MCAT的繁殖与发展:你需要知道的一切

学习MCAT关于生殖和发展的主要概念,并练习问题和答案

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(注:本指南是我们的一部分MCAT生物学系列)。

表的内容

第1部分:生殖与发展导论

第二部分:生殖概述

a) 内分泌控制

b)精子发生

c)卵子发生

第三部分:受精和早期发育

一)受精

b)卵裂、囊胚和着床

c)原肠胚形成

第四部分:生殖细胞层

一)内胚层

b) 中胚层

c)外胚层

第5部分:神经发育

第6部分:后期开发

a) 妊娠期

b)细胞专业化

c) 细胞凋亡与再生

第7部分:高收益条款

第8部分:基于短文的问题和答案

第9部分:独立的问题和答案

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第1部分:生殖与发展导论

当你回顾人体的解剖学、生理学和生物化学时,人体能在如此短的时间内繁殖似乎是奇迹。在受精后的八周内,单细胞受精卵很快变成多细胞胚胎,具有许多发育中的器官系统。

在本指南中,我们将简要回顾内分泌学和生殖细胞生理学。然后我们将深入研究发育的关键阶段:从受精到囊胚,然后是原肠胚形成和神经鞘形成。最后,在本指南的最后,你将能够运用你所学到的问题和mct风格的练习文章。

让我们开始吧!

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第二部分:生殖概述

a) 内分泌控制

下丘脑、垂体前叶和性腺组成了下丘脑-垂体-性腺轴高压天然气轴.下丘脑释放一种名为促性腺激素释放激素的激素(促性腺激素释放激素),作用于垂体前叶。作为回应,垂体前叶分泌促卵泡激素(FSH)和促黄体激素(LH)。你可以找到更多关于下丘脑和脑下垂体的信息我们的内分泌系统指南

FSH和LH都是直接作用于性腺的激素,对男性和女性身体有不同的影响。在女性中,FSH作用于卵巢,刺激卵巢的生长和成熟卵泡:帮助卵子发育的未成熟细胞。在男性中,卵泡刺激素会刺激精子发生或精子的产生。

在女性中,LH触发排卵并促进雌激素的产生。雌激素使子宫内膜增厚,子宫内膜是子宫的内层。它还鼓励女性第二性征的发展。此外,LH还能促进月经周期中孕酮的合成。这些激素共同决定了卵泡发生、排卵和黄体期的开始。

图:月经周期中关键内分泌激素的相对生理浓度变化。

图:月经周期中关键内分泌激素的相对生理浓度变化。

在男性中,LH刺激睾酮合成。在青春期,这种激素促进男性第二性征的发育,刺激性欲。然而,这种激素对男性胎儿也至关重要,因为它促进男性生殖器的发育。

在早期发育阶段,早期胚胎是“性别无关的”:虽然它们的染色体性别已经确定,但它们的生殖器和生殖细胞还没有被诱导成男性或女性。睾酮的存在在诱导早期生殖器跟随男性的发育过程中是至关重要的。

图:女性的HPG轴。

图:女性的HPG轴。

图:男性的HPG轴。

图:男性的HPG轴。

在正常生理中,男性和女性生殖细胞发育成不同的结构。回忆一下,睾丸是储存精子或男性生殖细胞的男性结构。卵巢是储存卵子或女性生殖细胞的女性结构。这两组生殖细胞需要特殊的辅助细胞来帮助它们的发育:精子的发育需要支持细胞和间质细胞,而卵母细胞的发育则需要颗粒细胞和膜细胞。精子和卵细胞的产生被统称为配子发生,因为它们产生配子。

b)精子发生

男性生殖解剖学包括内部结构和外部结构。的睾丸是雄性的性腺。

精子发生是精子在睾丸的精管中形成的过程。首先,一个二倍体精原细胞经历有丝分裂形成二倍体初级精母细胞.经过减数分裂I后,两个单倍体次级精母细胞形成。然后它们都经历减数分裂II形成四个单倍体精细胞.精子进一步成熟,最终发育为精子。

这种减数分裂和成熟发生在被称为睾丸的长而卷曲的结构中生精小管。精子的发生是由塞尔托利氏细胞(睾丸的精小管中的特化细胞,由卵泡刺激素刺激)睾丸间质细胞(在睾丸中也发现的细胞,被LH刺激产生睾酮)。

图:精子发生概述。

图:精子发生概述。

精子获得运动能力,并在一个叫做精子的结构中等待射精输精管.成熟后,每一个精子变成单倍体精子.当射精发生时,精子会通过输精管,射精管,然后通过尿道,便于从阴茎排出。

图:精子细胞的结构。

图:精子细胞的结构。

在精子细胞的顶端,我们发现了两个重要的结构。首先我们有顶体.由高尔基体衍生而来,它作为精子的盖子,允许精子在受精期间打破透明带并穿透卵母细胞。第二,我们有细胞核,里面有DNA。接下来是精子细胞的中间部分,它含有大量的线粒体。这使得精子的尾部,或者鞭毛,以获得运动所需的能量。由于精细胞的主要功能是沿着女性生殖道向上移动并与卵母细胞受精,因此精细胞已经进化到具有较高的能量生产能力和运动能力。

c)卵子发生

女性生殖解剖学只包括内部结构。的卵巢是女性的性腺。除了产生雌激素和黄体酮外,卵巢还含有卵子。

卵子发生是女性产生卵子的过程。男性的精子发生始于青春期,而卵子发生则始于出生前。

在子宫内或出生前,是二倍体卵原细胞(卵巢干细胞)经过有丝分裂形成二倍体初级卵母细胞.这些细胞经历减数分裂并在前期I停止(或“停止”)直到青春期。因此,在出生时,雌性所有的卵原体都是在前期I被阻滞的初级卵母细胞。

在青春期,这些卵母细胞的减数分裂将继续进行。在每个月经周期,选择一个初级卵母细胞。这个被包裹在卵泡中的卵母细胞将完成减数分裂并产生单倍体次级卵母细胞还有一个小得多的极体. 这些极体含有很少的细胞质,被丢弃。

次级卵母细胞开始减数分裂II,但在中期II停止。在排卵期间,包裹着卵母细胞的卵泡会破裂。发育中的卵母细胞被释放出来,最终进入输卵管

需要注意的是,卵母细胞只有在精细胞与卵母细胞结合后才会完成减数分裂II。一旦精细胞结合,卵母细胞将完成减数分裂II,分裂成两个细胞:一个更大的卵子它将经历受精和一个小得多的第二极体。

颗粒细胞在卵巢中发现,并受到FSH的刺激形成透明带一种保护卵母细胞的厚厚的外壳。卵泡膜细胞,也存在于卵巢中,被黄体生成素刺激,它们会产生雄烯二酮,雌激素的前体。

图:卵子发生概述。

图:卵子发生概述。

每个月,一个卵子被释放到腹腔,进入两个卵子中的一个输卵管它是连接卵巢和子宫的纽带。在性交过程中,精子被释放到子宫子宫颈后,它会进入输卵管使卵子受精。

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第三部分:受精和早期发育

一)受精

受精是精子细胞和卵子融合的过程。它通常发生在壶腹输卵管的最宽处。正如我们上面提到的,精子实际上遇到了次级卵母细胞。卵母细胞的减数分裂是如何完成的?

一系列的反应被称为顶体反应发生在精子头部帽释放的顶体酶允许精子穿透透明带的地方。然后精子穿透细胞膜并将细胞核释放到卵母细胞中,从而完成第二次减数分裂。现在,次级卵母细胞已经变成了卵子。

第二种反应被称为皮层反应发生。确切的反应超出了MCAT的范围,但它会增加钙水平来预防多精入卵,或一个以上精子使卵子受精。在人类中,多精子症通常是一种致命的疾病。两个精子对一个卵子的受精会产生一个具有倍性3N的融合细胞,这对于有丝分裂(以及发育)是不可行的。

受精后,我们只剩下一个拥有独特遗传物质的二倍体细胞受精卵. 回想一下,遗传性别是由第23对染色体的核型决定的:其中XX核型导致女性发育,XY核型导致男性发育。

b)卵裂、囊胚和着床

当受精卵开始进入子宫内膜进行着床时,它会经历一系列细胞分裂,称为分裂.这种快速分裂与正常的有丝分裂并不完全相同:当遗传物质被复制和共享时,每次分裂产生的两个细胞并不明显地生长。我们现在的多细胞生物,被称为胚胎,将继续分裂,直到形成一个称为a的16细胞球桑椹.桑葚胚是由堆积的细胞组成的实心球体,内部与外部无法区分。

桑葚会彻底改变,变成胚泡通过一个叫做囊胚形成。与结构均一的桑椹胚相比,胚泡有三个主要成分。首先是一个充满液体的中空内腔,称为囊胚腔.第二个是内细胞团块最终发育成胎儿的内层细胞。最后,囊胚包含滋养层细胞,在胚泡的外面发现的。

内细胞团所包含的细胞将发育成身体的许多结构。在这个阶段,这些干细胞被认为是多能。这种多能性与以前的多能性形成对比全能的桑葚,它含有的细胞可以发育成任何一种身体胚胎外的膜。全能细胞可以变成任何可能的细胞类型,而全能干细胞只能变成体内的细胞。

随着囊胚的形成,发育中的胚胎沿着输卵管向子宫移动。当胚泡到达子宫时,滋养细胞穿透子宫内膜形成胎盘。胎盘是一个功能齐全的内分泌器官,在怀孕期间发育,分娩后被排出体外。虽然胎盘的发育过程超出了MCAT的范围,但重要的是要认识到,胎盘是母体和胎儿的器官,允许气体、营养物质和抗体的交换,但不允许血液的混合。

c)原肠胚形成

一旦囊胚植入,原肠形成可能很快就会发生。原肠胚形成过程将囊胚的ICM转化为原肠胚,并形成三层生殖细胞层。在此过程中,当囊胚的一些细胞开始迁移到囊胚腔时,就会发生内陷。这种细胞迁移是通过一个叫做原条,是细胞的第一次主要运动。这就引起了原肠,最终形成胃肠道。(回想一下,胃肠道本质上是一根贯穿全身的长管子,并且是张开的。)原始消化道的开口,或者胚孔将成为人类的肛门。

图:合子到原肠胚的发育过程。

图:合子到原肠胚的发育过程。

囊胚孔的发育命运取决于该生物是后口体(意为“第二口”)还是原口体(意为“第一口”)。在后口动物在美国,包括人类和其他脊椎动物在内,囊胚孔通向肛门。在原口动物中,包括许多两侧对称的无脊椎动物,囊孔将成为嘴。

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第四部分:生殖细胞层

原肠胚由三层不同的细胞组成:内胚层、中胚层和外胚层,排列成管状结构。这与构成桑椹胚的结构均匀的细胞球形成了鲜明的对比!这三个胚层中的每一层最终都会在发育的身体内发育成一套不同的器官。

一)内胚层

最内层的细菌层内胚层,产生了可以宽泛地定义为身体内部的东西。内胚层发育为消化道、呼吸道、肝脏、胰腺和胃的上皮内层。需要注意的一件重要的事情是,消化道的上皮内层不包括嘴或肛门。

b) 中胚层

主要的中胚层,或原肠胚的中间层,会产生身体的特定系统和部位。中胚层发育为体节,然后发育成肌肉。另一部分发展成侧板中胚层,后来发展成循环系统、阑尾骨骼、体腔的内壁。中胚层的其他部分发育为生殖腺、肾脏和肾上腺皮质。

c)外胚层

原肠胚的最外层是外胚层.外胚层产生的东西可以被宽泛地定义为身体的外部,包括皮肤。这一胚层也发育成神经系统以及口腔和肛门的上皮内层。

注意神经系统是从外胚层发展而来的,而不是更“内部”的生殖细胞层。从进化的角度来看,可以把大脑和脊髓看作是“改良过的皮肤”。神经系统是通过外胚层的内陷形成的,这个过程叫做神经鞘形成,我们将在下面讨论。

生殖细胞层 衍生品
内胚层
消化系统的上皮内壁
呼吸道的上皮内壁

胰腺
中胚层
肌肉骨骼系统
循环系统
性腺
体腔的衬里
肾上腺皮质
外胚层
皮肤系统(皮肤)
神经系统
口腔和肛门的上皮内层

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第5部分:神经发育

外胚层细胞产生神经系统的过程称为神经胚形成.这种结构被称为脊索第一次形成于中胚层。脊索发出信号,诱导外胚层细胞增厚,然后内陷形成神经皱襞。这些神经皱襞在中线汇合并闭合形成神经管. 在发育后期,神经管将发育成中枢神经系统的结构:包括大脑和脊髓。

图:神经突起的横切面。

图:神经突起的横切面。

很容易假设脊索最终会发育成大脑和脊髓。对于人类来说,这并不完全正确——脊索诱导这些结构从外胚层发展而来,同时脊索本身发展成为脊柱内的软骨盘。

当神经褶皱融合在一起形成神经管时,某些邻近的细胞会迁移并形成神经嵴.这些细胞会移动到周围并形成结构,包括周围神经系统、牙齿、软骨和专门的内分泌器官。

图:神经管的形成和神经嵴细胞的迁移。

图:神经管的形成和神经嵴细胞的迁移。

在神经形成结束时,发育中的胚胎具有基本的神经系统,并开始发育器官系统。然而,在胚胎成为一个有功能的生物之前,仍然有许多细胞的生长和特化需要发生!

当胚胎在怀孕的中期和晚期开始成长为胎儿时,它将继续依靠母亲的营养和胎盘来获取资源。这三个月是器官特化、发育和生长的时期。

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第6部分:后期开发

a) 妊娠期

怀孕,或怀孕,课程分为三个学期,每个学期大约十三周。在孕早期,胚胎开始发育器官发生,或器官的发育。在这三个月结束时,大多数器官都发育成熟了;然而,一些器官,如肺,在出生后仍在继续发育。

在妊娠中期,胚胎被认为是胎儿。在这个怀孕阶段,胎儿会经历快速生长,因为它会发育出脸、脚趾和手指。

在第三个三个月,快速增长和发展仍在继续。然而,随着时间的推移,增长放缓分娩,或分娩,接近。这个过程的开始是以破裂为标志的羊膜囊:通俗地说是“破水”。然后是子宫收缩以排出胎儿和胎盘。催产素是一种肽类激素,在分娩期间刺激子宫收缩,在哺乳期间刺激泌乳。

有关这些激素功能的更多信息,请参阅我们的内分泌系统指南

b)细胞专业化

细胞特化是细胞转变为特定类型细胞的过程。这一过程的第一步是的决心,其中单元格不可逆地提交到某个单元格类型。此步骤先于分化,当细胞经历结构和生化变化以实现其细胞类型的功能时发生。

细胞特化可以通过多种机制发生。例如,不均匀分布,或梯度,在有丝分裂过程中,mRNA可能会驱动分化,因为它可以导致选择性转录。此外,细胞间的通讯是细胞分化的另一种常见方式。一个细胞可以释放成形素它们是促进分化的信号分子。任何释放形态发生素的细胞被称为诱导剂,而接收单元是一个应答器

专业化后,每个细胞必须在其正确的空间位置。在发育过程中,细胞有组织地迁移到特定的解剖位置是至关重要的。之前关于神经生长过程中神经嵴细胞运动的讨论是发育细胞迁移的一个经典例子。在这个过程中的错误可能会导致各种灾难,如智力障碍。

c) 细胞凋亡与再生

凋亡指多细胞生物中的细胞程序性死亡。首先,细胞分解形成凋亡泡,这是包含细胞物质的膜结合囊。然后这些细胞被分解成凋亡小体,被其他细胞消化。

细胞凋亡对于发育至关重要,因为特定细胞的靶向死亡使胎儿形成特定形状。例如:你的手指,现在分开了,曾经连在一起。然而,在胎儿发育过程中,形成织带的细胞发生凋亡,因此死亡,并允许图形之间的分离。

除了控制细胞死亡,人类还拥有再生能力。以肝脏为例,即使移除60%的器官,它仍能再生。因此,活人可以捐献部分肝脏,使其再生。

然而,与其他物种相比,人类的再生能力相当有限,因为我们只能进行不完全的再生。有完全再生能力的生物体储存干细胞,必要时可以用来再生整个身体部位。

关于作者

Vikram肖是Shemmassian学术咨询公司辅导服务的负责人。金宝搏官网他取得了完美的MCAT成绩(528分),并带来了多年的专业辅导经验,帮助我们的学生最大限度地提高他们的考试成绩。

致谢:Sahil Chawla

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第7部分:高收益条款

高压天然气轴:由下丘脑、垂体前叶和性腺组成的内分泌控制轴

促:促性腺激素释放激素;下丘脑释放的内分泌激素

FSH:促卵泡激素;垂体前叶分泌的内分泌激素

韩:促黄体激素;垂体前叶分泌的内分泌激素

卵泡:辅助女性卵母细胞发育的未成熟细胞

精子发生:精子在睾丸生精小管中形成的过程

塞尔托利氏细胞:卵泡刺激素刺激睾丸精管中的特化细胞

间质细胞:黄体生成素刺激睾丸细胞产生睾丸激素

卵子发生雌性动物产生卵母细胞的过程

极体:卵母细胞由卵母细胞减数分裂产生的细胞;含有很少的细胞质并被丢弃

颗粒细胞:卵泡刺激素刺激卵巢形成透明带的细胞

卵泡膜细胞:卵巢中发现的细胞;LH刺激产生雌激素

顶体反应:指精子头部帽释放的顶体酶使其穿透透明带的反应

皮质反应:增加钙水平以防止多精子的反应

桑椹胚:结构均匀的填充细胞球

胚泡:含有中空囊胚腔、内细胞团和滋养层细胞

原肠胚:分化为内胚层、中胚层和外胚层的内细胞团块

消化道:肠内翻原肠胚发育成胃肠道的内陷

神经胚形成:外胚层细胞形成神经系统的过程

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第8部分:基于短文的问题和答案

卵激活是指配子转化为胚胎所必需的事件,包括多精子块的建立、减数分裂的完成、进入有丝分裂、母体mRNA的选择性募集和降解以及原核发育。

研究人员希望确定锌浓度的通量是否发生在人类卵子激活过程中。研究人员首先使用钙离子霉素(ca - ioonomycin)来处理人类卵子,它直接将外源性钙输送到卵子中,绕过了精子诱导的信号级联,从而导致细胞内钙的内源性储存增加。利用荧光显微镜通过活细胞成像监测单个卵的细胞内钙和细胞外锌动态。结果被量化,如图1所示。

图1

图1

创造者和归属方:DUNCAN,F.,QUE,E.,ZHANG,N.等人。锌火花是人类卵子激活的无机标志。SCI REP 624737(2016年)。本文全文可从以下网址获得:HTTPS://WWW.NATURE.COM/ARTICLES/SREP24737。这篇文章不受SHEMMASSIAN学术咨询公司的版权保护。免责声明:SHEMMASSIAN ACADEMIC CONSULTING不拥有此处提供的文章。创作通用许可证:HTTP://CREATIVECOMMONS.ORG/LICENSES/BY/4.0/。对原始文章进行了更改,以创建MCAT风格的文章金宝搏官网。

问题1:一个成熟的未受精雌性配子的倍性是什么?

一)4 n

B) 3 n

C) 2 n

D) n

问题2:下面哪个选项最准确地描述了图1中的结果?

A)鸡蛋激活与锌和钙水平的上升有关

B)鸡蛋活化与锌和钙水平的降低有关

C) 卵子激活与锌水平降低相关,但与钙水平升高相关

D)鸡蛋激活与锌含量的增加有关,但与钙含量的减少有关

问题3:以下哪个过程有助于防止多精子?

一)受精

B) 顶体反应

C)皮质反应

D)有丝分裂

问题4:研究人员为什么使用钙离子霉素?

A)它使卵子受精,从而诱导细胞内钙的增加

B)它绕过了需要精子来诱导细胞内钙水平上升的需求

C)它是一种能触发鸡蛋激活的锌类似物

D)它是一种能触发鸡蛋激活的钙类似物

问题5:关于雌性配子的产生,下列哪项是不正确的?

A)二倍体细胞最终导致单倍体细胞的形成

B)这个过程开始于青春期的开始

C)这个过程包括有丝分裂和减数分裂

D)这个过程也会产生极体

回答基于短文的问题

  1. 答案选择D是正确的。一个成熟的未受精的雌性配子是一个单倍体细胞(选择D是正确的)。这意味着它的倍性是1n。初级卵母细胞经历第一次减数分裂具有2N倍性,次级卵母细胞具有1N倍性。次级卵母细胞最终受精,在受精后完成第二次减数分裂。

  2. 答案A是正确的。从图1可以看出,锌和钙的含量是成正比的(选择C和D是不正确的)。此外,文章还指出钙与鸡蛋激活有关。因此,鸡蛋的激活与锌和钙水平的增加有关(选择B是错误的)。

  3. 选项C是正确的.皮质反应有助于防止多精子。受精是精子和卵子的结合(选择a是错误的)。顶体反应允许精子细胞穿透透明带(选择B是错误的)。有丝分裂是一个细胞分裂形成相同子细胞的过程(选择D是错误的)。

  4. 答案B是正确的.这篇文章指出钙离子霉素是一种钙转运体(选项C和D是错误的)。这篇文章还指出,它绕过了增加钙水平所需的精子诱导的信号级联(选择A是错误的)。在正常情况下,细胞内必须释放大量的钙才能完成受精。

  5. 选项B是正确的。在女性中,卵子发生始于子宫中初级卵母细胞的形成(选择B是正确的)。卵原体减数分裂形成二倍体初级卵母细胞,经减数分裂形成单倍体生殖细胞(选择A是错误的)。有丝分裂和减数分裂都是成熟卵子形成的必要过程(选择C是错误的)。第一次和第二次减数分裂导致极体的形成,这是无功能的姐妹细胞(选择D是错误的)。

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第9部分:独立的问题和答案

问题1:以下哪一个组成了HPG轴?

一、促性腺激素释放激素

2促黄体激素

3生长激素释放激素

A) 我只是

B) 二只

C) 一和二

D) I, II,和III


问题2:滋养层细胞的功能是什么?

A) 发育成胎盘

B)成为发展中的神经系统

C)支持膜细胞

D)以上都不是

问题3:下列哪项不是起源于内胚层?

A) 肝脏

B)消化道的上皮内层

C)呼吸道的上皮内层

D)口腔黏膜

问题4:以下哪一种结构发展成为周围神经系统?

一)脊索

B)神经折叠

C)神经嵴细胞

D) 神经管

问题5:顶体反应的目的是什么?

A)保护精子细胞免受酸性环境的伤害

B)为精子细胞产生能量

C)允许精子细胞穿透透明带

D)防止多精子

问题6:生育诊所的一名男性患者发现精子数量异常低。什么类型的细胞应该被怀疑是功能失调的?

一)睾丸间质细胞

B) 支持细胞

C)颗粒细胞

D)鞘细胞

回答关键的独立问题

  1. 选项C是正确的。HPG轴开始于下丘脑释放GnRH(选择I是正确的)。GnRH作用于垂体前叶,释放卵泡刺激素和黄体生成素,卵泡刺激素和黄体生成素又作用于性腺(选择II是正确的)。生长激素释放激素不是HPG轴的一部分(选择III是错误的)。

  2. 答案A是正确的. 滋养层细胞将穿透子宫内膜,最终形成胎盘(选择A是正确的)。内部细胞团将成为胎儿(选择B不正确)。卵泡膜细胞是一种滋养发育中卵母细胞的支持细胞(选择C是不正确的)。

  3. 答案D是正确的。内胚层产生消化系统和呼吸道以及与其相关的内脏的上皮内层(选项A、B和C是错误的)。内胚层不产生口腔或肛门的上皮内层,它们来自外胚层(选择D是正确的)。

  4. 选项C是正确的。脊索是中胚层内的一种结构,它诱导上覆外胚层内的变化(选择a是正确的)。来自脊索的信号诱导神经褶皱的形成,这些褶皱聚集在一起形成神经管。神经管是中枢神经系统的前体(选项B和D是错误的)。神经嵴细胞从神经管迁移,最终发育成周围神经系统、牙齿和某些内分泌器官(选择C是正确的)。

  5. 选项C是正确的。顶体反应是一组允许精子消化和穿透卵细胞透明带的酶反应(选择C是正确的)。顶体反应不能保护精子细胞免受酸性环境的伤害(选择a是错误的)。在中间部分发现的线粒体负责为精子细胞产生能量(选择B是错误的)。皮质反应阻止了多精子,或多个精子使一个卵子受精(选择D是错误的)。

  6. 答案B是正确的.支持细胞是帮助精子合成的支持细胞,如果患者不能产生活动的精子,就应该怀疑支持细胞功能失调(选择B是正确的)。间质细胞产生睾酮(选择A是错误的)。颗粒细胞形成透明带(选项C不正确)。卵泡膜细胞产生雄烯二酮,一种雌激素前体(选择D是错误的)。