2024-2025學(xué)年高中生物專題三胚胎工程第二節(jié)體外受精和早期胚胎培養(yǎng)學(xué)案新人教版選修3

PAGE9-其次節(jié)體外受精和早期胚胎培育學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)1．簡述哺乳動物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。(重、難點)2．簡述哺乳動物胚胎的早期培育方法。3．相識體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。(重點)簡述胚胎工程的理論基礎(chǔ)?；A(chǔ)學(xué)問·雙基夯實一、試管動物技術(shù)1．試管動物技術(shù)是指通過①__人工操作__，使卵子和精子在體外條件下成熟和②__受精__，并通過培育，發(fā)育為③__早期胚胎__后，再經(jīng)④__移植__產(chǎn)生后代的技術(shù)。2．良種牛的生育率雖然低，但母牛卵巢中的⑤__卵母細(xì)胞__要比其一生中正常排出的卵子多1000倍，假如分別采集牛的⑥__精子__和⑦_(dá)_卵母細(xì)胞__，讓它們在⑧__體外受精__并發(fā)育成⑨__早期胚胎__，再移植到本地牛體內(nèi)妊娠就可以實現(xiàn)良種牛的快速大量繁殖。二、哺乳動物的體外受精1．體外受精的步驟：⑩__卵母細(xì)胞的采集、精子的獲得、受精__。2．卵母細(xì)胞的采集和培育(1)采集方法對于試驗動物，如小鼠、兔、豬、羊，常采納?__促性腺激素__處理，使其排出更多的?__卵子__，然后從?__輸卵管__中沖取卵子；對于大型動物或大家畜，如牛，一般從已屠宰母畜的?__卵巢__中實行，或借助于超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，干脆從活體動物?__卵巢__中吸取?__卵母細(xì)胞__。(2)培育從?__輸卵管__中沖取的卵子，不須要在體外經(jīng)人工培育，可干脆與獲能的精子在體外受精；從?__卵巢__中采集的卵母細(xì)胞，須要在體外經(jīng)?__培育成熟__后才能與獲能的精子受精。3．精子的采集和獲能(1)采集方法：?__假陰道法__，用于大家畜或大型動物；eq\o\ac(○,21)__手握法__，用于體型較小、易限制的家畜；eq\o\ac(○,22)__電刺激法__，用于野生動物或經(jīng)濟(jì)動物。(2)獲能方法：eq\o\ac(○,23)__培育法__，適用于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子；eq\o\ac(○,24)__化學(xué)誘導(dǎo)法__，適用于牛、羊等家畜的精子。詳細(xì)做法是將其放在肯定濃度的eq\o\ac(○,25)__肝素__或eq\o\ac(○,26)__鈣離子載體A23187溶液__中。4．體外受精eq\o\ac(○,27)__獲能__精子和eq\o\ac(○,28)__培育成熟__卵子可在eq\o\ac(○,29)__獲能__溶液或?qū)Ｓ玫膃q\o\ac(○,30)__受精__溶液中完成受精過程。三、胚胎的早期培育1．培育液成分：“兩鹽”即eq\o\ac(○,31)__有機(jī)鹽__和eq\o\ac(○,32)__無機(jī)鹽__；“兩素”即eq\o\ac(○,33)__維生素__和eq\o\ac(○,34)__激素__；“兩酸”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)檢查eq\o\ac(○,38)__受精狀況__和eq\o\ac(○,39)__受精卵的發(fā)育實力__；(2)胚胎發(fā)育到相宜階段進(jìn)行eq\o\ac(○,40)__受體移植__和eq\o\ac(○,41)__冷凍保存__。3．胚胎移植時期：(1)牛、羊到eq\o\ac(○,42)__桑椹胚_(dá)_階段或eq\o\ac(○,43)__囊胚_(dá)_階段移植；(2)小鼠、家兔可在桑椹胚階段之前移植；(3)人的試管胚胎可在eq\o\ac(○,44)__8～16個細(xì)胞__階段移植。思索1．試管嬰兒是有性生殖還是無性生殖？為什么？提示：屬于有性生殖。其形成過程是精子和卵子在體外受精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受體中。2．使雌性動物超數(shù)排卵為什么只能注射促性腺激素，而不能飼喂？提示：促性腺激素是蛋白質(zhì)類激素，口服后易被消化道內(nèi)的水解酶水解。┃┃活學(xué)巧練__■推斷題1．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細(xì)胞的采集和培育、精子的采集和獲能及受精等步驟。(√)2．采集的卵母細(xì)胞需在體外培育使其分裂為卵細(xì)胞才能與獲能的精子受精。(×)分析：采集的卵母細(xì)胞需在體外培育使其處于減數(shù)其次次分裂中期才能與獲能的精子受精。3．精子與卵子的體外受精必需在特定的受精溶液或獲能溶液中進(jìn)行。(√)4．體外受精后獲得的受精卵須要馬上移入母體子宮進(jìn)行妊娠，以保證成活率。(×)分析：體外受精獲得的受精卵須要移入發(fā)育培育液中培育一段時間，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育實力。受精卵發(fā)育到相宜階段才能進(jìn)行胚胎移植。5．早期胚胎培育的培育液中，應(yīng)含有肯定量的CO2。(√)課內(nèi)探究·名師點津?qū)W問點試管動物技術(shù)及體外受精┃┃重難拓展__■1．概念試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培育發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。2．意義(1)解決動物生育率低的問題。(2)實現(xiàn)良種動物的快速大量繁殖。學(xué)問貼士(1)試管動物技術(shù)并非指胚胎自始至終都在試管中發(fā)育，而是胚胎發(fā)育初期在培育皿或試管中，然后將胚胎移植到受體子宮內(nèi)，胚胎發(fā)育的絕大多數(shù)時間均在母體內(nèi)。(2)“試管動物”的培育與動物自然生殖沒有本質(zhì)的區(qū)分，它們都屬于有性生殖過程，只是培育“試管動物”過程中的受精和早期胚胎的發(fā)育是在體外進(jìn)行的，在獲得早期胚胎后須要經(jīng)過胚胎移植。(3)試管動物技術(shù)的生殖方式是有性生殖。但要特殊留意題目是怎樣問的，假如是問試管動物，則是有性生殖；假如是問克隆過程中的胚胎移植，則是無性生殖。(4)試管動物技術(shù)涉及的生物技術(shù)有體外受精和胚胎移植技術(shù)。3．哺乳動物的體外受精主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲得和受精等幾個主要步驟。(1)卵母細(xì)胞的采集和培育卵母細(xì)胞采集的方法和操作的要領(lǐng)：方法①：對試驗動物小鼠、兔和小家畜豬、羊等卵母細(xì)胞采集時，可先用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后在適當(dāng)?shù)臅r間從輸卵管中取卵子，并使其干脆與獲能的精子在體外受精。方法②：從剛屠宰的雌性動物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細(xì)胞。方法③：干脆從活體動物的卵巢中采集卵母細(xì)胞，叫做活體采卵。需借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡，干脆從活的動物卵巢中吸取卵母細(xì)胞。后兩種方法適用于大家畜和大動物。采集的卵母細(xì)胞需在體外人工培育成熟后才能與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能①精子采集的方法名稱含義相宜動物假陰道法是指用特制的假陰道，滿意雄性動物交配時對壓力、溫度和潤滑度的要求，同時配備與采精動物相適應(yīng)的活臺畜或假臺畜，借助假陰道收集精液。大家畜或大型動物手握法是指徒手或戴上乳膠手套，干脆把握雄性動物的陰莖，施以適當(dāng)壓力和刺激即可引起射精豬、犬等體型較小易于限制的動物電刺激法用特制的電極深化動物直腸，干脆刺激位于腰椎部的射精中樞，引起射精野生或經(jīng)濟(jì)動物此外：嚙齒類動物可在處死后從附睪中收集精液。②精子獲能的處理方法在體外受精前，必需先對精子進(jìn)行獲能處理，誘導(dǎo)方法有：A．培育法：對于嚙齒動物、家兔和豬等動物，將取自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培育一段時間后，精子就可獲能。B．化學(xué)誘導(dǎo)法：對于牛、羊等家畜，將精子放在肯定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。學(xué)問貼士①體外受精前，并非收集到精子、卵子就解決受精問題。精子與卵子在體外結(jié)合前須要先培育卵子使其發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期并對精子進(jìn)行體外獲能處理。②不同的動物，采集卵子和精子的方法不同，精子體外獲能的方法也不同。③精子獲能處理前應(yīng)離心處理：精液由精子和精清兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般狀況下，精液中的精子無法獲能。精子獲能處理前進(jìn)行離心處理，目的是除去精清以利于精子獲能。(3)受精①條件：獲能的精子和培育成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐嘤欢螘r間才能完成受精。②過程：┃┃典例評析__■典例1哺乳動物體外受精的過程是(B)①采卵②收集精子③卵母細(xì)胞的人工培育④精子獲能處理⑤精子和成熟卵子在受精溶液中共同培育⑥精子用CaCl2處理⑦卵母細(xì)胞用肯定濃度肝素溶液處理⑧體外受精⑨受精卵培育解析：哺乳動物體外受精的過程主要包括卵母細(xì)胞的采集和培育、精子的采集與獲能、受精等幾個主要步驟。卵子的采集方法有兩種：一種是用促性腺激素超數(shù)排卵后從輸卵管中沖取，一種是從屠宰后的母體卵巢或活體的卵巢中采集卵母細(xì)胞(須要在體外培育成熟后，才能與獲能的精子受精)。精子的采集方法主要有假陰道法、手握法和電刺激法。從動物體內(nèi)采集到的精子必需獲能后才能與發(fā)育成熟的卵子受精。精子獲能的方法主要有培育法和化學(xué)誘導(dǎo)法。受精的過程要在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐信嘤欢螘r間才能完成。┃┃變式訓(xùn)練__■1．采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。以下緣由不正確的是(D)A．卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)驗類似精子獲能的過程B．動物排出的卵子成熟程度不同C．體外人工培育至減數(shù)其次次分裂中期時，才算成熟D．沖出的卵子還須要培育一段時間由小變大解析：沖出的卵子還不成熟，只有培育至減數(shù)其次次分裂中期時，才具有與精子受精的實力。在此之前，也要經(jīng)驗類似精子獲能的處理。學(xué)問點胚胎早期培育┃┃重難拓展__■1．培育液的成分及用途(1)成分：哺乳動物的胚胎培育液含水、無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、動物血清等。(2)用途：當(dāng)精子與卵子在體外受精后，用于受精卵的接著培育，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育實力，當(dāng)胚胎發(fā)育到相宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。2．試管牛的生產(chǎn)過程體外受精→良種牛早期胚胎→胚胎移植→健康受體?！挤N犢牛→成熟期牛學(xué)問貼士①eq\a\vs4\al\co1(不同動物胚胎,移植時間不同)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①桑椹胚階段、囊胚階段：牛、羊,②桑椹胚階段之前：小鼠、家兔,③8～16細(xì)胞階段：試管嬰兒))②早期胚胎培育的培育液成分巧記為兩“鹽”、兩“素”和兩“酸”。兩“鹽”：無機(jī)鹽和有機(jī)鹽；兩“素”：維生素和激素；兩“酸”：氨基酸和核苷酸。另外還有水和血清等。┃┃典例評析__■典例2下列有關(guān)動物胚胎早期培育的說法正確的是(C)A．精子與卵子在發(fā)育培育液中完成受精B．培育液的成分一般包括無機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、蔗糖C．胚胎發(fā)育到肯定階段，可將其向受體移植或冷凍保存D．動物胚胎移植的時間都是桑椹胚階段，因為這個時候的細(xì)胞是全能細(xì)胞解析：精子和卵子在體外受精后形成受精卵；培育液的成分一般比較困難，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽外，還需維生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等物質(zhì)，沒有蔗糖。不同動物胚胎移植的時間不同。┃┃變式訓(xùn)練__■2．關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是(C)A．精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮B．采集的卵母細(xì)胞應(yīng)馬上與精子共同放入培育液才能形成受精卵C．成熟卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培育到肯定階段才可移植D．體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進(jìn)行解析：體外受精的原理是人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括養(yǎng)分、溫度、pH等，使卵母細(xì)胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用。因此卵母細(xì)胞必需在體外經(jīng)人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移入母體后接著發(fā)育形成幼體并產(chǎn)出。指引迷津·撥云見日克隆動物、試管動物的比較項目克隆動物試管動物技術(shù)原理或手段細(xì)胞核的全能性、核移植等體外受精、早期胚胎培育、胚胎移植生產(chǎn)流程生殖方式無性生殖有性生殖遺傳特性主要與供核個體相同具備雙親的遺傳性狀意義加速家畜遺傳改良進(jìn)程、挽救瀕危物種等充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力相同點兩者均涉及早期胚胎培育、胚胎移植等技術(shù)，且移植所選胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎典例3為了加強(qiáng)優(yōu)良種牛的繁殖速度，科學(xué)家采納了以下兩種方法，如下圖所示。請依據(jù)圖示信息回答：(1)試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有__動物細(xì)胞培育和胚胎移植__等。(2)用來促進(jìn)B牛多排卵的激素可能是__垂體__分泌的促性腺激素。E牛的性別是__雌性或雄性__。(3)產(chǎn)生F牛的理論依據(jù)是__動物細(xì)胞核的全能性__，其生殖方式屬于__無性生殖__。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，則目的基因的受體細(xì)胞一般是__受精卵__，轉(zhuǎn)基因牛乳腺細(xì)胞中含有較多的參加分泌物加工的__內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體__等細(xì)胞器。解析：兩種育種方式均用到的工程技術(shù)是動物細(xì)胞培育和胚胎移植。促性腺激素由垂體分泌。試管牛的性別由公牛A產(chǎn)生的兩種精子(X或Y)確定。試管牛的產(chǎn)生屬于有性生殖；克隆牛屬于無性生殖，理論基礎(chǔ)是動物細(xì)胞核的全能性。核心素養(yǎng)·技能培優(yōu)案例下圖為純種荷斯坦奶牛的繁殖過程，據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆動物培育過程與圖示繁殖過程相比特有的技術(shù)手段是__核移植__技術(shù)，這兩種動物繁殖的方式相比，實質(zhì)性的區(qū)分為前者是__無性生殖__(填“無性生殖”或“有性生殖”)，后者是__有性生殖__(填“無性生殖”或“有性生殖”)。(2)一般用__促性腺__激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。(3)早期胚胎體外培育所需的培育液成分一般比較困難，除一些無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類外，還須要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及__血清__等物質(zhì)。(4)純種荷斯坦奶牛繁殖勝利緣由之一是純種荷斯坦奶牛的胚胎可與受體黃牛的子宮建立__正常的生理和組織聯(lián)系__，但是移入受體的供體胚胎的__遺傳特性__在孕育過程中不受任何影響。(5)某探討所確定培育轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛，科研人員先構(gòu)建含藥用蛋白基因的表達(dá)載體，再將其導(dǎo)入受精卵中；然后還要采納DNA分子雜交技術(shù)檢測__轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛的染色體DNA上是否插入了藥用蛋白基因__。解析：(1)克隆動物培育過程與圖示的繁殖過程相比，運用的特有的技術(shù)手段為核移植技術(shù)。圖示過程中，卵細(xì)胞與精子結(jié)合形成受精卵，為有性生殖，而克隆技術(shù)采納的是核移植技術(shù)，并無卵細(xì)胞與精子結(jié)合的過程，因此屬于無性生殖。(2)對母牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理，通常運用的是促性腺激素。(3)哺乳動物胚胎的培育液成分一般包括無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物質(zhì)。(4)將胚胎轉(zhuǎn)入受體子宮后，胚胎與子宮須要建立生理和組織聯(lián)系，從而維持胚胎的正常發(fā)育。移入受體子宮的胚胎的遺傳信息由供體公牛和母牛確定，在移入受體子宮后不會受到影響。(5)將目的基因?qū)胧芫押?，須要采納DNA分子雜交技術(shù)，驗證目的基因是否勝利插入基因組，即驗證轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛的染色體DNA上是否插入了藥用蛋白基因。探規(guī)尋律“胚胎工程”是一門新興技術(shù)，應(yīng)用廣泛。常與基因工程、克隆技術(shù)及其他胚胎工程技術(shù)相結(jié)