2020-2021學(xué)年高中生物人教版選修3配套學(xué)案：專題三第二節(jié)　體外受精和早期胚胎培養(yǎng) Word版含解析

1、第二節(jié)體外受精和早期胚胎培養(yǎng)學(xué) 習(xí) 目 標課 程 標 準1簡述哺乳動物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。(重、難點)2簡述哺乳動物胚胎的早期培養(yǎng)方法。3認識體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。(重點)簡述胚胎工程的理論基礎(chǔ)?；A(chǔ)知識·雙基夯實一、試管動物技術(shù)1試管動物技術(shù)是指通過_人工操作_，使卵子和精子在體外條件下成熟和_受精_，并通過培養(yǎng)，發(fā)育為_早期胚胎_后，再經(jīng)_移植_產(chǎn)生后代的技術(shù)。2良種牛的生育率雖然低，但母牛卵巢中的_卵母細胞_要比其一生中正常排出的卵子多1 000倍，如果分別采集牛的_精子_和_卵母細胞_，讓它們在_體外受精_并發(fā)育成_早期胚胎_，再移植到本地牛體內(nèi)妊娠就可

2、以實現(xiàn)良種牛的快速大量繁殖。二、哺乳動物的體外受精1體外受精的步驟：_卵母細胞的采集、精子的獲取、受精_。2卵母細胞的采集和培養(yǎng)(1)采集方法對于實驗動物，如小鼠、兔、豬、羊，常采用_促性腺激素_處理，使其排出更多的_卵子_，然后從_輸卵管_中沖取卵子；對于大型動物或大家畜，如牛，一般從已屠宰母畜的_卵巢_中采取，或借助于超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，直接從活體動物_卵巢_中吸取_卵母細胞_。(2)培養(yǎng)從_輸卵管_中沖取的卵子，不需要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)，可直接與獲能的精子在體外受精；從_卵巢_中采集的卵母細胞，需要在體外經(jīng)_培養(yǎng)成熟_后才能與獲能的精子受精。3精子的采集和獲能(1)采集方法

3、：_假陰道法_，用于大家畜或大型動物；_手握法_，用于體型較小、易控制的家畜；_電刺激法_，用于野生動物或經(jīng)濟動物。(2)獲能方法：_培養(yǎng)法_，適用于嚙齒動物、家兔和豬等動物的精子；_化學(xué)誘導(dǎo)法_，適用于牛、羊等家畜的精子。具體做法是將其放在一定濃度的_肝素_或_鈣離子載體a23187溶液_中。4體外受精_獲能_精子和_培養(yǎng)成熟_卵子可在_獲能_溶液或?qū)Ｓ玫腳受精_溶液中完成受精過程。三、胚胎的早期培養(yǎng)1培養(yǎng)液成分：“兩鹽”即_有機鹽_和_無機鹽_；“兩素”即_維生素_和_激素_；“兩酸”即_氨基酸_和_核苷酸_；“一清”即_血清_等。2目的：(1)檢查_受精狀況_和_受精卵的發(fā)育能力_；(2

4、)胚胎發(fā)育到適宜階段進行_受體移植_和_冷凍保存_。3胚胎移植時期：(1)牛、羊到_桑椹胚_階段或_囊胚_階段移植；(2)小鼠、家兔可在桑椹胚階段之前移植；(3)人的試管胚胎可在_816個細胞_階段移植。思考1試管嬰兒是有性生殖還是無性生殖？為什么？提示：屬于有性生殖。其形成過程是精子和卵子在體外受精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受體中。2使雌性動物超數(shù)排卵為什么只能注射促性腺激素，而不能飼喂？提示：促性腺激素是蛋白質(zhì)類激素，口服后易被消化道內(nèi)的水解酶水解?；顚W(xué)巧練_判斷題1哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集和培養(yǎng)、精子的采集和獲能及受精等步驟。()2采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)

5、使其分裂為卵細胞才能與獲能的精子受精。(×)分析：采集的卵母細胞需在體外培養(yǎng)使其處于減數(shù)第二次分裂中期才能與獲能的精子受精。3精子與卵子的體外受精必須在特定的受精溶液或獲能溶液中進行。()4體外受精后獲得的受精卵需要立即移入母體子宮進行妊娠，以保證成活率。(×)分析：體外受精獲得的受精卵需要移入發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng)一段時間，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。受精卵發(fā)育到適宜階段才能進行胚胎移植。5早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液中，應(yīng)含有一定量的co2。()課內(nèi)探究·名師點津知識點 試管動物技術(shù)及體外受精重難拓展_1概念試管動物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受

6、精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。2意義(1)解決動物生育率低的問題。(2)實現(xiàn)良種動物的快速大量繁殖。知識貼士(1)試管動物技術(shù)并非指胚胎自始至終都在試管中發(fā)育，而是胚胎發(fā)育初期在培養(yǎng)皿或試管中，然后將胚胎移植到受體子宮內(nèi)，胚胎發(fā)育的絕大多數(shù)時間均在母體內(nèi)。(2)“試管動物”的培育與動物自然生殖沒有本質(zhì)的區(qū)別，它們都屬于有性生殖過程，只是培育“試管動物”過程中的受精和早期胚胎的發(fā)育是在體外進行的，在獲得早期胚胎后需要經(jīng)過胚胎移植。(3)試管動物技術(shù)的生殖方式是有性生殖。但要特別注意題目是怎樣問的，如果是問試管動物，則是有性生殖；如果是問克隆過程中的胚胎移植，則是無性生殖

7、。(4)試管動物技術(shù)涉及的生物技術(shù)有體外受精和胚胎移植技術(shù)。3哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲取和受精等幾個主要步驟。(1)卵母細胞的采集和培養(yǎng)卵母細胞采集的方法和操作的要領(lǐng)：方法：對實驗動物小鼠、兔和小家畜豬、羊等卵母細胞采集時，可先用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后在適當?shù)臅r間從輸卵管中取卵子，并使其直接與獲能的精子在體外受精。方法：從剛屠宰的雌性動物體內(nèi)摘取卵巢，再從卵巢中采集卵母細胞。方法：直接從活體動物的卵巢中采集卵母細胞，叫做活體采卵。需借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡，直接從活的動物卵巢中吸取卵母細胞。后兩種方法適用于大家畜和大動物。采集的卵母細胞需在體

8、外人工培養(yǎng)成熟后才能與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能精子采集的方法名稱含義適宜動物假陰道法是指用特制的假陰道，滿足雄性動物交配時對壓力、溫度和潤滑度的要求，同時配備與采精動物相適應(yīng)的活臺畜或假臺畜，借助假陰道收集精液。大家畜或大型動物手握法是指徒手或戴上乳膠手套，直接把握雄性動物的陰莖，施以適當壓力和刺激即可引起射精豬、犬等體型較小易于控制的動物電刺激法用特制的電極深入動物直腸，直接刺激位于腰椎部的射精中樞，引起射精野生或經(jīng)濟動物此外：嚙齒類動物可在處死后從附睪中收集精液。精子獲能的處理方法在體外受精前，必須先對精子進行獲能處理，誘導(dǎo)方法有：a培養(yǎng)法：對于嚙齒動物、家兔和豬等動物，將取

9、自附睪的精子，放入人工配制的獲能液中，培養(yǎng)一段時間后，精子就可獲能。b化學(xué)誘導(dǎo)法：對于牛、羊等家畜，將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體a23187溶液中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。知識貼士體外受精前，并非收集到精子、卵子就解決受精問題。精子與卵子在體外結(jié)合前需要先培養(yǎng)卵子使其發(fā)育至減數(shù)第二次分裂中期并對精子進行體外獲能處理。不同的動物，采集卵子和精子的方法不同，精子體外獲能的方法也不同。精子獲能處理前應(yīng)離心處理：精液由精子和精清兩部分組成。精清中含有一種能抑制精子獲能的物質(zhì)，因此在一般情況下，精液中的精子無法獲能。精子獲能處理前進行離心處理，目的是除去精清以利于精子獲能。(3)受精條件：獲能的

10、精子和培養(yǎng)成熟的卵子在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐泄餐囵B(yǎng)一段時間才能完成受精。過程：典例評析_典例1哺乳動物體外受精的過程是(b)采卵收集精子卵母細胞的人工培養(yǎng)精子獲能處理精子和成熟卵子在受精溶液中共同培養(yǎng)精子用cacl2處理卵母細胞用一定濃度肝素溶液處理體外受精受精卵培養(yǎng)解析：哺乳動物體外受精的過程主要包括卵母細胞的采集和培養(yǎng)、精子的采集與獲能、受精等幾個主要步驟。卵子的采集方法有兩種：一種是用促性腺激素超數(shù)排卵后從輸卵管中沖取，一種是從屠宰后的母體卵巢或活體的卵巢中采集卵母細胞(需要在體外培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精)。精子的采集方法主要有假陰道法、手握法和電刺激法。從動物體內(nèi)采集到的

11、精子必須獲能后才能與發(fā)育成熟的卵子受精。精子獲能的方法主要有培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。受精的過程要在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐信囵B(yǎng)一段時間才能完成。變式訓(xùn)練_1采集的卵母細胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。以下原因不正確的是(d)a卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程b動物排出的卵子成熟程度不同c體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時，才算成熟d沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時間由小變大解析：沖出的卵子還不成熟，只有培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時，才具有與精子受精的能力。在此之前，也要經(jīng)歷類似精子獲能的處理。知識點 胚胎早期培養(yǎng)重難拓展_1培養(yǎng)液的成分及用途(1)成分：哺乳動物的胚胎培

12、養(yǎng)液含水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、動物血清等。(2)用途：當精子與卵子在體外受精后，用于受精卵的繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力，當胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。2試管牛的生產(chǎn)過程體外受精良種牛早期胚胎胚胎移植健康受體牛良種犢牛成熟期牛知識貼士早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液成分巧記為兩“鹽”、兩“素”和兩“酸”。兩“鹽”：無機鹽和有機鹽；兩“素”：維生素和激素；兩“酸”：氨基酸和核苷酸。另外還有水和血清等。典例評析_典例2下列有關(guān)動物胚胎早期培養(yǎng)的說法正確的是(c)a精子與卵子在發(fā)育培養(yǎng)液中完成受精b培養(yǎng)液的成分一般包括無機鹽、維生素、激素、氨基

13、酸、蔗糖c胚胎發(fā)育到一定階段，可將其向受體移植或冷凍保存d動物胚胎移植的時間都是桑椹胚階段，因為這個時候的細胞是全能細胞解析：精子和卵子在體外受精后形成受精卵；培養(yǎng)液的成分一般比較復(fù)雜，除一些無機鹽和有機鹽外，還需維生素、激素、氨基酸、核苷酸，以及血清等物質(zhì)，沒有蔗糖。不同動物胚胎移植的時間不同。變式訓(xùn)練_2關(guān)于牛體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)的敘述正確的是(c)a精子和卵子受精形成受精卵后即可移入母牛子宮b采集的卵母細胞應(yīng)立即與精子共同放入培養(yǎng)液才能形成受精卵c成熟卵子與獲能的精子相遇形成的受精卵，需培養(yǎng)到一定階段才可移植d體外受精胚胎的工廠化生產(chǎn)即胚胎發(fā)育和受精過程只需在體外進行解析：體外受精的

14、原理是人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營養(yǎng)、溫度、ph等，使卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用。因此卵母細胞必須在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精，受精卵發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段才能移植，移入母體后繼續(xù)發(fā)育形成幼體并產(chǎn)出。指點迷津·撥云見日克隆動物、試管動物的比較項目克隆動物試管動物技術(shù)原理或手段細胞核的全能性、核移植等體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植生產(chǎn)流程生殖方式無性生殖有性生殖遺傳特性主要與供核個體相同具備雙親的遺傳性狀意義加速家畜遺傳改良進程、拯救瀕危物種等充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力相同點兩者均涉及早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)，且移植所選胚胎一般是桑椹胚或囊胚期

15、的胚胎典例3為了加強優(yōu)良種牛的繁殖速度，科學(xué)家采用了以下兩種方法，如下圖所示。請根據(jù)圖示信息回答：(1)試管牛和克隆牛的培育過程中均用到的工程技術(shù)有_動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植_等。(2)用來促進b牛多排卵的激素可能是_垂體_分泌的促性腺激素。e牛的性別是_雌性或雄性_。(3)產(chǎn)生f牛的理論依據(jù)是_動物細胞核的全能性_，其生殖方式屬于_無性生殖_。(4)要培育高產(chǎn)奶率的轉(zhuǎn)基因牛，則目的基因的受體細胞一般是_受精卵_，轉(zhuǎn)基因牛乳腺細胞中含有較多的參與分泌物加工的_內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體_等細胞器。解析：兩種育種方式均用到的工程技術(shù)是動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植。促性腺激素由垂體分泌。試管牛的性別由公牛a

16、產(chǎn)生的兩種精子(x或y)決定。試管牛的產(chǎn)生屬于有性生殖；克隆牛屬于無性生殖，理論基礎(chǔ)是動物細胞核的全能性。核心素養(yǎng)·技能培優(yōu)案 例下圖為純種荷斯坦奶牛的繁殖過程，據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆動物培養(yǎng)過程與圖示繁殖過程相比特有的技術(shù)手段是_核移植_技術(shù)，這兩種動物繁殖的方式相比，實質(zhì)性的區(qū)別為前者是_無性生殖_(填“無性生殖”或“有性生殖”)，后者是_有性生殖_(填“無性生殖”或“有性生殖”)。(2)一般用_促性腺_激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。(3)早期胚胎體外培養(yǎng)所需的培養(yǎng)液成分一般比較復(fù)雜，除一些無機鹽和有機鹽類外，還需要添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及_血清_等物質(zhì)。(4)

17、純種荷斯坦奶牛繁殖成功原因之一是純種荷斯坦奶牛的胚胎可與受體黃牛的子宮建立_正常的生理和組織聯(lián)系_，但是移入受體的供體胚胎的_遺傳特性_在孕育過程中不受任何影響。(5)某研究所決定培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛，科研人員先構(gòu)建含藥用蛋白基因的表達載體，再將其導(dǎo)入受精卵中；然后還要采用dna分子雜交技術(shù)檢測_轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛的染色體dna上是否插入了藥用蛋白基因_。解析：(1)克隆動物培養(yǎng)過程與圖示的繁殖過程相比，使用的特有的技術(shù)手段為核移植技術(shù)。圖示過程中，卵細胞與精子結(jié)合形成受精卵，為有性生殖，而克隆技術(shù)采用的是核移植技術(shù)，并無卵細胞與精子結(jié)合的過程，因此屬于無性生殖。(2)對母牛進行超數(shù)排卵處理，通

18、常使用的是促性腺激素。(3)哺乳動物胚胎的培養(yǎng)液成分一般包括無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等物質(zhì)。(4)將胚胎轉(zhuǎn)入受體子宮后，胚胎與子宮需要建立生理和組織聯(lián)系，從而維持胚胎的正常發(fā)育。移入受體子宮的胚胎的遺傳信息由供體公牛和母牛決定，在移入受體子宮后不會受到影響。(5)將目的基因?qū)胧芫押?，需要采用dna分子雜交技術(shù)，驗證目的基因是否成功插入基因組，即驗證轉(zhuǎn)基因荷斯坦奶牛的染色體dna上是否插入了藥用蛋白基因。探規(guī)尋律“胚胎工程”是一門新興技術(shù)，應(yīng)用廣泛。常與基因工程、克隆技術(shù)及其他胚胎工程技術(shù)相結(jié)合考查學(xué)習(xí)時要在牢固識記和理解基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，進一步掌握胚胎工程與其他工程技術(shù)的聯(lián)系，通過綜合性試題訓(xùn)練提高知識的整合和遷移能力。問題釋疑·探究升華教材p72奇思妙想為充分利用屠宰母畜卵巢上的卵母細胞，不妨將屠宰場和“胚胎工廠”合建。這樣屠宰場的產(chǎn)品就不僅是鮮肉，還會生產(chǎn)出大量的胚胎和胚胎工程所需的原材料，你看這個想法可行嗎？提示：可行。培育胚胎需要卵母細胞，可以從剛屠宰后的雌性卵巢內(nèi)取得，合建保證了獲取卵母細胞的鮮活，又可保證屠