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1、成才之路成才之路 生物生物路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3 胚胎工程胚胎工程专题三专题三第二节体外受精和早期胚胎培养第二节体外受精和早期胚胎培养专题三专题三目目 标标 定定 位位1预预 习习 导导 学学2要要 点点 精精 析析3思思 维维 升升 华华4知知 识识 构构 建建5课课 时时 作作 业业7应应 用用 探探 究究6目目 标标 定定 位位1简简述述哺哺乳乳动动物物体体外外受受精精技技术术的的主主要要操操作作步步骤骤。(重重、难难点点)2简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。3认识体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义
2、。认识体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。(重点重点)预预 习习 导导 学学一、试管动物技术一、试管动物技术1试试管管动动物物技技术术是是指指通通过过_，使使卵卵子子和和精精子子在在体体外外条条件件下下成成熟熟和和_，并并通通过过培培养养，发发育育为为_后，再经后，再经_产生后代的技术。产生后代的技术。2良良种种牛牛的的生生育育率率虽虽然然低低，但但母母牛牛卵卵巢巢中中的的_要要比比其其一一生生中中正正常常排排出出的的卵卵子子多多1000倍倍，如如果果分分别别采采集集牛牛的的_和和 _， 让让 它它 们们 在在 _并并 发发 育育 成成_，再再移移植植到到本本地地牛牛体体内内妊妊娠娠就就可可以
3、以实实现现良良种种牛牛的的快快速大量繁殖。速大量繁殖。人工操作人工操作受精受精早期胚胎早期胚胎移植移植卵母细胞卵母细胞精子精子卵母细胞卵母细胞体外受精体外受精早期胚胎早期胚胎二、哺乳动物的体外受精二、哺乳动物的体外受精1体外受精的步骤：体外受精的步骤：_。2卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养(1)采集方法采集方法对对 于于 实实 验验 动动 物物 ， 如如 小小 鼠鼠 、 兔兔 、 猪猪 、 羊羊 ， 常常 采采 用用_处处 理理 ， 使使 其其 排排 出出 更更 多多 的的 _， 然然 后后 从从_中中冲冲取取卵卵子子；对对于于大大型型动动物物或或大大家家畜畜，如如牛牛，一一般般从从已
4、已屠屠宰宰母母畜畜的的_中中采采取取，或或借借助助于于超超声声波波探探测测仪仪、内内窥窥镜镜或或腹腹腔腔镜镜等等工工具具，直直接接从从活活体体动动物物_中中吸吸取取_。卵母细胞的采集、精子的获取、受精卵母细胞的采集、精子的获取、受精 促性腺激素促性腺激素 卵子卵子 输卵管输卵管 卵巢卵巢 卵巢卵巢 卵母细胞卵母细胞 输卵管输卵管 卵巢卵巢 培养成熟培养成熟 假阴道法假阴道法 手握法手握法 电刺激法电刺激法 培养法培养法 化学诱导法化学诱导法 肝素肝素 钙离子载体钙离子载体A23187溶液中溶液中 获能获能培养成熟培养成熟获能获能受精受精有机盐有机盐无机盐无机盐维生素维生素激素激素氨基酸氨基酸核
5、苷酸核苷酸血清血清受精状况受精状况受精卵的发育能力受精卵的发育能力受体移植受体移植冷冻保存冷冻保存桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚816个细胞个细胞思维激活思维激活1试管婴儿是有性生殖还是无性生殖？为什么？试管婴儿是有性生殖还是无性生殖？为什么？2使使雌雌性性动动物物超超数数排排卵卵为为什什么么只只能能注注射射促促性性腺腺激激素素，而而不能饲喂？不能饲喂？答案答案1属属于于有有性性生生殖殖。其其形形成成过过程程是是精精子子和和卵卵子子在在体体外外受受精精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受体中。形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受体中。2促促性性腺腺激激素素是是蛋蛋白白质质类类激激素素，口口服
6、服后后易易被被消消化化道道内内的的水解酶水解。水解酶水解。要要 点点 精精 析析一、试管动物技术一、试管动物技术试试管管动动物物技技术术是是指指通通过过人人工工操操作作使使卵卵子子和和精精子子在在体体外外条条件件下下成成熟熟和和受受精精，并并通通过过培培养养发发育育为为早早期期胚胚胎胎后后，再再经经移移植植产产生生后代的技术。后代的技术。知知识识贴贴士士：试试管管动动物物技技术术的的生生殖殖方方式式是是有有性性生生殖殖。但但要要特特别别注注意意题题目目是是怎怎样样问问的的，如如果果是是问问试试管管动动物物，则则是是有有性性生生殖殖；如果是问克隆过程中的胚胎移植，则是无性生殖。如果是问克隆过程中
7、的胚胎移植，则是无性生殖。试试管管动动物物技技术术涉涉及及的的生生物物技技术术有有体体外外受受精精和和胚胚胎胎移移植植技技术。术。二、体外受精二、体外受精哺哺乳乳动动物物的的体体外外受受精精主主要要包包括括卵卵母母细细胞胞的的采采集集、精精子子的的获获取和受精等几个主要步骤。取和受精等几个主要步骤。1卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养卵母细胞采集的方法和操作的要领：卵母细胞采集的方法和操作的要领：方方法法(1)：对对实实验验动动物物小小鼠鼠、兔兔和和小小家家畜畜猪猪、羊羊等等卵卵母母细细胞胞采采集集时时，可可先先用用促促性性腺腺激激素素处处理理，使使其其排排出出更更多多的的卵卵子子，然然
8、后后在在适适当当的的时时间间从从输输卵卵管管中中取取卵卵子子，并并使使其其直直接接与与获获能能的的精精子子在在体外受精。体外受精。方方法法(2)：从从刚刚屠屠宰宰的的雌雌性性动动物物体体内内摘摘取取卵卵巢巢，再再从从卵卵巢巢中中采集卵母细胞。采集卵母细胞。方方法法(3)：直直接接从从活活体体动动物物的的卵卵巢巢中中采采集集卵卵母母细细胞胞，叫叫做做活活体体采采卵卵。需需借借助助超超声声波波探探测测仪仪、内内窥窥镜镜或或腹腹腔腔镜镜，直直接接从从活活的的动物卵巢中吸取卵母细胞。动物卵巢中吸取卵母细胞。后后两两种种方方法法适适用用于于大大家家畜畜和和大大动动物物。采采集集的的卵卵母母细细胞胞需需在
9、在体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精。体外人工培养成熟后才能与获能的精子受精。2精子的采集和获能精子的采集和获能(1)精子采集的方法精子采集的方法名称名称含义含义适宜动物适宜动物假阴道假阴道法法是指用特制的假阴道，满足雄性动物交是指用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力、温度和润滑度的要求，同配时对压力、温度和润滑度的要求，同时配备与采精动物相适应的活台畜或假时配备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。台畜，借助假阴道收集精液。大家畜或大大家畜或大型动物型动物手握法手握法是指徒手或戴上乳胶手套，直接把握雄是指徒手或戴上乳胶手套，直接把握雄性动物的阴茎，施以适当压力和刺激即
10、性动物的阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精可引起射精猪、犬等体猪、犬等体型较小易于型较小易于控制的动物控制的动物电刺激电刺激法法用特制的电极深入动物直肠，直接刺激用特制的电极深入动物直肠，直接刺激位于腰椎部的射精中枢，引起射精位于腰椎部的射精中枢，引起射精野生或经济野生或经济动物动物(2)精子获能的处理方法精子获能的处理方法在体外受精前，必须先对精子进行获能处理，诱导方法有：在体外受精前，必须先对精子进行获能处理，诱导方法有：培培养养法法：对对于于啮啮齿齿动动物物、家家兔兔和和猪猪等等动动物物，将将取取自自附附睾睾的的精精子子，放放入入人人工工配配制制的的获获能能液液中中，培培养养一一段段时
11、时间间后后，精精子子就就可获能。可获能。化化学学诱诱导导法法：对对于于牛牛、羊羊等等家家畜畜，将将精精子子放放在在一一定定浓浓度度的肝素或钙离子载体的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。溶液中，用化学药物诱导精子获能。知知识识贴贴士士：体体外外受受精精前前，并并非非收收集集到到精精子子、卵卵子子就就解解决决受受精精问问题题。精精子子与与卵卵子子在在体体外外结结合合前前需需要要先先培培养养卵卵子子使使其其发发育育至减数第二次分裂中期并对精子进行体外获能处理。至减数第二次分裂中期并对精子进行体外获能处理。不不同同的的动动物物，采采集集卵卵子子和和精精子子的的方方法法不不同同
12、，精精子子体体外外获获能的方法也不同。能的方法也不同。3受精受精(1)条条件件：获获能能的的精精子子和和培培养养成成熟熟的的卵卵子子在在获获能能溶溶液液或或专专用用的受精溶液中共同培养一段时间才能完成受精。的受精溶液中共同培养一段时间才能完成受精。(2)过程：过程：哺哺乳乳动动物物体体外外受受精精的的过过程程是是()采卵采卵收集精子收集精子卵母细胞的人工培养卵母细胞的人工培养精子获能处理精子获能处理精子和成熟卵子在受精溶液中共同培养精子和成熟卵子在受精溶液中共同培养精子用精子用CaCl2处理处理卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理体外受精体外受精受精卵培养受精卵培养解解
13、析析哺哺乳乳动动物物体体外外受受精精的的过过程程主主要要包包括括卵卵母母细细胞胞的的采采集集和和培培养养、精精子子的的采采集集与与获获能能、受受精精等等几几个个主主要要步步骤骤。卵卵子子的的采采集集方方法法有有两两种种：一一种种是是用用促促性性腺腺激激素素超超数数排排卵卵后后从从输输卵卵管管中中冲冲取取，一一种种是是从从屠屠宰宰后后的的母母体体卵卵巢巢或或活活体体的的卵卵巢巢中中采采集集卵卵母母细细胞胞(需需要要在在体体外外培培养养成成熟熟后后，才才能能与与获获能能的的精精子子受受精精)。精精子子的的采采集集方方法法主主要要有有假假阴阴道道法法、手手握握法法和和电电刺刺激激法法。从从动动物物体
14、体内内采采集集到到的的精精子子必必需需获获能能后后才才能能与与发发育育成成熟熟的的卵卵子子受受精精。精精子子获获能能的的方方法法主主要要有有培培养养法法和和化化学学诱诱导导法法。受受精精的的过过程程要要在在获获能能溶溶液液或专用的受精溶液中培养一段时间才能完成。或专用的受精溶液中培养一段时间才能完成。答案答案B采采集集的的卵卵母母细细胞胞，都都要要在在体体外外经经人人工工培培养养成成熟熟后后，才才能能与与获能的精子受精。以下原因不正确的是获能的精子受精。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动
15、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冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大答案答案D解解析析冲冲出出的的卵卵子子还还不不成成熟熟，只只有有培培养养至至减减数数第第二二次次分分裂裂中中期期时时，才才具具有有与与精精子子受受精精的的能能力力。在在此此之之前前，也也要要经经历历类类似精子获能的处理。似精子获能的处理。三、胚胎早期培养三、胚胎早期培养1培养液的成分及用途培养液的成分及用途(1)成成分分：哺哺乳乳动动物物的的胚胚胎胎培培养养液液含含水水、无无机机盐盐、有有机机盐盐、维生素、激
16、素、氨基酸、核苷酸、动物血清等。维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等。(2)用用途途：当当精精子子与与卵卵子子在在体体外外受受精精后后，用用于于受受精精卵卵的的继继续续培培养养，以以检检查查受受精精状状况况和和受受精精卵卵的的发发育育能能力力，当当胚胚胎胎发发育育到到适适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。2试管牛的生产过程试管牛的生产过程体体外外受受精精良良种种牛牛早早期期胚胚胎胎胚胚胎胎移移植植健健康康受受体体牛牛良良种犊牛种犊牛成熟期牛成熟期牛下下列列有有关关动动物物胚胚胎胎早早期期培培养养的的说说法正确的是法正确的是()A精子与卵
17、子在发育培养液中完成受精精子与卵子在发育培养液中完成受精B培培养养液液的的成成分分一一般般包包括括无无机机盐盐、维维生生素素、激激素素、氨氨基基酸、蔗糖酸、蔗糖C胚胎发育到一定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存胚胎发育到一定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存D动动物物胚胚胎胎移移植植的的时时间间都都是是桑桑椹椹胚胚阶阶段段，因因为为这这个个时时候候的细胞是全能细胞的细胞是全能细胞解解析析精精子子和和卵卵子子在在体体外外受受精精后后形形成成受受精精卵卵；培培养养液液的的成成分分一一般般比比较较复复杂杂，除除一一些些无无机机盐盐和和有有机机盐盐外外，还还需需维维生生素素、激激素素、氨氨基基酸酸、核核苷
18、苷酸酸，以以及及血血清清等等物物质质，没没有有蔗蔗糖糖。不不同同动动物胚胎移植的时间不同。物胚胎移植的时间不同。答案答案C关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是()A精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫B采采集集的的卵卵母母细细胞胞应应立立即即与与精精子子共共同同放放入入培培养养液液才才能能形形成受精卵成受精卵C成成熟熟卵卵子子与与获获能能的的精精子子相相遇遇形形成成的的受受精精卵卵，需需培培养养到到一定阶段才可移植一定阶段才可移植D体体外外受受精精胚胚胎胎的的工工厂厂化化生生产产即即胚胚胎胎发发
19、育育和和受受精精过过程程只只需在体外进行需在体外进行答案答案C解解析析体体外外受受精精的的原原理理是是人人工工模模拟拟体体内内环环境境，包包括括营营养养、温温度度、pH等等，使使卵卵母母细细胞胞成成熟熟，同同时时使使精精子子获获能能，最最终终完完成成受受精精作作用用。因因此此卵卵母母细细胞胞必必须须在在体体外外经经人人工工培培养养成成熟熟后后，才才能能与与获获能能的的精精子子受受精精，受受精精卵卵发发育育到到桑桑椹椹胚胚或或囊囊胚胚阶阶段段才才能能移移植植，移入母体后继续发育形成幼体并产出。移入母体后继续发育形成幼体并产出。思思 维维 升升 华华1试管婴儿和克隆的不同试管婴儿和克隆的不同比较项
20、目比较项目试管婴儿试管婴儿克隆克隆生物原理生物原理或技术或技术体外受精、胚胎移植体外受精、胚胎移植细胞的全能性、核移植细胞的全能性、核移植生殖类型生殖类型有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖后代遗传后代遗传性状的继性状的继承特点承特点后代继承提供遗传物后代继承提供遗传物质的双亲的特性质的双亲的特性几乎全部性状与提供细几乎全部性状与提供细胞核的亲本的性状一样胞核的亲本的性状一样2.精子有采集和获能的区别精子有采集和获能的区别(1)精精子子的的采采集集和和获获能能是是两两个个不不同同的的过过程程。采采集集是是人人为为地地使使动动物物精精子子从从体体内内射射出出而而收收集集，获获能能是是将将收收集集的的
21、精精子子进进行行人人工工处处理，使其获得受精能力。理，使其获得受精能力。(2)精精子子的的采采集集和和获获能能都都需需要要一一定定的的人人工工方方法法。采采集集的的方方法法可可以以是是机机械械的的，但但获获能能必必须须在在人人工工配配制制的的获获能能液液或或化化学学药药物物中中进行。进行。3“试管牛试管牛”实现工厂化生产的技术流程实现工厂化生产的技术流程知知 识识 构构 建建应应 用用 探探 究究为为了了加加强强优优良良种种牛牛的的繁繁殖殖速速度度，科科学学家家采采用用了了以以下下两两种种方方法，如下图所示。法，如下图所示。请根据图示信息回答：请根据图示信息回答：(1)试试管管牛牛和和克克隆隆
22、牛牛的的培培育育过过程程中中均均用用到到的的工工程程技技术术有有_等。等。(2)用用来来促促进进B牛牛多多排排卵卵的的激激素素可可能能是是_分分泌泌的的促促性性腺激素。腺激素。E牛的性别是牛的性别是_。(3)产产生生F牛牛的的理理论论依依据据是是_，其其生生殖殖方方式式属属于于_。(4)要要培培育育高高产产奶奶率率的的转转基基因因牛牛，则则目目的的基基因因的的受受体体细细胞胞一一般般是是_，转转基基因因牛牛乳乳腺腺细细胞胞中中含含有有较较多多的的参参与与分分泌泌物物加加工的工的_等细胞器。等细胞器。解解析析两两种种育育种种方方式式均均用用到到的的工工程程技技术术是是细细胞胞培培养养和和胚胚胎胎移移植植。促促性性腺腺激激素素由由垂垂体体分分泌泌。试试管管牛牛的的性性别别由由公公牛牛A产产生生的的两两种种精精子子(X或或Y)决决定定。试试管管牛牛的的产产生生属属于于有有性性生生殖殖；克克隆隆牛牛属于无性生殖，理论基础是细胞的全能性。属于无性生殖，理论基础是细胞的全能性。答案答案(1)细胞培养和胚胎移植细胞培养和胚胎移植(2)垂体雌性或雄性垂体雌性或雄性(3)细胞核的全能性无性生殖细胞核的全能性无性生殖(4)受精卵内质网、高尔基体、线粒体受精卵内质网、高尔基体、线粒体
