高二生物人教版选修3文档：专题3 胚胎工程 3.2

3.2 体外受精和早期胚胎培养

目标导航 1.根据卵子、精子的形成过程以及示意图，说出卵母细胞、精子的采集和培养方法，简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤和过程。2.结合哺乳动物胚胎发育的特点，概述动物早期胚胎培养的方法。

重难点击 1.卵母细胞、精子的采集和培养方法。2.体外受精技术的主要操作步骤和过程。3.动物早期胚胎培养的方法。 课堂导入

方式一：“超时空女婴”

1986年白血病患者克里斯在16岁时(接受放疗前)冷冻了部分自己的精子。2008年，克里斯与妻子梅洛迪决定用22年前保存的冷冻精子接受试管受精手术。2008年6月，医生从梅洛迪的卵巢中提取出15枚卵子。最后共有7枚卵子受精发育成胚胎，医生将两枚胚胎植入到梅洛迪的子宫中。2009年2月25日，梅洛迪在一家医院中顺利生下了3.37千克重的女婴斯特拉。

美国医学专家称，冷藏了22年的精子依然能够孕育生命，创下了一项世界医学史纪录，斯特拉也被称作是“来自1986年的超时空女婴”。如何进行体外受精及胚胎的早期培养，让我们一起来学习这些知识吧。

方式二：现状：国产奶牛：年均产奶量3 000公斤左右；国际良种奶牛：年均产奶量10 000公斤左右；我国蒙古黄牛：均重300 kg；海福特肉用牛：2岁体重可达800 kg。 如何实现良种牛快速大量繁殖呢？

问题：(1)引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。(2)牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1 000倍左右。公牛产生的精子数目就更多了。

设想：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，这就是试管动物技术。

实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是(体外受精)和(早期胚胎)的培养。

一、试管动物技术与体外受精

1.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)重要应用——良种培育：实现良种动物的快速大量繁殖。

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(3)技术手段：首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。 2.体外受精

(1)基本步骤：卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精。 (2)卵母细胞的采集和培养 采集方法 输卵管冲 取法 适用范围 采集过程 利用促性腺激素促使雌性动物实验动物 排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子 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大型动物胞 采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精 牛 采集后的操作 可直接与获能的精子在体外受精 举例 小鼠、兔、猪、羊等 已屠宰动物卵巢内采集 或大家畜 借助超声波探测仪、内窥镜或活体采卵 腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中采集卵母细胞 (3)精子的采集和获能

①收集精子的方法：假阴道法(牛、马等体型大的动物)、手握法(猪、犬等体型较小的动物)、电刺激法(野生或经济动物)。 ②精子体外获能的方法 方法 培养法 化学诱导法 (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。 合作探究

1.卵母细胞的采集和培养

(1)小型动物和大型动物的卵母细胞采集的方法是否相同？请举例说明。

答案 不同。①小型动物采用促性腺激素处理，然后从输卵管中冲取卵子；②大型动物采用的主要方法是：a.从已屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞，b.活体采卵。 (2)采集到的卵母细胞是否都能直接与获能的精子受精？请分析原因。

答案 并不是都可以直接与获能的精子受精。①通过促性腺激素处理的，从输卵管中冲取的卵子可直接与获能的精子在体外受精；②从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集的卵母细胞或者

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操作过程 将精子放入人工配制的获能液中使其获能 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、家兔及猪等动物 牛、羊等家畜

活体采卵得到的卵母细胞要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。 2.在体外，使精子获能的方法有哪些？

答案 常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法。

3.从精子、卵子结合的场所分析体外受精和人工授精是否相同？请说明理由。 判断：________。(填“相同”或“不相同”)

理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 不相同 体外受精是在体外完成精子、卵子的结合，而人工授精是在体内完成

1.判断正误

(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步骤( ) (2)收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等( ) (3)采集的卵母细胞可直接与精子受精( )

(4)精子体外获能方法有培养法和化学诱导法两种( ) 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√ 2.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精子和成熟卵子在受精液中共同培养

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

A.

B.

C.

D.

问题导析 (1)哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集与获能和受精几个主要步骤。

(2)一定浓度的肝素溶液是用于精子的体外获能。

(3)CaCl2溶液可用于基因工程处理细菌细胞，增加其细胞膜的通透性，以利于重组载体的导入。 答案 B

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一题多变

(1)________(填序号)过程的目的是采集卵母细胞并培养成熟，可通过注射____________促进雌性动物超数排卵。

(2)________(填序号)过程的目的是促进精子和卵细胞结合，完成受精作用。受精是在________溶液或专用的受精溶液中进行的，而早期胚胎培养是在发育培养液中进行。 答案 (1)①③ 促性腺激素 (2)⑤⑧ 获能

二、胚胎的早期培养

1.培养液的成分

盐类：无机盐和有机盐??营养物质：氨基酸、核苷酸?调节物质：维生素、激素??特有物质：血清2.胚胎早期培养的目的

(1)精子和卵子在体外受精后，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时可进行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；人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。 合作探究

1.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？

答案 (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。

2.针对动物胚胎移植时间，不同动物早期胚胎培养到的阶段是否相同？试举例说明。 答案 不同。例如，牛、羊一般培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段，人的体外受精胚胎一般培养到8～16个细胞阶段。

3.“试管牛”的工厂化生产流程主要有哪些主要步骤？

答案 卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精、胚胎的早期培养、胚胎移植等。 4.试管动物和克隆动物的繁殖方式相同吗？

答案 不同。试管动物属于有性生殖；克隆动物属于无性生殖。

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