体外受精和早期胚胎培养.docx

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体外受精和早期胚胎培养

课时课题：

专题三3.2体外受精和早期胚胎培养

课型：

新授课课时：

1课时

教

学

目

标

知识目标

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.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

能力目标

能够使用通俗语言介绍体外受精和早期胚胎培养技术。

情感态度和价值观目标

结合“体内受精和胚胎发育”的已有知识储备，合理的推理和设计体外与胚胎培养的流程，发现理论与实践的结合点与差异，体会科学探索的差异和艰巨性，掌握科学探究的一般方法。

重点

1.体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

难点

1.卵母细胞的采集和培养。

2.精子的采集和获能。

知识点

1.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

2.哺乳动物胚胎的早期培养方法。

考试点

1.卵母细胞的采集和培养。

2.精子的采集和获能。

能力点

收集处理信息的能力

自主探究点

试管婴儿与普通婴儿的区别

易错易混点

1.试管牛与克隆牛的区别。

2．早期胚胎培养和动物细胞培养的比较。

训练点

哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤

拓展点

体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义

教法与学法

讲述法、比较法、讨论法和探究学习法

教学模式

“学导结合、五步教学”模式

教具

学案、课本

教学流程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

目标展示：

阅读导学案，展示本节课的知识目标、能力目标和情感态度和价值观目标。

阅读教学目标，了解本节课的学习内容。

展示教学目标，让学生了解本节课的教学内容。

设置情景，导入新课：

展示幻灯片，设置问题情境：

问题1、有一对夫妇，妻子因病切除了子宫，但他们一直想有一个亲生的（携带他们遗传信息的）孩子，你能从理论上想个办法帮他们完成这个愿望吗？

问题2、试管婴儿是不是在试管中长出一个婴儿呢？

你知道人类第一个试管婴儿吗？

讲述：

试管婴儿并不是在试管中长出一个婴儿，而是采用人工方法让卵细胞和精子在体外受精，并进行早期胚胎发育，然后移植到母体子宫内发育而诞生的婴儿，所以试管婴儿只是受精和早期胚胎发育在试管中，最终还是在母体子宫内发育成胎儿。

1978年7月26日，世界上第一个试管婴儿路易斯-布朗在英国出生，至今，全世界已有约三百多万个试管婴儿出生。

试管婴儿是通过试管动物技术培育出来的，什么是试管动物技术呢？

学生思考、讨论

创设问题情境，激发学习欲望。

学导结合：

一、试管动物技术

组织学生阅读课本P69，并完成导学案。

一、试管动物技术

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。

过渡：

发展这种技术有什么意义呢？

【资料分析】

资料1：

国产奶牛年平均产奶量约3000公斤，国际良种奶牛年平均产奶量约10000公斤，而引种一头良种成年奶牛需要3-5万元。

资料2：

牛的生育率很低，一头牛一胎只产一头犊牛，一生只能生育四五次；但是母牛体内的卵母细胞却相当多，其卵巢中的卵母细胞数要比一生中实际排卵数多1000倍，公牛产生的精子数目就更多了。

思考：

你能想出既减少成本，又能最大限度得到较多良种奶牛的好办法吗？

讲述：

分别采集良种牛的精子和卵母细胞，让它们在体外完成受精并且发育成一个个小胚胎，再将这些胚胎移植到本地牛体内发育，就可实现良种牛的快速大量繁殖。

引导学生思考讨论导学案上的问题。

思考1：

哺乳动物体内胚胎的形成需要经过哪些过程？

提示：

精子和卵子的发生、受精、胚胎的发育等过程。

思考2：

哺乳动物体外胚胎的发育需要完成哪些环节？

提示：

获得精子和卵子、体外受精、体外胚胎的培养等过程。

讲述：

胚胎工程专家就是根据这几个环节来研究哺乳动物体外受精和早期胚胎培养方法的，今天请大家扮演胚胎工程专家共同模拟研究“试管牛”工厂化生产的技术流程。

引导学生分组研究、讨论并设计出流程草稿。

各小组分别在黑板上绘制流程图。

师生共同绘出流程图

总结：

1.卵母细胞的采集和培养；

2.精子的采集和获能；

3.受精；

4.胚胎的早期培养。

明确上述四项为本节课所学的主要内容，其中前三项为体外受精的主要步骤和内容。

学生自主学习，了解什么是试管动物技术。

阅读资料

学生思考讨论回答：

可借助于试管动物技术

思考、讨论

分组探究

培养学生自主学习、获取知识的能力。

培养学生分析资料，获取知识的能力。

通过思考试管动物技术中所蕴含的科学原理绘制流程图

学导结合：

二、体外受精：

二、体外受精

引导学生阅读课本，填写导学案上的内容

1．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。

2．卵母细胞的采集和培养

（1）对于实验动物如小鼠、兔、猪、羊，常采用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后从输卵管中冲取卵子。

（2）对于大型动物或大家畜，如牛，采用的主要方法是：

一般从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，也可以借助于超声波探测仪、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。

（3）从输卵管中冲取的卵子，可直接与获能的精子在体外受精；从卵巢中采取的卵母细胞，需要在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精。

思考1：

第一种采集方法中为什么用促性腺激素处理呢？

提示：

促性腺激素处理可以使卵巢一次排出更多的卵母细胞，称为“超速排卵”，如果这些卵母细胞都完成受精，就会得到比正常数目更多的胚胎。

思考2：

什么时期的卵母细胞才具备受精能力？

提示：

减数第二次分裂中期的次级卵母细胞才具备受精能力。

思考3：

卵巢中的卵母细胞有没有处于该时期的？

提示：

没有。

思考4：

直接从卵巢中采集的卵母细胞是否可以立即受精？

提示：

直接从卵巢中采集的卵母细胞不可以立即受精。

展示图片牛活体采卵示意图、卵母细胞成熟培养的二氧化碳培养箱图。

讲述：

直接从卵巢中采集的卵母细胞，先要进行检查筛选，然后在体外人工培养成熟后，才能与精子结合完成受精。

归纳总结：

引导学生用简要语言总结卵母细胞的采集和培养。

总结：

方法一：

对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。

方法二：

从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。

方法三：

直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。

需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。

后两种方法适用于大家畜和大动物。

注意：

后两种方法采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。

过渡：

卵母细胞准备好了，那么精子怎么获得呢？

请同学们阅读教材70-71页，找到精子的采集和获能方法。

3．精子的采集和获能

（1）收集精子的方法

①假阴道法：

大家畜或大型动物。

②_手握法：

体型较小，易于控制的动物。

③_电刺激法：

野生动物或经济动物。

思考1：

上述方法得到的精子能直接用于体外受精吗？

为什么？

提示：

不能。

精子要在雌性动物生殖道内经历一个获能过程才能具备受精能力。

思考2:

体外条件下，如何让精子获能呢？

引导学生自学课本，填写导学案上的内容。

（2）精子体外获能的方法

①培养法：

对于__啮齿动物、家兔及猪等动物的精子，采用将精子放入人工配制的获能液中使其获能。

②化学诱导法：

对于_牛、羊等家畜的精子，可采用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。

讲述：

人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使精子获能。

过渡：

有了准备好的精子和卵母细胞，体外受精就可以真正开始了。

思考：

体外受精过程是不是把经过上述处理过的精子和卵母细胞放置在一个容器中，受精过程就能高效的完成呢？

明确：

受精需要在获能溶液或专用的受精溶液中完成。

精子和卵子一般要放在培养液小滴内共同培养一段时间才能完成受精。

引导学生分析课本上的图3-14哺乳动物体外受精过程示意图。

例1.下列关于体外受精技术的说法中，错误的是（）

A．体外受精技术需要的温度大约为37℃

B．体外受精是从初级卵母细胞和初级精母细胞开始的

C．体外受精技术已成为一项常规的动物繁殖生物技术

D．体外受精技术可用于研究动物生殖细胞的发生机制

提问学生分析选项，由其他学生评价。

学生自主学习，了解体外受精的相关知识。

学生以小组为单位，进行思考、讨论。

学生总结归纳。

学生阅读课本，自主学习精子的采集和获能的相关知识。

分析示意图

培养学生自主学习、获取知识的能力。

通过小组讨论，培养学生的参与意识和培养学生合作、探索的精神。

通过对知识及时总结归纳，提高学习效率，加深对卵母细胞的采集和培养的理解和掌握。

培养学生自主学习的能力，提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。

通过例题，巩固体外受精的相关知识，培养学生用所学知识，解决问题的能力。

深化拓展：

探究1、试管牛与克隆牛有什么不同？

提示：

试管牛是有性生殖得到的，而克隆牛是无性生殖过程得到的。

列表比较

试管牛

克隆牛

生殖方式

有性生殖

无性生殖

技术手段

体外受精

胚胎移植

核移植技术

胚胎移植

遗传物质

来自两个个体

主要来自核供体

遗传规律

遵循

不遵循

探究2、试管婴儿与普通婴儿有什么区别？

提示：

试管婴儿和普通婴儿的相同之处是都是通过有性生殖产生，在母体子宫内形成胎儿；不同之处是试管婴儿受精作用在体外，并在体外发育成早期胚胎后再把早期胚胎移植到母体内发育成胎儿，而普通婴儿则是体内受精形成受精卵后一直在母体内发育成胎儿。

学生思考讨论

通过列表加深学生对试管牛的理解。

学导结合：

三、早期胚胎培养

讲述：

通过体外受精得到的只是受精卵，要得到真正的试管动物个体，还需要让它经历胚胎在体外的早期培养过程。

三、早期胚胎培养：

组织学生阅读课本P72，了解早期胚胎培养的相关知识，并完成导学案。

1．哺乳动物胚胎的培养液成分：

一般包括无机盐类、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）精子和卵细胞在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查__受精状况__和__受精卵的发育能力_。

（2）当胚胎发育到适宜的阶段进行_胚胎移植或冷冻保存_。

3．胚胎移植的时间

（1）牛、羊一般在_桑椹胚_或_囊胚进行移植。

（2）小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植；

（3）人的体外受精胚胎，即试管胚胎，_8-16个细胞_阶段移植。

思考1：

哺乳动物的胚胎培养液有哪些成分？

为什么要加维生素，激素、氨基酸、核甘酸等物质？

提示：

哺乳动物的胚胎培养液为发育培养液可概括为：

盐类：

无机盐和有机盐（两盐）；

营养物质：

氨基酸、核苷酸（两酸）；

调节物质：

维生素、激素（两素）；

特有物质：

血清。

维生素是提供营养物质，激素是起调节作用，氨基酸是合成蛋白质的原料，核苷酸是合成DNA和RNA的原料，与动物细胞培养的培养液成分基本相同。

引导学生联想动物细胞培养的培养液成分。

[强调]胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

思考2：

为什么不同的动物胚胎移植的时间不同？

提示：

胚胎工程的体外操作是对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作，所以胚胎移植的时间应该与该动物体内受精卵发育及进入子宫的时间基本相同，而不同动物的胚胎进入子宫的时间不同，引导学生分析课本P67表3-1各种动物受精卵发育及进入子宫的时间。

思考3：

能用原肠胚阶段的胚胎进行移植吗?

提示：

胚胎移植一般不用原肠胚阶段的胚胎进行移植，一般用原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。

几乎所有动物不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。

基因工程获得的含义目的基因的受精卵，动物细胞工程方法获得的重组细胞都是在体外培养发育成早期胚胎后，通过胚胎移植转移到母体子宫内发育成动物个体。

讲述：

体外受精技术经过20多年的研究，已经取得很大进展，效率也不断提高，体外受精技术水平最高的动物为牛。

引导学生分析课本上的图3-15牛体外受精胚胎工厂化生产流程图。

例2：

下列各组物质组成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．有机盐、维生素、氨基酸、生长素

C．核苷酸、维生素、血清、无机盐

D．血清、激素、维生素、有机盐

提问学生分析选项，由其他学生评价。

学生阅读课本，自主学习早期胚胎培养的相关知识

学生思考、讨论、回答。

培养学生自主学习、发现问题、分析问题和解决问题的能力。

激发学生思维，培养学生分析问题、解决问题的能力。

培养学生利用已学知识，探究新知识的能力。

通过例题，巩固所学，培养学生用所学知识，解决问题的能力。

深化拓展：

探究1、动物细胞培养和早期胚胎培养的不同。

提示：

1．所属的生物工程

动物细胞培养技术属于细胞工程中的动物细胞工程；早期胚胎培养技术属于胚胎工程。

2．培养的目的

动物细胞培养技术主要是为了大规模培养组织细胞来获得大量细胞产物（如干扰素、单克隆抗体等）或者获取细胞本身（用于检测有毒物质，生理、病理、药理等研究）；早期胚胎培养技术是为了得到早期胚胎。

3．细胞的来源

动物细胞培养的细胞大多取自动物胚胎或出生不久的动物组织或器官，还需用胰蛋白酶将动物组织分散成单个细胞进行培养；早期胚胎培养的细胞一般是受精卵或核移植、转基因得到的单个的重组细胞，将受精卵或重组细胞培养成早期胚胎以便于移植。

4．培养液

动物细胞培养所需的营养物质与体内基本相同，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，以及血清、血浆等天然成分；早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等。

两种技术所用的培养液从成分种类上没有太大区别，但是哺乳动物早期胚胎发育对环境条件要求极为严格。

而且各种动物胚胎所需的营养条件又有所不同，因此无法制定胚胎培养液的通用配方。

5.原理

动物细胞培养技术应用了细胞增殖的原理；早期胚胎培养技术应用了细胞增殖和分化的原理。

6.培养过程

动物细胞培养过程中会出现接触抑制，故需要用胰蛋白酶分散细胞进行传代培养。

早期胚胎培养过程中只要培养条件适宜一般不会出现接触抑制，但往往也需要更换培养液来适应不同发育时期的早期胚胎的营养等条件。

探究2、以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？

提示：

目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用的卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。

牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。

理解、掌握

思考、讨论

通过分析、比较、归纳，加深对早期胚胎培养的理解。

梯度训练

留学生5分钟，做导学案习题。

其中1～6为必做题，7为选做题，可以课下完成。

做导学案习题

习题巩固所学

跟进反思

本节课主要采用学案导学，理解记忆为主结合讨论的方法。

层层深入的问题情境，激发学生探知欲望，提高学生的思维能力，让学生在活跃的气氛中参与思考、讨论，主动构建地获得知识。

学生反思本节课所学，查缺补漏。

进行教学反思，在反思中不断寻求进步。

梯度训练：

☆必做题

1．超数排卵的做法正确的是（）

A．口服促性腺激素B．注射促性腺激素

C．口服或注射促性腺激素D．以上方法均不正确

2．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，以下原因不正确的是（）

A．卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程

B．动物排出的卵子成熟程度不同

C．体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟

D．冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大

3．从活体动物的卵巢中直接采卵时，不正确的方法是（）

A.超声波探测仪B.内窥镜C.腹腔镜D.阴道镜

4.体外受精的场所是（）

A.在水溶液中B.在盐溶液中

C.在获能溶液或专用的受精溶液中D.在酒精溶液中

5.关于试管动物技术的概念叙述正确的是（）

A.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，再经过移植产生后代的技术

B.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术

C.通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将受精卵移植产生后代的技术

D.通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将受精卵移植产生后代的技术

6.发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的（）

A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题

B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞

C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜

D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖

☆选做题

7．下图是“试管牛”工厂化生产的技术流程图，据图回答问题：

（1）根据___________（填标号）判断，此种繁殖方式是____________生殖，此技术的意义在于____________________________________________________________________。

（2）①过程中通常每个卵巢平均可采集____________枚可用的卵母细胞，最终可能产下________头犊牛。

（3）②过程通常采用____________法。

（4）④过程一般要经历哪几个时期：

________________________________________。

答案：

（1）③有性快速大量繁殖良种牛，提高经济效益

（2）101～2（3）化学诱导（4）受精卵、卵裂期、桑椹胚期、囊胚期

板书设计：

3.2体外受精和早期胚胎培养

一、试管动物技术

二、体外受精

1.卵母细胞的采集和培养

2．精子细胞的采集和获能

3.体外受精过程

三、胚胎的早期培养

1．培养液成分2.目的3.胚胎移植的时间

教学反思:

本节教材是在哺乳动物体内受精和胚胎发育的理论基础上，着重简述哺乳动物体外受精和胚胎早期培养的技术方法。

主要采用探究式的学习方法，以“试管牛”为例，创设出一种新的学习情景，让学生以胚胎工程学家的身份出现，亲历其境地去思考和探究“体外受精和早期胚胎培养”的过程，领悟其探究的方法，以达到激发兴趣、培养能力、获取知识的目的。

教学设计上，课堂活动形式多样，如分组讨论、回答问题和绘制表格等，使得每个学生都能参与到课堂中来，体现了面向全体学生的新课程理念。