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3.2 体外受精和早期胚胎培养


3.2体外受精和早期胚胎培养
郑州101中学—张潇

1978年7月26日,世界首例试管婴儿“路易斯.布朗”

在英国诞生,现已成为母亲。

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

3、意义:
可以实现良种家畜的快速大量繁殖

4、试管动物技术过程
卵母细胞的采集 卵母细胞的体外培养 体外受精 精子采集 精子体外获能

体外早期胚胎的培养
胚胎移植

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,该技术包括的环 节有 D 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

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
小型动物 输卵管 卵巢 大型动物

采集方法

细胞培养

给供体注射促性腺激素,促进多 不需要,直 排卵之后从输卵管中冲取卵子。 接用于受精。 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。 需要

卵巢

需要

牛卵巢

牛卵母细胞 B超活采仪 试管牛(两头小牛)

体外受精胚胎

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

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

例2 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。

(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可以从已 处死的雌鼠_______ 卵巢 中获取。 (2)图中的高血压相关基因作为目的基因 ________,质粒作为 载体 二者需用___________ 同种限制酶 切割后连接成重组载体,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,所用到的主要 胚胎工程技术是体外受精 ________、早期胚胎培养和胚胎移植。

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 例3 产前基因诊断,过程如右图。请回答: 精子获能 (1)过程①是指在体外进行的__________ 处理,从而使精子与卵子结合形成受精卵;过程② 称为 胚胎移植 。 (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 (正常/患者/携带者)。

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

胚胎冷冻保存(液氮中,-176℃)

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

牛体外受精胚胎工厂化生产流程图

例4

B

下列关于胚胎工程的叙述,错误的是 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

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 使卵母细胞成熟 获能 后才能进行受精作用。 _____________;从良种公牛采集的精子需_____ (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,还需要 CO2 气体以维持_____________ 培养液的pH 。 提供____ 胚胎移植 ,它在胚胎工程中的意义在于 (3)图中过程A称为_____________ 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,需将目的的基 显微注射法;获得转基因母牛后,如 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。 果__________________________


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