2019学年高中生物第2章胚胎工程第2节胚胎工程实验技术第1课时人工授精胚胎体外培养和胚胎移植学案北师大版

第1课时人工授精、胚胎体外培养和胚胎移植

[目标导读] 1.结合教材P31～33图文，简述哺乳动物人工授精技术的主要步骤。2.通过教材P33第3、4段内容，简述哺乳动物胚胎体外培养的方法。3.阅读教材P33～35内容，阐明胚胎移植前的准备。4.结合教材P36图2－16，理解胚胎移植的实施和胚胎移植技术的应用。

[重难点击] 1.人工授精技术的主要步骤。2.哺乳动物胚胎体外培养的方法。3.胚胎移植的准备、实施及应用。

“超时空女婴”

1986年白血病患者克里斯在16岁时(接受放疗前)冷冻了部分自己的精子。2008年，克里斯与妻子梅洛迪决定用22年前保存的冷冻精子接受试管受精手术。2008年6月，医生从梅洛迪的卵巢中提取出15枚卵细胞。最后共有7枚卵细胞受精发育成胚胎，医生将两枚胚胎植入到梅洛迪的子宫中。2009年2月25日，梅洛迪在一家医院中顺利生下了3.37千克重的女婴斯特拉。

美国医学专家称，冷藏了22年的精子依然能够孕育生命，创下了一项世界医学史纪录，斯特拉也被称作是“来自1986年的超时空女婴”。这个奇迹的诞生离不开体外授精及胚胎的早期培养等胚胎工程的实验技术，让我们一起来学习这些知识吧。

一、人工授精和胚胎体外培养

1.精子的获取

(1)采精方法：胚胎工程中通常使用射出精子，有时也使用附睾精子。常用人工采集的方式采集精液。

(2)精液的保存：采集的精液，通常需要加入特殊的稀释液，并在低温下保存，如果需要长时间保存，则须将精液保存在液氮(－196 ℃)环境中。

2.卵细胞的获取

(1)采集部位：卵巢、输卵管、子宫内。

(2)采集方法

①超数排卵：注射外源促性腺激素(垂体产生的促卵泡激素和促黄体生成激素)，促使卵巢排出更多的成熟卵细胞。

②采卵技术

a.手术采卵：冲洗输卵管采卵，针对一些家兔、绵羊等中小型家畜。

b.非手术采卵：从子宫冲卵，针对于牛这样的大型家畜。

3.人工授精

(1)体外授精

①精子获能：取成熟的附睾精子，在CO2培养箱中培养，利用化学药物(如咖啡因、肝素)等使精子达到获能状态。

②采集成熟的卵细胞，放入含有精子的卵细胞培养液中。

③检查受精情况，如果看到第二极体和雌雄原核形成，则已经受精。

(2)显微授精

又称辅助授精，将完整精子或精核用显微操作仪注入卵周隙或卵胞质，激活卵母细胞并完成受精作用。优点是不受精子的数量、活力等因素的影响。

4.胚胎的体外培养

(1)概念：应用人工创造的环境，对获取的早期胚胎进行体外培养。

(2)培养液：由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配制一系列含有不同成分的培养液，培养不同发育时期的胚胎。

(3)发展现状：由于哺乳动物胚胎发育条件异常复杂，胚胎培养比组织培养和细胞培养困难得多。目前，只能对少数物种不同阶段的胚胎进行培养，尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。

下图是某种家畜体外受精的示意图，请分析：

1.要想获得较多的卵细胞，应对雌性动物作何处理？

答案注射促性腺激素进行超数排卵处理。

2.为什么采集到的卵母细胞要进行培养？

答案采集到的卵母细胞发育时期可能不一样，需要培养到减数分裂Ⅱ的中期，才能进行体外授精。

3.受精前要对精子进行处理的目的是什么？

答案 利用化学药物使精子达到获能状态，获得受精的能力。

4.怎样判断体外授精的卵细胞已经受精了？

答案 在卵细胞膜和透明带间观察到2个极体或者雌雄原核形成。

5.如果要对获得的胚胎进行早期培养，能否只用一种培养液完成？

答案 不能。要用不同成分的培养液培养不同发育阶段的胚胎。

1.下列化学物质中可使精子获能的是( )

A.氯化钙溶液

B.肝脏提取液

C.肝素溶液

D.氨基酸营养液

答案 C

解析 一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液可诱导精子获能。

2.下图是通过体外授精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题：

(1)①所用的方法是用____________处理，从__________中采集卵细胞。

(2)②是____________过程，因此小鼠是______________生殖方式，其常见的可遗传变异类型有__________________________________。

(3)③过程是_______________________________________________________________。 答案 (1)促性腺激素 输卵管

(2)受精 有性 基因突变、染色体变异、基因重组

(3)早期胚胎体外培养 题后归纳 体外培养过程

检查筛选——获得可移植的早期胚胎(或受精卵)

↓

培养——受精卵移入发育培养液

↓

可移植阶段——⎩⎪⎨⎪⎧ 人胚胎达到8～16个细胞牛羊：桑椹胚或囊胚

↓

早期胚胎移植或冷冻保存

二、胚胎移植技术

1.胚胎移植的概念 从经济价值较高、遗传性状优秀的母畜体内获取经过激素处理超数排卵受精发育的胚胎，移植到同期发情的代孕母的子宫内，经过妊娠产仔的技术。

2.胚胎移植前的准备

(1)胚胎的采集 ①来源：超数排卵技术、体外授精技术培育的胚胎。

②采集方法⎩⎪⎨⎪⎧ 手术采集法，如小鼠、兔、羊和猪非手术采集法，如马、牛等大型动物 ③检查胚胎：只有完整的胚胎才能移植或保存。整个过程必须保持无菌条件，快速移植。

(2)供体、受体动物的准备 ①供体动物的选择：应从那些遗传性能优良而稳定的健康母畜中选择。 ②受体动物的选择：选择那些生产性能较低、数量较多、健康无病、发情周期正常的适龄母畜作为移植受体。

③同期发情处理

a.方法：除了对自然发情家畜进行选择外，还通常采用孕激素(黄体酮)使受体家畜发情同步。

b.目的：让供给胚胎的母牛和接受胚胎的母牛的生殖器官处于相同的生理状态下，移植的胚胎才能存活。

c.注意：不同的供体和受体动物使用超数排卵的激素和诱导发情的激素不同，处理的方法也不同。

(3)胚胎的保存 ①概念：在一定条件下使胚胎停止发育并保持重新恢复发育活性的一种方法。

②方法：短期保存，放在0_℃～5_℃的培养液中；长期保存，冷冻在液氮(－196_℃)中。

3.胚胎移植的实施

(1)方法⎩⎪⎨⎪⎧ 手术法：中小型动物常用方法非手术法：大家畜采用的方法

(2)移植部位⎩⎪⎨⎪⎧ 输卵管：胚胎发育在8个细胞以内子宫角：胚胎发育多于8个细胞

4.胚胎移植技术的应用

(1)充分发挥优良母畜的繁殖潜力，迅速扩大优良种群。

(2)保存品种资源，建立优良种质资源基因库。

(3)代替优良种畜的引进。