《体外受精和早期胚胎培养》

13.2体外受精和早期胚胎培养【学习目标】1．简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。2．简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。3．认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义【学习重点】1．体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。2．哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。【学习难点】1．卵母细胞的采集和培养。2．精子的采集和获能。【复习回顾】1、精子和卵子的发生场所和发生过程。2、以精子入卵的运行途径为线索，说明哺乳动物的受精过程。3、早期胚胎发育场所以及分裂方式。4、胚胎发育的过程，以及各时期的特点。【学习过程】A、自主学习一、试管动物技术1．试管动物技术是指：通过___________使卵子和精子在___________成熟和受精，并通过培养发育为___________后，再经移植产生后代的技术。2．这项技术的前期工作包括___________和___________。二、体外受精1．哺乳动物的体外受精主要包括___________、___________和___________等主要步骤。2．卵母细胞的采集和培养(1)对于实验动物如小鼠、兔、猪、羊，常采用___________处理，使其排出更多的___________，然后从___________中冲取卵子。(2)对于大型动物或大家畜，如牛，一般从已屠宰母畜的___________中采取，或借助于超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的___________中吸取卵母细胞。(3)从___________中冲取的卵子，可直接与获能的精子在体外受精；从___________中采取的卵母细胞，需要在体外经人工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)收集精子的方法①假阴道法：大家畜或大型动物。②___________：体型较小，易于控制的。③___________：野生动物或经济动物。(2)精子体外获能的方法①培养法：对于___________、家兔及___________等动物的精子，采用将精子放人人工配制的___________中使其获能。②化学诱导法：对于___________等家畜的精子，可采用将精子放在一定浓度的___________或钙离子载体A23187溶液中，用___________诱导精子获能。4．受精：___________和培养成熟的卵子，一般情况下都可以在___________或___________中完成受精。三、胚胎的早期培养21．哺乳动物胚胎的培养液成分：___________、___________、___________、___________、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及___________等物质。2．胚胎早期培养的目的(1)精子和卵细胞在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查________和___________。(2)当胚胎发育到适宜的阶段进行___________或___________。3．胚胎移植的时间(1)牛、羊一般在___________或___________进行移植。(2)人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在___________阶段移植。B、合作探究试管动物技术思考：（1）哺乳动物体内胚胎的形成需要经过哪些过程？（2）哺乳动物体外胚胎的发育需要完成哪些环节？（3）试管动物技术的概念胚胎工程专家就是根据这几个环节来研究哺乳动物体外受精和胚胎早期培养方法的。一、从试管牛说起阅读P69，思考讨论：体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义意义：二、体外受精1、卵母细胞的采集和培养仔细阅读P70，思考讨论：(1)卵母细胞的采集和培养的主要方法是什么？(2)其它方法如何？2、精子的采集和获能仔细阅读P71，思考讨论：（1）收集精子的方法有几种？各有什么具体要求？(2)精子的获能方法通常包括哪几种？具体操作如何？3、受精仔细阅读P72图3-14，思考受精过程，简单绘制“哺乳动物体外受精示意图”：卵母细胞的采集——→——3——→————→——→受精卵培养三、胚胎的早期培养仔细阅读P72-73，思考讨论：1、哺乳动物胚胎培养液的成分如何？2、牛体外受精胚胎工厂化生产流程图3、思考讨论：比较哺乳动物体内胚胎的形成、体外胚胎的发育各需要完成哪些环节？体内胚胎形成发育需要经过：____________、_____和_______、____；体外胚胎形成的形成发育需要完成：__________、_______和________、________。【课堂反馈】1．长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近几年发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法，请据图回答：（1）试管牛E和克隆牛G的培育过程中都必须用到动物细胞培养，在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是（2）受精过程中阻止多精人卵的生理反应有（3）科学家将人的a—抗胰蛋白酶基因传入上图的重构卵中，常用的技术手段。选择重构卵做为受体细胞的原因是重构卵具有全能性，可使外源基因在相应组织细胞中表达。（4）培养出的克隆牛G几乎是牛的复制品。这是因为。（5）、哺乳动物的体外受精主要包括__________________和_______________等几个步骤。试管牛是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。克隆羊“多利”是_____________（有性生殖、无性生殖）的产物。（6）、为使动物排出更多的卵子可用_________________处理，然后从输卵管中冲取卵子。收集精子的方法有____________、_______________和_______________等。体受精前，要对精子进行____________处理，通常采用的体外获能方法有___________和________________法两种。2、（2010·海南高考）请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿以及在母体中发育和产出等过程。（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其＿4＿＿＿＿。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和＿＿＿＿＿。（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是＿＿＿＿＿＿＿、基因表达载体的构建、＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是＿＿＿＿＿（显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是＿＿＿＿＿（受精卵、乳腺细胞）。3、（2010·山东高考）胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。（1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是_____；从良种公牛采集的精子需_____后才能进行受精作用。（2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供____气体以维持____。（3）图中过程A称为_____，它在胚胎工程中的意义在于_____。（4）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是____；获得转基因母牛后，如果_____即说明目的基因已经表达。4、请回答下列与哺乳动物精子和卵子发生有关的问题：（1）精细胞经变形后，高尔基体发育形成精子的顶体，顶体内含有的能协助精子穿过卵母细胞的放射冠和透明带。（2）某动物排卵时，减数第一次分裂尚未完成，此时卵子处于卵母细胞阶段，当该细胞发育至减数第二次分裂期时，才具备受精能力。若在卵黄膜和透明带之间看到两个极体，则表明过程已完成。（3）动物的早期胚胎移植到同种且与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用激素对供体进行处理，其目的是获得更多的，经人工受精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜。（4）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑葚期或囊胚期阶段的早期胚胎进行处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于条件下。答案51．（1）维持培养液的PH(2)透明带反应和卵黄膜封闭作用(3)显微操作（4）C控制生物性状的遗传物质主要存在于细胞核里G牛细胞核来自于C（5）.卵母细胞的采集，精子的获取受精，有性生殖，无性生殖6促性腺激素，假阴道法，手握法，电刺激法，获能，培养法，化学诱导2、（1）早期胚胎培养（1分）胚胎移植（2分）（2）获能第一极体（每空1分，共2分）（3）促性腺激素（其他合理答案也给分）（2分）（4）获取目的基因（2分）将目的基因导入受体细胞（2分）目的基因的检测与鉴定（2分）人干扰素基因（或目的基因）（1分）终止子（1分）标记基因（1分）显微注射法（1分）受精卵（1分）3、（1）使卵母细胞成熟（或：使卵母细胞获得受精能力）；获能（2）CO2；培养液（基）的pH（3）胚胎移植提高优良母畜的繁殖率。（4）显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素（或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素）4（1）顶体酶（2分，其他合理答案也给分）（2）初级中受精（每空1分，共3分）（3）生理状态（2分）促性腺（2分，其他合理答案也给分）卵母细胞（2分）对物质的吸收具有选择透过性（2分）（4）胚胎分割（2分）冷冻（或液氮）（3分，其他合理答案也给分）答案1．（1）维持培养液的PH(2)透明带反应和卵黄膜封闭作用(3)显微操作（4）C控制生物性状的遗传物质主要存在于细胞核里G牛细胞核来自于C（5）.卵母细胞的采集，精子的获取受精，有性生殖，无性生殖6促性腺激素，假阴道法，手握法，电刺激法，获能，培养法，化学诱导2、（1）早期胚胎培养（1分）胚胎移植（2分）（2）获能第一极体（每空1分，共2分）（3）促性腺激素（其他合理答案也给分）（2分）（4）获取目的基因（2分）将目的基因导入受体细胞（2分）目的基因的检测与鉴定（2分）人干扰素基因（或目的基因）（1分）终止子（1分）标记基因（1分）显微注射法（1分）受精卵（1分）3、（1）使卵母细胞成熟（或：使卵母细胞获得受精能力）；获能（2）CO2；培养液（基）的pH（3）胚胎移植提高优良母畜的繁殖率。（4）显微注射法牛奶中含有人类白细胞介素（或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素）4（1）顶体酶（2分，其他合理答案也给分）（2）初级中受精（每空1分，共3分）（3）生理状态（2分）促性腺（2分，其他合理答案也给分）卵母细胞（2分）对物质的吸收具有选择透过性（2分）（4）胚胎分割（2分）冷冻（或液氮）（3分，其他合理答案也给分）