高中生物3 . 1 体内受精和早期胚胎发育

3.1体内受精和早期胚胎发育

学习目标：1.简述哺乳动物的精子和卵子的发生。（重点）2.简述哺乳动物的受精过程。

（重点）3.简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。（重、难点）

自主预习。摆新知

ZIZHUYLJXITANXINZHI

L基础知识填充”

一、精子和卵子的发生

（一）胚胎工程

1.操作对象：动物早期胚胎或配子。

2.技术种类：胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。

3.实质：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

1.精子的发生

（1）场所：墨丸。

（2）时期：从初情期开始,直到生殖机能衰退。

（3）形成过程：

'精原细胞

第一•阶段＜j染色体复制和其他物质的合成

.初级精母细胞（1个）

j减数第一次分裂

给一八凯次级精母细胞（2个）

弟一期［取j.

j减数第二次分裂

、精子细胞（4个）

第三阶段!1—

1精子（4个）

（4）精子的变形（包括头、颈、尾）：

精子细胞精子

细胞核头的主要部分

高尔基体变形头部的顶体

中心体尾

线粒体线粒体鞘

其他物质原生质滴（最后脱落）

2.卵子的发生

(1)场所：卵巢。

(2)时期：动物的胚胎在性别分化以后。

(3)形成过程：

卵原细胞

|时期:胎儿期

一i场所:卵巢内

初级加母细胞

减数第一(时间:排卵前后

次分裂1场所:卵巢内

次级,母细胞和第一极体

减数第二f时间:精子和卵子结合的过程中

矍琴震1场所:输卵管

卵子和第二极体

二、受精

1.概念：精子与卵子结合形成合子的过程。

2.场所：输卵管。

3.受精标志：在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。

4.过程

(1)准备阶段：

①精子获能：

场所：雌性动物的生殖道。

②卵子的准备：

分裂达到减数第二次分裂中期,才能受精。

(2)受精阶段：

精子穿越

照反应:使精子穿过放射冠和透明带。

放射冠和

透明带反应:防止多精入卵。

透明带

进入卵细胞膜|卵细胞膜反应:防止多精入卵.

、.精子脱尾形成鲤核;卵子完成

原核形成和融旬减数第二次分裂形成雌原核;雌

雄原核融合形成受精卵。

三、胚胎发育

1.卵裂期特点

(1)细胞分裂方式为有丝分裂。

(2)细胞的数量不断增加。

⑶胚胎的总体积并不增加或略有缩小。

2.早期胚胎发育的几个阶段及特点

(1)桑根胚：胚胎细胞数目达到32个左右,这一阶段前的每个细

胞都属于全能细胞

(2)囊胚：细胞开始出现分化,内细胞团将来发育成胎儿的各种

组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘,出现囊胚腔

(3)原肠胚：内细胞团表层的细胞形成外胚层，下方的细胞形成

内胚层,出现原肠腔

F预习效果验收工

1.判断对错(正确的打“，错误的打“X”)

(1)精子和卵子相遇结合形成受精卵的部位是输卵管。()

(2)精子在初情期后开始形成，两次分裂连续进行；卵子在胚胎性别分化以后形成，两次

分裂不连续进行。()

(3)次级卵母细胞的减数第二次分裂完成于排卵前后，场所是卵巢内。()

(4)排卵是指卵泡从卵巢中排出。()

(5)受精完成的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。()

(6)卵裂阶段的细胞分裂方式包括有丝分裂和减数分裂。()

(7)卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量增多，细胞体积增大。

()

(8)胚胎发育过程中开始分化的阶段是原肠胚期。()

提不：(1)V(2)V

(3)X排卵前后完成的是减数第一次分裂，减数第二次分裂是在受精过程中完成的。

(4)X排卵是指卵子从卵泡中排出。

(5)X受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体。受精完成的标志是雌、

雄原核的融合。

(6)X卵裂阶段的细胞分裂都是有丝分裂。

(7)X卵裂阶段胚胎体积不变或略有缩小，而细胞数目增多，所以细胞体积是变小的。

(8)X胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚期。

2.下列过程发生在受精过程中的是（）

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.①②⑤B.①④⑤C.②③④D.②④⑤

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。］

合作探究。及重旅

HEZUOTANJIUGONGZHONGNAN

探究点1/精子和卵子的发生

［思考交流］

1.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？

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。

2.一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢

中排出？

提示：一个卵泡能形成一个成熟的卵子。排卵是指卵子从卵泡中排出。

3.刚排出的卵子是成熟的卵子吗？

提示：刚排出的卵子尚未完全成熟，有的处于减数第一次分裂时期，如马；有的处于减

数第二次分裂时期，如绵羊、牛和猪。

4.从发生的时间上来看精子与卵子的形成相同吗？若不相同，各是什么时间？

提示：不相同。雄性动物从初情期开始形成精子；卵子的发生是在性别分化后开始的，

第一阶段是在出生前完成的，而减数第二次分裂的完成发生在精子与卵子的结合过程中。

［归纳总结］

1.精子的发生过程

联会、互换、同

精

精

原

级

有

丝源染色体分离

一次级精着丝点,精子变形.峙千

胞

细

芬

胞

细

裂.母细胞分裂"细^

(2（“）w⑺

^nf)H)

*减数第一次分裂・

-------------------斗•娜阶段一

^愀侬

------减数分裂

2.精子细胞的变形

(细胞核W变为精,子头

高尔基体上'顶体

V»、人演变为U

'中心^------^尾

形成

线粒体一线粒体鞘

［其他物质浓缩原成生质滴

3.卵子的发生过程

卵原细胞

胎儿期

性别分化以后初级卵母细胞

MI与MHMI

是不连续的

初级卵母细胞生长

雌性动物‘初级卵母细胞透明带形成

排卵前后—卵细胞膜

完成Ml分裂一透明带

卵巢如级卵母细胞排卵

初情

期后第-最体

精子和卵受精

MD分裂

细胞结合4

过程

合子

输卵管+卵子完成受

I第二极体精的标志

4.卵子发生过程中的注意事项

(1)正常情况下，1个卵泡只能形成1个成熟的卵子。

(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。

(3)刚排出的卵子尚未完全成熟，一般仅完成减数第一次分裂，需要在输卵管内进一步成

熟，直到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。

(4)在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体，一个是次级卵母细胞分裂后产生的极体，

另一个是减数第一次分裂后形成的极体。多数哺乳动物的第一极体不再进行减数第二次分裂。

易混辨析：哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系

卵巢是卵子形成、卵泡存在的场所，内部包含许许多多不同发育阶段的卵泡，而成熟的

卵泡中可释放出卵子，其中卵子的外面有辅助结构一一透明带，有由卵丘细胞形成的放射冠。

排卵是指卵子从卵泡中排出，而非卵泡从卵巢中排出。

5.精子和卵子发生的不同点

项目精子发生卵子发生

雄性动物睾丸的曲细精管

场所雌性动物的卵巢内(MI)和输卵管内(Mil)

内

胚胎时期性别分化以后和初情期以后

初情期开始，直到生殖机

时期MI：雌性动物排卵前后

能衰退

MII：精卵结合过程中

①MI和MII是连续的；①MI和Mil是不连续的；

②两次分裂细胞质都是均②只有MH中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均

过程特点

等分配；等分配，其余细胞质都是不均等分配；

③需要变形③不需要变形

结果形成4个精子形成1个卵子和3个极体

颔r对扁练珈

下列关于卵子形成过程的叙述，正确的是（）

A.哺乳动物卵泡的形成是在初情期

B.排出成熟卵子的过程即排卵

C.卵子形成时的分裂过程均在卵巢内完成

D.卵子产生中的减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中完成的

D［哺乳动物卵泡是在胚胎性别分化以后形成的，每个卵泡中有一个初级卵母细胞。排

卵是指卵子从卵泡中排出，大多数雌性动物减数第一次分裂是在排卵前后完成的，其结果是

产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管。因此大多数动物排卵时排出的是次级卵母

细胞，但也有些动物如马，排出的是初级卵母细胞。进入输卵管的卵母细胞继续发育至减数

第二次分裂中期，在与精子相遇结合的过程中，完成减数第二次分裂。即卵子形成时的分裂

过程是在卵巢和输卵管内完成的。］

探究点2，受精

［思考交流］

1.刚采集到的精子是否能与卵子立即结合完成受精作用？为什么？

提示：不能。刚采集到的精子还没有受精能力，必须先对精子进行获能处理，才能进一

步受精。

2.刚排出的卵子具有受精能力吗？为什么？

提示：不具有。卵子在受精前也要经历类似精子获能的过程，要在输卵管内进一步成熟,

达到减数第二次分裂的中期才具备与精子受精的能力。

3.顶体反应的意义是什么？

提示：形成精子穿越放射冠的通路。

4.防止多精入卵受精的生理反应有哪些？有什么意义？

提示：（1）两道屏障，一是透明带反应，二是卵细胞膜反应。（2）防止多精入卵，保证受

精卵中遗传物质与亲代体细胞一致，从而保证遗传的稳定性。

5.受精的标志和受精完成的标志一样吗？

提示：不一样。受精的标志是第二极体的形成，受精完成的标志是雌、雄原核融合成合

子。

［归纳总结］

1.受精前的两个准备阶段

(1)精子获能：精子必须在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化后，才获得受精能力的

生理现象。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)卵子的准备：不同动物排出的卵子成熟程度不同，但都必须在输卵管中发育到减数第

二次分裂的中期，才具有与精子受精的能力。

2.受精阶段

(1)具体过程

哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵细胞膜，原核形成和

融合。具体过程如下：

过程主要变化

精子获能后，与卵子相遇时发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来，精子

获能后的精子穿

所释放的顶体酶可直接溶解卵丘细胞之间的物质,形成精子穿越放射冠的

越放射冠

通路

精子与透明带接触，顶体酶将透明带溶出一条孔道，精子借自身运动穿越

穿越透明带

透明带

精子与卵细胞膜接触，立即被卵细胞膜表面的微绒毛抱合，精子外膜和卵

进入卵细胞膜

细胞膜相互融合，精子入卵

精子入卵后，尾部脱离，原有的核膜破裂，随后形成新的核膜，最后形成

形成原核雄原核;精子入卵后被激活的卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体后，

形成雌原核

雄、雌原核充分发育后，相向移动，彼此接触，二者体积缩小、合并，两

融合

组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子(受精卵)

(2)受精过程中的相关概念

a.顶体：顶体是精子头部类似溶酶体的一种结构，含有多种水解酶，可在受精时溶解卵

子的放射冠和透明带中的物质，以利于精子入卵。

b.顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程为顶体反应。顶体

反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通路，是精子和卵子结合必不可少的条件。

c.透明带反应：在精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理

反应，这个反应称为透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。

d.卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进

入卵内，这种生理反应称为卵细胞膜反应。这是防止多精入卵受精的第二道屏障。

点!练回.

1.下列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，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带

B.卵细胞膜反应是防止多精入卵的第一道屏障

C.精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵

D.雄原核形成的同时，卵子完成第二次减数分裂

B［精子受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带、进入卵细胞膜、原核形成和融

合等过程。获能的精子与卵细胞相遇后，发生顶体反应，释放顶体酶穿过放射冠进入透明带,

接触透明带并发生透明带反应，这是第一道屏障，随后入卵与卵细胞膜接触，卵细胞膜反应

这是第二道屏障。在精子形成雄原核时，卵子完成减数第二次分裂，放出第二极体，形成雌

原核，雌、雄原核结合，完成受精作用。］

2.根据哺乳动物受精过程示意图，回答下面的问题：

哺乳动物受精过程示意图

⑴图中字母表示的结构名称分别是［a］、［b］、［c］o

⑵图中数字表示的过程分别是①、②__、③一—、

®.

（3）在精卵相遇之前，精子在雌性动物生殖道发生相应的生理变化，具有了受精能力，这

个过程叫作o卵子一般在排出后都要在________中进一步成熟，当达到

时，才具备与精子受精的能力。

（4）动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的，合子只由一个精子和卵子结合的生理基础是

［解析］（1）据图可知a是放射冠，b是雄原核，c是雌原核。（2）据图可判断①是精子穿

越放射冠，②是精子穿过透明带，③是精子进入卵细胞膜，④是雌、雄原核融合。（3）精卵相

遇之前，精子在雌性动物生殖道内发生相应的生理变化，具备了受精能力，这个过程叫作精

子获能。卵子在排出后一般都要在输卵管中进一步成熟，达到减数第二次分裂中期时，才具

备与精子受精的能力。（4）受精时的透明带反应和卵细胞膜反应是防止多精入卵受精的两道屏

障。

［答案］（1）放射冠雄原核雌原核（2）精子穿越放射冠精子穿过透明带精子进

入卵细胞膜雌、雄原核融合（3）精子获能输卵管减数第二次分裂中期（4）透明带反

应和卵细胞膜反应

.究，晕/~胚胎发育

［思考交流］

1.胚胎发育过程中全能性最高的阶段、开始分化的阶段分别是什么时期？

提示：受精卵；囊胚。

2.胚胎发育的营养物质来自哪里？

提示：早期胚胎发育的营养物质来自卵子，后期通过胎盘从母体吸收营养物质。

3.胚胎发育卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量和细胞体积有什么特点？为什么？

提示：卵裂阶段细胞中有机物减少、每个细胞中DNA的含量基本不变，细胞体积减小。

从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有缩小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴

随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过

程中有机物总量减少，因为细胞一直通过呼吸消耗有机物但不从外界吸收。

［归纳总结］

1.最初发育场所：输卵管。

2.过程

发育过程胚胎特点

受精卵受精卵形成后即在输卵管内进行有丝分裂，开始发育

细胞在透明带中进行有丝分裂，细胞数量不断增加，胚胎的总体积不增加，或略

卵裂期

有缩小

桑根胚细胞数目约为32个，每个细胞都具有全能性

①细胞开始出现分化（内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层将来发育为

胎膜和胎盘）；

囊胚

②出现囊胚腔；

③透明带破裂，胚胎从中伸展出来，即孵化

①分化为内胚层、中胚层和外胚层三个胚层；

原肠胚

②出现原肠腔

全能细胞细胞分化

发育过程i

受精卵+2细胞-4细胞-8细匏一4居根胚-囊胚一A原肠胚

图示----------1-----------H

卵裂期

特别提醒：（1）早期胚胎发育时各阶段的特点

桑根胚之前的胚胎细胞只进行细胞分裂，不需要从外界获取营养物质，属于全能细胞；

囊胚期细胞开始出现分化，透明带破裂，开始从外界吸收营养物质，并且中间出现囊胚腔；

原肠胚时期出现胚层分化，并且出现原肠腔。

（2）受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。一般来说，细胞的全能性随发育的深

化而降低。

金对底练珈

关于原肠胚和囊胚的比较，以下说法正确的是（）

A.原肠胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的

B.囊胚期的细胞未出现细胞分化，故遗传物质未发生改变

C.囊胚期的各细胞结构、功能相同

D.原肠胚期内细胞的差异不是DNA复制水平上的差异，而是转录水平上的差异

D［细胞分化是基因选择性表达的结果；囊胚期的细胞出现了初步分化，形成了滋养层

和内细胞团的细胞，二者的功能出现了差异。］

［课堂小结］

知识网络构建核心语句归纳

1.胚胎工程技术主要包括体外受精、胚胎

移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。

2.精子只有获能后才能受精，受精的标

内受精菽、志是卵细胞膜和透明带的间隙出现两个

极体，受精的场所是输卵管。

3.防止多精入卵的两道屏障：（1）透明带

反应；（2）卵细胞膜反应。

(S)(Q)(5®)(W)(^)4.卵子在减数第二次分裂时会停在中期，

只有受精时才能继续完成分裂。

5.桑根胚及其以前的细胞都具有全能性；

囊胚时期，内细胞团的细胞具有全能性。

当堂达标。国曹垦

DANGTANGDABIAOGUSHUANGJI

1.下列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.精子的头部主要含细胞核，中心体发育为它的顶体

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

C［精子的产生包括三个阶段，减数分裂是指初级精母细胞形成精细胞的阶段。精细胞

变形形成精子时，高尔基体发育成头部的顶体，中心体则演变为精子的尾。卵子的成熟部位

和受精部位都是输卵管。］

2.关于精子变形的叙述错误的是（）

A.线粒体退化消失

B.高尔基体发育为头部的顶体

C.中心体演变为精子的尾

D.细胞核变为精子头部的主要部分

A［线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘，A错误；高尔基体发育为头部的顶体，B正确;

中心体演变为精子的尾，C正确；细胞核变为精子头部的主要部分，D正确。］

3.受精时防止多精入卵的两道屏障是（）

①顶体反应②透明带反应③卵细胞膜反应

④精子穿越放射冠

A.①②