32体外受精和早期胚胎培养体外受精和早期胚胎培养学习导航学习导航1.简述试管动物培育过程。简述试管动物培育过程。 重点重点2.简述卵母细胞的采集和培养方法。简述卵母细胞的采集和培养方法。3.了解收集精子和获能的处理方法。了解收集精子和获能的处理方法。 重点重点新知初探思维启动新知初探思维启动一、试管动物技术一、试管动物技术1.概概念念：通通过过人人工工操操作作使使精精子子和和卵卵子子在在_条条件件下下成成熟熟和和受受精精，并并通通过过培培养养发发育育成早期胚胎，经胚胎移植后产生后代的技术。成早期胚胎，经胚胎移植后产生后代的技术。2.前期技术：前期技术：_、早期胚胎培养。、早期胚胎培养。体外体外体外受精体外受精悟一悟悟一悟1试试管管动动物物技技术术属属于于无无性性生生殖殖还还是是有有性性生生殖殖的范畴？的范畴？【提示提示】有性生殖。有性生殖。二、体外受精二、体外受精哺乳动物的体外受精主要包括：卵母细胞的哺乳动物的体外受精主要包括：卵母细胞的采集、采集、_和受精等主要步骤。和受精等主要步骤。精子的获取精子的获取1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养采集采集方法方法适用适用范围采集过程采集过程采集后采集后的操作的操作举例举例输卵输卵管冲管冲取法取法实验实验动物动物利用利用_促使雌性动物排促使雌性动物排出更多的卵子，出更多的卵子，从从_冲取冲取卵子卵子可直接可直接与获能与获能的精子的精子在体外在体外受精受精小鼠、小鼠、兔、兔、猪、猪、羊等羊等促性腺激素促性腺激素输卵管输卵管采集方采集方法法适用适用范围采集过程采集过程采集后的操采集后的操作作举举例例已屠宰已屠宰动物卵动物卵巢内采巢内采集集大型大型动物动物或大或大家畜家畜从已屠宰的雌性从已屠宰的雌性动物体内摘取卵动物体内摘取卵巢，再从卵巢中巢，再从卵巢中采集卵母细胞采集卵母细胞采集后的卵采集后的卵母细胞都要母细胞都要在体外经过在体外经过人工培养成人工培养成熟后，才能熟后，才能与与_受精受精牛牛活体采活体采卵卵借助超声波探测借助超声波探测仪、内窥镜和腹仪、内窥镜和腹腔镜等仪器腔镜等仪器,直接直接从活体动物卵巢从活体动物卵巢中采集卵母细胞中采集卵母细胞获能的精子获能的精子想一想想一想2.刚刚采采集集的的卵卵母母细细胞胞要要培培养养到到什什么么阶阶段段才才能能受精？受精？【提示提示】减数第二次分裂中期。减数第二次分裂中期。2.精子的采集和获能精子的采集和获能(1)收集精子的方法收集精子的方法假阴道法：大家畜和大型动物。假阴道法：大家畜和大型动物。_法：体型较小，易于控制的动物。法：体型较小，易于控制的动物。_法：野生动物或经济动物。法：野生动物或经济动物。手握手握电刺激电刺激(2)精子体外获能的方法精子体外获能的方法方法方法操作过程操作过程适用动物适用动物培养培养法法将精子放入人工配制将精子放入人工配制的的_中中使其获能使其获能啮齿动物、啮齿动物、家兔及猪等家兔及猪等动物动物化学化学诱导诱导法法将精子放在一定浓度将精子放在一定浓度的的_或或钙离子载钙离子载体体A23187溶液中，溶液中，用化学药物诱导精子用化学药物诱导精子获能获能牛、羊等家牛、羊等家畜畜获能液获能液肝素肝素3.受精受精获获能能精精子子和和培培养养成成熟熟的的卵卵子子，一一般般情情况况下下都都可可以以在在获获能能溶溶液液或或专专用用的的受受精精溶溶液液中中完完成成受受精精过过程。程。三、胚胎的早期培养三、胚胎的早期培养1.培养液的成分培养液的成分一一般般包包括括无无机机盐盐类类、有有机机盐盐类类、_、激激素素、氨氨基基酸酸、核核苷苷酸酸等等营营养养成成分分以以及及_等物质。等物质。维生素维生素血清血清2.胚胎早期培养的目的胚胎早期培养的目的(1)精精子子和和卵卵子子在在体体外外受受精精后后，应应将将受受精精卵卵移移入入_中中继继续续培培养养，以以检检查查受受精精状况和受精卵的发育能力。状况和受精卵的发育能力。(2)当胚胎发育到适宜的阶段可进行受体移植当胚胎发育到适宜的阶段可进行受体移植或或_。发育培养液发育培养液冷冻保存冷冻保存3.胚胎移植的时间胚胎移植的时间不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培养到要培养到_阶段或阶段或_阶段进行阶段进行移植。人的体外受精胚胎，可在移植。人的体外受精胚胎，可在816个细胞个细胞阶段移植。阶段移植。桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚要点突破讲练互动要点突破讲练互动要点一试管动物技术要点一试管动物技术1.试管动物技术的应用试管动物技术的应用引进的良种牛大量繁殖的主要难题：牛的生引进的良种牛大量繁殖的主要难题：牛的生育率很低，一头牛一胎一般只产一头犊牛，育率很低，一头牛一胎一般只产一头犊牛，一生约生育四五次。一生约生育四五次。2.试管婴儿和克隆的区别试管婴儿和克隆的区别试管婴儿试管婴儿克隆克隆生物原理生物原理或技术或技术体外受精、胚体外受精、胚胎移植胎移植细胞核的全能细胞核的全能性、核移植性、核移植生殖类型生殖类型有性生殖有性生殖无性生殖无性生殖后代性状后代性状的继承特的继承特点点后代继承提供后代继承提供遗传物质的双遗传物质的双亲的特性亲的特性几乎全部性状几乎全部性状与提供核的亲与提供核的亲本性状一样本性状一样特别提醒特别提醒试管动物与克隆动物的比较试管动物与克隆动物的比较(1)起起点点不不同同：试试管管动动物物是是受受精精卵卵，克克隆隆动动物物是经核移植后的重组细胞。是经核移植后的重组细胞。(2)遗遗传传来来源源不不同同：试试管管动动物物来来源源于于亲亲本本双双方方,克隆动物主要来源于供核一方。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，克生殖方式不同：试管动物为有性生殖，克隆动物为无性生殖。隆动物为无性生殖。 下下列列关关于于“克克隆隆羊羊”“”“试试管管羊羊”“”“转转基因羊基因羊”的说法合理的一项是的说法合理的一项是()A在在培培育育过过程程中中，都都用用到到了了动动物物细细胞胞培培养养技技术、核移植技术、胚胎移植技术术、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它们在形成过程中，一般都有卵细胞参与例例1【解解析析】克克隆隆羊羊的的培培育育过过程程：将将一一只只母母羊羊乳乳腺腺上上皮皮细细胞胞的的细细胞胞核核，注注入入另另一一只只母母羊羊的的无无核核卵卵细细胞胞中中，形形成成重重组组细细胞胞，在在体体外外发发育育成成早早期期胚胚胎胎，然然后后移移植植到到第第三三只只母母羊羊的的子子宫宫内内继继续续发发育育。该该过过程程用用到到了了核核移移植植技技术术、动动物物细细胞胞培培养养技技术术、胚胚胎胎移移植植技技术术。遗遗传传物物质质来来自自两两个个亲亲本本，属属于于无无性性生生殖殖；试试管管羊羊是是指指精精卵卵在在试试管管内内受受精精形形成成受受精精卵卵，体体外外发发育育成成早期胚胎早期胚胎,然后移植到母体子宫内继续发育。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卵的核内，然后把经过注射的受精卵移植到另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为另一只雌性动物的子宫内，使受精卵发育为转基因动物。该过程用到了胚胎移植技术。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。遗传物质来自两个亲本，属于有性生殖。【答案答案】D变式训练变式训练下下列列关关于于培培育育试试管管婴婴儿儿的的叙叙述述，不不正正确确的的是是()A培育试管婴儿要进行体外受精过程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试管婴儿具有双亲的遗传特性解析：选解析：选B。培育试管婴儿是精子和卵子在。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体外培养情况下受精，然后将早期发育的胚胎胎(多为四细胞时期多为四细胞时期)移植回母体子宫内继续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发育，足月后分娩。受精卵在试管内发育的时间很短。时间很短。要点二体外受精要点二体外受精体体外外受受精精主主要要包包括括卵卵母母细细胞胞的的采采集集、精精子子的的获能和受精等几个主要步骤。获能和受精等几个主要步骤。1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞的采集和培养第一种方法：对实验动物如小鼠、兔和家畜第一种方法：对实验动物如小鼠、兔和家畜猪、羊等卵母细胞采集时，可先用促性腺激猪、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，然后在适当素处理，使其排出更多的卵子，然后在适当的时间从输卵管中冲取卵子，并使其直接与的时间从输卵管中冲取卵子，并使其直接与获能的精子在体外受精。获能的精子在体外受精。第第二二种种方方法法：从从刚刚屠屠宰宰的的雌雌性性动动物物体体内内摘摘取取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞。第第三三种种方方法法：活活体体采采卵卵。需需借借助助超超声声波波探探测测仪仪、内内窥窥镜镜或或腹腹腔腔镜镜等等工工具具，直直接接从从活活体体动动物卵巢中吸取卵母细胞。物卵巢中吸取卵母细胞。后两种方法适用于大家畜或大型动物。采集后两种方法适用于大家畜或大型动物。采集的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的卵母细胞需在体外培养成熟后才能与获能的精子受精。的精子受精。2.精子获能的处理方法精子获能的处理方法在在体体外外受受精精前前,必必须须先先对对精精子子进进行行获获能能处处理理，方法有：方法有：(1)培培养养法法：对对于于啮啮齿齿类类动动物物、家家兔兔和和猪猪等等动动物物，将将取取自自附附睾睾的的精精子子，放放入入人人工工配配制制的的获获能液中，培养一段时间后，精子就可获能。能液中，培养一段时间后，精子就可获能。(2)化学诱导法：对于牛、羊等家畜，将精子化学诱导法：对于牛、羊等家畜，将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶溶液中，用化学药物诱导精子获能。液中，用化学药物诱导精子获能。3.受精受精获获能能的的精精子子和和成成熟熟后后的的卵卵子子在在体体外外合合适适的的环环境境下下共共同同培培养养一一段段时时间间，便便可可受受精精；受受精精后后形形成成的的受受精精卵卵需需经经早早期期发发育育培培养养，才才能能完完成成植入或着床。植入或着床。过程概括如下：过程概括如下： 如图是通过体外受精培育某良种牛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。后代的过程，据图回答下列问题。例例2(1)的的目目的的是是使使母母牛牛多多排排卵卵，所所用用的的方方法法是是用用_处理处理,从从_中采集卵子。中采集卵子。(2)是是_过程，因此这是过程，因此这是_生殖方式，其常见的可遗传的变生殖方式，其常见的可遗传的变异类型有异类型有_。(3)过过程程是是_，其其培培养养液液成成分分与与动动物物细细胞胞培培养养液液的的不不同同在在于于，前前者者含有含有_，而后者不含有。，而后者不含有。(4)过程是过程是_，移植的胚胎是在，移植的胚胎是在_阶段。阶段。【解析解析】牛常用的采集卵母细胞的方法是用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养过程中培养液的成分主要有两“盐盐”(有机有机盐和无机盐盐和无机盐)、两、两“素素”(维生素和激素维生素和激素)、两、两“酸酸”(氨基酸和核苷酸氨基酸和核苷酸),还有水及动物血清等，还有水及动物血清等，胚胎培养到桑椹胚或囊胚阶段开始进行移植。胚胎培养到桑椹胚或囊胚阶段开始进行移植。【答案答案】(1)促性腺激素输卵管促性腺激素输卵管(2)受受精精有有性性基基因因突突变变、基基因因重重组组、染染色色体变异体变异(3)体体外外早早期期胚胚胎胎的的培培养养有有机机盐盐、维维生生素素、激素、核苷酸激素、核苷酸(4)胚胎移植桑椹胚或囊胚胚胎移植桑椹胚或囊胚互动探究互动探究(1)精子获能的方法主要有哪些？精子获能的方法主要有哪些？(2)体外采集小鼠的卵子常用哪种方法？体外采集小鼠的卵子常用哪种方法？【提示提示】(1)培养法和化学诱导法。培养法和化学诱导法。(2)超数排卵处理法。超数排卵处理法。【探探规规寻寻律律】(1) 获获取取卵卵细细胞胞的的方方法法有有：小小动动物物应应用用促促性性腺腺激激素素诱诱导导超超数数排排卵卵；大大家家畜畜一一般般从从屠屠宰宰场场屠屠宰宰的的母母畜畜卵卵巢巢获获得得;也也可可以借助内窥镜或腹腔镜直接从卵巢吸取。以借助内窥镜或腹腔镜直接从卵巢吸取。(2)获取的卵细胞必须在体外培养到获取的卵细胞必须在体外培养到M中期中期.(3)用于体外受精用的精子用于体外受精用的精子,必须在体外获能，必须在体外获能，并且受精过程必须在获能液中完成。并且受精过程必须在获能液中完成。要点三胚胎的早期培养要点三胚胎的早期培养1.胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分的比较的比较项目项目动物胚胎培养液动物胚胎培养液 动物细胞培养液动物细胞培养液盐类盐类无机盐、有机盐无机盐、有机盐无机盐、微量元无机盐、微量元素素营养物质营养物质 氨基酸、核苷酸氨基酸、核苷酸糖、氨基酸糖、氨基酸调节物质调节物质维生素、激素维生素、激素促生长因子促生长因子特有成分特有成分血清血清血清、血浆血清、血浆2.移移植植方方式式：当当胚胚胎胎发发育育到到适适宜宜的的阶阶段段时时，冷冷冻保存或移植到受体动物子宫内培养。冻保存或移植到受体动物子宫内培养。3.试管牛工厂化生产的技术流程试管牛工厂化生产的技术流程(1)结果：实现良种牛的快速、大量繁殖。结果：实现良种牛的快速、大量繁殖。(2)所用技术：体外受精、早期胚胎培养。所用技术：体外受精、早期胚胎培养。特别提醒特别提醒(1)胚胎的早期培养与动物细胞培胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似，但是二者所依据的原养所用的培养液类似，但是二者所依据的原理和培养目的不同。理和培养目的不同。(2)早早期期胚胚胎胎培培养养的的培培养养液液成成分分巧巧记记为为两两“盐盐”：无无机机盐盐和和有有机机盐盐；两两“素素”：维维生生素素和和激激素素；两两“酸酸”：氨氨基基酸酸和和核核苷苷酸酸；另有水和血清等。另有水和血清等。(3)胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植，也可冷冻保存。早期胚胎一般是指可植，也可冷冻保存。早期胚胎一般是指可用于移植的胚胎用于移植的胚胎,即在原肠胚之前的囊胚、即在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早阶段的胚胎。桑椹胚甚至更早阶段的胚胎。 关关于于牛牛体体外外受受精精胚胚胎胎的的工工厂厂化化生生产产的的叙述中正确的是叙述中正确的是()A精精子子和和卵卵子子受受精精形形成成受受精精卵卵后后即即可可移移入入母母牛子宫牛子宫B采采集集的的卵卵细细胞胞应应立立即即与与精精子子共共同同放放入入培培养养液才能形成受精卵液才能形成受精卵C成成熟熟卵卵子子与与收收集集来来的的精精子子相相遇遇形形成成的的受受精精卵需培养到一定阶段才可移植卵需培养到一定阶段才可移植例例3D体外受精胚胎的工厂化生产即胚胎发育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和受精过程只需在体外进行【解解析析】卵卵母母细细胞胞要要在在体体外外经经人人工工培培养养成成熟熟后后才才能能与与获获能能的的精精子子受受精精，受受精精卵卵发发育育到到桑桑椹椹胚胚或或囊囊胚胚阶阶段段才才能能移移植植，植植入入体体内内后后继继续发育形成幼体产出。续发育形成幼体产出。【答案答案】C变式训练变式训练关于早期胚胎培养的说法关于早期胚胎培养的说法,不正确的是不正确的是()A发育培养液的成分通常含有血清发育培养液的成分通常含有血清B发发育育培培养养液液的的成成分分较较一一般般动动物物细细胞胞培培养养液液的成分简单的成分简单C动动物物种种类类不不同同，进进行行胚胚胎胎移移植植的的早早期期胚胚胎胎所处阶段不同所处阶段不同D进进行行胚胚胎胎移移植植之之前前，可可将将培培养养到到适适宜宜时时期期的早期胚胎进行保存的早期胚胎进行保存解析：选解析：选B。进行胚胎早期培养的发育培养液。进行胚胎早期培养的发育培养液,与动物细胞培养液相似，但成分稍复杂。与动物细胞培养液相似，但成分稍复杂。