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【师说】2016-2017学年高二生物人教版选修3课件:3.2 体外受精和早期胚胎培养(共37张PPT)


1 新情境· 激趣引航 2006 年 4 月 23 日上午,温家宝总理在参观完重庆某奶牛科技园 后欣然题词:“我有一个梦,让每个中国人,首先是孩子,每天能喝 上一斤奶。”总理的心愿饱含着对全国人民,特别是下一代的深切关 怀。“一杯牛奶强壮一个民族,一杯牛奶兴盛一个产业”,这是西方 国家在全民健康发展中总结出的先进经验。而要实现总理的心愿,优 质、 足量的牛奶供应是前提, 而这就需要大量遗传素质高的高产奶牛。

2 新课堂· 预习探索 学习目标 1.简述哺乳动物体外受精的主要操作步骤。(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)

新知预习 一、试管动物技术 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。

二、体外受精的步骤 1.卵母细胞的采集和培养 分类 举例 采集卵母细胞的方法 实验动 用促性腺激素处理, 使其排出更多的卵子, 从输 小鼠、 兔等 物 卵管中冲取卵子 大家畜 从已屠宰母畜的卵巢中采集, 也可以直接从活体 牛等 或大型 动物的卵巢中吸取 动物 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。 2.精子的采集:收集精子的方法有假阴道法、手握法和电刺激法 等。

3.精子的获能 体外获 概念 适用动物 能方法 将精子放入人工配制的获能液中培养, 使 啮齿动物、家兔和 培养法 其获能 猪等 将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载 化学诱 牛、羊等家畜 体 A23187 溶液中,用化学药物诱导精子 导法 获能 4.受精:获能的精子和培养成熟的卵子,一般情况下都可以在获 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. 培养液的成分: 除一些无机盐和有机盐类外, 还需添加维生素、 激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等物质。 2.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。 3.胚胎移植的时间:不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般 要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植。人的体外受精胚胎,可在 8~16 个细胞阶段移植。

激趣应用 你听说过试管婴儿吗?人类第一例试管婴儿于 1978 年 7 月 23 日 诞生在英国。她的母亲由于输卵管堵塞不能生育。妇产科医生与剑桥 大学的生物学教授合作,成功地从婴儿母亲卵巢滤泡中取出卵细胞, 并采集了婴儿父亲的精液,使卵细胞和精子成功在试管中完成受精。 把受精卵培养后移植到母亲的子宫内完成发育过程,直至诞生一个健 康的婴儿。目前,试管婴儿技术已成为治疗某些不孕症的好办法。

1.试管婴儿是哪种生殖方式?克隆动物呢? 提示:试管婴儿是有性生殖,克隆动物是无性生殖。 2.试管婴儿技术中,移植前需要做什么?

提示:体外受精和早期胚胎培养。

3 新课堂· 互动探究 知识点一 体外受精 细解教材 体外受精是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完 成受精过程的技术。它的基本原理是人工模拟体内环境,包括营养、 温度、pH 等,使初级卵母细胞发育成熟,同时使精子获能,最终完 成受精作用,并有计划地保存胚胎等。

主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等几个主要步骤。 1.卵母细胞的采集 (1)激素处理(超数排卵):对雌性动物用促性腺激素处理后,从输 卵管中冲取成熟卵子可直接与获能精子受精。 (2)从活体中采集:这种方法是借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔 镜直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。 (3)从死体中采集:这种方法是从刚屠宰母畜体内摘出卵巢,经洗 涤、保温(30~37℃)后,在无菌条件下用注射器或真空泵抽吸卵巢表 面一定直径卵泡中的卵母细胞, 也可对卵巢进行切片, 收集卵母细胞, 用此方法获得的卵母细胞多需要在体外培养成熟后才能与精子受精。

特别提醒 卵母细胞是否需要成熟培养 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,对其他两种方法获得的卵母细胞不一定成熟,因而未成 熟卵母细胞需要在体外培养成熟。培养时,先将采集的卵母细胞在实 体显微镜下经过挑选和洗涤后,再放入成熟培养液中培养。

2.精子的采集和获能 采集方法 (1)假阴道法: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。同时要配备有与采精动物相适应的活台畜或假台 畜,使用假台畜时,要训练被采精动物爬跨台畜,借假阴道收集精液。 该方法适用于大多数动物。 (2)手握法:徒手或戴上乳胶手套,直接把握雄性动物阴茎,施以 适当的压力和刺激即可引起射精,并可收集富含精子的精液。适用于 猪、犬等体型较小、易于控制的家畜。 (3)电刺激法:将动物麻醉后,采用特制的电极伸入动物的直肠, 直接刺激位于腰骶部的射精中枢神经,引起射精。适用于野生或某些 经济动物。

获能方法 (1)培养法:将精子放入人工配制的获能液中获能。适用于啮齿动 物、家兔和猪等动物的精子。 (2)化学诱导法: 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。适用于牛、羊等家畜。

3.受精 获能的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,才可受精。

特别提醒 用数量很少的良种牛在短时间内获得较多优良个体的方法 可以采用体细胞克隆的方法;另外也可分别采集牛的精子和卵母 细胞,让它们体外完成受精并且发育成胚胎,然后移植到普通的健康 母牛体内发育、分娩。完成体外受精形成受精卵后,早期胚胎的培养 也非常关键。

知 识 拓 展 体内受精与体外受精的比较 两者都是精子和卵细胞结合形成受精卵的过程, 都属于有性生殖。 二者存在着差别。 (1)精子获能的场所不同 体内受精时,精子是在雌性动物的生殖道内获能;体外受精时, 精子是在特制的获能液中获能。 (2)受精的场所不同 体内受精是在输卵管内,而体外受精时,获能的精子和培养成熟 的卵细胞一般都可在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程。 (3)受精的过程不同

1.受精前的 ? ? ? ? ?准备阶段1:精子获能 体内受精?准备阶段? ? ?准备阶段2:卵子的准备 ? ? ?2.受精阶段 1.卵母细胞的采集和培养 ? ? 体外受精?2.精子的采集和获能 ? ?3.受精

典例精析 ?2015· 扬州中学月考?下列有关体外受精的说法不正确的是 A.在体外受精前,要对精子进行获能处理 B.可从雌狮的输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子受精 C.受精过程中,防止多精入卵的第一道屏障是卵黄膜封闭作用 D.精子入卵后被激活的卵子才完成减数第二次分裂

【解析】 体外受精前,要对精子进行获能处理,A 正确;可从 雌狮的输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子受精,B 正确;受精过 程中,防止多精入卵的第二道屏障是卵黄膜封闭作用,第一道屏障是 透明带反应,C 错误;精子入卵后被激活的卵子才完成减数第二次分 裂,D 正确。 【答案】 C

跟踪练习 1.下列哪项不是人工授精和体外受精的区别( ) A.人工授精能更有效地发挥公畜的优良特性 B.体外受精能更有效地发挥母畜的繁殖潜能 C.人工授精和体外受精的本质不同 D.人工授精的精卵结合发生在母畜体内,而体外受精的这一过 程发生在母畜体外

【解析】 人工授精是用人工的方法,把公畜的精液注入母畜生 殖道内,使精卵结合;体外受精是将人工获取的精子和卵子在体外完 成受精。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合,只不过前者是在体 内完成的,后者是在体外完成的。 【答案】 C

知识点二 胚胎的早期培养 细解教材 1.发育培养液的用途: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.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)动物细胞培养与胚胎的早期培养所依据的原理不同:前者依据 细胞的生长和增殖,后者依据细胞的生长、增殖和分化。 (2)动物细胞培养与胚胎的早期培养的目的不同:前者的目的:① 大规模生产重要的生物制品;②用于检测有毒物质;③用于生理、病 理、药理等方面的研究。 后者的目的:①检查受精状况和受精卵的发育能力;②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。

关于早期胚胎培养的说法,不正确的是( ) A.发育培养液的成分通常含有血清 B.发育培养液的成分较一般动物细胞培养液的成分简单 C.动物种类不同,进行胚胎移植的早期胚胎所处阶段不同 D.进行胚胎移植之前,可将培养到适宜时期的早期胚胎进行保 存

【解析】 进行胚胎早期培养的发育培养液,与动物细胞培养液 相似,如都含有动物血清等物质。早期胚胎培养在本质上也可看做动 物细胞培养。 【答案】 B

跟踪练习 2. 胚胎早期培养需要用液体培养基,此培养液的成分是( ) A.水、无机盐、维生素、激素、有机盐、氨基酸、核苷酸、血 清等 B.蔗糖、水、无机盐、激素、维生素等 C.水、无机盐、蔗糖、氨基酸、核苷酸、动物血清等 D.水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等

【解析】 【答案】

蔗糖、淀粉等物质不能被胚胎细胞直接吸收利用。 A

4 新思维· 随堂自测 1.下列不属于体外受精主要步骤的是( ) A.卵母细胞的采集 B.卵细胞的采集 C.精子的获能 D.受精

【解析】 哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子 的获能和受精等几个主要步骤。 【答案】 B

2.在体外受精前,要对精子进行( A.纯化处理 B.获能处理 C.电刺激 D.超声波处理

)

【解析】 刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须在体内或体 外获能后才能受精,所以,在体外受精前要对精子进行获能处理,通 常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法两种。 【答案】 B

3.精子获能的常用化学物质可能是下列哪一种( A.氯化钙溶液 B.肝脏提取液 C.肝素溶液 D.氨基酸营养液

)

【解析】 采集到的精子必须获能后才能与成熟的卵子完成受精。 精子体外获能的方法有两种: 培养法和化学诱导法, 对于啮齿类动物、 家兔和猪等动物, 一般采用培养法, 即将精子放入获能液中使其获能; 对于牛、羊等家畜,常用化学诱导法,即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。 【答案】 C

4. “试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵子取出, 在试 管中完成受精,并在试管中培养使其发育到如下图所示的时期,再将 胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的夫妇重 新获得了生育的机会,也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答:

(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是( A ) A.有性生殖 B.组织培养 C.克隆技术 D.基因工程 (2)人的受精卵通过卵裂,逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、 组织,进而形成器官和系统。从细胞水平看,卵裂的方式是有丝分裂 ________。 囊胚 期。 (3)图中所示时期是胚胎发育的________ (4)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术?①②③ ________。 ①体外培养 ②体外受精 ③胚胎移植 ④核移植

【解析】 “试管婴儿”是有性繁殖的产物, 是完成体外受精后, 将早期胚胎移植到母体子宫内发育成个体的过程。

5.据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题: (1) 体 外 受 精 的 过 程 主 要 包 括卵母细胞的采集和培养 ________________ 、 精子的采集和获能 ________________及受精等几个步骤。 电刺激法 (2)精子采集的方法主要有________ 、________ 。获能 假阴道法 手握法 和________ 培养法 和________ 的方法有________ 。 化学诱导法 (3)体外采集小鼠的卵子常用( A ) A.超数排卵处理法 B.活体采卵法 C.从早期胚胎中采集 D.从屠宰后母畜卵巢中采集

(4)请用一个流程图表示体外受精过程。

【解析】 本题考查哺乳动物体外受精的过程,体外受精的步骤 主要包括卵细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精等,精子的 采集方法主要有假阴道法、手握法、电刺激法,获能方法主要有培养 法和化学诱导法;卵子的采集方法主要有:对实验小型动物超数排卵 处理法、对大家畜或大型动物采用活体采卵法和从屠宰母畜的卵巢中 采集。

6 新视点· 名师讲座 人工授精、自然受精与体外受精的区别和联系 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。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。这两者的本质都是两性生殖细胞的结合,只不过 前者是在体内完成的,后者是在体外完成的。

自然受精、人工授精、体外受精,三者都是有性生殖。自然受精 不需人为参与,完全在自然条件下完成受精作用,即精子和卵子结合 成合子(受精卵)的场所是在雌性动物的输卵管内。通常说的自然受精 就是体内受精。体外受精中人的作用主要是采集精子和卵子,受精场 所在体外。人工授精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。


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