3.2体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植

专题三3．1 体内受精和早期胚胎发育（共2课时）一、教材分析：本节是全专题的基础，理论性较强，学生会感到抽象和深奥，也不适宜过分探究。

但本专题又是社会热点，容易调动学习兴趣。

因此，宜借助多媒体和网络，采用多种方法，让学生自主学习、合作学习，营造积极的学习氛围，达到知识、能力、情感的三维目标。

二、教学目标1．知识目标(1)简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。

(2)简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。

2．能力目标：快速阅读提高自学的能力，有助于理解精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念3．情感、态度和价值观目标：认同胚胎工程建立及发展的意义。

体会运用合作探究学习的成果，通过合作探究学习，在评价过程中发现自己，肯定自己，不断感受成功的喜悦。

三、教学重点和难点1.教学重点（1）哺乳动物精子和卵子的发生（2）哺乳动物的受精过程（3）哺乳动物的胚胎发育2.教学难点（1）哺乳动物受精过程中精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用的概念和生理功能。

（2）哺乳动物的胚胎发育各阶段的主要特点。

四、学情分析五、教学方法1．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习2．学案导学：见后面的学案。

六、课前准备1．学生的学习准备：完成学案预习部分。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

七、课时安排：2课时八、教学过程第1课时(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。

（二）情景导入、展示目标。

教师首先提问：有一对夫妇，妻子因病切除了子宫，但他们一直想有一个亲生（携带他们遗传信息）的孩子，你能从理论上想一办法替他们完成这一愿望吗？学生观看关于“试管婴儿”的一个科学片。

教师：近年来通过科学技术人员的不懈努力，这方面的成就已是硕果累累。

书本59页的照片展示的就是胚胎移植处理后同时期出生的高产羊的小羔羊。

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。

第2节体外受精和早期胚胎发育[重难点]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难点：1.卵母细胞的采集和培养2.精子的采集和获能[知识精讲]教材梳理知识点一试管动物技术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。

注意：1.试管动物技术的生殖方式是有性生殖。

但要特别注意题目是怎样问的，如果是问试管动物，那么是有性生殖，如果是问克隆过程中的胚胎移植，那么是无性生殖。

2.试管动物技术涉及到的生物技术有体外受精和胚胎移植技术。

知识点二体外受精哺乳动物的体外受精主要包括：卵母细胞的采集、精子的获能和受精。

1.卵母细胞的采集和培养卵母细胞采集的方法和操作的要领：方法〔1〕：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〔2〕：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〔3〕：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人工培养成熟后才能与获能的精子受精。

2. 精子的获能〔1〕采集精子的方法及要求：采集精子的方法主要有假阴道法、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。

专题 3 3 胚胎工程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。

经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。

1890 年，英国剑桥大学的生物学家将纯种安哥拉兔的两个 4 细胞胚胎移入一只纯种比利时兔的输卵管内，成功地产下两只纯种安哥拉子兔。

这个实验首次证实_同种动物的胚胎在异体动物体内发育的可能性。

3.1 体内受精和早期胚胎发育精子的发生哺乳动物精子的发生是在睾丸内完成的。

雄性动物从_初情期__（相当于人的青春期）开始，直到生殖机能衰退，在睾丸的_曲细精管__内不断进行着生殖细胞的增殖，源源不断地产生精子。

各种家畜精子发生的过程大体可以分为三个阶段。

第一阶段，位于曲细精管管壁的精原细胞进行数次_有丝分裂__，产生大量的精原细胞，其中部分精原细胞经过染色体复制和其他物质的合成，进一步形成初级精母细胞。

第二阶段，初级精母细胞连续进行两次分裂（即减数分裂，包括 M Ⅰ和 MⅡ）；第一次分裂产生两个_初级精母细胞_，每个次级精母细胞再分裂一次产生两个含_单__倍染色体的_精子细胞______。

第三阶段，圆形的精子细胞经过变形，其中的细胞核变为_精子头的主要部分__，高尔基体发育为_头部顶体__，中心体演变为_精子的尾_，线粒体聚集在尾的基部形成_线粒体鞘___。

同时，细胞内的其他物质浓缩为球状，叫做原生质滴，随精子的成熟过程向后移动，直到最后脱落。

对于多数家畜来说，精子在睾丸内形成的时间为两个月左右。

卵子的发生卵子的发生是在雌性动物的卵巢内完成的。

动物的胚胎在_性别分化__以后，雌性胎儿卵巢内的卵原细胞，就通过_有丝分裂__的方式不断增加其数量，并进一步演变为初级卵母细胞，这时，它被_卵泡_____细胞包围，形成卵泡。

初级卵母细胞需经过减数分裂才能变为成熟的卵子。

减数第一次分裂是在雌性动物__排卵__完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入_输卵管__，准备与精子受精。

专题3.2体外受精和早期胚胎培养【学习目标】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。

3.认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

【重点难点】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。

难点：卵母细胞的采集和培养。

精子的采集和获能。

【课时安排】一课时【自主预习及检测】阅读课本69—73页，完成练习册【自主预习】中的内容【合作探究】1.试管动物和克隆有哪些不同？2.如何选择用于体外培养的卵母细胞？采集到的卵母细胞是否都能直接与获能的精子受精？3. 如何选择用于收集精子的方法？收集到的精子是否能直接与卵子受精？4.列表比较动物胚胎培养液成分与动物细胞培养液成分的不同？5.总结试管牛工厂化生产的技术流程。

【当堂检测】1．体外受精：（1）精子的采集方法有：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

（2）精子的获能处理：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿。

（3）卵母细胞采集：①向动物注射＿＿＿＿＿＿＿激素，使其超数排卵，然后从输卵管中冲出，可直接受精。

②从废弃的卵巢中采集。

③从活体的卵巢中采集。

（4）体外受精：获能的精子与＿＿＿＿＿＿的卵子可在相应溶液中完成受精过程。

2．早期胚胎的培养（1）培养液成分巧记：两“盐”：无机盐和＿＿＿＿＿＿两“素”：＿＿＿＿＿＿和激素两“酸”：氨基酸和＿＿＿＿＿＿另有水、血清等（2）用于胚胎移植的胚胎一般在＿＿＿＿以前。

【课后训练】练习册46页【课后反思】。

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3.2体外受精和早期胚胎培养一、试管动物技术1.含义: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.主要技术:体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。

3.意义:(1)解决动物生育率低的问题。

(2)实现良种动物的快速大量繁殖。

二、体外受精1.卵母细胞的三种采集方法和培养方法的比较:采集采集过程培养适用动物方法用激素处理用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,从输卵管中冲取卵子无需体外培养,可直接与获能的精子在体外受精实验动物,如小鼠、兔及家畜猪、羊等从已屠宰母畜的卵巢中采集从刚屠宰母畜体内摘取卵巢,再从卵巢中采集卵母细胞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大家畜或大型动物,如牛活体采卵借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具,直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞2.精子的采集和获能:3.受精:获能的精子和培养成熟的卵子,一般在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

三、胚胎的早期培养2.培养目的:检查受精状况和受精卵的发育能力。

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。

【易错辨析】1.试管动物技术在操作过程中要严格进行无菌操作。

(√)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.体外受精后获得的受精卵需要立即移入母体子宫进行妊娠,以保证成活率。

(×)【分析】体外受精获得的受精卵需要移入发育培养液中培养一段时间,以检查受精状况和受精卵的发育能力。

受精卵发育到适宜阶段才能进行胚胎移植。

4.早期胚胎培养的培养液中,应含有一定量的CO2。

(√)5.早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清。

(√)一、体外受精1.卵母细胞的采集和培养方法:(1)超数排卵技术:促性腺激素可作用于卵巢,促进雌激素的分泌,进而促进卵子的排出,从输卵管中冲取的卵子,已发育至减数第二次分裂中期,可直接与获能的精子进行受精作用。

专题三胚胎工程3.1 体内受精和早期胚胎发育1、精子的发生场所：睾丸时间：从初情期开始，到生殖机能衰退过程：61页3）精子细胞→精子（通过变形）（细胞核变成精子头的主要部分；高尔基体发育成头部的顶体；中心体演变成精子的尾；线粒体集中在尾的基部形成线粒体鞘；细胞内的其他物质浓缩为原生质滴，最后脱落）2、卵子的发生场所：卵巢、输卵管时间：性别分化以后（包括胎儿期和初情期后）胎儿时期完成了卵泡的形成和在卵巢内的储备。

过程：63页图绝大多数动物完成减一是在排卵前，即排出的是次级卵母细胞，场所是卵巢卵泡主要由卵母细胞和卵泡细胞组成的，排卵是卵子从卵泡中排出的过程。

排卵后卵泡位置形成黄体。

3.精子与卵细胞比较（⒈）相似点：最初阶段均进行有丝分裂，不断增加原生殖细胞的数量；经过一次减数分裂才能形成精子和卵子。

（⒉）主要区别：精子的形成从初情期开始，而多数哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的贮备是胎儿出生前完成的。

4、受精概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。

场所：雌性的输卵管内标志:在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时。

过程：（1）受精前的准备阶段a：精子获能：即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后，才能获得受精能力的现象。

b：卵子的准备即卵子在输卵管内达到减数第二分裂中期时，才具备受精能力。

（3）受精阶段：64——65页5、早期胚胎发育（指受精卵发育成幼体的过程）。

早期发育场所：输卵管卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积并不增加或略有缩小，有机物总量减少，种类增加，DNA总量增加，每个细胞DNA量不变，总面积与总体积比值增大。

桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是全能细胞。

囊胚：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程（细胞开始分化的时期）内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层发育成胎膜和胎盘。

原肠胚：有了内胚层和外胚层的分化，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。

细胞分化达到最大限度。

3．2 体外受精和早期胚胎发育【课标要求】1．知识方面简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

2．情感态度与价值观方面认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

3．能力方面能够使用通俗语言介绍体外受精何早期胚胎培养技术。

【本节重难点】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。

3．卵母细胞的采集和培养。

4．精子的采集和获能。

【学习过程】一、卵母细胞的采集和培养1．收集精子的方法有：、和等。

三、受精的精子和培养的卵子，一般情况下都可以在溶液或专用的溶液中完成受精过程。

四、胚胎的早期培养1．目的：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入中继续培养，以便检查和受精卵的能力。

2．培养液成分：盐、盐、素、素、酸、酸、以及等。

3．胚胎移植不同动物胚胎移植的时间不同：牛羊一般要培养到阶段或阶段才进行移植；小鼠和家兔等实验动物可在更的阶段移植；人的体外受精胚胎，即试管胚胎，可在阶段移植。

【巩固练习】1．下列关于促进雌性动物大量排卵的叙述中，正确的是（）A. 给未成年的雌性动物注射大量的相关激素，使其排卵B. 给性成熟的雌性动物注射大量的相关激素，使其超数排卵C. 给未成年的雌性动物注射一定的相关激素，使其排卵D. 给性成熟的雌性动物注射一定的相关激素，使其超数排卵2．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．冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大3．下列各组物质组成不全部属于哺乳动物胚胎的培养液成分的是（）A．氨基酸、核苷酸、无机盐、激素 B．有机盐、维生素、氨基酸、生长素C．核苷酸、维生素、血清、无机盐 D．血清、激素、维生素、有机盐4．卵母细胞培养到下列哪个时期时，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5．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6．体外受精的场所是（）A.在水溶液中B.在盐溶液中C.在获能溶液或专用的受精溶液中D.在酒精溶液中7．下列有关受精作用的叙述错误的一项是（）A．受精卵中全部遗传物质来自父母双方的各占一半B．受精时，精子和卵细胞双方的细胞核相互融合C．受精卵中染色体数与本物种体细胞染色体数相同D．受精卵中染色体来自父母双方的各占一半8．发展试管动物技术具有重要意义，下列关于这方面叙述错误的（）A．试管动物技术可解决动物生育率低的问题B．试管动物技术可以更多、更有效地利用动物卵细胞C．试管动物技术可以通过普通家畜繁育良种家畜D．试管动物技术不能实现家畜的快速繁殖9．（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10．（多选）用化学诱导法使精子获能，采用化学药物是一定浓度的（）A. 氯化钠溶液 B. 肝素 C. 钙离子溶液 D. 钙离子载体11．阅读下面的资料，请回答下列问题：体外受精技术是继人工授精、胚胎移植技术之后，家畜繁殖领域的第三次革命。

一、试管动物技术1．含义：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．应用：良种动物的快速大量繁殖。

3．技术手段：体外受精、早期胚胎的培养和移入母体子宫。

二、体外受精的步骤1．卵母细胞的采集和培养(1)实验动物(小鼠、兔、羊等)⎩⎪⎨⎪⎧ 方法：用促性腺激素处理，再从输卵管中冲取卵子处理：可直接与获能的精子在体外受精 (2)大型动物 (牛等)⎩⎪⎨⎪⎧ 方法：从卵巢中采集卵母细胞处理：在体外培养成熟后才能与获能的精子受精2．精子的采集和获能(1)3.体外受精获能的精子和培养成熟的卵子，一般情况下可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

三、胚胎的早期培养1．培养液的成分：一般包括无机盐、有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。

2．胚胎早期培养的目的(1)精子和卵细胞在体外受精后，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)当胚胎发育到适宜的阶段时，进行受体移植或冷冻保存。

3．胚胎的去向(1)向受体移植：不同动物胚胎移植的时间不同。

牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段进行移植。

人的体外受精胚胎，可在8～16个细胞阶段移植。

(2)冷冻保存。

一、体外受精阅读教材P69～72，分析图3－14，探讨下列问题：1．有些动物在采集卵母细胞时，为了获得更多的卵子，应用什么激素处理？该激素能否口服？提示：用促性腺激素处理雌性动物，使其排出更多的卵子。

用促性腺激素处理时，只能注射不能口服，因为促性腺激素是肽类化合物，口服会因消化道的消化作用而失去原有的效应。

2．从卵巢中采集的卵子为什么不能与获能精子直接受精？提示：卵巢中卵子不成熟，需要培养到减数第二次分裂中期时才具有受精能力。

3．哺乳动物体外受精过程中，需对精子进行离心处理的原因是什么？提示：精液由精子和精清(精浆)两部分组成。

精清中含有一种能抑制精子获能的物质，在一般情况下，精液中的精子无法获能。