课程信息

 

【本讲教育信息】

一、教学内容：

体内受精与早期胚胎发育——哺乳动物精子和卵子的发生

 

二、良好开端

本节重点：哺乳动物精子和卵子的发生过程以及两者的异同点

本节难点：精子和卵子的发生及其异同点

 

三、成功之旅

胚胎工程的概念

胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

【知识点1】精子的发生即精子的形成过程

1、场所：睾丸的曲细精管

2、时期：从初情期（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能衰退，睾丸的曲细精管内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。

3、过程：家畜精子发生的过程大体可以分为三个阶段

      

第一阶段：位于曲细精管管壁的精原细胞先分裂为两个细胞，然后继续进行数次有丝分裂，产生多个初级精母细胞（如绵羊为16个，猪为24个）。

第二阶段：初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂，包括MⅠ和MⅡ）。第一次分裂产生两个次级精母细胞，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含单倍染色体的精子阶段。

第三阶段：圆形的精子细胞经过变形，如右上图所示。

细胞核→精子头的主要部分；高尔基体→头部的顶体；中心体→精子的尾；线粒体→线粒体鞘膜；同时，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。

对于多数家畜来说，精子在睾丸中形成的时间为两个月左右。

哺乳动物的精子外形似蝌蚪，分为头、颈和尾三大部分。不同种动物精子的形态相似，大小略有不同，与动物的体型大小无关。例如，老鼠的精子长190微米，而大象的精子却只有50微米长。

思考：

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：从两个方面来回答。（1）这是一种胜利保障机制，为使母畜排出的一个或多个卵子完成受精作用；（2）自然条件下，精子在生殖道内经筛选，大量精子会中途死亡或分解或被排除，最后到达输卵管的精子只有百余个，而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了，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”。

 

例题1：牛的初级精母细胞，经过两次细胞分裂产生的细胞是

A. 次级精母细胞       B.精子细胞         C.精子                D.次级卵母细胞

解析：牛的初级精母细胞是精原细胞经过数次有丝分裂而产生的，初级精母细胞经过两次细胞分裂产生四个含单倍染色体的精子细胞。精子细胞经过变形形成精子，精子细胞的细胞核变为精子头的主要部分，高尔基体发育为头部的顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体形成线粒体鞘膜，其他成分浓缩为原生质滴，最后脱落。在此，要注意区别精子细胞与精子的不同。

答案：B

 

【知识点2】卵子的发生即卵细胞的形成

1、形成部位：卵巢

2、形成时间：

动物的胚胎在性别分化以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，就通过有丝分裂的方式不断增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞，这时，它被卵泡细胞包围，形成卵泡。初级卵母细胞需经过减数分裂才能变为成熟的卵子。

3、形成过程：减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子结合；减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的，此时次级卵母细胞经分裂产生一个成熟的卵子和第二极体。

哺乳动物卵巢、卵泡和卵子的关系

4、卵子受精的标志：当在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。具体过程如下图所示。

注意：刚排出的卵子尚未完全成熟，仅完成第一次减数分裂，需要在输卵管内进一步成熟，直到减数第二次分裂的中期才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子受精的。

思考：

（1）一个卵泡中能形成几个成熟的卵子？

答：正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。

（2）排卵是指卵子从卵泡中排出，还是指卵泡从卵巢中排出？

答：是指卵子从卵泡中排出。

（3）刚排出的卵子是成熟的卵子吗？它在母体的什么部位与精子结合？

答：刚排出的卵子尚未完全成熟，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才能与精子结合完成受精过程。排出的卵子是在输卵管内与精子结合的。

3、精子与卵子发生的比较

项目

精子的发生

卵子的发生

 

 

 

 

区别

场所

睾丸曲细精管（场所唯一）

卵巢（MⅠ）、输卵管（MⅡ）（场所不唯一）

 

时间

初情期后

性别分化后开始，卵泡（含次级卵母细胞和第一极体）的形成和在卵巢内的储备，是在出生前（胎儿时期）完成的，减数第二次分裂是在精子和卵子的结合过程中（即受精过程中）完成的

 

过程特点

MⅠ和MⅡ是连续的，需要变形；

细胞质均等分配

MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；细胞质不均等分配

结果

形成4个精子

形成1个卵细胞和3个极体

相同点

原始生殖细胞的增殖为有丝分裂；生殖细胞的成熟为减数分裂；成熟过程均经过一次复制和两次分裂，子细胞中染色体数目减半

 

例题2：下列不是精子、卵细胞发生的区别的是

A. 初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间

B. MⅠ和MⅡ的时间连续性

C. 成熟生殖细胞是否经过变形

D. 成熟生殖细胞中染色体的数量

解析：初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期完成的；精子的产生在MⅠ和MⅡ是连续的，而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成MⅡ；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形；成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有亲本体细胞一半的染色体数目。

答案：D

 

四、考点分析

胚胎工程是新课标教材新增加的内容，也是生物技术的重要组成部分，它越来越成为各国研究的重点和科技竞争的热点之一。本专题中的精子和卵子的形成过程的异同点就是考查的重点和难点内容。虽然分值不高（4分左右）。但涉及的知识点却较多，有些知识点还很容易混淆。

 

五、小结

（一）精子的发生

1、场所：哺乳动物精子的发生是在_____内完成的。雄性动物从________期开始，直到__________衰退。

2、过程：分三个阶段

 

（二）卵子的发生

1、场所：卵子的发生是在_________       ____内完成的。

2、过程：卵原细胞通过__________            _____________，演变为_____   _____，被______     ___包围，形成卵泡。MⅠ是在雌性动物____              _____完成的，结果是产生_____     _____和_____      ____；MⅡ是在_______________________完成的，产生_______  ______和________      _____。判断卵子是否受精的重要标志是__________    ________。一个卵泡中能形成___成熟的卵子。

3、哺乳动物_________的形成和在________内的储备，是在______________（即__________）完成的。

 

（三）精子和卵子形成的异同点

1、相似之处：细胞分裂的最初阶段为______     ____。不断增加生殖原细胞的数量；经过两次________    ______才能形成____________________。

2、不同之处：

①由一个精原细胞分裂，最后可产生多个___ ______；

②一个卵原细胞最后只能生成____  ______；

③___     _____的形状为蝌蚪状，____           ___为球形；

④多数哺乳动物___   _____的形成和在______________的贮备是在胎儿出生前完成。

 

【模拟试题】（答题时间：45分钟）

一、选择题：

1. 下列不属于胚胎工程技术的是（ 　　）

A. 体外受精                            B. 胚胎分割、胚胎移植      

C. 胚胎干细胞培养                D. 转基因鲤鱼的培育

2. 卵子的成熟部位和受精部位正确的是 （　　）

A. 卵巢 卵巢                           B. 卵巢  输卵管  

C. 输卵管  输卵管                            D. 输卵管  子宫

3. 以下对精子形成过程的说法，不正确的是

A. 精子细胞中的细胞核变为精子头的主要部分

B. 高尔基体发育为头部的顶体

C. 线粒体聚集在尾的基部形成线粒体鞘膜

D. 细胞内的其他物质浓缩为球体，叫做原生质滴。原生质滴中存在中心体

4. 以下说法不正确的是 （　　）

A. 雄性动物从初情期开始产生精子          

B. 1个精原细胞可形成4个精子

C. 对多数家畜来说，精子在睾丸内形成时间为两个月左右             

D. 动物体型大的产生的精子多且大

*5. 判断卵子是否受精的标志是

A. 当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到一个极体时

B. 当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时

C. 当卵黄膜和透明带的间隙可以观察到三个极体时

D. 当卵黄膜和透明带的间隙极体消失时

6. 下列说法正确的是

A. 哺乳动物卵泡的形成是在初情期

B. 排出成熟的卵子细胞的过程即为排卵

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

7. 一个杂合体的雌豚鼠，基因型为FfEe，其排出的一粒卵细胞基因为Fe，则可推知其随之产生的极体基因为（    ）

A. a、b、b            B. a、b、c            C. c、d、d            D. a、b、d

8. 排卵是指（    ）

A. 卵子从卵泡中排出              B. 卵泡从卵巢中排出

C. 排出的卵子是成熟的卵细胞      D. 排出的卵子马上可以与精子结合

9. 下列说法正确的是

A. 刚排出的卵子不是成熟的卵子

B. 大量射精却惟一受精不利于种群发展

C. 精子在体内不需经过获能过程即可受精

D. 受精卵形成后需短暂的休眠，进入子宫内才进行有丝分裂

10. 下列不是精子、卵细胞发生的区别的是

A. 初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间

B. MⅠ和MⅡ的时间连续性

C. 成熟生殖细胞是否经过变形

D. 成熟生殖细胞中染色体的数量

 

二、非选择题：

11. 据科学家研究证实，由精细胞变形为精子的过程中，细胞核变为精子的头部，部分细胞质变为精子的颈部和尾部，大部分细胞质及多数细胞器被丢弃，但全部的线粒体被保留下来，并集中在颈部。对这一现象的最好解释是：

（1）细胞核内含有__________________，以便传给下一代。

（2）丢弃大部分细胞质和细胞器，可使精子的体积_________，运动_________。

（3）精子快速运动主要依靠_________的摆动，其运动的动力主要产生于_________。

（4）保留全部的线粒体的意义在于：线粒体是__________的主要场所，通过线粒体的生理活动能形成精子运动所需的__________。

 

 

【试题答案】

1—5  DCDDB  6—10  DCAAD

11、（1）遗传物质    （2）变小 灵活     （3）尾部 线粒体     （4）有氧呼吸  ATP