高中生物選修3教材答案-3.1 體內受精和早期胚胎髮育

思考與探究

1.以精子的運行途徑為線索，設計一幅簡圖，來說明哺乳動物的受精過程。

提示：哺乳動物的受精過程主要包括精子穿越放射冠、透明帶、進入卵黃膜、原核形成和配子融合等步驟（詳見教材中的受精過程）。

2.哺乳動物精子和卵子的發生主要有哪些相似點或不同點？

答：相似之處：細胞分裂的最初階段為有絲分裂，不斷增加生殖原細胞的數量；經過兩次減數分裂（M I和M II）才能形成精子或卵子。

不同之處：由一個精原細胞分裂最後可產生多個精子；一個卵原細胞最後只能生成一個卵子。

精子的形狀為蝌蚪狀；卵子為球形。

多數哺乳動物卵子的形成和在卵巢內的貯備是在胎兒出生前完成。

3.當你了解到精子需要獲能，受精過程中有防止多精入卵的現象時，你是否提出過這樣的問題：精子在雌性生殖道內是如何獲能的？防止多精入卵的兩道防線的形成機制究竟是什麼？

答：精液由精子和精清（精漿）兩部分組成。

精清中含有一種能抑制精子獲能的物質，因此，在一般情況下，精液中的精子無法獲能。

只有當交配後精液進入雌性動物的生殖道時，由生殖道分泌產生一種物質解除對精子獲能的抑制，才能引起精子獲能。

精子在雌性動物生殖道內獲能的部位因種類而異，但主要是子宮和輸卵管。

防止多精入卵主要通過透明帶反應和卵黃膜封閉作用兩道屏障。

在受精過程中，當精子穿越透明帶觸及卵黃膜時，透明帶會立即封閉，阻止後來的精子進入透明帶，可看作是防止多精受精的第一道屏障。

而精子入卵後，卵黃膜會立即拒絕其他精子再進入卵內，可看作是防止多精受精的第二道屏障。

其生理、生化機制，請參閱有關專著。

正文中討論題

【精子的發生】

1.家畜每次射精排出的精子數以億計，但是通常只有一個精子能夠與卵子結合，這能說是一種浪費嗎？怎樣理解這一現象？

提示：不是。

可以從兩方面說明這一問題：其一，在自然繁殖的條件下，為了使母畜排出的1個或幾個卵子完成受精，公畜一次射出幾億到幾十億的精子到發情母畜的生殖道內，可以說是動物為繁殖後代、延續物種的一種生理保障機制；其二，在自然條件下，精子從射精部位運行到受精部位，在通過母畜生殖道的過程中，複雜的組織結構和生理環境將對精子進行篩選，並致使大量的精子途中死亡，被分解或排除，造成精子大量損耗。

最後到達受精部位（輸卵管）的精子只剩百餘個，與卵子完成受精的只有一個。

2.精子細胞變成精子的過程中，細胞中很多結構會消失，而細胞核和線粒體都保留下來，對這一現象怎樣理解？為什麼精子中的線粒體集中在尾的基部？

提示：細胞核和線粒體都是精子結構中的重要部分。

其中，細胞核是精子遺傳物質儲存和複製的場所，也是參與精、卵結合和後代遺傳特性與細胞代謝活動的控制中心。

而線粒體則是精子進行有氧呼吸分解營養物質產生運動能量的場所。

精子的線粒體在精子形成過程中，集中於尾的基部形成線粒體鞘膜，是精子維持生存和運動能量的「動力工廠」或「發動機」。

【卵子的發生】

1.一個卵泡中能形成幾個成熟的卵子？

答：正常情況下，一個卵泡只能形成一個成熟的卵子。

2.排卵是指卵子從卵泡中排出，還是指卵泡從卵巢中排出？

答：是指卵子從卵泡中排出。

3.剛排出的卵是成熟的卵子嗎？它在母體的什麼部位與精子受精？

答：剛排出的卵子尚未完全成熟，僅完成第一次減數分裂，需要在輸卵管內進一步成熟，直到第二次減數分裂的中期才能與精子結合完成受精過程。

排出的卵子是在輸卵管內與精子受精的。

【資料分析】

1.表中哪種動物的胚胎在進入子宮時發育程度最高？

答：比較而言，馬的胚胎進入子宮時發育程度最高，其次為小鼠。

2.將體外培養的馬胚胎移植到母馬子宮時，應選擇什麼階段的胚胎？如果換成牛又該怎樣處理？

答：馬應選擇囊胚階段的胚胎。

牛在自然情況下，胚胎雖然最早可在8~16細胞階段進入子宮，但為了提高移植後胚胎的發育率和妊娠率，在實踐中通常用發育到囊胚階段的胚胎進行移植。

3.為什麼說關於動物的體內受精和胚胎髮育的研究，會為胚胎工程提供理論基礎？請結合本節內容舉例說明。

提示：胚胎工程的許多技術都是在了解哺乳動物自然條件下受精和早期胚胎髮育的基礎上實現的。

本節涉及的哺乳動物體內受精和胚胎髮育都是在自然條件下的特點和規律，人們正是在認識了這些自然規律的基礎上，在體外進行有效的模擬，才使卵母細胞能在體外成熟；精子能在體外完成獲能；獲能精子和成熟卵母細胞能在試管內完成受精；體外受精卵能在人工培養條件下繼續發育等，這些都有賴於體內自然條件下的基礎研究成果。

旁欄思考題

進行體外受精時，將卵母細胞取出後，是否應當將它置於與輸卵管中相似的環境，讓它進一步成熟？

答：是的。

從卵巢上取出的卵母細胞還沒有成熟，尚未完成第一次減數分裂。

應在體外人工模擬輸卵管環境進行培養，才能使其成熟，即達到受精前的成熟階段。