2019-2020学年高中生物 专题3 3.2 体外受精和早期胚胎培养教案 新人教版选修3

3.2体外受精和早期胚胎培养学习目标：1.简述试管动物培育过程。(重点)2.简述卵母细胞的采集和培养方法。3.了解收集精子和获能的处理方法。(重点)4.简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。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．前期技术：体外受精、早期胚胎培养。3．意义(1)解决动物生育率低的问题。(2)实现良种动物的快速大量繁殖。二、体外受精1．主要步骤：卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精等。2．卵母细胞的采集和培养分类实验动物大型动物举例小鼠、兔、猪、羊牛采集方法用促性腺激素处理，使其超数排卵，从输卵管中冲取卵子从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再采集卵母细胞借助超声波探测仪、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采集后操作可直接与获能的精子在体外受精在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精3.精子的采集和获能(1)精子的采集方法将方法与对应的例子用线连起来。①假阴道法a．体型较小，易于控制的动物②手握法B．野生或经济动物③电刺激法c．大型家畜或大型动物【提示】①—c②—a③—b(2)精子体外获能的方法方法培养法化学诱导法操作过程将精子放入人工配制的获能液中培养，使其获能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适用动物啮齿动物、家兔和猪等动物牛、羊等家畜4.受精三、胚胎的早期培养1．发育培养液的成分：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．胚胎早期培养的目的(1)检查受精状况和受精卵的发育能力。(2)使胚胎发育到适宜的阶段进行受体移植或冷冻保存。3．胚胎移植时间(1)牛、羊一般在桑椹胚或囊胚阶段移植。(2)人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。1．判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)为了获得更多的卵母细胞，需用性激素对供体进行处理。()(2)采集的卵母细胞都可直接与获能的精子在体外受精。()(3)受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植。()(4)早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清。()(5)对于啮齿类动物、家兔和猪等动物的精子，常采用激素刺激法使其获能。()提示：(1)×为获得更多的卵母细胞，需用促性腺激素对供体进行处理。(2)×采集的卵母细胞需在体外培养至MⅡ中期才能与获能的精子在体外受精。(3)×胚胎移植时应在原肠胚以前，一般在桑椹胚或囊胚，也可能在更早的时期。(4)√(5)×对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用培养法使其获能。2．下列各组物质成分不全部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C．核苷酸、维生素、血清、无机盐D．有机盐、维生素、氨基酸、生长素D[生长素是植物激素，不属于哺乳动物胚胎的营养液成分。]3．良种试管牛的繁殖过程：用激素促进甲牛多排卵，然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精，在特定培养基中培育成胚胎，再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内，孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是()A．精卵结合前精子需进行获能培养B．“促进甲牛多排卵”的激素是孕激素C．甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同D．该技术可应用于加快优良种畜的繁殖B[精子需要进行培养使其获能才具备受精能力，A项正确；促进动物多排卵的激素是促性腺激素，B项错误；试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子，一半来自乙牛的精子，C项正确；该技术可充分发挥母畜的优良特性，可用于加快优良种畜的繁殖，D项正确。]体外受精[思考交流]1．试管婴儿是有性生殖还是无性生殖？为什么？提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受体中。2．由超数排卵处理采集的卵母细胞为什么可直接与获能的精子受精？从卵巢中采集的卵子为什么不能与获能精子直接受精？提示：由超数排卵处理采集的卵母细胞已在体内发育成熟，不需培养可直接与获能的精子受精；卵巢中卵子不成熟，需要培养到减数第二次分裂中期时才具有受精能力。3．精子获能处理前为什么要离心处理？提示：因为精液由精子和精清两部分组成，精清中含有抑制精子获能的物质，所以要离心除去精清以利于精子获能。4．超数排卵处理中为什么使用的是促性腺激素而不是性激素？提示：性激素是由性腺产生并释放的，长期使用外源性激素会导致性腺萎缩。促性腺激素由垂体产生并释放，作用于性腺，可以促进排卵，并且不会使性腺萎缩。[归纳总结]1．卵母细胞的采集和培养采集方法适用范围举例采集过程卵细胞的培养输卵管冲取法实验动物及小型家畜小鼠、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直接与获能的精子在体外受精从已屠宰母畜的卵巢内采集大型动物或大家畜牛从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞这两种方法适用于大家畜或大型动物。采集的卵母细胞都需要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精活体采卵借助超声波探测仪、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2.精子的采集和获能(1)采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法。方法适合动物操作假阴道法大家畜或大型动物用特制的假阴道，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。使用假台畜时，要训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液手握法猪、犬等体型较小，易于控制的家畜徒手或戴上乳胶手套，直接把握雄性动物的阴茎，给予适当压力和刺激即可引起射精，收集富含精子的精液电刺激法野生或经济动物将动物麻醉后，采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(2)对采集的精子进行获能处理，常用的方法有培养法和化学诱导法。方法操作适合动物培养法将取自附睾的精子放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可以获能啮齿动物、家兔、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1．下列有关哺乳动物体外受精是叙述，正确的是()A．给实验动物注射促性腺激素，使其产生更多的精子B．从输卵管中采集的卵母细胞经培养后才能与获能的精子受精C．获能的精子和成熟的卵子，不能在获能溶液中完成受精D．卵母细胞与精子受精时才能完成减数第二次分裂D[给实验动物注射促性腺激素，目的是使其产生更多的卵细胞，A错误；从卵巢中采集的卵母细胞一般培养到成熟后才与精子共同培养完成受精，B错误；体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应受精溶液或获能溶液中受精，C错误；次级卵母细胞减数第二次分裂是在精子和卵子结合过程中完成的，D正确。]2．采集卵母细胞时，不宜采用的方法是()A．用特定激素处理，然后从输卵管冲取卵子B．从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集C．借助超声波探测仪、内窥镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞D．将动物麻醉后，用特制的电极直接刺激排卵中枢神经，引起排卵D[用促性腺激素处理实验动物，然后从输卵管中冲取卵子，这是卵母细胞采集的主要方法，A不符合题意；从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，属于卵母细胞采集方法，B不符合题意；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，属于卵母细胞采集方法，C不符合题意；将动物麻醉后，用特制的电极伸入动物的直肠，直接刺激射精中枢神经，引起射精，该方法不属于卵母细胞采集方法，D符合题意。]胚胎的早期培养背景材料1．胚胎早期培养的目的、培养液的成分和胚胎去向(1)培养的目的：检测受精状况和受精卵的发育能力。(2)培养液的成分①盐类：无机盐和有机盐类。②调节物质：维生素和激素。③营养物质：氨基酸、核苷酸、血清等。(3)胚胎去向：冷冻保存、移植到受体动物子宫内培养。2．不同动物其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才进行移植；小鼠、家兔等可在桑椹胚阶段前移植；人的试管胚胎可在8～16个细胞阶段移植。所有的动物都不能到原肠胚阶段移植，因为原肠胚时细胞分化程度高，移植成功率很低。3．动物胚胎培养液成分与动物细胞培养液成分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、激素促生长因子通常添加血清血清、血浆方法规律：1早期胚胎培养的培养液成分巧记：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，另有水、血清等。2用于胚胎移植的胚胎发育程度一般在原肠胚以前。3用促性腺激素时，只能注射不能饲喂，因为促性腺激素是肽类化合物，饲喂会因消化道的消化作用而失去原有的功效。培育“试管山羊”的基本过程如图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是()A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D．丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内A[甲过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射促性腺激素促进母山羊超数排卵。乙过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。丙过程的目的是使受精卵发育成早期胚胎，此过程涉及细胞分裂和分化，其培养液的成分不同于乙过程的培养液。丁过程将早期胚胎移植到代孕母羊子宫内，要求代孕母羊与供体母羊处于同期发情状态，以利于接纳外来的早期胚胎。]方法规律：四种培养方式的培养液(基)的成分培养方式培养液(基)成分植物组织培养大量元素、微量元素、植物激素(生长素、细胞分裂素等)、蔗糖、维生素等精子获能培养一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液动物细胞培养糖、氨基酸、无机盐、微量元素、促生长因子、血清、血浆等早期胚胎培养无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等[课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.由超数排卵采集的卵母细胞已在体内发育成熟，不需培养可直接与获能的精子受精，而未成熟卵母细胞需要在体外培养成熟。2．胚胎早期培养所用培养液成分较复杂，除了一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。3．收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。4．试管动物技术的主要技术操作是体外受精和胚胎移植。1．下列关于胚胎工程的叙述，错误的是()A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植B[获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精，A正确；受精卵一般发育到桑椹胚或囊胚阶段进行胚胎移植，B错误；早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清，C正确；试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植，D正确。]2．下列有关体外受精的叙述，正确的是()A．从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集的卵母细胞可以直接进行体外受精B．取MⅠ期卵母细胞进行体外受精C．取MⅡ期卵母细胞进行体外受精D．从活体动物的卵巢中采集的卵母细胞可以直接进行体外受精C[采集的卵母细胞需要在体外经人工培养成熟(MⅡ期的卵母细胞)后，才能与获能的精子受精。]3．下列关于卵细胞采集的叙述中不正确的是()A．有些动物在采集时要用促性腺激素处理B．从输卵管中取出的成熟卵子，可直接与获能的精子在体外受精C．对有些动物可以直接从活体卵巢中吸取卵母细胞D．在卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子在体外受精D[对于实验动物如小鼠，以及家畜猪等，采用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，直接与获能的精子在体外受精，故A、B正确；对于大家畜或大型动物，可以直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，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，故C正确，D错误。]4．下列有关动物胚胎早期培养的说法正确的是()A．精子与卵子在发育培养液中完成受精B．培养液的