人教版生物选修3讲义专题3 32 体外受精和早期胚胎培养.docx

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人教版生物选修3讲义专题332体外受精和早期胚胎培养

3．2　体外受精和早期胚胎培养

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。

体外受精

（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—c　②—a　③—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

探讨：

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。

探讨：

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。

探讨：

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。

探讨：

精子的采集方法有哪些？

各适用于哪些动物？

提示：

①大型动物：

假阴道法。

②体型较小，易于控制的家畜：

手握法。

③野生或经济动物：

电刺激法。

1．精子的采集和获能的区别

精子的采集

精子获能

过程

人为地使动物精子从体内射出然后收集

采集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力

方法

假阴道法、手握法和电刺激法等

放入人工配制的获能溶液中培养或用化学药物诱导

2.试管动物和克隆动物的比较

（1）不同点：

试管动物

克隆动物

技术原理

或手段

体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植

细胞核的全能性、核移植等

实例

试管牛

“多利”羊

过程

遗传特点

继承了双亲（提供精子和卵子的个体）的遗传性状

全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致

发育起点

受精卵

经核移植后的重组细胞

生殖方式

有性生殖

无性生殖

（2）相同点；两者都采用了胚胎移植技术和动物细胞培养技术。

1．关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述，正确的是（　　）

【导学号：

72240031】

A．精子和卵子受精后即可移入母牛子宫

B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液才能形成受精卵

C．成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培养到一定阶段才可移植

D．体外受精胚胎的工厂化生产即受精过程和胚胎发育只需在体外进行

【解析】　卵母细胞要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到桑椹胚阶段或囊胚阶段才能进行移植，早期胚胎需移植入母体后继续发育形成幼体产出。

【答案】　C

2．根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题：

（1）体外受精的过程主要包括___________________、____________________及受精等几个步骤。

（2）精子采集的方法主要有________、________和________。

获能的方法有____________和__________。

（3）体外采集小鼠的卵子常用（　　）

A．超数排卵处理法

B．活体采卵法

C．从早期胚胎中采集

D．从屠宰后的母畜卵巢中采集

（4）请用一个流程图表示体外受精过程。

【解析】　本题考查哺乳动物体外受精的过程。

体外受精的步骤主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精等，精子的采集方法主要有假阴道法、手握法、电刺激法，获能方法主要有培养法和化学诱导法；卵子的采集方法主要有：

对实验小型动物采用超数排卵处理法，对大家畜或大型动物采用活体采卵法和从屠宰母畜的卵巢中采集。

【答案】　

（1）卵母细胞的采集和培养　精子的采集和获能

（2）假阴道法　手握法　电刺激法　培养法　化学诱导法　（3）A

（4）

　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．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。

探讨：

动物细胞培养和胚胎的早期培养在依据的原理和目的上有什么不同？

提示：

（1）依据的原理：

前者依据细胞的生长和增殖，后者依据细胞的生长、增殖和分化。

（2）培养目的：

前者：

①大规模生产重要的生物制品；②用于检测有毒物质；③用于生理、病理、药理等方面的研究。

后者：

①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时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。

探讨：

不同动物胚胎移植的时间相同吗？

举例说明。

提示：

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；人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。

1.

2．培养液的作用

用于受精卵的继续培养，以检查受精的情况、受精卵的发育能力。

3．“试管牛”工厂化生产的技术流程图

1．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

【解析】　生长素是植物激素，不属于哺乳动物胚胎的营养液成分。

【答案】　D

2．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

【解析】　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。

【答案】　A

1．哺乳动物体外受精的过程是（　　）

①卵母细胞的采集　②精子的采集　③卵母细胞的人工培养　④精子的获能处理　⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养

⑥用CaCl2处理精子　⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞　⑧体外受精　⑨受精卵培养

【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】　B

2．良种试管牛的繁殖过程是：

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

【解析】　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。

【答案】　B

3．关于早期胚胎培养的说法，不正确的是（　　）

A．发育培养液的成分通常含有血清

B．发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单

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】　进行胚胎早期培养的发育培养液，与动物细胞培养液相似，如都含有动物血清等物质。

早期胚胎培养在本质上也可看成动物细胞培养。

【答案】　B

4．下图为培养“转基因试管牛”的基本过程示意图，请据图回答下列问题：

抗凝血酶基因

（1）A过程一般用________激素处理供体母牛，使其超数排卵，此前需用激素对供体母牛和代孕母牛进行________处理。

（2）采集到的精子在进行体外受精前必须进行________处理，采集的卵母细胞需要发育至________期才能受精。

（3）B过程通常用________法将含有抗凝血酶基因的表达载体导入受精卵，这样培育出来的试管牛进入泌乳期后，即可从其乳汁中分离出来所需的________这一药用蛋白。

【解析】　

（1）通常采用孕激素对供体母牛和代孕母牛进行同期发情处理，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存和发育条件，这也是胚胎移植成功与否的关键。

其后还要用促性腺激素处理供体母牛，使其超数排卵。

（2）采集到的精子必须进行获能处理，卵母细胞也需要发育至减数第二次分裂中期才具备受精的能力。

（3）将目的基因注入动物细胞常用显微注射法，所培育的转基因牛的乳汁中将表达出该目的基因的产物——抗凝血酶。

【答案】　

（1）促性腺　同期发情

（2）获能　减数第二次分裂中

（3）显微注射　抗凝血酶

课堂小结：

网络构建

核心回扣

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。