4个精子
B．1个卵原细胞可形成4个卵子
C．卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在胎儿时期完成的
D．卵子的成熟部位和受精部位不同
解析：选C 哺乳动物的卵泡的发育在出生后暂停，直至性成熟时才继续发育，所以卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿期完成的；1个精原细胞经过减数分裂可直接产生4个精细胞，而精细胞需经变形才能形成精子；1个卵原细胞经减数分裂可形成3个极体和1个卵子；卵子成熟部分和受精部位相同，都是输卵管。
2．受精完成的标志是( )
A．卵细胞膜和透明带间出现两个极体
B．精卵相遇，发生顶体反应
C．精子接触透明带
D．卵子细胞核与精子细胞核的融合
解析：选D 受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精完成的标志为精卵细胞核的融合，二者是不同的。
3．下列关于哺乳动物胚胎发育的描述，正确的是( )
A．指受精卵发育成成体的过程
B．包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段
C．整个胚胎发育过程可分为胚胎期和胎儿期两个阶段
D．囊胚植入子宫内膜，胚胎期结束，进入胎儿期
解析：选B 胚胎发育是指受精卵发育成幼体的过程，包括桑椹胚、囊胚、原肠胚、胚层分化和胚体形成等主要阶段；整个胚胎发育过程包括胚卵期、胚胎期和胎儿期三个阶段；囊胚植入子宫内膜标志胚卵期结束，胚胎期开始。
4．哺乳动物次级卵母细胞的分裂完成于( )
A．排卵前，在卵巢内 B．受精前，在输卵管内
C．排卵后，在腹腔内 D．受精时，在输卵管内
解析：选D 次级卵母细胞的减数第二次分裂是在受精过程中完成的，即边受精边进行减数第二次分裂。次级卵母细胞经减数第二次分裂产生一个成熟的卵子和一个第二极体。受精作用过程发生在输卵管中，故次级卵母细胞的减数第二次分裂发生在输卵管中。
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5．(浙江高考)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是( )
A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层
解析：选A 同种动物的精卵细胞的表面有特异性相互识别的蛋白，这是同种动物的精卵能结合的原因之一；受精卵不断进行细胞分裂即卵裂，卵裂产生的细胞团称卵裂球，随着卵裂次数的增加，细胞逐渐变小；滋养层细胞不具有发育的全能性，即不能分化出成体动物的所有组织和器官；原肠胚发育分化会形成各种器官原基。
6．下列哪些过程发生在受精过程中( )
①精子必须发生顶体反应，释放顶体酶
②顶体酶可使精子穿过放射冠、透明带、细胞膜
③卵子恢复并很快完成了减数第一次分裂
④精子和卵子的细胞核分别形成雄原核和雌原核
⑤透明带反应可以防止多精入卵的发生
A．①②⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②④⑤
解析：选B 顶体酶可使精子穿越放射冠和透明带，但不能使精子穿过细胞膜；卵子形成过程中减数第一次分裂是在排卵前后完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。
7．动物的受精过程包括下列基本步骤，其受精作用的实质是( )
A．精子和卵子相互识别
B．精子头部侵入卵细胞内
C．卵子和精子结合
D．卵子的细胞核与精子的细胞核互相融合
解析：选D 受精作用的实质是把亲本经过减数分裂产生的染色体减半的精子和卵子的细胞核相互融合，形成合子，使子代染色体数与亲本相同。
8．下图表示蛙的受精卵发育至囊胚的过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。
其中正确的是( )
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A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：选A 受精卵发育至囊胚的过程，主要通过有丝分裂完成，每分裂一次，DNA分子都要复制一次，故DNA分子的总量呈指数形式增长；随着细胞数目的增加，每个细胞的体积逐渐减小，而整个囊胚总体积几乎不变甚至略有减小；在细胞分裂过程中，细胞要不断消耗大量的能量，因此胚胎内有机物总量逐渐减少。
二、非选择题
9．下面是某种哺乳动物的生殖和发育的过程图解，请据图回答：
(1)写出A、B所示生理过程的名称：A______________；B________________。
(2)在A过程中精子的形成部位是睾丸的________，精子形成过程中，由________为其提供营养。卵子的形成场所是________，卵子的形成也需经过两次减数分裂，而人的次级卵母细胞若没遇到精子则停留在________，最后退化消失。
(3)B过程的完成是在雌性动物的________中完成的。精、卵结合过程中，阻止多精子入卵的屏障是________。
(4)在C过程中，细胞分裂的方式是________分裂，在发育过程的________时期，胚胎突破透明带。
解析：(1)图中A过程表示雌雄个体通过减数分裂产生卵子和精子的过程；B过程表示精卵结合形成合子的过程，即受精作用。(2)A过程为减数分裂，精子的形成是在睾丸的曲细精管中实现的，支持细胞为精子的发生提供营养。卵子在卵巢和输卵管中形成，人的次级卵母细胞在减数第二次分裂过程中停留在减数第二次分裂的中期，若没有遇到精子，则最终退化消失，若遇到精子，则会在受精过程中完成减数第二次分裂。(3)精卵结合是在输卵管中完成的；阻止多精子入卵的屏障是透明带反应。(4)胚胎发育时期的细胞分裂是有丝分裂；而当早期胚胎发育到囊胚时期，胚胎突破透明带。
答案：(1)减数分裂 受精作用
(2)曲细精管 支持细胞 卵巢和输卵管 减数第二次分裂中期
(3)输卵管 透明带反应
(4)有丝 囊胚
10．由一个受精卵发育成一个多细胞生物体，是生物界最为复杂的过程之一，在这个过程中，胚胎发育是一个复杂而重要的生理过程。请回答以下有关哺乳动物胚胎发育的问题。
(1)胚胎发育的起点是________，场所是____________________________________。
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(2)人的胚胎发育过程可依次分为________、________和________三个时期。
(3)囊胚是胚胎发育过程中形成的一种结构，是由________直接发育而来的。囊胚植入子宫内膜后，其________逐渐发育形成胚盘，胚盘进一步发育为________，最终发育为幼体。
(4)胚胎发育是一个细胞不断分裂和分化的过程，该过程包括________、囊胚、________、胚层分化和________形成等主要阶段。
答案：(1)受精卵 输卵管和子宫
(2)胚卵期 胚胎期 胎儿期
(3)桑椹胚 内细胞团 胚体
(4)桑椹胚 原肠胚 胚体
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