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的主要操作步骤。 2.简述哺乳动物早期胚胎培养方法。 3.认识体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

一、试管动物技术 1.概念：指通过_________使卵子和精子在_________下成熟 和受精，并通过培养发育为_________后，再经移植产生后代 的技术。 2.前期技术：_________、早期胚胎培养。 3.意义： (1)解决动物_________的问题。 (2)实现良种动物的_____________。 人工操作 体外条件 早期胚胎 体外受精 生育率低 快速大量繁殖

二、体外受精 1.卵母细胞的采集和培养： 分类 实验动物 大型动物 举例 小鼠、兔、猪、羊 牛 采集 方法 用___________处 理，使其超数排 卵，从输卵管中 冲取卵子 从刚屠宰的雌性动物体内摘取 卵巢，再采集_________ 借助超声波探测仪、内窥镜或 腹腔镜等工具，直接从_______ _________中吸取卵母细胞 采集后 操作 可直接与_______ _____在体外受精 在体外经过_________成熟后， 才能与获能的精子受精 促性腺激素 卵母细胞 活体动 物的卵巢 获能的 人工培养 精子

2.精子的采集和获能： (1)精子的采集方法： 将方法与对应的例子用线连起来。

(2)精子体外获能的方法： 方法 培养法 化学诱导法 操作 过程 将精子放入人工 配制的_______中 培养，使其获能 将精子放在_______________ 或钙离子载体A23187溶液中， 用化学药物诱导精子获能 适用 动物 啮齿动物、家兔 和猪等动物 牛、羊等家畜 一定浓度的肝素 获能液

3.受精：获能的精子和培养成熟的卵子，一般在_________ 或专用的受精溶液中完成受精过程。 获能溶液

三、胚胎的早期培养 1.培养液成分 2.培养目的：检查_________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 _________或_________。 盐类：无机盐和有机盐 营养物质：_______、核苷酸 调节物质：维生素、激素 特有物质：_________ 氨基酸 动物血清 受精状况 受体移植 冷冻保存

【微点拨】 1.试管牛是在试管中发育的吗？为什么？ 提示：不是。试管牛是将人工采集的牛的卵母细胞和精子，在体外(试管中)完成受精作用，并且发育成早期胚胎，然后移植到受体母牛子宫内发育的。 2.试管婴儿是有性生殖还是无性生殖？为什么？ 提示：属于有性生殖。其过程是精子和卵子在体外受精形成受精卵，由受精卵形成的早期胚胎移植到受体中。

3.刚采集的卵母细胞要培养到什么阶段才能受精？ 提示：减数第二次分裂中期。 4.早期胚胎培养与动物细胞培养的原理有什么不同？ 提示：早期胚胎培养的原理是细胞的生长、增殖和分化，动物细胞培养的原理是细胞的生长和增殖。 5.不同动物胚胎移植的时间相同吗？举例说明。 提示：不同。例如，牛、羊一般要培养到桑椹胚阶段或囊胚阶段才进行移植；小鼠和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8～16个细胞阶段移植。

1.下列关于试管动物技术的叙述正确的是(　　) A.应用该技术繁育后代的过程属于无性生殖类型 B.应用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型 C.试管动物技术是利用体细胞繁育后代的技术 D.试管动物技术培育动物的全过程都要在体外进行 【解析】选B。试管动物技术是在体外条件下，通过人工操作使卵子和精子成熟和受精，并且通过培养发育为早期胚胎，再经过胚胎移植产生后代的技术。所以用该技术繁育后代的过程属于有性生殖类型。

2.下列不属于胚胎工程技术的是(　　) A.体外受精 B.胚胎分割、胚胎移植 C.胚胎干细胞培养 D.转基因鲤鱼的培育 【解析】选D。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，是在细胞水平上进行的操作，包括A、B、C等方面；而D项分子水平上的操作属于基因工程而不是胚胎工程技术。

3.体外受精技术操作的对象是(　　) ①生殖细胞 ②受精卵 ③早期胚胎细胞 ④神经细胞 A.①② B.①④ C.②④ D.③④ 【解析】选A。体外受精技术包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能、受精形成受精卵。

4.体外受精常用的采卵方法有(　　) ①用促性腺激素处理后，从输卵管冲取卵子 ②化学诱导法 ③电刺激法 ④从活体动物卵巢吸取卵母细胞 A.①②　　　B.②③　　　C.③④　　　D.①④ 【解析】选D。对于实验动物，如小鼠、兔、猪、羊主要是用促性腺激素处理后，从输卵管冲取卵子；对于大家畜或大型动物，如牛主要是从活体动物卵巢中直接吸取卵母细胞。

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 【解析】选B。在体外受精前，要对精子进行获能处理后使精子获能，才能与培养成熟的卵母细胞完成受精过程。获能过程的具体方法通常有培养法和化学诱导法两种，而不是采用纯化处理、电刺激或超声波处理。

6.从屠宰场收集的卵巢要放在生理盐水中存放的目的是(　　) A.保持细胞的渗透压 B.为细胞提供营养 C.利于卵细胞成熟 D.预防腐烂 【解析】选A。从屠宰场收集的卵巢要放在生理盐水中存放的目的是保持细胞渗透压。

一、体外受精技术 1.精子的采集和获能的区别： 精子的采集 精子获能 过程 人为地使动物精子从体内射出然后收集 采集后的精子进行人工处理，使其获得受精能力 方法 假阴道法、手握法和电刺激法等 放入人工配制的获能溶液中培养或用化学药物诱导

2.胚胎的早期培养： (1)发育培养液的用途：精子与卵子在体外受精后，用于受精卵的继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力，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。

(2)胚胎早期培养液(发育培养液)成分与动物细胞培养液成分的比较： 项目 动物胚胎培养液 动物细胞培养液 盐类 无机盐、有机盐 无机盐、微量元素 营养物质 氨基酸、核苷酸 糖、氨基酸 调节物质 维生素、激素 促生长因子 特有成分 血清 血清、血浆

3.受精过程：

【思维拓展】 人工授精、自然受精和体外受精的关系 (1)区别。 ①人工授精是用人工的方法，使公畜的精液注入母畜的生殖道内，使精子与卵子结合。其中人的作用主要是将公畜的精子导入母畜的生殖道内，受精场所仍在体内。 ②体外受精是将人工获取的精子和卵母细胞在体外(试管内)完成受精。其中人的作用主要是采集精子和卵子，受精场所在体外。

③自然受精不需人为参与，完全在自然条件下完成受精作用，即精子和卵子结合成合子(受精卵)的场所是在雌性动物的输卵管内。 (2)联系：三者均有精子与卵子结合为受精卵的过程，所以它们的生殖方式都是有性生殖。

1.(2014·南通高三联考)根据下图回答下列问题： (1)①所做的处理是　　　　　　　，②是　　　　　　过程，③是　　　　　　　　　过程，④是　　　　　过程。 (2)采集卵母细胞的方法是用　　　　　　处理，从　　　　  中冲取卵子。 (3)通过②过程可看出该生物的生殖方式为　　　　　　。

【解题关键】解答本题需明确以下两点： (1)卵母细胞的采集方法有两种： ①实验动物如小鼠、兔、猪、羊等：用促性腺激素处理，然后从输卵管中冲取卵子。 ②大家畜或大型动物如牛：从屠宰场已屠宰母畜的卵巢中采集。 (2)精卵结合的生殖方式为有性生殖。

【解析】(1)图中①表示精子的获能过程；②表示精子与卵子结合的过程，即受精作用；③表示胚胎的早期培养过程；④表示胚胎移植过程。 (2)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，然后从输卵管中冲取卵子。 (3)图示中有卵子和精子结合的过程，即受精，因此，该生物的生殖方式为有性生殖。

答案：(1)获能　受精　体外胚胎培养　胚胎移植 (2)促性腺激素　输卵管 (3)有性生殖

2.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.血清、激素、维生素、有机盐 C.核苷酸、维生素、血清、无机盐 D.有机盐、维生素、氨基酸、生长素

【解题关键】区别维生素、激素与生长素的来源和作用： 维生素是动物细胞生长所必需的物质，激素是动物体内产生的促进生长的物质，生长素是植物体内产生的促进生长的物质。 【解析】选D。哺乳动物胚胎的培养液含有水、无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等，但是不含生长素。

【方法规律】口诀法巧记培养液成分 哺乳动物早期的胚胎培养液成分较复杂，可以用以下口诀来记忆：“两盐两酸两素一清”，还有水等。 “两盐”指无机盐、有机盐； “两酸”指核苷酸、氨基酸； “两素”指激素、维生素； “一清”指血清。

【变式备选】(2011·浙江高考)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示，若要培育成功，下列叙述正确的是(　　)

A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵 B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟 C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液 D.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内

【解析】选A。甲为获取卵母细胞的过程，用促性腺激素处理母山羊，使其超数排卵；乙过程的目的之一是促进卵母细胞成熟和使精子获能，利于精卵细胞结合，而不是使精子成熟；乙过程中使精子获能需要获能溶液，丙过程为培养早期胚胎，需用发育培养液，两者成分不同；丁过程中早期胚胎需移植到与供体生理状态相同而不是性状相同的代孕母羊子宫内。

二、试管动物和克隆动物的比较 1.不同点： 试管动物 克隆动物 技术原理 或手段 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 细胞核的全能性、核移植等 实例 试管牛 “多利”羊

试管动物 克隆动物 过程 遗传特点 继承了双亲(提供精子和卵子的个体)的遗传性状 全部性状几乎与提供细胞核的亲本一致

2.相同点：两者都采用了胚胎移植技术和动物细胞培养技术。

【易错提醒】 试管动物和克隆动物的三个易混点 (1)发育起点不同：试管动物的发育起点是受精卵，克隆动物的是经过核移植后的重组细胞。 (2)生殖方式不同：试管动物是有性生殖，克隆动物是无性生殖。 (3)遗传来源不同：试管动物继承了双亲的遗传性状，克隆动物的遗传性状与供核动物基本相同。

1.试管牛、克隆羊和转基因羊所采用的主要生物技术分别是 (　　) ①胚胎移植　　　　　　　　②DNA重组技术 ③核移植技术　　　　　　　④体内受精 ⑤基因突变 A.①③⑤　　　　　　　　　B.①②④ C.①④⑤　　　　　　　　　D.①③②

【解题关键】解答本题时需要区别以下几组概念：体内受精与体外受精，胚胎移植与核移植技术，基因突变与DNA重组技术。 【解析】选D。试管牛是体外受精和胚胎移植的产物；克隆羊利用了核移植技术和胚胎移植技术；转基因羊是通过转基因技术，实现DNA重组。

2.下图是“试管牛”工厂化生产的技术流程图，据图完成下列问题：

(1)根据　　　　(填标号)判断，此种繁殖方式是　　　　  生殖，其意义在于　 。 (2)①过程通常每个卵巢平均可采集10枚可用的　　　　　，最终可能产下1～2头犊牛。 (3)②过程通常采用　　　　　　法。 (4)④过程是　　　　　　　　　　，其培养液成分与动物细胞培养液成分的不同是前者含有　　　　 　　　　   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，而后者不含有。

【解题关键】分析“试管牛”生产流程图，明确卵母细胞采集方法和精子获能方法，理解动物细胞培养液与胚胎早期培养液的区别。

【解析】(1)“试管牛”工厂化生产的技术流程图中可知进行了体外受精，为有性生殖方式，此技术能快速大量繁殖良种牛，提高经济效益。 (2)采集良种母牛的卵母细胞时，通常每个卵巢平均可采集10枚可用的卵母细胞，但最终可能产下1～2头犊牛。 (3)牛的精子体外获能通常采用化学法。 (4)在早期胚胎的培养过程中，培养液的成分主要有两“盐”(有机盐和无机盐)、两“素”(维生素和激素)、两“酸”(氨基酸和核苷酸)，还有血清等。

答案：(1)③　有性　快速大量繁殖良种牛，提高经济效益 (2)卵母细胞　(3)化学 (4)体外早期胚胎的培养　有机盐、维生素、激素、核苷酸

【互动探究】 (1)题1中试管牛、克隆羊和转基因羊的生殖方式相同吗？ 提示：试管牛和转基因羊属于有性生殖，克隆羊属于无性生殖。 (2)题2图中④过程表示什么？一般经历哪几个阶段？ 提示：胚胎的早期培养。一般经历受精卵、卵裂期、桑椹胚期、囊胚期。