2018-2019学年高中生物 专题3 胚胎工程 3.2 体外受精和早期胚胎培养课件 新人教版选修3

3.2体外受精和早期胚胎培养情境导入课程目标你听说过“试管婴儿”吧?试管婴儿的发育是完全在试管中进行的吗?培育试管婴儿需要哪些技术?1.简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。2.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。3.列表比较体内受精和体外受精。4.列表比较胚胎早期培养和动物细胞培养。5.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。一二三一、试管动物技术1.概念试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经移植产生后代的技术。2.过程获得精子和卵子→体外受精→体外胚胎培养→胚胎移植。一二三二、体外受精的主要步骤1.卵母细胞的采集和培养分类举例采集卵母细胞的方法实验动物小鼠、兔、猪、羊等用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,从输卵管中冲取卵子大家畜或大型动物牛从已屠宰母畜的卵巢中采集,或借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接从活体动物的卵巢中吸取采集的卵母细胞都要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。2.精子的采集收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。一二三3.精子的获能获能方法概念适用动物培养法将精子放入人工配制的获能液中培养,使其获能啮齿动物、家兔和猪等化学诱导法将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能牛、羊等家畜4.受精获能的精子和培养成熟的卵子,一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。一二三三、胚胎的早期培养1.培养液的成分:一般包括无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。2.当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植,或冷冻保存。3.胚胎移植的时间:不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植,小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植。人的体外受精胚胎,可在8~16个细胞阶段移植。自主思考你能让普通黄牛一胎产下奶牛、良种肉牛等多品种小牛吗?如何才能实现这种“多子”现象呢?提示:能。可以通过体外受精(包括卵母细胞采集、精子的获取、受精等步骤)、早期胚胎的培养、胚胎移植共同结合来实现。探究一探究二易错点排查体外受精的原理和操作步骤●问题导引●越来越多的人选择通过试管婴儿授孕以解决不孕不育问题,思考:(1)培育试管婴儿的过程属于有性生殖还是无性生殖?(2)尝试解释“试管婴儿”名称的由来。(3)简述体外受精的大致过程。提示:(1)属于有性生殖。(2)由于形成试管婴儿的受精过程和胚胎的早期发育过程在体外特定的仪器和器皿中进行,因此,人们形象地把通过体外受精技术培育的婴儿叫作试管婴儿。(3)采集和保存精液、采集和保存卵子→对精子获能处理、把卵子培养到减数第二次分裂中期→诱导精子和卵子体外受精→筛选受精卵。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.卵母细胞的采集和培养采集方法培养适用动物①可先用促性腺激素处理,使动物排出更多的卵子,然后,在适当的时间从输卵管中冲取卵子无需体外培养,直接与获能的精子在体外受精小型动物如小鼠、兔、猪等②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞采集的卵母细胞,都要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精大家畜或大型动物③直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞,叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具探究一探究二易错点排查特别提醒做超数排卵时用的促性腺激素不能口服,因为促性腺激素是一种多肽类物质,口服后会被消化酶消化从而失去生理作用,达不到超数排卵的目的。探究一探究二易错点排查2.精子的采集和获能(1)精子的采集。方法具体措施适用动物假阴道法采用仿生学的方法,模仿发情雌性动物阴道环境设计的装置,它能够满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求,同时配有与采精动物相适应的活台畜或假台畜,借助假阴道收集精液大家畜或大型动物手握法徒手或戴上乳胶手套,直接把握雄性动物的阴茎,给予适当的压力和刺激,就可引起射精猪、犬等体型较小,易于控制的家畜电刺激法将动物麻醉后,用特制的电极伸入动物的直肠,直接刺激位于腰荐部的射精中枢神经,引起射精野生或经济动物探究一探究二易错点排查(2)精子的获能。方法具体措施适用动物培养法将取自附睾的精子,放入人工配制的获能溶液中,培养一段时间后,精子就可获能啮齿动物、家兔和猪等化学诱导法将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能牛、羊等家畜探究一探究二易错点排查3.受精获能的精子和培养成熟的卵子(减数第二次分裂中期的卵母细胞),一般情况下都可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。特别提醒体外受精是对体内受精过程的模拟即体内受精的有关原理规律是体外受精依据的原理。探究一探究二易错点排查4.人工授精和体外受精的区别比较项目人工授精体外受精概念人工授精技术是指用相应的器械采集公畜的精液,再将其注入正在发情的母畜的生殖道中,使母畜受孕的过程体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术场所母畜的生殖道内体外过程人工采精→检查与储存精液→人工授精(用人工的方法将精液注入正在发情的母畜生殖道中)卵母细胞的采集和培养(体外)精子的采集和获能(体外)受精(体外)胚胎发育场所受精卵的形成和胚胎发育场所在母畜体内受精卵的形成和早期胚胎发育在体外,胚胎移植后的胚胎发育在母畜体内探究一探究二易错点排查5.试管动物和克隆动物的比较比较项目试管动物克隆动物起点受精卵经核移植后的重组细胞生物学原理或技术体外受精、胚胎移植核移植、胚胎移植生殖类型有性生殖无性生殖后代性状的继承特点后代继承提供遗传物质的双亲的特性几乎全部性状与提供核的亲本一样探究一探究二易错点排查【例题1】在试管家畜技术过程中,操作不合理的是()A.精子和卵子采集后可直接在试管内受精B.在体外受精前,要对精子进行获能处理C.牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植D.试管家畜技术在操作过程上要严格无菌操作解析:在试管家畜技术过程中,所获得的精子要受精,必须首先进行获能处理。答案:A探究一探究二易错点排查胚胎的早期培养●问题导引●试管牛的培育离不开胚胎的早期培养。思考:(1)胚胎发育的起点是什么?(2)在胚胎的早期培养过程中,胚胎发育经历了哪些阶段?(3)胚胎培养应在相应的培养液中进行,你能推测出胚胎培养所需培养液至少含有的成分吗?提示:(1)胚胎发育的起点是受精卵。(2)在胚胎的早期培养过程中,胚胎发育经历了受精卵、2细胞期、4细胞期、8细胞期、桑椹胚、囊胚和原肠胚等几个阶段。(3)胚胎培养所需培养液的成分,包括氨基酸、核苷酸、血清、无机盐、有机盐类、维生素、激素等。探究一探究二易错点排查●名师精讲●1.概念受精后应将受精卵移入发育培养液中继续培养,当胚胎发育到适宜的阶段时,可将其取出向受体移植或冷冻保存。2.目的(1)检查受精状况和受精卵的发育能力;(2)促进受精卵的分裂和分化;(3)提高移植胚胎的成活率。3.培养液成分及其与进行动物细胞培养所用培养液成分的比较项目动物胚胎培养液动物细胞培养液盐类无机盐、有机盐无机盐、微量元素营养物质氨基酸、核苷酸糖、氨基酸调节物质维生素、激素促生长因子特有成分血清血清、血浆探究一探究二易错点排查特别提醒①胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液略有差别,主要原因是二者所依据的原理和培养目的有所不同。②早期胚胎培养的培养液成分巧记为两“盐”、两“素”和两“酸”。两“盐”:无机盐和有机盐;两“素”:维生素和激素;两“酸”:氨基酸和核苷酸。另外还有水和血清等。探究一探究二易错点排查【例题2】下列关于胚胎早期培养的说法,不正确的是()A.胚胎培养液的成分通常含有血清B.胚胎培养液的成分与动物细胞培养液的成分完全相同C.动物种类不同,进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同D.进行胚胎移植之前,可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保存解析:胚胎培养液的成分与动物细胞培养液的成分不完全相同。不同动物胚胎移植的时间不同,例如,牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植,小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植。培养中的胚胎发育到适宜阶段时,可将其取出向受体移植,或冷冻保存。答案:B典型方法对胚胎早期培养的理解,应以明确胚胎早期培养的目的为切入点。探究一探究二易错点排查变式训练早期胚胎体外培养的过程中,下列哪一项条件是不需要的?()A.消毒灭菌B.适宜的温度C.充足的光照D.适宜的养料和激素解析:早期胚胎体外培养必须在无菌条件下培养,需要适宜的温度及一定的营养物质和激素,但不需要光照。答案:C探究一探究二易错点排查判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。1.试管牛是指牛的胎儿在试管中发育成熟。()提示:×试管牛是指受精和胚胎的早期发育过程在试管中进行。2.试管动物的产生过程属于无性生殖。()提示:×试管牛的产生过程也存在精子和卵细胞的受精,只是受精的场所在体外环境,因此试管动物的产生过程属于有性生殖。3.牛体外受精和人工授精的受精场所均为体外。()提示:×牛体外受精的场所在体外,而人工授精的受精场所在母牛的输卵管内。4.体外受精和体内受精的不同在于前者不存在精子获能过程。()提示:×受精过程前都存在精子获能过程。5.培养法和化学诱导法是使精子在体外获能的两种重要方法。()提示:√探究一探究二易错点排查6.采集的卵母细胞需要在体外培养至减数第二次分裂中期才能与获能的精子受精。()提示:√7.胚胎的早期培养液和动物细胞培养液的成分完全相同。()提示:×胚胎的早期培养液和动物细胞培养液的成分不完全相同。8.采集的卵母细胞,都要在体外经人工培养成熟后,才能与获能的精子受精。()提示:√123451.精子获能的方法不包括()A.培养法B.用一定浓度的肝素处理C.用钙离子A23187处理D.用PEG处理解析:精子获能的方法包括培养法和化学诱导法,化学诱导法有两种:用一定浓度的肝素处理和用钙离子载体A23187溶液处理;用PEG处理细胞是诱导细胞融合的方法。答案:D123452.体外受精常用的采卵方法有()①用促性腺激素处理后,从输卵管中冲取卵子②化学诱导法③电刺激法④从活体动物卵巢中吸取卵母细胞A.①②B.②③C.①④D.③④解析:化学诱导法是精子获能处理的方法之一,电刺激法是收集精子的方法之一。对小型哺乳动物,采卵的主要方法是:用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子。对于大家畜或大型动物,采卵的主要方法是:从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞,也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。答案:C123453.哺乳动物体外受精的过程是()①采卵②收集精子③卵母细胞的人工培养④精子获能处理⑤精子和成熟卵子在培养液中共同培养⑥精子用CaCl2处理⑦卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理⑧体外受精⑨受精卵培养12345解析:哺乳动物体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集与获能、受精等几个主要步骤。从动物体内采集到的精子必须获能后才能与发育成熟的卵子受精。精子获能的方法主要有培养法和化学诱导法。受精的过程要在获能溶液或专用的受精溶液中培养一段时间才能完成。答案:B123454.下列各组物质组成并非都属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是()A.氨基酸、核苷酸、无机盐、激素B.血清、激素、维生素、有机盐类C.核苷酸、维生素、血清、无机盐D.有机盐类、维生素、氨基酸、生长素解析:生长素属于植物激素,不是动物胚胎培养液的成分。答案:D123455.配制胚胎早期培养液一般不用考虑()A.满足细胞的营养需求B.促进细胞分裂C.促进细胞分化D.促进脱分化解析:胚胎的发育起点是受精卵,受精卵未分化,胚胎培养的过程中存在细胞分裂和细胞分化,不存在脱分化。答案:D