体外受精早期胚胎培养

《高三生物胚胎工程知识点全解析》在高三生物的学习中，胚胎工程是一个重要的知识点板块。

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。

通过这些技术，可以充分发挥优良母畜的繁殖潜力，为畜牧业生产和医学研究提供有力支持。

一、体内受精和早期胚胎发育1. 精子和卵子的发生（1）精子的发生哺乳动物的精子发生在睾丸的曲细精管内。

从初情期开始，直到生殖机能衰退，精子发生过程包括三个阶段：第一阶段是精原细胞经过数次有丝分裂产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞继续分裂成为初级精母细胞；第二阶段是初级精母细胞经过减数分裂形成含有单倍染色体的精子细胞；第三阶段是精子细胞经过变形成为成熟的精子。

（2）卵子的发生卵子发生在卵巢内。

在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂，演变成初级卵母细胞，并被卵泡细胞包围，形成卵泡。

初情期后，初级卵母细胞继续发育，在排卵前后完成减数第一次分裂，形成一个次级卵母细胞和第一极体。

在精子和卵子结合的过程中，次级卵母细胞完成减数第二次分裂，形成一个成熟的卵子和第二极体。

2. 受精（1）受精场所：输卵管。

（2）受精过程：包括精子获能、顶体反应、透明带反应和卵黄膜封闭作用等阶段。

精子在雌性动物生殖道内经过一段时间的成熟和获能后，才能与卵子结合。

当精子接触到卵子周围的放射冠时，释放顶体酶，溶解放射冠和透明带，形成精子穿越放射冠和透明带的通道。

穿过透明带的精子触及卵黄膜的瞬间，会引起透明带反应，阻止其他精子进入透明带。

随后，精子入卵，卵黄膜立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，这一过程称为卵黄膜封闭作用。

精子入卵后，尾部脱离，原有核膜破裂，形成新的核膜，最后形成雄原核。

同时，卵子完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核。

雌雄原核融合，形成合子，标志着受精过程完成。

3. 早期胚胎发育（1）卵裂期：在透明带内进行的有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小。

早期胚胎培养的原理
早期胚胎培养的原理是为了模拟体内给予胚胎生长所需的适宜环境和养分，以促进其正常发育。

具体来说，培养基是一种含有适量有机营养物、无机盐和必需氨基酸等的液体或凝胶介质，能够提供胚胎细胞所需的养分和能量。

培养基的配方及组成可以因胚胎类型和实验目的而有所不同。

在早期胚胎培养过程中，温度、pH值、氧气浓度等环境因素
都需要维持稳定。

通常采用具有一定保温功能的培养箱或培养器来控制温度在适宜范围内，并通过加入合适的缓冲剂来调节培养基的pH值。

另外，一定的氧气浓度也是胚胎发育所必需的，因此通常会在培养器中控制适宜的氧气浓度及通气速率。

胚胎培养通常分为体外受精后的早期胚胎培养和体外授精（试管婴儿）前的全程培养。

早期胚胎培养通常从受精后第一天开始，将受精卵置于培养基中，并在一定温度下维持其正常发育。

全程培养则是指将精子和卵子在培养基中进行受精，然后将受精卵继续培养至移植阶段。

通过早期胚胎培养，可以为胚胎正常发育提供稳定的环境和养分，同时也为人工生殖技术的应用提供了基础和保障。

【高中生物】高中生物知识点：体外受精和早期胚胎培养体外受精与胚胎的早期培养：1、体外受精的原理：人工模拟体内环境（包括营养、温度、pH等），使初级卵母细胞成熟和精子获能，最终完成受精和胚胎保存。

2、体外受精主要操作步骤（1）卵母细胞的采集和培养：方法一：对小型动物一般用促性腺激素处理，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。

方法二：对大型动物是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞，在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精（或从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞）（2）精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。

采集方法：假阴道法、手握法和电刺激法等。

获能方法：培养法和化学法。

（3）受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

3、胚胎的早期培养：（1）培养目的：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵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能力。

（2）培养液成分：除一些无机盐和有机盐外，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。

（3）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。

不同动物胚胎移植的时间不同。

（牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在4个细胞阶段移植）。

知识拓展：1、早期胚胎是指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。

2、受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。

3、胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清、抗生素等，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。

3.2 体外受精和早期胚胎培养一、教学目标确立依据（一）课程标准要求和解读1．课程标准要求简述胚胎工程的理论基础（了解）。

2．课程标准解读课程标准要求是“简述胚胎工程理论基础”，其中知识性目标行为动词“简述”为了解水平，即“能再认或回忆知识；识别或辨认事实、证据；举出例子；描述对象的基本特征”。

具体内容要求是“胚胎工程理论基础”。

该节内容的理论基础是体外受精和早期胚胎培养的技术方法。

体外受精时的精子和卵子必须满足一定的条件，所以“卵母细胞的采集和培养”及“精子的采集和获能”显得尤为重要，因此在授课中通过视频、图片的展示来了解“试管牛”生产的各个环节，让学生自主学习、合作学习，营造积极的学习氛围，完成知识、能力、情感的三维目标。

（二）教材分析1．内容分析本节课是选修三第三章第二节的内容，是学生在学习了体内受精和早期胚胎发育的基础上，进一步学习胚胎工程技术，着重简述哺乳动物体外受精及早期胚胎培养的技术方法。

体外受精在胚胎工程技术中应用的较多，是胚胎工程技术的基础。

胚胎工程与基因工程、细胞工程等现代生物科技联系密切，比如将基因表达载体导入受精卵中，在体外完成早期胚胎培养，然后移植到生物体内，是基因工程与胚胎工程的结合，卵母细胞在体外培养至成熟的过程，利用的细胞工程中的动物细胞培养技术，体现了胚胎工程与细胞工程的结合。

关于“试管婴儿”，存在着伦理道德方面的问题，因此与《生物技术的安全性和伦理问题》这个专题存在着一定的联系。

2．不同版本教材比较人教版与中图版相比，中图版此节内容较为简单，提到了体外受精和胚胎培养的意义，及其方法步骤的纲要。

对于不同动物卵母细胞采集和培养及精子的采集和获能的方法，以及早期胚胎培养的条件，胚胎移植的时间，中图版没有详细介绍。

考虑到学生对该节知识的全面了解，本节课重点介绍体外受精的具体操作并简单介绍胚胎早期培养。

3．重难点分析教学重点：（1）体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

（2）哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

体外受精和早期胚胎培养什么是体外受精？体外受精，也称为试管受孕，是一种辅助生殖技术，通常用于治疗不育或生育困难的夫妇。

这种技术涉及将精子和卵子结合在实验室中，培育成胚胎，然后将胚胎植入母体内部。

在体外受精中，女性接受某种类型的生殖激素治疗，以刺激卵巢产生多个成熟卵子。

然后，医生使用一种称为卵巢刺激素的药物来取出成熟卵子，而不是等待它们排出体外。

接下来，医生将成熟的卵子与男性捐献的精子结合在一起，使其在实验室中受精。

经过一段时间的培育，科学家会将形成的多个胚胎中的最佳品质的胚胎选择出来，并移植到女性子宫内，以期着床并产生婴儿。

早期胚胎培养是什么？早期胚胎培养是指将结合健康成熟卵子和精子形成的早期胚胎（通常在1-5天内）培养和孵化在实验室中。

这种技术可以帮助医生选择最好的胚胎进行移植，以提高着床和发育成功的可能性。

早期胚胎培养的一个重要目标是保持胚胎在一个稳定的环境中，以允许它们自然地发展和成长。

胚胎须在温度恒定、PH值平衡、氧气含量和营养物质充足的情况下生长，以确保高品质的生长和发展。

这需要使用专业的实验设备、培养基和技术，以确保最佳环境条件的维持和保持胚胎发展的轨迹。

早期胚胎培养的优势早期胚胎培养带来很多大大优势，包括：更好地选择最佳胚胎早期胚胎培养可以帮助医生选择最好的品质的胚胎来实现更高的成功率，这是通过对早期胚胎的外观、生长速度以及基因组成进行评估来实现的。

更安全的患者体验与传统的胚胎移植技术相比，早期胚胎培养技术可以更安全地孵化胚胎并选择最好的品质。

然后，医生将最好的胚胎植入母体，减少了患者在移植周期过程中的风险。

更高的成功率早期胚胎培养可以通过提高选择最佳胚胎的准确性和质量来提高成功的概率。

这种技术可以大大增加试管婴儿的受孕率和活产率，同时降低流产率。

也可以降低孪生和多胞胎妊娠的风险，进一步提高生育治疗的成功率。

体外受精和早期胚胎培养技术在治疗不孕症方面是非常成功和高效的。

通过使用最先进的技术，医生可以选择最佳品质和数量的胚胎并增加成功率，从而为许多夫妇实现梦想的孕育孩子提供机会。

3.2 体外受精和早期胚胎培养疏导引导1.体外受精技术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主要步骤。

（1）卵母细胞采集的方法和操作的要领第一种方法：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，并使其直接与获取的精子在体外受精。

第二种方法：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。

第三种方法：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。

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。

（2）精子采集的具体方法及要求主要分为假阴道法、手握法和电刺激法。

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。

同时要配备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。

（3）精子获能的处理方法在体外受精前，精子必须先进行获能处理，方法有：①培养法：对于啮齿类动物、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，培养一段时间后，精子就可获能，称为培养法。

②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A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能，称之为化学诱导法。

（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。

2.受精与胚胎的早期培养精子和卵子受精后，应将受精卵放入发育培养液中继续培养。

（1）发育培养液①用途：精子和卵子在体外受精后，用于受精卵的继续培养。

《体外受精和早期胚胎培养》教学设计一、教学目标1、知识目标（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。

2、能力目标（1）通过对体外受精和早期胚胎培养过程的学习，培养学生的逻辑思维和分析问题的能力。

（2）通过小组讨论和资料分析，提高学生的合作学习和信息处理能力。

3、情感态度与价值观目标（1）认同体外受精和早期胚胎培养技术在畜牧业、医学等领域的重要应用价值。

（2）关注生物技术的发展对人类生活和社会伦理带来的影响。

二、教学重难点1、教学重点（1）体外受精的主要操作步骤。

（2）早期胚胎培养的条件和方法。

2、教学难点（1）卵母细胞的采集和培养。

（2）精子的采集和获能。

三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法四、教学过程1、导入新课通过展示试管婴儿的相关图片或视频，引发学生的兴趣，提问：“试管婴儿是如何诞生的？”从而引出本节课的主题——体外受精和早期胚胎培养。

2、新课讲授（1）体外受精①卵母细胞的采集和培养介绍两种采集卵母细胞的方法：第一种是从输卵管中冲取卵子，适用于实验动物，如小鼠、兔等；第二种是从卵巢中采集卵母细胞，对于大家畜或大型动物，如牛等，常采用超声波引导下的穿刺法采集。

采集到的卵母细胞需要在体外培养成熟到减数第二次分裂中期。

②精子的采集和获能精子的采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法等。

采集到的精子需要在体外进行获能处理，使精子具备受精能力。

常用的获能方法有培养法和化学诱导法。

③受精将成熟的卵子和获能的精子在体外合适的环境中共同培养一段时间，使其完成受精过程。

（2）早期胚胎培养①培养液的成分讲解早期胚胎培养液中应包含的营养物质，如无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等，以及血清等天然成分。

②培养条件强调培养的环境条件，包括适宜的温度、pH、气体环境等。

③胚胎发育的过程简单介绍早期胚胎发育的几个阶段，如受精卵、卵裂期、桑椹胚、囊胚等。

3、小组讨论组织学生分组讨论以下问题：（1）体外受精技术在畜牧业和医学领域有哪些应用？（2）体外受精和早期胚胎培养技术可能带来哪些伦理问题？4、课堂总结回顾本节课所学的体外受精和早期胚胎培养的相关知识，强调重点和难点内容。