2020-2021学年高中生物人教版选修3配套学案：专题三第二节　体外受精和早期胚胎培养 Word版含解析

1、第二节体外受精和早期胚胎培养学 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养方法。3认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。基础知识·双基夯实一、试管动物技术1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良种牛的生育率虽然低，但母牛卵巢中的_卵母细胞_要比其一生中正常排出的卵子多1 000倍，如果分别采集牛的_精子_和_卵母细胞_，让它们在_体外受精_并发育成_早期胚胎_，再移植到本地牛体内妊娠就可

2、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：_卵母细胞的采集、精子的获取、受精_。2卵母细胞的采集和培养(1)采集方法对于实验动物，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；对于大型动物或大家畜，如牛，一般从已屠宰母畜的_卵巢_中采取，或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_卵巢_中吸取_卵母细胞_。(2)培养从_输卵管_中冲取的卵子，不需要在体外经人工培养，可直接与获能的精子在体外受精；从_卵巢_中采集的卵母细胞，需要在体外经_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)采集方法

3、：_假阴道法_，用于大家畜或大型动物；_手握法_，用于体型较小、易控制的家畜；_电刺激法_，用于野生动物或经济动物。(2)获能方法：_培养法_，适用于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子；_化学诱导法_，适用于牛、羊等家畜的精子。具体做法是将其放在一定浓度的_肝素_或_钙离子载体a23187溶液_中。4体外受精_获能_精子和_培养成熟_卵子可在_获能_溶液或专用的_受精_溶液中完成受精过程。三、胚胎的早期培养1培养液成分：“两盐”即_有机盐_和_无机盐_；“两素”即_维生素_和_激素_；“两酸”即_氨基酸_和_核苷酸_；“一清”即_血清_等。2目的：(1)检查_受精状况_和_受精卵的发育能力_；(2

4、)胚胎发育到适宜阶段进行_受体移植_和_冷冻保存_。3胚胎移植时期：(1)牛、羊到_桑椹胚_阶段或_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_816个细胞_阶段移植。思考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_判断题1哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、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养

5、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养使其处于减数第二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须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需要立即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需要移入发育培养液中培养一段时间，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵发育到适宜阶段才能进行胚胎移植。5早期胚胎培养的培养液中，应含有一定量的co2。()课内探究·名师点津知识点 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

6、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。知识贴士(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养皿或试管中，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别，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，在获得早期胚胎后需要经过胚胎移植。(3)试管动物技术的生殖方式是有性生殖。但要特别注意题目是怎样问的，如果是问试管动物，则是有性生殖；如果是问克隆过程中的胚胎移植，则是无性生殖

7、。(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采集的方法和操作的要领：方法：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中取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。方法：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：直接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，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。采集的卵母细胞需在体

8、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采集的方法名称含义适宜动物假阴道法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，直接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、犬等体型较小易于控制的动物电刺激法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。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：a培养法：对于啮齿动物、家兔和猪等动物，将取

9、自附睾的精子，放入人工配制的获能液中，培养一段时间后，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。知识贴士体外受精前，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需要先培养卵子使其发育至减数第二次分裂中期并对精子进行体外获能处理。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。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，因此在一般情况下，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)受精条件：获能的

10、精子和培养成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中共同培养一段时间才能完成受精。过程：典例评析_典例1哺乳动物体外受精的过程是(b)采卵收集精子卵母细胞的人工培养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用cacl2处理卵母细胞用一定浓度肝素溶液处理体外受精受精卵培养解析：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。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(需要在体外培养成熟后，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

11、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。变式训练_1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(d)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解析：冲出的卵子还不成熟，只有培养至减数第二次分裂中期时，才具有与精子受精的能力。在此之前，也要经历类似精子获能的处理。知识点 胚胎早期培养重难拓展_1培养液的成分及用途(1)成分：哺乳动物的胚胎培

12、养液含水、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，用于受精卵的继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力，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知识贴士早期胚胎培养的培养液成分巧记为两“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养的说法正确的是(c)a精子与卵子在发育培养液中完成受精b培养液的成分一般包括无机盐、维生素、激素、氨基

13、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；培养液的成分一般比较复杂，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胚胎发育和受精过程只需在体外进行解析：体外受精的

14、原理是人工模拟体内环境，包括营养、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。因此卵母细胞必须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或囊胚阶段才能移植，移入母体后继续发育形成幼体并产出。指点迷津·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、早期胚胎培养、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、拯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养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期

15、的胚胎典例3为了加强优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法，如下图所示。请根据图示信息回答：(1)试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的工程技术有_动物细胞培养和胚胎移植_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与分泌物加工的_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养和胚胎移植。促性腺激素由垂体分泌。试管牛的性别由公牛a

16、产生的两种精子(x或y)决定。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)克隆动物培养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，实质性的区别为前者是_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)早期胚胎体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及_血清_等物质。(4)

17、纯种荷斯坦奶牛繁殖成功原因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)某研究所决定培养转基因荷斯坦奶牛，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；然后还要采用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)克隆动物培养过程与图示的繁殖过程相比，使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，而克隆技术采用的是核移植技术，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

18、常使用的是促性腺激素。(3)哺乳动物胚胎的培养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，胚胎与子宫需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决定，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，需要采用dna分子杂交技术，验证目的基因是否成功插入基因组，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合考查学习时要在牢固识记和理解基础知识的基础上，进一步掌握胚胎工程与其他工程技术的联系，通过综合性试题训练提高知识的整合和迁移能力。问题释疑·探究升华教材p72奇思妙想为充分利用屠宰母畜卵巢上的卵母细胞，不妨将屠宰场和“胚胎工厂”合建。这样屠宰场的产品就不仅是鲜肉，还会生产出大量的胚胎和胚胎工程所需的原材料，你看这个想法可行吗？提示：可行。培育胚胎需要卵母细胞，可以从刚屠宰后的雌性卵巢内取得，合建保证了获取卵母细胞的鲜活，又可保证屠