选修3现代生物技术专题 专题3 胚胎工程
3.2
体外受精和早期胚胎培养
一、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、主要技术手段：
体外受精、早期胚胎的培养、胚胎移植
2、意义：
可以实现良种家畜的快速大量繁殖
培养法；对于 牛 、 羊 等家畜的精子常用化学法。
3.受精
获能的精子和培养
成熟的卵子，一般情
况下在 获能溶液 或
专用受精溶液 中完成 受精过程。
哺乳动物体外受精过程示意图
人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理 的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗 传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。
例2
例1
二、体外受精
主要包括 卵母细胞的采集 、 精子的获取 和 受精 等 几个主要步骤。 1.卵母细胞的采集和培养
采集对象 采集部位 采集方法 给供体注射促性腺激素， 促进多排卵之后从输卵管 中冲取卵子。 摘取刚屠宰动物的卵巢， 并从中采集卵母细胞。 借助超声波探测仪、内窥 镜或腹腔镜等工具，直接 从活体动物的卵巢中吸取 卵母细胞。 细胞培养 不需要， 直接用于 受精。 需要
例3 一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀
型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。 在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输 卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为 该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过 程如右图。请回答： （1）过程①是指在体外进行的 精子获能 处理， 从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程② 胚胎移植 称为 。 （2）在对胎儿进行镰刀形细胞贫血症的产前 基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取 物质③ DNA 进行PCR扩增。然后用MstⅡ 对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切 产物。据此判断，MstⅡ是一种 限制 酶。 （3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速 率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员 的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如 ④，据此判断胎儿为 正常母细胞的体外培养 体外受精
体外早期胚胎的培养
胚胎移植
精子采集 精子体外获能
体内发育
分娩
试管动物
华南虎是国家一级保护动物，可采用 试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括 D 的环节有 ①转基因 ②核移植 ③体外受精 ④体细胞 克隆 ⑤胚胎移植 A. ①③ B. ①④ C. ②⑤ D. ③⑤
小型动物
输卵管
卵巢 大型动物 卵巢
需要
牛卵巢
牛卵母细胞
试管牛（两头小牛）
体外受精胚胎
B超活采仪
牛活体采卵示意图
2.精子的收集和获能
（1）收集精子的方法:
假阴道法
手握法
电刺激法
家畜采精用假台畜
（2）精子的体外获能 在体外受精前，要对精子进行获能处理。通常采 用的体外获能方法有 培养法 和 化学诱导法 两种。 培养法： 精子在 获能液 中获能。 化学诱导法： 精子一定浓度的 肝素 或 钙离子载体 A23187溶液 中，用化学药物诱导获能。 对于 啮齿动物 、 家兔 和 猪 的精子，一般采用
胚胎冷冻保存（液氮中，－176℃）
牛体外受精胚胎工厂化生产流程图
下列关于胚胎工程的叙述，错误的是 B A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵 子在相应溶液中受精 B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚 胎移植 C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养 液通常都需加入血清 D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早 期胚胎培养和胚胎移植技术
三、胚胎的早期培养
精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养 液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。
培养液成分：水、无机盐、有机盐、维生素、激素、 氨基酸、核苷酸、血清等
胚胎培养发育到适宜阶段时，可将其取出向受体 移植或冷冻保存。
胚胎移植
不同动物胚胎移植时间是否相同？ 牛、羊：桑椹胚或囊胚阶段 小鼠、家兔：8～16个细胞阶段
（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可 卵巢 中获取。 以从已处死的雌鼠_______ 目的基因 （2）图中的高血压相关基因作为________ ， 载体 同种限制酶 切割后连接成 质粒作为______, 二者需用________ 重组载体，该过程与质粒上含有 限制酶切割位点 有 关。 （3）子代大鼠如果 检测到体内有相关蛋白 和 出现高血压 ，即可分别在分子水平和个体水平上 __________ 说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建 立高血压转基因动物模型。 （4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到 体外受精 的主要胚胎工程技术是_______ 、早期胚胎培养和 胚胎移植。
例4
例5 胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业
等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
（1）从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是 获能 后才能进行受精作 使卵母细胞成熟 _____________；从良种公牛采集的精子需_____ 用。 （2）在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外， CO2气体以维持_____________ 培养液的pH 。 还需要提供____ 胚胎移植 （3）图中过程A称为_____________ ，它在胚胎工程中的意义在于 提高优良母畜的繁殖率 ______________________ 。 （4）研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的的 显微注射法 ；获得转基因母 基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是__________ 牛奶中含有人类白细胞介素 即说明目的基因已经表达。 牛后，如果_______________________