人教版高中生物选修3 专题3 胚胎工程 3.2 体外受精和早期胚胎培养
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| 名称 | 人教版高中生物选修3 专题3 胚胎工程 3.2 体外受精和早期胚胎培养 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 919.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2020-04-17 22:38:10 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
你听说过试管牛，试管羊吗？
你知道什么是试管动物技术吗?
发展这种技术有什么重要意义呢？
导入新课
我国首例转基因试管牛
“试管羊之父”旭日干
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。
体外受精在家畜快速繁殖中有重要作用。
3.2体外受精和早期胚胎的培养
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。
教学目标
知识与能力
1.通过探究式的学习方法，以试管牛为例，得出结论。
2.制定研究课题，组成研究小组，查阅资料，研讨，写出研究报告。
认出体外受精在家畜快速繁殖中的重要作用。
过程与方法
情感态度与价值观
1.体外受精在家畜快繁中的重要意义。
2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
1.卵母细胞的采集和培养。
2.精子的采集和获能。
教学重难点
重点
难点
我国大多数牛的品种，产肉量或产奶量与国际上的优良品种相比都有一定差距。那么，能不能让引进的良种牛快速地大量繁殖呢？
试管牛
我们知道，牛的生育率虽然低，但是母牛体内的卵母细胞却相当多,其卵巢中卵母细胞数要比一生中正常排出的卵子多1000倍。公牛产生的精子数量就更多了。
如果能够分别采集牛的精子和卵母细胞，让它们在体外完成受精并且发育成一个个小胚胎，再将这些胚胎移植到一个个本地牛体内“借腹怀胎”，不就可以实现良种牛的快速大量繁殖吗？
但这需要开发相应的技术，在这项技术中首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。
试管牛工厂化生产的技术流程图解
采集良种公牛的精子
采集良种母牛的卵母细胞
卵母细胞的体外培养
精子的体外获能
体外受精
良种牛胚胎体外受精
受体牛
良种牛犊
成熟期牛
屠宰加工厂
市场
采集卵母细胞
一、卵母细胞的采集和培养
对于实验动物如小鼠﹑兔，以及家畜猪﹑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，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
体外受精
对于大家畜或大型动物，如牛，采用的主要方法是：从已屠宰的母畜卵巢中取得卵母细胞，也可借助超声波探测仪﹑内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取。采集的卵母细胞在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
用于体外培养的卵母细胞选择和培养:
在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构（COC）。这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。
在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D四级。对A级卵母细胞要求是有3层以上的卵丘细胞包围，卵母细胞的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。A、B两类卵母细胞培养效果较好。
卵母细胞采集器
二、精子的采集和获能
收集精子的方法有假阴道法﹑手握法﹑电刺激法等。
假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力﹑温度和润滑度的要求。同时要配有与供精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。
手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子部分的精液。
电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢引起射精，此方法只适用于野生或某些经济动物。
此外，对于啮齿类的实验动物可在处死后从附睾尾收集精液。
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。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。
通常采用的精子体外获能的方法有培养法，化学诱导法两种。
培养法:对于啮齿动物﹑家兔和猪等动物的精子。将取自附睾的精子放入人工配制的获能液中，培养一段时间，精子就可获能。
化学诱导法：对于牛羊等家畜的精子。将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体溶液中，用化学药物A23187诱导精子获能。
手握法为公猪采精
采精用的假畜台
三、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。精子和卵子一般要放在培养液小滴内共同培养一段时间才能受精。
卵巢
卵母细胞
MⅡ卵母细胞
MⅠ卵母细胞
体外受精
受精卵培养
新鲜或解冻的精液
精子离心处理
精子获能处理
精子离心处理
胚胎的早期培养
精子和卵子受精后，受精卵需移入发育培养液中继续培养以检查受精状况和受精卵的发育潜力，质量较好的胚胎可移入受体母畜的生殖道内继续发育成熟或进行冷冻保存。
提高受精卵发育率的关键因素是选择理想的培养体系。在家畜中，胚胎培养液分为复杂的和化学成分明确的培养液两大类。复杂培养液中的成分很多，除无机和有机盐外，还添加维生素、氨基酸、核苷酸和嘌呤等营养成分和血清，最常用的有TCM199、B2和F10。用它们培养胚胎时，可以采用体细胞共培养体系，即体细胞与胚胎在微滴中共同培养，利用体细胞生长过程中分泌的有益因子，促进胚胎发育，克服发育阻断。
受精卵的培养广泛采用微滴法，胚胎与培养液的比例为一枚胚胎用3~10微升培养液；一般5~10枚胚胎放在一个小滴中培养以利用胚胎在生长过程中分泌的活性因子，相互促进发育。胚胎培养条件与卵母细胞成熟培养条件相同。有的实验室采用88% N2、7% O2和5%二氧化碳混合气体培养，以降低培养液中氧自由基浓度，提高胚胎发育率。胚胎在培养过程中要求每48-72小时更换一次培养液，同时观察胚胎的发育状况。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致密桑椹胚或囊胚时进行移植或冷冻保存。
1.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤
①卵母细胞的采集和培养
②精子的采集和获能
③受精
课堂总结
2.收集精子的方法
假阴道法﹑手握法﹑电刺激法等
3.精子体外获能的方法
培养法和化学诱导法
4.卵母细胞采集的方法和操作要领
方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。
方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。
方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。
注意：采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。
5.假阴道法采集精子时的具体体要求
压力﹑温度和润滑度
课堂练习
1. 对家畜进行卵母细胞采集时，可先用处理（??? ）
A. 促性腺激素????? ? B. 促性腺激素释放激素?????
C. 肝素????? ???????????? D. 性激素
A
2.（多选）用化学法使精子获能，采用化学药物是一定浓度的（??? ）
氯化钠溶液????
肝素????
钙离子溶液????
D. 磷酸缓冲液???
E. 钙离子载体A23187
B E
3.体外培养哺乳动物胚胎的培养液应用以下哪些成分（??? ）
① 无机盐?? ② 有机盐?? ③ 激素?? ④ 蛋白质??
⑤ 葡萄糖?? ⑥ 维生素?? ⑦ 氨基酸?? ⑧ 核苷酸???
⑨ 脂肪酸???⑩ 血清
①②④⑤⑥⑧⑨⑩?????????
①③⑤⑥⑦⑧⑩
C. ①②③④⑥⑦⑧⑨⑩????
D. ①②③⑥⑦⑩
C
4.精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入（??? ）
A. 受体动物体内?????? ??? B. 培养箱??????
C. 发育培养液?????? ???????? D. 冷库冷藏
A
5.（多选）精子体外获能的方法有（?? ? ）
A. 化学法?????????? ?????? B. 电刺激法????????
C. 培养法????????? D. 冷藏法
A C
6. 卵母细胞培养到______期时，就可以与获能精子进行体外受精了（??? ）
A. ＭＩ????????? B. ＭＩＩ??????????
C. 桑椹期???????? D. 囊胚期
7. 精子的顶体由来自细胞质的______变成（??? ）
A. 线粒体??????? ????? B. 中心小体????????
C. 高尔基体?????? ???D. 纺锤体
C
B
你听说过试管牛，试管羊吗？
你知道什么是试管动物技术吗?
发展这种技术有什么重要意义呢？
导入新课
我国首例转基因试管牛
“试管羊之父”旭日干
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。
体外受精在家畜快速繁殖中有重要作用。
3.2体外受精和早期胚胎的培养
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。
教学目标
知识与能力
1.通过探究式的学习方法，以试管牛为例，得出结论。
2.制定研究课题，组成研究小组，查阅资料，研讨，写出研究报告。
认出体外受精在家畜快速繁殖中的重要作用。
过程与方法
情感态度与价值观
1.体外受精在家畜快繁中的重要意义。
2.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
1.卵母细胞的采集和培养。
2.精子的采集和获能。
教学重难点
重点
难点
我国大多数牛的品种，产肉量或产奶量与国际上的优良品种相比都有一定差距。那么，能不能让引进的良种牛快速地大量繁殖呢？
试管牛
我们知道，牛的生育率虽然低，但是母牛体内的卵母细胞却相当多,其卵巢中卵母细胞数要比一生中正常排出的卵子多1000倍。公牛产生的精子数量就更多了。
如果能够分别采集牛的精子和卵母细胞，让它们在体外完成受精并且发育成一个个小胚胎，再将这些胚胎移植到一个个本地牛体内“借腹怀胎”，不就可以实现良种牛的快速大量繁殖吗？
但这需要开发相应的技术，在这项技术中首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。
试管牛工厂化生产的技术流程图解
采集良种公牛的精子
采集良种母牛的卵母细胞
卵母细胞的体外培养
精子的体外获能
体外受精
良种牛胚胎体外受精
受体牛
良种牛犊
成熟期牛
屠宰加工厂
市场
采集卵母细胞
一、卵母细胞的采集和培养
对于实验动物如小鼠﹑兔，以及家畜猪﹑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，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
体外受精
对于大家畜或大型动物，如牛，采用的主要方法是：从已屠宰的母畜卵巢中取得卵母细胞，也可借助超声波探测仪﹑内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取。采集的卵母细胞在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
用于体外培养的卵母细胞选择和培养:
在选择卵母细胞时，无论用哪种方法采集到的卵母细胞，外围一般都应该有数层卵丘细胞所包围，形成一个叫卵丘复合体的结构（COC）。这种结构对于卵母细胞在体外条件下的成熟是十分重要的。
在对家畜体外受精的操作中，一般把未成熟的卵母细胞分成A、B、C、D四级。对A级卵母细胞要求是有3层以上的卵丘细胞包围，卵母细胞的细胞质均匀；B级是少于3层卵丘细胞，但卵母细胞质要均匀；C级为没有卵丘细胞包围的卵母细胞，又称裸卵，培养效果很差；D级是退化或死亡的卵母细胞，应淘汰。A、B两类卵母细胞培养效果较好。
卵母细胞采集器
二、精子的采集和获能
收集精子的方法有假阴道法﹑手握法﹑电刺激法等。
假阴道法是用特制的假阴道，满足雄性动物交配时对压力﹑温度和润滑度的要求。同时要配有与供精动物相适应的台畜，训练动物爬跨台畜，借假阴道收集精液。
手握法是通过徒手或戴乳胶手套的手，直接把握雄性动物阴茎，施以适当压力和刺激即可引起射精，并可收集富含精子部分的精液。
电刺激法是采用特制的电极伸入动物的直肠直接刺激位于腰荐部的射精中枢引起射精，此方法只适用于野生或某些经济动物。
此外，对于啮齿类的实验动物可在处死后从附睾尾收集精液。
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。牛的体外受精胚胎的工厂化生产已在一些发达国家开展。
通常采用的精子体外获能的方法有培养法，化学诱导法两种。
培养法:对于啮齿动物﹑家兔和猪等动物的精子。将取自附睾的精子放入人工配制的获能液中，培养一段时间，精子就可获能。
化学诱导法：对于牛羊等家畜的精子。将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体溶液中，用化学药物A23187诱导精子获能。
手握法为公猪采精
采精用的假畜台
三、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。精子和卵子一般要放在培养液小滴内共同培养一段时间才能受精。
卵巢
卵母细胞
MⅡ卵母细胞
MⅠ卵母细胞
体外受精
受精卵培养
新鲜或解冻的精液
精子离心处理
精子获能处理
精子离心处理
胚胎的早期培养
精子和卵子受精后，受精卵需移入发育培养液中继续培养以检查受精状况和受精卵的发育潜力，质量较好的胚胎可移入受体母畜的生殖道内继续发育成熟或进行冷冻保存。
提高受精卵发育率的关键因素是选择理想的培养体系。在家畜中，胚胎培养液分为复杂的和化学成分明确的培养液两大类。复杂培养液中的成分很多，除无机和有机盐外，还添加维生素、氨基酸、核苷酸和嘌呤等营养成分和血清，最常用的有TCM199、B2和F10。用它们培养胚胎时，可以采用体细胞共培养体系，即体细胞与胚胎在微滴中共同培养，利用体细胞生长过程中分泌的有益因子，促进胚胎发育，克服发育阻断。
受精卵的培养广泛采用微滴法，胚胎与培养液的比例为一枚胚胎用3~10微升培养液；一般5~10枚胚胎放在一个小滴中培养以利用胚胎在生长过程中分泌的活性因子，相互促进发育。胚胎培养条件与卵母细胞成熟培养条件相同。有的实验室采用88% N2、7% O2和5%二氧化碳混合气体培养，以降低培养液中氧自由基浓度，提高胚胎发育率。胚胎在培养过程中要求每48-72小时更换一次培养液，同时观察胚胎的发育状况。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致密桑椹胚或囊胚时进行移植或冷冻保存。
1.哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤
①卵母细胞的采集和培养
②精子的采集和获能
③受精
课堂总结
2.收集精子的方法
假阴道法﹑手握法﹑电刺激法等
3.精子体外获能的方法
培养法和化学诱导法
4.卵母细胞采集的方法和操作要领
方法一：对实验动物小鼠、兔和小家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。
方法二：从刚屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。
方法三：直接从活体动物的卵巢中采集卵母细胞，叫活体采卵。需借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜，直接从活的动物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜和大动物。
注意：采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。
5.假阴道法采集精子时的具体体要求
压力﹑温度和润滑度
课堂练习
1. 对家畜进行卵母细胞采集时，可先用处理（??? ）
A. 促性腺激素????? ? B. 促性腺激素释放激素?????
C. 肝素????? ???????????? D. 性激素
A
2.（多选）用化学法使精子获能，采用化学药物是一定浓度的（??? ）
氯化钠溶液????
肝素????
钙离子溶液????
D. 磷酸缓冲液???
E. 钙离子载体A23187
B E
3.体外培养哺乳动物胚胎的培养液应用以下哪些成分（??? ）
① 无机盐?? ② 有机盐?? ③ 激素?? ④ 蛋白质??
⑤ 葡萄糖?? ⑥ 维生素?? ⑦ 氨基酸?? ⑧ 核苷酸???
⑨ 脂肪酸???⑩ 血清
①②④⑤⑥⑧⑨⑩?????????
①③⑤⑥⑦⑧⑩
C. ①②③④⑥⑦⑧⑨⑩????
D. ①②③⑥⑦⑩
C
4.精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入（??? ）
A. 受体动物体内?????? ??? B. 培养箱??????
C. 发育培养液?????? ???????? D. 冷库冷藏
A
5.（多选）精子体外获能的方法有（?? ? ）
A. 化学法?????????? ?????? B. 电刺激法????????
C. 培养法????????? D. 冷藏法
A C
6. 卵母细胞培养到______期时，就可以与获能精子进行体外受精了（??? ）
A. ＭＩ????????? B. ＭＩＩ??????????
C. 桑椹期???????? D. 囊胚期
7. 精子的顶体由来自细胞质的______变成（??? ）
A. 线粒体??????? ????? B. 中心小体????????
C. 高尔基体?????? ???D. 纺锤体
C
B