知识背景
十七世纪的荷兰,布商列文虎克磨出了当时最好的镜片。他把各种东西放到镜头下看:雨水、牙垢、胡椒水……1677 年,他观察了人的精液,惊讶地发现里面有无数「带尾巴的小动物」在游动。他把它们画下来寄给英国皇家学会,人类第一次看清了精子。
但当时的人误解了这个发现。有人坚信精子里已经蜷缩着一个完整的「小人」,只要放进母体就会长大——这叫「精源论」。也有人反过来主张卵里才有小人。争论了近两百年,直到 1875 年,德国科学家赫特维希在海胆卵里亲眼看到:一个精子的细胞核和卵细胞的细胞核融合成了一个核。新生命不是谁身上的缩小版,而是父母双方各出一半、重新组合出来的。
这个发现解释了你身上最日常的疑问:为什么你的眼睛像妈妈、鼻子像爸爸?为什么同父同母的兄妹既相像又不同?答案就藏在受精那一瞬间——两个细胞合成一个,两套遗传信息合成一套。你的一生,是从那一个细胞开始的。
知识讲解
人的生殖系统
女性的主要生殖器官是卵巢,功能是产生卵细胞并分泌雌性激素;男性的主要生殖器官是睾丸,功能是产生精子并分泌雄性激素。「主要」的意思是:切除它,生殖功能就丧失。
| 器官 | 所属 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 卵巢 | 女性 | 产生卵细胞、分泌雌性激素 |
| 输卵管 | 女性 | 输送卵细胞,是受精的场所 |
| 子宫 | 女性 | 胚胎发育的场所 |
| 阴道 | 女性 | 精子进入的通道,婴儿产出的通道 |
| 睾丸 | 男性 | 产生精子、分泌雄性激素 |
| 输精管 | 男性 | 输送精子 |
卵细胞与精子
卵细胞是人体内最大的细胞,直径约 0.1 至 0.2 毫米,肉眼勉强可见,内含丰富的卵黄为早期胚胎提供营养;精子很小,形似蝌蚪,有头有尾,能靠尾部摆动游泳。两者都是生殖细胞,各携带亲代一半的遗传物质。
女性一生中通常只有 400 个左右卵细胞成熟,一般每月排出一个;男性一次可产生上亿个精子,但最终只有一个能与卵细胞结合。
受精与胚胎发育
受精:精子与卵细胞在输卵管内结合,形成受精卵。受精卵是新生命的起点,它一边沿输卵管向子宫移动,一边不断进行细胞分裂。
发育顺序必须记牢:
- 受精卵分裂形成细胞团,约一周后到达子宫并植入子宫内膜,叫做怀孕(妊娠)。
- 植入后的胚胎逐渐长出胎盘和脐带:这是胎儿与母体交换物质的桥梁。胎儿通过它们从母体获得氧气和养分,同时把二氧化碳和其他废物交给母体排出。
- 约 8 周后,胚胎已具备人的外形,此后称为胎儿。
- 怀孕约 40 周(约 266 天,习惯上说十个月)后,胎儿成熟,通过分娩离开母体,成为婴儿。
- 受精的场所是输卵管,发育的场所是子宫。写反了直接扣分。
- 胎儿不是自己呼吸的:肺没有工作,氧气全部来自母体,经胎盘、脐带送入。所以孕妇缺氧、吸烟都会影响胎儿。
- 胎儿和母体的血液并不直接相通:物质在胎盘处交换,这也是母子血型可以不同的原因。
试管婴儿与优生
试管婴儿技术把卵细胞和精子取出,在体外完成受精,形成的早期胚胎再植回母亲子宫内发育。它改变的只是受精的地点,胚胎发育仍然在子宫里完成。所谓「在试管里长大」是彻底的误解。
实验与探究
取一只生鸡蛋,轻敲打入平底盘中,观察各部分结构,并思考:为什么鸡的胚胎不需要胎盘?
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步骤与现象:
- 观察蛋壳:坚硬,用放大镜看有许多气孔,供气体进出。
- 打开后看到透明的蛋白和黄色的卵黄,卵黄表面有一个白色小圆点,这就是胚盘(含细胞核,受精后由它发育成雏鸡)。
- 用镊子轻挑,可见卵黄外有一层薄膜(卵黄膜),两端有系带把卵黄悬在中央。
结论:鸟卵内储存了大量卵黄和蛋白作为养料,蛋壳气孔提供氧气,所以鸡的胚胎在体外、在蛋壳内就能完成发育,不需要与母体连接。人的卵细胞卵黄很少,只够支撑最初几天,因此必须在子宫内靠胎盘和脐带从母体持续获取养分——这正是卵生与胎生的分界。胎生和哺乳大大提高了后代成活率,是哺乳类繁盛的重要原因。
经典例题
小科整理了一条流程:卵细胞 + 精子 → ① → 胚胎 → ② → 婴儿。请填出 ①②,并指出 ① 形成的场所和 ② 发育的场所。
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第一步:确认 ①。精子与卵细胞结合的产物是受精卵,它是新生命的起点,只有一个细胞。
第二步:确认 ②。胚胎发育到约 8 周后有了人的外形,此后叫胎儿,直到分娩。故 ② 为胎儿。
第三步:判断场所。精子与卵细胞相遇结合发生在输卵管,所以 ① 形成于输卵管;受精卵移入子宫植入内膜后,胚胎和胎儿都在子宫内发育。
答:① 受精卵(输卵管),② 胎儿(子宫)。不要答「子宫内受精」,也不要答「输卵管内发育」,受精在输卵管、发育在子宫,两句要分开记。
难点与易错点
- 把受精场所写成子宫:受精在输卵管,子宫只负责胚胎发育。
- 认为受精卵已经是「小人」:受精卵只有一个细胞,人的形态是靠细胞不断分裂、分化逐步形成的。
- 认为胎儿用肺呼吸、用嘴吃饭:胎儿的氧气和养分全部经胎盘、脐带由母体供给,废物同路排出。
- 认为母体血液直接流进胎儿体内:两者血液不直接相通,只在胎盘处交换物质。
- 混淆主要生殖器官与附属器官:卵巢、睾丸是主要的(产生生殖细胞并分泌激素),输卵管、输精管、子宫是输送或发育的场所。
- 认为试管婴儿全程在试管里长大:只有受精和最初的分裂在体外,之后必须移入子宫。
生活中的应用
- 孕妇为什么要补铁、补叶酸:胎儿造血和神经管发育所需的原料全部来自母体,母亲缺铁会导致自己和胎儿同时贫血。
- 孕期严禁吸烟饮酒:烟中的一氧化碳会争夺母体血液中的氧,酒精能通过胎盘进入胎儿体内,直接影响脑发育。
- B 超检查:利用超声波成像观察胎儿发育情况,对胎儿基本无损伤,比 X 光安全。
- 母乳喂养:母乳中含有抗体,能提高婴儿抵抗力,这是哺乳动物照料后代的延续。
生活应用题 1 · 胎儿的体重涨了多少倍
一位杭州准妈妈孕检记录:怀孕 12 周时胎儿约 14 克,怀孕 40 周分娩时婴儿 3360 克。求这段时间胎儿质量增大了多少倍,并说明增加的物质从哪里来。
分步解:
- 明确所求:增大的倍数为末质量与初质量之比。
- 代入数据:(倍)。
- 解释来源:增加的 克物质,全部来自母体血液,经胎盘和脐带输送给胎儿,由胎儿的细胞不断分裂、生长转化而成。
- 答:约增大 240 倍;物质来源是母体,通道是胎盘和脐带。这解释了为什么孕妇需要额外的营养和充足睡眠。
生活应用题 2 · 一个精子的「马拉松」
精子在女性生殖道内前进的平均速度约为 ,从进入位置到输卵管中卵细胞所在处的路程约 180 毫米。若速度保持不变,精子至少要游多久才能与卵细胞相遇?
分步解:
- 确定公式,依据速度公式变形:。
- 统一单位:路程 ,速度 ,单位已配套。
- 代入计算:。
- 答:至少约 60 分钟,即 1 小时。上亿个精子出发,能到达终点的只有几十个,最终完成受精的只有一个——受精卵的形成本身就是一次极小概率的相遇。
考点
- 识图题·高频:在女性生殖系统图上指认卵巢、输卵管、子宫并写出功能
- 填空题·高频:受精场所(输卵管)与胚胎发育场所(子宫)
- 排序题:受精卵 → 胚胎 → 胎儿 → 婴儿的发育顺序
- 简答题:胎儿通过胎盘、脐带与母体交换哪些物质
- 比较题:卵生与胎生的区别,鸟卵为何能在体外发育
- 选择题:卵细胞是人体内最大的细胞;精子形似蝌蚪能游动
- 阅读题:试管婴儿技术、孕期健康与优生的评价
中考真题
下列关于人体生殖和发育的说法,正确的是( )A. 受精作用发生在子宫内 B. 胚胎发育的营养由卵细胞中的卵黄全部提供 C. 胎儿与母体通过胎盘、脐带交换物质 D. 胎儿在子宫内用肺呼吸
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逐项分析:
- A 错:受精发生在输卵管,子宫是胚胎发育的场所。
- B 错:人的卵细胞卵黄很少,只能供受精后最初几天所需,之后靠母体供给。
- C 对:胎儿从母体获得氧气和养分,把二氧化碳和废物排给母体,通道是胎盘和脐带。
- D 错:胎儿的肺尚未行使呼吸功能,出生后第一声啼哭才标志肺开始工作。
答案:C。
某医院一位孕妇顺利分娩。请回答:(1)她体内新生命的起点是什么细胞?(2)该细胞由哪两种细胞结合而成?(3)为什么医生嘱咐孕妇不要接触二手烟?
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第一步:新生命的起点是受精卵,它是一个细胞,含有来自父母双方的遗传物质。
第二步:受精卵由精子和卵细胞结合形成,两者分别由父亲的睾丸和母亲的卵巢产生,各携带一半遗传物质。
第三步:分析二手烟的危害。烟雾中的一氧化碳与血红蛋白结合能力远强于氧,会使母体血液携氧能力下降;有害物质还能通过胎盘进入胎儿体内。
第四步:得出结论。胎儿的氧气和养分完全依赖母体经胎盘、脐带供应,母体缺氧或摄入有害物质会直接导致胎儿发育迟缓甚至畸形,所以必须远离二手烟。