课件37张PPT。3．2 体外受精和早期胚胎培养专题3 胚胎工程学习导航专题3 胚胎工程一、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：良种动物的____________繁殖。人工操作体外条件早期胚胎快速大量早期胚胎二、体外受精
1．基础步骤
(1)____________的采集和培养。
(2)精子的获取和____________。卵母细胞受精促性腺激素输卵管获能卵巢培养成熟3．精子的采集和获能
(1)(2)精子体外获能的方法获能液化学药物4.受精
获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下都可在获能溶液或专用的____________中完成受精过程。受精溶液2．培养目的：检验____________和_________的发育能力。氨基酸动物血清受精状况受精卵3．胚胎去向：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。
巧记 早期胚胎培养液成分：
“两盐”：无机盐和有机盐
“两素”：维生素和激素
“两酸”：氨基酸和核苷酸
“两清”：水(清)和血清1．判一判
(1)试管牛是在试管内完成发育的。( )
(2)哺乳动物的体外受精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步骤。( )
(3)采集的卵母细胞需在体外培养使其分裂为卵细胞才能与获能的精子受精。( )
(4)精子与卵子的体外受精必须在特定的受精溶液或获能溶液中进行。( )
(5)不同动物胚胎移植时间相同。( )√××√×2．比一比
动物细胞培养液和动物胚胎培养液成分的异同有机盐无机盐维生素无菌试管动物与克隆动物的比较体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植细胞核的全能性、核移植等试管牛“多利”羊继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致 下列关于“克隆羊”“试管羊”“转基因羊”的说法合理的一项是( )
A．在培育过程中，都用到了动物细胞培养技术、核移植技术、胚胎移植技术
B．它们是通过相同的生殖方式获得的
C．它们的遗传物质都只来自一个亲本
D．它们在形成过程中，一般都有卵细胞参与D[解析] 克隆羊的培育过程：将一只母羊乳腺上皮细胞的细胞核，注入另一只母羊的无核卵细胞中，形成重组细胞，在体外发育成早期胚胎，然后移植到第三只母羊的子宫内继续发育。该过程用到了核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术。遗传物质主要来自供核的一方，属于无性生殖；试管羊是指精卵在试管内受精形成受精卵，体外发育成早期胚胎，然后移植到母体子宫内继续发育。该过程用到了动物细胞培养技术、胚胎移植技术。遗传物质来自两个亲本，属于有性生殖；转基因羊的培育是将目的基因注入受精卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌羊的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。该过程用到了胚胎移植技术。遗传物质来自两个亲本，属于有性生殖。试管动物与克隆动物的比较
(1)起点不同：试管动物是受精卵，克隆动物是经核移植后的重组细胞。
(2)遗传物质来源不同：试管动物来源于亲本双方，克隆动物主要来源于供核一方。
(3)生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。在生物学上试管婴儿技术属于( )
A．有性生殖、体外受精
B．无性生殖、体内发育
C．有性生殖、体内受精
D．无性生殖、体外发育
解析：试管婴儿技术是精子和卵子在体外培养条件下受精，属于有性生殖。A体外受精1．获取卵母细胞的方法有：
(1)小动物应用促性腺激素诱导超数排卵。
(2)大家畜一般从屠宰场屠宰的母畜卵巢获得。也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等直接从卵巢吸取。
2.获取的卵母细胞必须在体外培养到减数第二次分裂中期。
3．体外受精用的精子，必须在体外获能，并且受精过程必须在获能液中完成。4．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：
?特别提醒 促性腺激素为肽类化合物，只能注射，不能饲喂或口服，它在消化道内会被肽酶消化而失去原有功效。 (2014·潍坊高二检测)如图表示畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列有关问题。(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ培育优良种牛的本质区别是_______________________________________________________________________________________________________。
(2)过程①技术为__________________________________________________。
(3)过程②常用________激素处理，目的是使B牛_________，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到_____________________________________________________
(时期)才能与精子结合。方法Ⅰ的培育为有性生殖过程，方法Ⅱ的培育为无性生殖过程动物体细胞核移植技术促性腺超数排卵减数第二次分裂中期(MⅡ中期)(4)A牛的精子必须在B牛的生殖道中经过相应的生理变化后，才能与B牛的卵子结合，完成受精作用，这个过程叫________________。卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到____________。精子获能两个极体[解析] (1)方法Ⅰ是试管牛由受精卵发育而来，为有性生殖;方法Ⅱ为克隆牛通过核移植方式培育而来，为无性生殖。(2)图中①过程为体细胞核与去核卵母细胞的融合过程，称为动物体细胞核移植技术。(3)过程②通常用促性腺激素处理，以达到一次性排出多个卵子的目的，即超数排卵；卵母细胞需培养到减数第二次分裂中期(MⅡ期)才能与精子结合。(4)精子必须在母牛的生殖道内获能才能与卵子结合，卵子受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体。(1)方法Ⅰ中精子获能的方法有哪些？
(2)方法Ⅱ在体外采集卵母细胞常用方法是什么？
提示：(1)培养法和化学诱导法。
(2)卵巢中采集卵母细胞。(2014·杭州高二质检)爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性贡献而获得2010年诺贝尔生理学或医学奖。下列关于体外受精技术叙述正确的是( )
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．采集的卵母细胞应立即与精子共同放入培养液中才能形成受精卵
C．精子和卵细胞受精形成受精卵后即可移入母体子宫
D．精子与卵子相遇后，会发生顶体反应，防止多精入卵A解析：B错误，卵子必须处于减数第二次分裂中期才能进行受精，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；C错误，成熟的卵细胞与收集来的精子相遇形成受精卵，需培养到一定阶段才可移植；D错误，防止多精入卵主要通过透明带反应和卵细胞膜反应两道屏障。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。胚胎的早期培养2．动物胚胎早期培养与动物细胞培养的不同点
(1)二者培养液成分不同：无机盐、有机盐无机盐、微量元素氨基酸、核苷酸糖、氨基酸维生素、激素促生长因子血清血清、血浆(2)二者培养所依据的原理不同：
动物胚胎培养依据细胞生长、繁殖和分化，而动物细胞培养依据细胞的生长、繁殖。
(3)二者的培养目的不同：
动物胚胎培养目的是：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。
动物细胞培养目的是：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。3．试管牛工厂化生产流程图 (2014·济南高二检测)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] 体外受精需将精子进行获能培养才能与卵母细胞受精。B胚胎早期培养需要在培养液中，此培养液成分是( )
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、血清等
D．水、无机盐、维生素、有机盐、淀粉等
解析：哺乳动物早期胚胎的培养液成分较复杂，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，以及水和血清等物质。A本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
1．(2014·广西桂林高二检测)下列关于培育试管婴儿的叙述，不正确的是( )
A．培育试管婴儿要进行体外受精过程
B．试管婴儿的发育场所主要在试管内
C．试管婴儿的发育场所主要在母体内
D．试管婴儿具有双亲的遗传特性
解析：选B。培育试管婴儿是精子和卵子在体外培养情况下受精，然后将早期发育的胚胎(多为四细胞时期)移植回母体子宫内继续发育，足月后分娩。受精卵在试管内发育的时间很短。
2．体外受精常用的采卵方法有( )
①用促性腺激素处理后，从输卵管中冲取卵子
②化学诱导法
③电刺激法
④从活体动物卵巢中吸取卵母细胞
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
解析：选D。卵母细胞的采集主要有两种方法：①对于实验动物如小鼠、兔及家畜猪、羊等，采用的主要方法是用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管冲取卵子。②对于大家畜或大型动物，如牛，采用的主要方法是从母畜的卵巢中采集卵母细胞，也可以借助超声波探测仪等工具，直接从活体动物卵巢中吸取卵母细胞。
3．(2014·北京海淀区高二质检)下列对“试管婴儿”和克隆动物培育过程的叙述中，正确的是( )
①“试管婴儿”的产生是有性生殖
②克隆动物的产生是无性生殖
③“试管婴儿”是辅助生殖的技术
④克隆动物培育可以用雄性动物的体细胞核进行克隆
A．①②③ B．①②④
C．③④ D．①②③④
解析：选D。试管婴儿是指人工将精子和卵子在体外培养成熟后，在试管内受精，并培养成早期胚胎，经胚胎移植产生后代，属于有性生殖，是辅助生殖技术；而克隆动物是体细胞核移植技术属于无性生殖技术。
4．(2014·济宁高二检测)一对夫妇因不孕症向医生求助，医生利用试管婴儿技术帮助他们拥有了自己的孩子。在培育试管婴儿的过程中，下列技术中不是必须使用的是( )
A．体外受精
B．胚胎的体外培养
C．植入前胚胎的遗传学检测
D．胚胎移植
解析：选C。试管婴儿技术包括体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等，一般不涉及胚胎的遗传学检测。
5．下列有关动物胚胎早期培养的说法正确的是( )
A．精子与卵子在发育培养液中完成受精
B．培养液的成分一般包括无机盐、维生素、激素、氨基酸、蔗糖
C．胚胎发育到一定阶段，可将其向受体移植或冷冻保存
D．动物胚胎移植的时间都是桑椹胚阶段，因为这个时候的细胞是全能细胞
解析：选C。精子和卵子在获能液或专用受精液中完成受精后形成受精卵，培养液的成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需维生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等物质，没有蔗糖。不同动物胚胎移植的时间不同。
6．如图为纯种荷斯坦小奶牛的繁殖过程，请据图回答下列问题。
(1)克隆动物培育过程与图示繁殖过程相比，特有的技术手段是________技术，这两种动物繁殖的方式相比，实质性的区别为前者是____________，后者是____________。
(2)一般用________激素对供体母牛做超数排卵处理。
(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及____________等物质。
(4)如果培育转基因荷斯坦奶牛，可采用________技术将药用蛋白基因导入到________中，在检测受体细胞中的染色体DNA上是否插入了目的基因时，常采用的方法是________________技术，根据是否显示出杂交带进行鉴定。
解析：克隆动物采用的技术是核移植技术，为无性生殖；而题图所示的繁殖过程具有精卵结合形成受精卵的过
程，应为有性生殖。促性腺激素能促进性激素的分泌，从而促进生殖器官的发育和生殖细胞的生成。早期胚胎的培养过程中，培养液中需加入动物血清。将目的基因导入动物细胞常用的技术是显微注射技术，受体细胞通常是受精卵，DNA分子杂交技术可用于检测目的基因是否导入。
答案：(1)核移植 无性生殖 有性生殖 (2)促性腺
(3)动物血清 (4)显微注射 受精卵 DNA分子杂交
1．试管动物技术是指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。
2．试管动物技术中，首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。
3．哺乳动物的体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等几个主要步骤。
4．收集精子常用的方法有假阴道法、手握法和电刺激法。
5．精子体外获能的方法有培养法和化学诱导法两种。
6．哺乳动物胚胎的培养液中，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。
1．将不同种类的脊椎动物的胚胎标本放在一起，如果不看标签，下列哪一时期的胚胎标本最好辨认( )
A．早期 B．中期
C．晚期 D．不论哪一时期
解析：选C。胚胎发育晚期的细胞出现了形态和功能的分化，易于辨认。
2．(2014·福州高二检测)试管婴儿、试管苗和克隆羊三者均属于生物工程技术的杰出成果。下列叙述正确的是( )
A．都属于无性生殖，能保持母本性状
B．后两者是细胞工程的技术范围，前者为胚胎工程的技术范围
C．都充分体现了体细胞的全能性
D．都不会发生基因重组
解析：选B。试管苗和克隆羊属于细胞工程范围，属于无性繁殖，能保持母亲性状，细胞分裂方式是有丝分裂，不会发生基因重组，而试管婴儿属于有性生殖。
3．(2014·山东临沂高二质检)试管牛所采用的技术是( )
①胚胎移植 ②基因工程 ③细胞工程 ④体外受精
⑤克隆技术
A．①④ B．②④
C．①③ D．①⑤
解析：选A。试管动物是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎，经胚胎移植后产生后代的技术。试管牛采用的技术有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等。
4．哺乳动物体外受精的过程是( )
①卵母细胞的采集 ②精子的采集
③卵母细胞的人工培养 ④精子的获能处理
⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养
⑥用CaCl2处理精子
⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞
⑧体外受精 ⑨受精卵培养
解析：选B。体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl2可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。
5．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．体外授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在母畜体内，而体外受精的这一过程在母畜体外
解析：选C。人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入到母畜生殖道内，使精卵结合；体外受精是将人工获得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，后者是在体外完成。
6．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。以下原因不正确的是( )
A．卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程
B．动物排出的卵子成熟程度不同
C．体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟
D．冲出的卵子由小变大还需要培养一段时间
解析：选D。冲出的卵子还不成熟，只有培养至减数第二次分裂中期时，才具有与精子受精的能力。在此之前，也要经历类似精子获能的处理。
7．下列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：选B。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作动物细胞培养。
8．早期胚胎体外培养的过程中，下列哪一项条件是不需要的( )
A．消毒灭菌 B．适宜的温度
C．充足的光照 D．适宜的养料和激素
解析：选C。动物细胞离体必须在无菌条件下培养，在细胞的分裂过程中，需要适宜的温度，一定的营养物质和激素等，但不需要阳光。
9．下列关于屠宰场和“胚胎工厂”合建的说法正确的是( )
①可为屠宰场提供优质肉牛 ②有利于生产大量的胚胎和胚胎工程所需要的原材料 ③不够卫生，不能合建
④从屠宰场废弃的卵巢中可直接获取卵细胞
A．①②④ B．②④
C．①② D．③
解析：选B。在现代化的工业生产中，为了更好地进行战略合作与资源利用，往往会进行集团化的生产。例如屠宰场和“胚胎工厂”就可以合建，这样可以让双方都得到更好的利益。从屠宰场废弃的卵巢中可直接获取卵细胞。
10．(2014·山东威海高二质检)胚胎工程技术包含的内容有( )
①胚胎移植 ②核移植 ③胚胎分割 ④体外受精
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C。胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。
11．如图是通过体外受精培育某良种牛后代的过程，据图回答下列问题。
(1)①的目的是使母牛多排卵，所用的方法是用______________处理，从__________中采集卵子。
(2)②是__________过程，因此这是__________生殖方式，其常见的可遗传的变异类型有________________________________________________________________________
____________。
(3)③过程是________________________________________________________________________。
(4)④过程是____________，移植的胚胎是在________________________________________________________________________
阶段。
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。③过程为早期胚胎的培养。胚胎培养到桑椹胚或囊胚阶段开始进行移植。
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
(4)胚胎移植 桑椹胚或囊胚
12．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。如图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
→受精卵试管牛
(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。
解析：(1)从良种母牛采集的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期时才具备与精子结合的能力，从良种公牛采集的精子需获能后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时需要提供CO2，其主要作用是维持培养液的pH。(3)图中的A过程是胚胎移植，其意义在于可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(4)将目的基因导入动物受体细胞时常采用显微注射法；获得转基因母牛后，如果母牛的乳汁中有白细胞介素即说明目的基因已经成功表达。
答案：(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力) 获能
(2)5%的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)
13．如图是“试管牛”工厂化生产的技术流程图，据图完成下列问题：
(1)根据________(填标号)判断，此种繁殖方式是______生殖，其意义在于________________________________________________________________________。
(2)目前，①过程通常每个卵巢平均可采集________枚可用的卵细胞，最终可能产下________头犊牛。
(3)②过程通常采用____________法。
(4)④过程一般要经历哪几个时期？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：精子和卵子在体外培养条件下受精形成受精卵，并发育成胚胎，属于有性生殖。目前，从屠宰场废弃的卵巢中，每个卵巢平均可采集10枚左右可用的卵母细胞，经体外培养成熟和受精后，约可获得4枚可用的胚胎，经过移植给受体母牛，最终可得到1～2头犊牛。对于牛、羊等家畜的精子常采用化学法使其获能。体外胚胎培养大约培养到囊胚期左右移植到母体。
答案：(1)③ 有性 快速大量繁殖良种牛，提高经济效益 (2)10 1～2 (3)化学 (4)受精卵、卵裂期、桑椹胚期、囊胚期
14．控制哺乳动物的性别对于畜牧生产有着十分重要的意义。目前，分离精子技术是有效的性别控制方法。例如，牛的含X染色体的精子的DNA含量比含Y染色体的精子的DNA含量高出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子和精子在体外条件下________和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经胚胎移植产生后代的技术。
(2)图中过程①采集精子时，常采用________法，获得的精子经______________________________诱导后才能受精。
(3)图中过程③通常采用________技术。在这个过程中________的精子与卵子相遇时，首先发生________反应释放出有关的酶直接溶解卵丘细胞之间的物质。
(4)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，请举出一种对早期胚胎进行性别鉴定的方法：________________________________________________________________________。
解析：(1)试管动物的产生过程是通过人工操作获取精子和卵子，使它们在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，经胚胎移植而产生后代。(2)采集精子的方法主要有三种：手握法、假阴道法、电刺激法，对于牛常采用的方法是假阴道法，且采集后的精子需放到化学药物中才能使之获能。(3)精子和卵子受精发生一些重要的生理反应，如顶体反应、透明带反应、卵细胞膜反应，其中首先发生的是顶体反应。(4)试管动物可以有选择性地获得所需性别，需对早期胚胎进行检测。
答案：(1)成熟
(2)假阴道 化学药物(一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液)
(3)体外受精 获能 顶体
(4)分析胚胎细胞的染色体组型(其他合理答案也可)
