1、专题三 胚胎工程 32 体外受精和早期胚胎培养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认识体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。一、试管动物技术1概念指通过使卵子和精子在下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应用：良种的繁殖。3技术手段的培养。人工操作体外条件早期胚胎快速大量体外受精早期胚胎1试管动物技术属于无性生殖还是有性生殖方式？克隆动物呢？提示：前者属有性生殖，后者属无性生殖。二、体外受精1卵母细胞的采集和培养采集方法采集过程培养适用动物输卵管冲取法用处理，使其排出更多的_无需体外培养，可直接与获能的精子_小型动物如、兔、猪等已屠宰
2、母畜的卵巢中采集从刚屠宰雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集_采集的卵母细胞需在培养成熟后，才能与体外受精大家畜或大型动物活体采卵借助、或腹腔镜等工具，直接从活体动物的中吸取卵母细胞促性腺激素卵子体外受精小鼠卵母细胞超声波探测仪内窥镜卵巢体外获能的精子2.精子的采集和获能(1)采集精子的方法：假阴道法：_或大型动物_法：适于体型较小，易于控制的动物_法：多用于_或经济动物大家畜手握电刺激野生(2)精子体外获能：方法措施适用动物培养法将精子放入人工配制的_中培养，使其获能啮齿动物、兔、猪等化学诱导法将精子放在一定浓度的或中，用化学药物诱导精子获能牛、羊等家畜获能液肝素钙离子载体A23187溶液3
3、.体外受精(1)过程：M中期(2)场所：获能的精子和培养成熟的卵子，一般都可以在_或专用的中完成受精过程。获能溶液受精溶液2刚采集的卵母细胞要培养到什么阶段才能受精？提示：减数第二次分裂中期。三、胚胎的早期培养1培养液成分：无机盐、氨基酸、激素、以及等。2培养目的(1)检查和的发育能力。(2)当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向或。有机盐维生素核苷酸血清受精状况受精卵受体移植冷冻保存一、体外受精1体外受精的原理：人工模拟体内环境(包括营养、温度、pH等)，使卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精。2精子的采集和获能的区别(1)精子的采集和获能是两个不同的过程：采集是人为地使动物精子从体内射出然
4、后收集，获能是将采集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力。(2)采集和获能都需要一定的人工方法：采集的方法可以是机械的，但获能必须在人工配制的获能溶液中培养或用化学药物诱导精子获能。3体外受精获能的精子和卵子在获能液或专用受精溶液中受精，其过程概括如下：4试管动物与克隆动物的区别比较项目试管动物克隆动物技术基础体外受精、胚胎移植核移植技术、胚胎移植实例克隆牛多利羊过程比较项目试管动物克隆动物生殖方式有性生殖无性生殖遗传物质遗传物质来自两个个体遗传物质与提供细胞核的个体基本相同意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期加速家畜遗传改良进程、挽救濒危物种等控制哺乳动物的性别对畜牧
5、生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效控制性别的方法。例如：牛的X精子的DNA含量比Y精子的高出4%左右，利用这一差异，人们借助特殊仪器将它们分离开来，再通过胚胎工程技术就可培育出所需性别的试管牛(如图所示)。根据以上信息回答下列相关问题：(1)试管动物技术通常是指通过人工操作使卵细胞和精子在体外条件下_和受精，通过培养发育为早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。(2)精 子 采 集 的 方 法 主 要 有 _、_ 和_。获能的方法有_和_。(3)体外受精的过程主要包括_、_及受精等几个步骤。(4)图中过程通常采用_技术。在这个过程中_的精子与卵细胞相遇时，首先发生_反应，释放出有
6、关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。防止多精入卵的生理反应有_。(5)为了确保得到所需性别的试管牛，往往需要对移植前的胚胎进行性别鉴定，请举出两种对早期胚胎进行性别鉴定的方法(只需写出名称或简要原理)：_。解析：在培育试管动物时，从动物体内得到的是卵母细胞，并不是成熟的卵细胞，需要体外培养成熟后才能参与受精作用。哺乳动物精子的采集可采用假阴道法、手握法、电刺激法等，采集的精子还需用培养法或化学诱导法使其获能，体外受精过程主要有卵母细胞的采集和培养精子的采集和获能及受精等主要步骤。可以通过分析细胞的染色体组型，或者进行基因分析确定早期胚胎的性别。答案：(1)成熟(2)假阴道法 手握法 电刺激法 培
7、养法 化学诱导法(3)卵母细胞的采集和培养 精子的采集和获能(4)体外受精 获能 顶体 透明带反应和卵细胞膜反应(5)DNA分子杂交技术(利用基因探针鉴定)和分析胚胎细胞的染色体组型【名师点睛】(1)超数排卵方法的关键是掌握卵子进入输卵管和卵子在输卵管中维持受精能力的时间，一般要求在卵子具有旺盛受精力之前冲取。超数排卵处理所用的激素为促性腺激素，只能注射不能经由消化道补充，原因是促性腺激素为肽类化合物、口服时会因消化道的消化作用而失去原有效用。(2)体外受精人工授精：人工授精是指人工辅助将精子送入雌性动物体内，其实质仍为体内受精，而体外受精是获能精子与获能卵细胞在体外专用受精培养液中相互结合的
8、过程。1培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是()良种母山羊 甲卵母细胞良种公山羊 采集 精子 乙,受精卵 丙,早期胚胎 丁代孕母羊 繁育 试管山羊A甲过程中可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卵母细胞和精子的成熟C丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液D丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内解析：对雌性动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A项正确；乙过程为体外受精过程，B项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误；对代孕母羊的
9、要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。答案：A二、胚胎的早期培养1发育培养液(1)用途：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)成分：“两盐”：无机盐、有机盐；“两素”：维生素和激素；“两酸”：氨基酸和核苷酸；另有水和血清。2胚胎早期培养液(发育培养液)成分与动物细胞培养液成分的比较项目动物胚胎培养液动物细胞培养液盐类无机盐、有机盐无机盐、微量元素营养物质氨基酸、核苷酸糖、氨基酸调节物质维生素、激素促生长因子特有成分血清血清、血浆3.试管牛工厂化生产流程图【特别提醒】(1)早期胚
10、胎是指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。(2)受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。(3)胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。如图是通过体外受精技术培育某良种牛后代的过程，据图回答下列问题。(1)的目的是使母牛多排卵，所用的方法是用_处理，从_采集卵子。(2)是 _ 过 程，因 此 该 生 殖 方 式 属 于 _生殖，其常见的可遗传的变异类型有_。(3)过程是_，其培养液成分与动物
11、细胞培养液成分的不同是前者含有_，而后者不含有。解析：牛常用的采集卵母细胞的方法是用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从输卵管中获取卵子。卵子与精子结合的过程称为受精，因此牛的生殖方式为有性生殖。进行有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组、染色体变异。在早期胚胎的培养过程中，培养液的成分主要有两“盐”(有机盐和无机盐)、两“素”(维生素和激素)、两“酸”(氨基酸和核苷酸)，还有水和血清等。答案：(1)促性腺激素 输卵管(2)受精 有性 基因突变、基因重组、染色体变异(3)体外早期胚胎的培养 有机盐、维生素、激素、核苷酸【名师点睛】对早期胚胎的培养应注意以下几点(1)动物胚胎或
12、细胞培养用的是液体培养基，其中需要动物激素、维生素、动物血清等成分，是植物组织培养基中所不含有的。(2)由超数排卵采集的卵母细胞已在体内发育成熟，不需培养可直接与精子受精，而未成熟卵母细胞需要在体外培养成熟。(3)胚胎的培养条件与卵母细胞成熟的培养条件相同。当胚胎发育到一定阶段时可进行胚胎移植或冷冻保存，牛、羊受精卵通常培养到桑椹胚或囊胚时进行移植或冷冻保存。2下图为利用生物技术获得生物新品种的过程。请据图回答：(1)图示AB过程的目的是_。在细胞内完成这类过程不需要加热，主要与_酶的作用有关：在AB的过程中，所需酶的特点是_。(2)过程通常用_处理，可达到超数排卵的目的；为使过程中的受体生理
13、状况适宜，可用激素对受体进行_处理。若要同时产生多个相同的转基因牛，常用到_技术。(3)在构建的抗病基因表达载体中，除了目的基因和标记基因外，还应具有_。过程的常用方法是_。(4)关于牛体外受精胚胎的工厂化生产的叙述中，正确的是()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：卵母细胞要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，移植入体内后继续发育形成幼体后产出。答案：(1)
14、获取大量的目的基因 解旋 耐高温(2)促性腺激素 同期发情 胚胎分割(3)启动子和终止子(缺一不可，若增加“复制原点”正确)农杆菌转化法(4)C思考与探究你对体外受精和胚胎培养的应用前景有什么认识？(教材P73)提示：(1)可加速育种工作和品种改良。(2)大量节省购买种畜的费用。尤其是胚胎冷冻保存技术，在世界范围内，可做胚胎移植，不受时空限制，在国际和国内进行交换，从而代替了活畜引种，节省了大量的购买种畜的费用。(3)用于保存品种资源和濒危物种。(4)可充分发挥雌性优秀个体的潜力，大大缩短了供体本身的繁殖周期。【思维拓展】以牛为例，从屠宰场收集卵巢中的卵母细胞进行体外受精的应用效果如何？目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用卵母细胞，经体外培养成熟和受精后约可获4个可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到12头犊牛。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。点击进入WORD链接谢谢观看！
