2020高中生物 专题3 胚胎工程 3.2 体外受精和早期胚胎培养 13页

3.2 体外受精和早期胚胎培养
[学习目标] 1.说出卵母细胞、精子的采集和培养方法，简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤和过程。2.概述动物早期胚胎培养的方法。

方式一 “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枚卵子。最后共有7枚卵子受精发育成胚胎，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”。如何进行体外受精及胚胎的早期培养，让我们一起来学习这些知识吧。
方式二 现状：国产奶牛：年均产奶量3 000公斤左右；国际良种奶牛：年均产奶量10 000公斤左右；我国蒙古黄牛：均重300 kg；海福特肉用牛：2岁体重可达800 kg。
如何实现良种牛快速大量繁殖呢？
问题：(1)引进一头良种成年奶牛需要3～5万元。(2)牛的生育率低，一头牛一胎只生一个，一生只能生育4～5次。牛的生育率虽然很低，但是牛的卵母细胞却相当的多，其卵巢中卵母细胞数目要比一生中排卵数多1 000倍左右。公牛产生的精子数目就更多了。
设想：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，再经过移植产生后代，这就是试管动物技术。
实现良种牛快速大量繁殖首先要做的是(体外受精)和(早期胚胎)的培养。

一、试管动物技术与体外受精
1．试管动物技术
(1)概念：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)重要应用——良种培育：实现良种动物的快速大量繁殖。
(3)技术手段：首先要做的是体外受精和早期胚胎的培养。

2．体外受精
(1)基本步骤：卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精。
(2)卵母细胞的采集和培养
采集方法
适用范围
采集过程
采集后的操作
举例
输卵管冲取法
实验动物
利用促性腺激素促使雌性动物排出更多的卵子，从输卵管中冲取卵子
可直接与获能的精子在体外受精
小鼠、兔、猪、羊等
已屠宰动物卵巢内采集
大型动物或大家畜
从已屠宰的雌性动物体内摘取卵巢，再从卵巢中采集卵母细胞
采集后的卵母细胞都要在体外经过人工培养成熟后，才能与获能的精子受精
牛
活体采卵
借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等仪器，直接从活体动物卵巢中采集卵母细胞

(3)精子的采集和获能
①收集精子的方法：假阴道法(牛、马等体型大的动物)、手握法(猪、犬等体型较小的动物)、电刺激法(野生或经济动物)。
②精子体外获能的方法
方法
操作过程
适用动物
培养法
将精子放入人工配制的获能液中使其获能
啮齿动物、家兔及猪等动物
化学诱导法
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
牛、羊等家畜

(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。
归纳总结 比较自然受精、人工授精和体外受精的异同点
项目
自然受精
人工授精
体外受精
不同点
过程不同
雌雄动物交配完成
用人工的方法将公畜的精液注入母畜生殖道内，完成受精
人工获取精子、卵子，在体外培养液中完成受精过程
场所不同
雌性动物输卵管中
雌性动物输卵管中
体外培养液中
相同点
(1)精子获能、卵子成熟后方能完成受精过程；
(2)都是有性生殖
例1 哺乳动物体外受精的过程是(  )
①卵母细胞的采集 ②精子的采集 ③卵母细胞的人工培养 ④精子的获能处理 ⑤精子与成熟的卵子在受精溶液中共同培养 ⑥用CaCl2溶液处理精子 ⑦用一定浓度的肝素溶液处理卵母细胞 ⑧体外受精 ⑨受精卵培养
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 体外受精主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的获取及获能处理、受精等三个阶段。精子的体外获能可用一定浓度的肝素溶液或钙离子载体处理。CaCl2溶液可用于基因工程中处理细菌细胞，以利于重组载体的导入。
例2 爱德华兹以他在体外受精技术领域做出的开创性...