2024-2025学年高中生物专题三胚胎工程第二节体外受精和早期胚胎培养学案新人教版选修3

PAGE9-其次节体外受精和早期胚胎培育学习目标课程标准1．简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。(重、难点)2．简述哺乳动物胚胎的早期培育方法。3．相识体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。(重点)简述胚胎工程的理论基础。基础学问·双基夯实一、试管动物技术1．试管动物技术是指通过①__人工操作__，使卵子和精子在体外条件下成熟和②__受精__，并通过培育，发育为③__早期胚胎__后，再经④__移植__产生后代的技术。2．良种牛的生育率虽然低，但母牛卵巢中的⑤__卵母细胞__要比其一生中正常排出的卵子多1000倍，假如分别采集牛的⑥__精子__和⑦__卵母细胞__，让它们在⑧__体外受精__并发育成⑨__早期胚胎__，再移植到本地牛体内妊娠就可以实现良种牛的快速大量繁殖。二、哺乳动物的体外受精1．体外受精的步骤：⑩__卵母细胞的采集、精子的获得、受精__。2．卵母细胞的采集和培育(1)采集方法对于试验动物，如小鼠、兔、猪、羊，常采纳⑪__促性腺激素__处理，使其排出更多的⑫__卵子__，然后从⑬__输卵管__中冲取卵子；对于大型动物或大家畜，如牛，一般从已屠宰母畜的⑭__卵巢__中实行，或借助于超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，干脆从活体动物⑮__卵巢__中吸取⑯__卵母细胞__。(2)培育从⑰__输卵管__中冲取的卵子，不须要在体外经人工培育，可干脆与获能的精子在体外受精；从⑱__卵巢__中采集的卵母细胞，须要在体外经⑲__培育成熟__后才能与获能的精子受精。3．精子的采集和获能(1)采集方法：⑳__假阴道法__，用于大家畜或大型动物；eq\o\ac(○,21)__手握法__，用于体型较小、易限制的家畜；eq\o\ac(○,22)__电刺激法__，用于野生动物或经济动物。(2)获能方法：eq\o\ac(○,23)__培育法__，适用于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子；eq\o\ac(○,24)__化学诱导法__，适用于牛、羊等家畜的精子。详细做法是将其放在肯定浓度的eq\o\ac(○,25)__肝素__或eq\o\ac(○,26)__钙离子载体A23187溶液__中。4．体外受精eq\o\ac(○,27)__获能__精子和eq\o\ac(○,28)__培育成熟__卵子可在eq\o\ac(○,29)__获能__溶液或专用的eq\o\ac(○,30)__受精__溶液中完成受精过程。三、胚胎的早期培育1．培育液成分：“两盐”即eq\o\ac(○,31)__有机盐__和eq\o\ac(○,32)__无机盐__；“两素”即eq\o\ac(○,33)__维生素__和eq\o\ac(○,34)__激素__；“两酸”即eq\o\ac(○,35)__氨基酸__和eq\o\ac(○,36)__核苷酸__；“一清”即eq\o\ac(○,37)__血清__等。2．目的：(1)检查eq\o\ac(○,38)__受精状况__和eq\o\ac(○,39)__受精卵的发育实力__；(2)胚胎发育到相宜阶段进行eq\o\ac(○,40)__受体移植__和eq\o\ac(○,41)__冷冻保存__。3．胚胎移植时期：(1)牛、羊到eq\o\ac(○,42)__桑椹胚__阶段或eq\o\ac(○,43)__囊胚__阶段移植；(2)小鼠、家兔可在桑椹胚阶段之前移植；(3)人的试管胚胎可在eq\o\ac(○,44)__8～16个细胞__阶段移植。思索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。其形成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．使雌性动物超数排卵为什么只能注射促性腺激素，而不能饲喂？提示：促性腺激素是蛋白质类激素，口服后易被消化道内的水解酶水解。┃┃活学巧练__■推断题1．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培育、精子的采集和获能及受精等步骤。(√)2．采集的卵母细胞需在体外培育使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。(×)分析：采集的卵母细胞需在体外培育使其处于减数其次次分裂中期才能与获能的精子受精。3．精子与卵子的体外受精必需在特定的受精溶液或获能溶液中进行。(√)4．体外受精后获得的受精卵须要马上移入母体子宫进行妊娠，以保证成活率。(×)分析：体外受精获得的受精卵须要移入发育培育液中培育一段时间，以检查受精状况和受精卵的发育实力。受精卵发育到相宜阶段才能进行胚胎移植。5．早期胚胎培育的培育液中，应含有肯定量的CO2。(√)课内探究·名师点津学问点试管动物技术及体外受精┃┃重难拓展__■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，并通过培育发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。2．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。学问贴士(1)试管动物技术并非指胚胎自始至终都在试管中发育，而是胚胎发育初期在培育皿或试管中，然后将胚胎移植到受体子宫内，胚胎发育的绝大多数时间均在母体内。(2)“试管动物”的培育与动物自然生殖没有本质的区分，它们都属于有性生殖过程，只是培育“试管动物”过程中的受精和早期胚胎的发育是在体外进行的，在获得早期胚胎后须要经过胚胎移植。(3)试管动物技术的生殖方式是有性生殖。但要特殊留意题目是怎样问的，假如是问试管动物，则是有性生殖；假如是问克隆过程中的胚胎移植，则是无性生殖。(4)试管动物技术涉及的生物技术有体外受精和胚胎移植技术。3．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获得和受精等几个主要步骤。(1)卵母细胞的采集和培育卵母细胞采集的方法和操作的要领：方法①：对试验动物小鼠、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中取卵子，并使其干脆与获能的精子在体外受精。方法②：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③：干脆从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫做活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，干脆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。采集的卵母细胞需在体外人工培育成熟后才能与获能的精子受精。(2)精子的采集和获能①精子采集的方法名称含义相宜动物假阴道法是指用特制的假阴道，满意雄性动物交配时对压力、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台畜，借助假阴道收集精液。大家畜或大型动物手握法是指徒手或戴上乳胶手套，干脆把握雄性动物的阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精猪、犬等体型较小易于限制的动物电刺激法用特制的电极深化动物直肠，干脆刺激位于腰椎部的射精中枢，引起射精野生或经济动物此外：啮齿类动物可在处死后从附睾中收集精液。②精子获能的处理方法在体外受精前，必需先对精子进行获能处理，诱导方法有：A．培育法：对于啮齿动物、家兔和猪等动物，将取自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培育一段时间后，精子就可获能。B．化学诱导法：对于牛、羊等家畜，将精子放在肯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。学问贴士①体外受精前，并非收集到精子、卵子就解决受精问题。精子与卵子在体外结合前须要先培育卵子使其发育至减数其次次分裂中期并对精子进行体外获能处理。②不同的动物，采集卵子和精子的方法不同，精子体外获能的方法也不同。③精子获能处理前应离心处理：精液由精子和精清两部分组成。精清中含有一种能抑制精子获能的物质，因此在一般状况下，精液中的精子无法获能。精子获能处理前进行离心处理，目的是除去精清以利于精子获能。(3)受精①条件：获能的精子和培育成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中共同培育一段时间才能完成受精。②过程：┃┃典例评析__■典例1哺乳动物体外受精的过程是(B)①采卵②收集精子③卵母细胞的人工培育④精子获能处理⑤精子和成熟卵子在受精溶液中共同培育⑥精子用CaCl2处理⑦卵母细胞用肯定浓度肝素溶液处理⑧体外受精⑨受精卵培育解析：哺乳动物体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培育、精子的采集与获能、受精等几个主要步骤。卵子的采集方法有两种：一种是用促性腺激素超数排卵后从输卵管中冲取，一种是从屠宰后的母体卵巢或活体的卵巢中采集卵母细胞(须要在体外培育成熟后，才能与获能的精子受精)。精子的采集方法主要有假阴道法、手握法和电刺激法。从动物体内采集到的精子必需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育法和化学诱导法。受精的过程要在获能溶液或专用的受精溶液中培育一段时间才能完成。┃┃变式训练__■1．采集的卵母细胞，都要在体外经人工培育成熟后，才能与获能的精子受精。以下缘由不正确的是(D)A．卵子从输卵管中冲出也要经验类似精子获能的过程B．动物排出的卵子成熟程度不同C．体外人工培育至减数其次次分裂中期时，才算成熟D．冲出的卵子还须要培育一段时间由小变大解析：冲出的卵子还不成熟，只有培育至减数其次次分裂中期时，才具有与精子受精的实力。在此之前，也要经验类似精子获能的处理。学问点胚胎早期培育┃┃重难拓展__■1．培育液的成分及用途(1)成分：哺乳动物的胚胎培育液含水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、动物血清等。(2)用途：当精子与卵子在体外受精后，用于受精卵的接着培育，以检查受精状况和受精卵的发育实力，当胚胎发育到相宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。2．试管牛的生产过程体外受精→良种牛早期胚胎→胚胎移植→健康受体牛→良种犊牛→成熟期牛学问贴士①eq\a\vs4\al\co1(不同动物胚胎,移植时间不同)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①桑椹胚阶段、囊胚阶段：牛、羊,②桑椹胚阶段之前：小鼠、家兔,③8～16细胞阶段：试管婴儿))②早期胚胎培育的培育液成分巧记为两“盐”、两“素”和两“酸”。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。另外还有水和血清等。┃┃典例评析__■典例2下列有关动物胚胎早期培育的说法正确的是(C)A．精子与卵子在发育培育液中完成受精B．培育液的成分一般包括无机盐、维生素、激素、氨基酸、蔗糖C．胚胎发育到肯定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存D．动物胚胎移植的时间都是桑椹胚阶段，因为这个时候的细胞是全能细胞解析：精子和卵子在体外受精后形成受精卵；培育液的成分一般比较困难，除一些无机盐和有机盐外，还需维生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等物质，没有蔗糖。不同动物胚胎移植的时间不同。┃┃变式训练__■2．关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述正确的是(C)A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宫B．采集的卵母细胞应马上与精子共同放入培育液才能形成受精卵C．成熟卵子与获能的精子相遇形成的受精卵，需培育到肯定阶段才可移植D．体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育和受精过程只需在体外进行解析：体外受精的原理是人工模拟体内环境，包括养分、温度、pH等，使卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用。因此卵母细胞必需在体外经人工培育成熟后，才能与获能的精子受精，受精卵发育到桑椹胚或囊胚阶段才能移植，移入母体后接着发育形成幼体并产出。指引迷津·拨云见日克隆动物、试管动物的比较项目克隆动物试管动物技术原理或手段细胞核的全能性、核移植等体外受精、早期胚胎培育、胚胎移植生产流程生殖方式无性生殖有性生殖遗传特性主要与供核个体相同具备双亲的遗传性状意义加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力相同点两者均涉及早期胚胎培育、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎典例3为了加强优良种牛的繁殖速度，科学家采纳了以下两种方法，如下图所示。请依据图示信息回答：(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有__动物细胞培育和胚胎移植__等。(2)用来促进B牛多排卵的激素可能是__垂体__分泌的促性腺激素。E牛的性别是__雌性或雄性__。(3)产生F牛的理论依据是__动物细胞核的全能性__，其生殖方式属于__无性生殖__。(4)要培育高产奶率的转基因牛，则目的基因的受体细胞一般是__受精卵__，转基因牛乳腺细胞中含有较多的参加分泌物加工的__内质网、高尔基体、线粒体__等细胞器。解析：两种育种方式均用到的工程技术是动物细胞培育和胚胎移植。促性腺激素由垂体分泌。试管牛的性别由公牛A产生的两种精子(X或Y)确定。试管牛的产生属于有性生殖；克隆牛属于无性生殖，理论基础是动物细胞核的全能性。核心素养·技能培优案例下图为纯种荷斯坦奶牛的繁殖过程，据图回答下列问题：(1)克隆动物培育过程与图示繁殖过程相比特有的技术手段是__核移植__技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质性的区分为前者是__无性生殖__(填“无性生殖”或“有性生殖”)，后者是__有性生殖__(填“无性生殖”或“有性生殖”)。(2)一般用__促性腺__激素对供体母牛做超数排卵处理。(3)早期胚胎体外培育所需的培育液成分一般比较困难，除一些无机盐和有机盐类外，还须要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及__血清__等物质。(4)纯种荷斯坦奶牛繁殖胜利缘由之一是纯种荷斯坦奶牛的胚胎可与受体黄牛的子宫建立__正常的生理和组织联系__，但是移入受体的供体胚胎的__遗传特性__在孕育过程中不受任何影响。(5)某探讨所确定培育转基因荷斯坦奶牛，科研人员先构建含药用蛋白基因的表达载体，再将其导入受精卵中；然后还要采纳DNA分子杂交技术检测__转基因荷斯坦奶牛的染色体DNA上是否插入了药用蛋白基因__。解析：(1)克隆动物培育过程与图示的繁殖过程相比，运用的特有的技术手段为核移植技术。图示过程中，卵细胞与精子结合形成受精卵，为有性生殖，而克隆技术采纳的是核移植技术，并无卵细胞与精子结合的过程，因此属于无性生殖。(2)对母牛进行超数排卵处理，通常运用的是促性腺激素。(3)哺乳动物胚胎的培育液成分一般包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物质。(4)将胚胎转入受体子宫后，胚胎与子宫须要建立生理和组织联系，从而维持胚胎的正常发育。移入受体子宫的胚胎的遗传信息由供体公牛和母牛确定，在移入受体子宫后不会受到影响。(5)将目的基因导入受精卵后，须要采纳DNA分子杂交技术，验证目的基因是否胜利插入基因组，即验证转基因荷斯坦奶牛的染色体DNA上是否插入了药用蛋白基因。探规寻律“胚胎工程”是一门新兴技术，应用广泛。常与基因工程、克隆技术及其他胚胎工程技术相结