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2019-2020年高中生物 32體外受精和早期胚胎培養(yǎng)難點(diǎn)剖析 新人教版選修3 知識(shí)巧學(xué) 一、從試管牛說起 試管動(dòng)物技術(shù)是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎后，再經(jīng)過移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。 實(shí)現(xiàn)良種牛快速大量繁殖首先要做的是體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)。 二、體外受精 1.卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng) （1）對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物小鼠、兔和小家畜豬、羊等的卵母細(xì)胞進(jìn)行采集時(shí)，可先用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。 （2）對(duì)于大家畜，可以屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞。 （3）從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵細(xì)胞，叫活體采卵。需借助超聲波儀器、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具。 后兩種方法所采集的卵母細(xì)胞都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。 知識(shí)拓展 卵母細(xì)胞的采集方法有哪些？ （1）超數(shù)排卵：雌性動(dòng)物用促卵泡素和促黃體素處理后，從輸卵管中沖取成熟卵子可直接與獲能精子受精。 （2）從活體卵巢中采集卵母細(xì)胞：在家畜中，活體采集的卵母細(xì)胞一般要經(jīng)成熟培養(yǎng)后才能與精子受精。 （3）從屠宰后的母畜卵巢上采集卵母細(xì)胞：用此方法獲得的卵母細(xì)胞多數(shù)處于生發(fā)泡期，需要在體外培養(yǎng)成熟后才能與精子受精。從廢棄卵巢中采集卵母細(xì)胞的關(guān)鍵是注意卵巢的保溫和防止細(xì)菌污染。 2.精子的采集和獲能 （1）收集精子的方法：假陰道法、手握法和電刺激法等。 （2）精子體外獲能的方法：培養(yǎng)法和化學(xué)誘導(dǎo)法。 3.受精 獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子，可以在獲能溶液或受精溶液中完成受精過程。 三、胚胎的早期培養(yǎng) 胚胎培養(yǎng)液成分：無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。 胚胎發(fā)育到適宜階段，可以取出向受體移植或冷凍保存。 深化升華 “試管牛”工廠化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖： 問題探究 問題1 受精技術(shù)有什么新突破? 探究:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的方法能夠預(yù)測(cè)哪個(gè)胚胎能夠健康地發(fā)育，直到可以用于植入母親子宮中。 目前體外受精的成功率不高，而這一技術(shù)將能夠有效地提高其成功率。研究者將受精兩天后的胚置入含有氨基酸的培養(yǎng)基中，并將其放入實(shí)驗(yàn)室觀察它們吸收和產(chǎn)生氨基酸的過程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)健康的胚胎同不健康的胚胎有很大一個(gè)不同點(diǎn)，那就是健康胚胎的新陳代謝更加“安靜”。 專家稱這項(xiàng)技術(shù)對(duì)胚胎完全無害，并能大大提高體外受精的成功率。 問題2 如何選擇用于體外培養(yǎng)的卵母細(xì)胞？ 探究:在選擇卵母細(xì)胞時(shí)，無論用哪種方法采集到的卵母細(xì)胞，外圍一般都應(yīng)該有數(shù)層卵丘細(xì)胞所包圍，形成一個(gè)叫卵丘復(fù)合體的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對(duì)于卵母細(xì)胞在體外條件下的成熟是十分重要的。在對(duì)家畜體外受精的操作中，一般把未成熟的卵母細(xì)胞分成A、B、C、D四級(jí)。對(duì)A級(jí)卵母細(xì)胞要求是有3層以上的卵丘細(xì)胞包圍，卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)均勻；B級(jí)是少于3層卵丘細(xì)胞，但卵母細(xì)胞質(zhì)要均勻；C級(jí)為沒有卵丘細(xì)胞包圍的卵母細(xì)胞，又稱裸卵，培養(yǎng)效果很差；D級(jí)是退化或死亡的卵母細(xì)胞，應(yīng)淘汰。A、B兩類卵母細(xì)胞培養(yǎng)效果較好。 問題3 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基與植物細(xì)胞培養(yǎng)基有什么區(qū)別？ 探究:（1）兩種培養(yǎng)基所含成分不同 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基：通常含有葡萄糖、氨基酸、核苷酸、無機(jī)鹽、維生素、動(dòng)物血清等。 植物細(xì)胞培養(yǎng)基：在人工合成的培養(yǎng)基中，包含植物生長(zhǎng)和發(fā)育所需要的全部營(yíng)養(yǎng)成分，包括礦質(zhì)元素、蔗糖、維生素、植物激素、有機(jī)添加劑等。 （2）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)基的獨(dú)特之處 ①液體培養(yǎng)基； ②其成分中含有動(dòng)物血清。 典題熱題 例1 哺乳動(dòng)物的體外受精主要包括哪些主要的步驟(　　) ①卵母細(xì)胞的采集?、诼鸭?xì)胞的采集?、劬拥墨@取?、苁芫、莩跫?jí)精母細(xì)胞的獲取 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.③④⑤ 解析：哺乳動(dòng)物的體外受精包括以下步驟：采集卵母細(xì)胞，而不是直接采集卵細(xì)胞，因?yàn)槁鸭?xì)胞的形成是在受精作用進(jìn)行時(shí)，從母體中不能直接采集到卵細(xì)胞；精子的形成周期只有兩個(gè)月左右，所以從父本中采集精子，而不是采集初級(jí)精母細(xì)胞；將采集的卵母細(xì)胞與精子結(jié)合，即完成受精作用。 答案：C 例2 早期胚胎體外培養(yǎng)的過程中，下列哪一項(xiàng)條件是不需要的(　　) A.消毒滅菌 B.適宜的溫度 C.充足的光照 D.一定的養(yǎng)料和激素 解析：動(dòng)物細(xì)胞離體必須在無菌條件下培養(yǎng)，在細(xì)胞分裂過程中，需要適宜的溫度、一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和激素等，但不需要陽(yáng)光。 答案：C 拓展延伸 胚胎早期培養(yǎng)需要用液體培養(yǎng)基，此培養(yǎng)液的成分應(yīng)當(dāng)包括水、無機(jī)鹽、維生素、激素、有機(jī)鹽、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還應(yīng)當(dāng)加有血清或血漿等。 例3 試管動(dòng)物技術(shù)可以解決下列哪些問題（　?。? A.治療某些遺傳病 B.提高動(dòng)物的抗病力 C.增加動(dòng)物的多樣性 D.提高良種家畜的繁殖力 解析：試管動(dòng)物技術(shù)可以解決某些不孕癥者的生育問題，提高良種家畜的繁殖力。主要是通過體外受精和胚胎移植到代理“母親”的子宮內(nèi)發(fā)育。遺傳病主要是通過基因療法來治療，提高動(dòng)物的抗病力是通過提高免疫能力，而要增加動(dòng)物的多樣性需要培育新的動(dòng)物品種，這些問題都是不可能通過試管動(dòng)物技術(shù)解決的。此題是現(xiàn)代生殖技術(shù)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，大家在學(xué)習(xí)中要關(guān)注社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)，關(guān)注現(xiàn)代科技在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。 答案：D 例4 采集的卵母細(xì)胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。以下原因不正確的是(　　) A.卵子從輸卵管中沖出也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程 B.動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同 C.體外人工培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才算成熟 D.沖出的卵子還需要培養(yǎng)一段時(shí)間由小變大 解析：沖出的卵子還不成熟，只有培養(yǎng)至減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才具有與精子受精的能力。在此之前，也要經(jīng)歷類似精子獲能的處理。沖出的卵子大多只進(jìn)行了減數(shù)第一次分裂，有的還是初級(jí)卵母細(xì)胞，要獲得受精能力需要體外條件繼續(xù)培養(yǎng)。 答案：D