1、 3.2 体外受精和早期胚胎培养 一、体外受精 1.试管动物技术:通过人工操作使卵子和精子在_条件下成熟和_,并通过培养发育为_后,再经_产生后代的技 术。体外 受精 早期胚胎 移植 2.卵母细胞的采集和培养:(1)采集。采集卵子:用_处理,从_中冲取卵子。采集卵母细胞:a.从已屠宰母畜的_中采集卵母细胞。b.借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接 从_的卵巢中吸取卵母细胞。促性腺激素 输卵管 卵巢 活体动物(2)培养:采集的卵母细胞,都要在体外经_ _后,才能与获能的精子受精。人工培养成 熟 3.精子的采集和获能:假阴道 手握 电刺激 (2)精子获能的方法:方 法溶 液适用的生物类群_
2、获能液啮齿动物、家 兔、猪等_ _一定浓度的_或钙 离子载体A23187溶液牛、羊等家畜培养法 化学 诱导法 肝素 4.哺乳动物体外受精的过程:MI M 获能 体外 二、胚胎的早期培养 1.早期胚胎培养液成分:哺乳动物早期胚胎发育培养液的成分有:无机盐、_、_、_、氨基酸、核苷酸等营养 成分,以及_等物质。有机盐 维生素 激素 血清 2.动物胚胎移植的时间:不同动物胚胎移植的时间不同,牛、羊一般要培养到 _或_阶段;人的体外受精胚胎一般培养到 _阶段移植。桑椹胚 囊胚 816个细胞【正误小测】1.在采集某些动物的卵母细胞时要用促性腺激素处理。()【分析】对于实验动物如小鼠、兔,以及家畜猪、羊
3、等,采用的主要方法是:用促性腺激素处理,然后从输 卵管中冲取卵子。2.精子获能的方法有手握法、电刺激法和化学诱导法。()【分析】精子获能的方法有培养法和化学诱导法。收 集精子的方法有手握法、电刺激法和假阴道法。3.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】体外受精后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。4.试管动物技术培育动物的全过程都要在试管中进行。()【分析】试管动物技术是通过人工操作使卵子和精子 在体外(试管中)完成受精作用,并且发育成早期胚胎,然后移植到受体雌性动物
4、子宫内发育。主题1 体外受精【问题探究】1.卵母细胞的采集和培养:(1)采集方法。分 类采集卵母细胞的方法小型 动物_ _大家畜或 大型动物_ _用促性腺激素处理,使其排出更多的 卵子,从输卵管中冲取卵子 从已屠宰母畜的卵巢中采集,也可以 直接从活体动物的卵巢中吸取(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。提示:并不是都可以直接与获能的精子受精。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;从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集的卵母细胞或者从活体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.精子的采集和获能:(1)在体外,使精子获
5、能的方法有哪些?提示:常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法。(2)精子获能处理前为什么要离心处理?提示:因为精液由精子和精浆两部分组成,精浆中含有抑制精子获能的物质,所以要离心除去精浆,以利于精子获能。3.受精:(1)精子和卵子只能在受精液中完成受精吗?请说明理 由。判断:_。(填“是”或“不是”)理由:_ _。不是 精子和卵子可在获能溶液或专用的受精溶液中 完成受精过程(2)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“不同”)理由:_ _。不同 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【探究训练】(2018张家口高二
6、检测)良种试管牛的繁殖过程是用激素促进甲牛多排卵,然后把卵子在体外与人工采集的乙牛的精子进行受精,在特定培养基中培育成胚胎,再把胚胎送入经过激素处理的丙牛的子宫内,孕育成试管牛。下列相关叙述错误的是()A.精、卵结合前都需进行培养 B.促进甲牛多排卵的激素是孕激素 C.甲牛、乙牛对试管牛核遗传物质的贡献相同 D.该技术可应用于加快优良种畜的繁殖 【解析】选B。从大型动物采集的卵母细胞,需经体外人工培养成熟后才具备受精能力,精子也需要进行培养使其获能;促进动物多排卵的激素是促性腺激素;试管牛的核遗传物质一半来自甲牛的卵子,一半来自乙牛的精子;该技术可充分发挥母畜的优良特性,可用于加快优良种畜的繁
7、殖。【补偿训练】1.“试管婴儿”技术为千万不孕家庭带来福音。下列有关体外受精的叙述正确的是()A.冷冻的精子解冻后即可与成熟的卵子受精 B.给实验动物注射促性腺激素,使其产生更多的精子 C.其本质是一种无性生殖 D.采集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等【解析】选D。冷冻的精子解冻后要进行获能处理后才能与成熟的卵子受精;哺乳动物体外受精时,先对雌性动物注射促性腺激素,使其排出更多的卵子;“试管婴儿”技术经过精子和卵子在体外培养条件下受精,属于有性生殖;采集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。2.(2018晋中高二检测)哺乳动物体外受精的过程是()采卵 收集精子 卵母细胞的人工培养
8、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】选B。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 腺激素处理,使其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
9、一段时间才能完成。【总结提升】人工授精、自然受精和体外受精的区别和联系(1)区别。人工授精是用人工的方法,使公畜的精液注入母畜的生殖道内,使精子与卵子结合。其中人的作用主要是将公畜的精子导入母畜的生殖道内,受精场所仍在体内。体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外(试管内)完成受精。其中人的作用主要是采集精子和卵子,受精场所在体外。自然受精是完全在自然条件下完成受精作用,即精子和卵子结合形成合子(即受精卵),受精场所是在雌性动物的输卵管内。(2)联系:三者均有精子与卵子结合形成受精卵的过程,所以它们的生殖方式都是有性生殖。主题2 胚胎的早期培养【问题探究】1.早期胚胎培养:(1)哺乳动物胚胎
10、培养液与动物细胞培养液的成分比较:比 较培养液成分其他条件不同相同胚胎 培养液_ _ _ _ _ _ _ _动物细胞 培养液_ _ _ _有机盐、激素 糖、微 量元素、血浆、促 生长因子 无机盐、核苷酸、维生素、氨基酸、血清 适宜的酸碱度、温度、二氧化碳以及严格的 无菌条件(2)不同动物的胚胎移植的时间不同:牛、羊要培养到_阶段。小鼠、家兔在更早阶段。人的试管胚胎可在_阶段移植。桑椹胚或囊胚 816个细胞(3)动物细胞培养和胚胎的早期培养依据的原理有什 么不同?动物细胞培养的原理:_。胚胎的早期培养的原理:_。细胞的增殖 细胞的增殖和分化 2.“试管牛”工厂化生产流程:(1)完成“试管牛”的生
11、产流程:_ _ _ _ _ _ 卵母细胞的体外培养 精子体外获能 M中 体外受精 胚胎培养 受体牛(2)试管动物和克隆动物繁殖方式相同吗?提示:不同。试管动物属于有性生殖,克隆动物属于无性生殖。【探究训练】1.(2018合肥高二检测)试管婴儿之父爱德华兹因体外受精技术获得诺贝尔生理学或医学奖,该体外受精技术又称试管婴儿技术。下列说法错误的是()A.将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能 B.受精过程防止多精入卵的生理反应包括透明带反应和卵细胞膜反应 C.进行早期胚胎培养时,培养液中除加入一些必要的营养成分外,还应添加激素和血清 D.一般将胚胎培养至囊胚或原肠胚阶段时,再进
12、行胚胎移植【解析】选D。将收集到的精子放在一定浓度的肝素溶液中培养是为了诱导精子获能,精子获能后才能完成受精作用,A正确;受精过程中,透明带反应和卵细胞膜反应可防止多精入卵,B正确;由于动物培养液的成分到目前为止还没完全弄清楚,所以应加入血清等天然成分,C正确;胚胎移植应在囊胚阶段或桑椹胚阶段进行,D错误。2.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功,下列叙述不正确的是()A.甲过程中可以通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵 B.乙过程的目的之一是促进体外受精 C.丙过程与乙过程应采用不同成分的培养液 D.丁过程的胚胎一般培养到囊胚或原肠胚阶段 【解题指南】解答本题的关键点:体外受精
13、和早期胚胎培养的场所和条件。【解析】选D。乙过程与丙过程中采用的培养液分别是获能溶液(或专用的受精溶液)和发育培养液。丁过程中早期胚胎一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植。【延伸探究】(1)题图中,采集的精子获能的方法是什么?提示:牛、羊等家畜的精子常采用化学诱导法获能。(2)“试管婴儿”培育过程中丁过程的胚胎一般培养到什么阶段移植?提示:人的体外受精胚胎,即试管胚胎,可在816个细胞阶段移植。【总结提升】早期胚胎培养与动物细胞培养的区别 比 较早期胚胎培养动物细胞培养原理细胞增殖和分化细胞增殖培养目的获得早期胚胎获得细胞或细胞分 泌蛋白培养液成分含有机盐、激素等糖、血浆、微量元 素、促生长因子等技术范围胚胎工程细胞工程