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2019-2020年高中生物 3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng)學(xué)案 新人教版選修3 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。 2.簡(jiǎn)述哺乳動(dòng)物胚胎的早期培養(yǎng)方法。 3.認(rèn)同體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】　 （1）體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。 （2）哺乳動(dòng)物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 （1）卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)。 （2）精子的采集和獲能。 【預(yù)習(xí)導(dǎo)航】 試管動(dòng)物技術(shù)是指通過(guò)人工操作使 和 在 條件下，成熟和受精，并通過(guò)培養(yǎng)發(fā)育為 后，再經(jīng) 產(chǎn)生后代的技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)首先要做的是 和 的培養(yǎng)。 一、體外受精 1．體外受精的步驟 第一步 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)： 對(duì)于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物如小鼠、兔，以及家畜豬、羊等，采用的方法：用 處理，使其排出更多的 ，然后，從輸卵管中沖取 ，直接與 體外受精。 對(duì)于大家畜或大型動(dòng)物，如牛，采用的主要方法：從屠宰場(chǎng)已屠宰母畜的卵巢中采集 ，也可以借助超聲波探測(cè)儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取 ，但必須經(jīng) 后，才能與獲能的精子受精。 第二步 精子的采集和獲能： 收集精子的方法 、 、 。 在體外受精前，要對(duì)精子進(jìn)行 處理，通常采用的體外 的方法有兩種： ⑴對(duì)于嚙齒動(dòng)物、家兔和豬等動(dòng)物的精子，一般采用 ，即將取自附睪的精子，放入人工配 制的 中，培養(yǎng)一段時(shí)間后，精子即可 。 ⑵對(duì)于牛、羊等家畜的精子常采用 ，即將精子放在一定濃度的 或 中，用化學(xué)藥物誘導(dǎo)精子獲能。 第三步 受精 獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子，一般情況下都可以在 或?qū)Ｓ玫? 完成受精過(guò)程。 2．總結(jié)體外受精的過(guò)程: （1）超數(shù)排卵法:用 處理使其排出更多的卵子,然后從 中沖出卵子.這種方法獲得的卵子可以 與獲能的精子受精. 卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng) （2）第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細(xì)胞； （3）第三種方法是借助超聲波探測(cè)儀、腹腔鏡等直接從活體動(dòng)物的卵巢中吸取卵 母細(xì)胞。采集的卵母細(xì)胞，要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。 精子的采集和獲能 采集方法 :有三種,分別是 , , 獲能方法:有 和 法兩種 受精 (獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵子,一般情況下都可以在 或 中完成受精.) 二、早期胚胎的培養(yǎng) 精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入 中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。哺乳動(dòng)物胚胎的培養(yǎng)液的成分一般都比較復(fù)雜，除一些 外，還需添加 等營(yíng)養(yǎng)成分，以及 等物質(zhì)。胚胎發(fā)育到適宜的階段時(shí)，可進(jìn)行 或冷凍保存。 三、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練： 降生于山東曹縣五里墩的克隆牛，從體細(xì)胞的培養(yǎng)、胚胎的構(gòu)建到胚胎的移植都是在中國(guó)完成的，故 稱之為中國(guó)自主完成的首批成年體細(xì)胞克隆牛。從2002年1月18日至2月11日五里墩克隆牛基地連續(xù) 誕生了14頭中國(guó)克隆牛犢。這群“出身不凡”的牛犢，被認(rèn)為是我國(guó)生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域的又一重大 突破，標(biāo)志著我國(guó)動(dòng)物克隆研究已躋于世界先進(jìn)水平行列。用于克隆研究的供體細(xì)胞來(lái)源于兩頭優(yōu)質(zhì)成年 牛的耳成纖維細(xì)胞，一頭來(lái)自高產(chǎn)黑白花奶牛，另一頭為優(yōu)質(zhì)肉牛蓋普威公牛。受體卵母細(xì)胞來(lái)自魯西黃 牛的卵巢。科研人員在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)共培養(yǎng)了980枚重構(gòu)卵，有261枚發(fā)育成克隆囊胚，有230枚移植到112 頭代孕母牛，其中12頭懷孕成功的代孕母牛共產(chǎn)犢14頭(只有存活32天的“科科”細(xì)胞核來(lái)自蓋普威)， 現(xiàn)存活5頭，分別是動(dòng)動(dòng)、金金、銀銀、多多和福福。DNA檢測(cè)證明，所有克隆牛犢與代孕母牛沒(méi)有遺 傳關(guān)系。中科院院長(zhǎng)路甬祥認(rèn)為，克隆技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)：可控制性別，經(jīng)濟(jì)效益顯著，克隆胚胎取材簡(jiǎn)單、 成本低，可加快我國(guó)家畜品種更新?lián)Q代的速度。請(qǐng)根據(jù)上述材料回答問(wèn)題： （1）中國(guó)克隆牛培育過(guò)程中用到的細(xì)胞工程技術(shù)有 、 和 。 （2）獲得克隆牛的繁殖方式是 ，克隆牛的培育成功，證明動(dòng)物細(xì)胞也具有 。 （3）科科和成活的5頭牛性別分別是 。 （4）獲得重構(gòu)卵多采用卵母細(xì)胞的原因是 ，卵母細(xì)胞的作用是 ，代孕母牛的 作用是 。 （5）以性染色體為XY的牛體細(xì)胞核取代卵細(xì)胞核，多次卵裂后，植入母牛子宮孕育，所生牛犢 A．為雌性B．性別不能確定C．為雄性D．雌、雄性比例為1：1 （6）多多、福福是世界上首次出現(xiàn)的雙細(xì)胞克隆牛，其克隆樣本是年產(chǎn)萬(wàn)千克的奶牛，試分析它們將來(lái)也一定高產(chǎn)嗎? （7）成活的5頭克隆牛中“動(dòng)動(dòng)”的體部花片和其他牛犢略有區(qū)別，黑色毛看起來(lái)比例小了點(diǎn)，引起這 種差別的原因可能是 造成的。這說(shuō)明生物的遺傳是 共同作 用的結(jié)果。 （8）奶牛傳統(tǒng)生育方式為一胎只生一頭，但專家們?cè)诮韪古ｓw內(nèi)植入兩枚克隆牛胚胎，成功培育了孿生 克隆牛，其意義是 。 （9）中國(guó)克隆牛研究首席科學(xué)家陳大元認(rèn)為，克隆動(dòng)物及其制品絕對(duì)安全，理由是 。 （10）我國(guó)權(quán)威人士表示，今后我國(guó)要大力發(fā)展養(yǎng)牛業(yè)，試從能量流動(dòng)角度說(shuō)明原因。 答案：（1）人體蛋白基因與奶牛胚胎細(xì)胞中DNA(即基因) （2）去核卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)與重組細(xì)胞①的細(xì)胞核(即核與質(zhì)) （3）相同。因?yàn)樗鼈兌际怯芍亟M細(xì)胞②經(jīng)過(guò)卵裂(有絲分裂)產(chǎn)生的（2分） （4）導(dǎo)人基因表達(dá)的產(chǎn)品是人血清蛋白，利用雌性奶牛可通過(guò)產(chǎn)奶把這種“表達(dá)物質(zhì)”分泌出來(lái)。 （5）核移植 胚胎分割 胚胎移植（6）基因工程和胚胎工程 （1）細(xì)胞核移植；組織培養(yǎng)；動(dòng)物胚胎移植 （2）無(wú)性繁殖；全能性 （3）雄性、雌性 （4）個(gè)體大易操作；為早期胚胎發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；為胚胎發(fā)育提供場(chǎng)所 （5）C （6）不一定，因?yàn)榄h(huán)境因素如飼養(yǎng)條件跟不上也會(huì)影響產(chǎn)奶量。 （7）受體卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)；細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)（8）為我國(guó)高產(chǎn)奶牛的迅速繁育開辟了新途徑 （9）動(dòng)物自然繁殖是通過(guò)精子和卵細(xì)胞結(jié)合，克隆動(dòng)物是用體細(xì)胞代替精子，并沒(méi)有改變動(dòng)物基因（10）牛吃草為人類提供肉和奶，可使能量盡可能流向人類。