資源簡介

體外受精和早期胚胎培養
一、教材分析
本節課是高中生物教材選修三第三章第二節的內容，是學生在學習了體內受精和早期胚胎發育的基礎上展開的。本節課進一步學習胚胎工程技術，著重簡述哺乳動物體外受精及早期胚胎培養的技術方法。體外受精在胚胎工程技術中應用得較多，是胚胎工程技術的基礎。胚胎工程與基因工程、細胞工程等現代生物科技聯系密切，比如將基因表達載體導入受精卵中，在體外完成早期胚胎培養，然后移植到生物體內。這是基因工程與胚胎工程的結合，卵母細胞在體外培養至成熟的過程中，利用了細胞工程中的動物細胞培養技術，體現了胚胎工程與細胞工程的結合。關于“試管嬰兒”，存在著倫理道德方面的問題，因此與《生物技術的安全性和倫理問題》這個專題存在著一定的聯系。
二、教學目標
1．知識與技能
（1）簡述哺乳動物體外受精技術的主要操作步驟。
（2）認同體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。
（3）掌握胚胎早期培養的目的和方法。
2．過程與方法
以“試管牛”為例，讓學生以胚胎學家的身份去思考、去探究，從而激發他們學習的興趣，讓他們養成主動獲取知識的習慣。
3．情感態度與價值觀
學生通過利用已學的體內受精和早期胚胎發育的知識，合理的推理和設計體外受精與胚胎培養的流程，從而發現理論與實踐的結合點與差異，體會科學探索的艱巨性，掌握科學探究的一般方法。
三、教學重難點
重點：
（1）了解體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。
（2）簡述哺乳動物體外受精技術的主要操作步驟。
難點：
（1）卵母細胞的采集和培養。
（2）精子的采集和獲能。
（3）胚胎的早期培養的目的和方法。
四、教學準備
多媒體課件、導學案。　　
五、課時安排
1課時。
六、教學過程
設置情境，導入新課：
我的一戶鄰居夫妻感情很好，一切讓人看起來是那么的美好。美中不足的是結婚多年沒有孩子，家里少了一點孩子帶來的樂趣。經檢查，是因為妻子輸卵管不通，醫生給他們提供了一個建議——試管嬰兒。這項技術目前已經基本成熟，成功率很高，解決了很多類似這樣夫妻的問題。那么什么是試管嬰兒技術呢？其流程又是什么？
（一）試管動物技術
多媒體展示兩幅圖，一幅是可愛的試管嬰兒，一幅是教材上的試管牛和試管羊。為什么他們沒有在試管里卻分別被稱為試管嬰兒和試管牛、試管羊呢？難道試管動物是指動物體一直在試管中生長發育嗎？
學生閱讀教材P69第一自然段，自主學習和歸納試管動物形成的大概過程。
教師強調過程：體外培養至成熟、體外受精、培養成早期胚胎、胚胎移植。并且多媒體展示流程原理的圖片。
提問：試管嬰兒可以解決某些家庭的不孕不育的難題。大家試想一下，自然界普通牛的產生那么方便為何又要人工創造試管牛呢？多媒體展示我國肉牛、奶牛與國際上優良品種的差距。然后層層設問質疑：那么我們從國外大量引種可以嗎？（可以，但是價格高，成本太大）我們少量引種，然后將其快速的大量繁殖呢？（有困難，因為牛的生殖率太低，一頭牛一生才產四五頭犢牛）
教師借此情境利用多媒體及時展示母牛體內的卵母細胞圖片和公牛產生的精子圖片。引導學生進一步思考：其實母牛體內的卵母細胞和公牛產生的精子是很多的，能不能取出來讓它們在體外受精，然后將培養成的胚胎再移植回母體，從而實現目的呢？如果這樣大膽的設想可以實現的話，那么優良品種的動物就可以實現快速的大量繁殖了，意義就太大了。下面我們就以試管牛為例來學習它的實施過程吧。
提問1：動物體內胚胎的形成需要經過怎樣的過程？
（精子和卵子的發生→精子獲能和卵子成熟→體內受精→早期胚胎發育）
提問2：如果要培育體外胚胎需要哪些過程和環節呢？
（采集精子和卵子→精子獲能和卵子成熟→體外受精→體外早期胚胎）
（二）體外受精
1.卵母細胞的采集和培養
（1）采集方法
①超數排卵法
提問3：該方法適用的動物類型有哪些？如何實現動物體超數排卵？
（適用于小鼠、兔、豬、羊等小型動物。用促性腺激素處理動物體，從而使它們排出更多的卵子）
提問4：為什么這種方法采集到的卵子可以直接與獲能的精子體外受精呢？
（處理之后排出的大量卵子依然是未完全成熟的，需要在輸卵管里進一步成熟，所以，從輸卵管里沖取的卵子已經具備了受精能力）
②從屠宰母畜的卵巢采集卵母細胞提問5：從卵巢中采集的卵子可以直接受精嗎？需要怎么處理？
（不可以，因為卵巢里未排卵之前的卵子是不成熟的，不具備受精能力。需要取出后在體外進行人工培養到MⅡ中期）
③活體卵巢中吸取卵母細胞
提問：活體取卵需要使用的儀器有哪些？是否可以直接受精？
（需要借助的儀器設備有超聲波探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等。采集以后同樣需要人工體外培養到MⅡ中期才具備受精能力）
特別提醒大家：后兩種方法適用于大型家畜或大型動物。
提問6：如果讓你培育試管牛，你會選擇哪種方法去采集卵母細胞？為什么？
（應該選擇第二種方法比較好，因為這種方法成本低廉，操作簡單）
過渡：有了卵母細胞，如何得到具備受精能力的精子呢？
2.精子的采集和獲能
學生閱讀教材P70-71，思考并回答以下問題：
提問7：教材圖片中顯示的是牛采集精子的方法，這種方法叫什么？
（假陰道法）
提問8：除此之外，還有哪些方法可以使用？適用的動物范圍如何？
（還有手握法和電刺激法。手握法適用于豬、犬等體型較小易于控制的家畜；電刺激法適用于野生或經濟動物）
提問9：精子采集以后需要獲能處理，目前有哪些方法使精子可以體外獲能呢？
（培養法：將采集的精子放入人工配制的獲能液中，適用于嚙齒動物、家兔和豬等動物；化學誘導法：精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中，適用于牛、羊）。
3.受精
獲能的精子和培養成熟的卵子，一般情況下都可以在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。
（三）胚胎的早期培養
1.教師結合教材P73的相關內容，深度解讀以下問題：
（1）屠宰場收集到的卵巢如何保存？采集后精子可以怎樣保存？
（收集得到的眾多卵巢可以放在有生理鹽水的保溫瓶里保存；采集后的精子如果不能及時使用則需要冷凍保存）
（2）從卵巢中抽取到的卵母細胞都適合用來培養嗎？怎樣培養？
（并非都適合用來培養，因為在卵巢中不同的卵子成熟度不同；培養時將經過挑選的卵母細胞放入培養皿中的培養液小滴中，然后將培養皿放在培養箱中進行培養）
（3）獲能處理時為什么要將精子離心處理？
（目的是除去精清中含有能抑制精子獲能的物質，以利于精子在獲能液中獲能。）
（4）什么是培養液小滴？
（就是在一個小培養皿里用移液槍吸取培養液做幾個小液滴，這樣做有三個作用：一是限制精卵活動范圍；二是如果發現受精的卵可以及時移到另外一個干凈的液滴里；三是做成小滴后一般會在其上覆蓋礦物油，放到培養箱里培養，以防止細菌污染。）
（5）怎樣知道受精是否完成？
（用實體顯微鏡觀察，發現透明帶和卵黃膜之間有兩個極體時就說明已經受精）
過渡：得到受精卵之后應該做什么呢？
2.胚胎的早期培養
學生閱讀教材后，設置以下問題：
（1）在什么培養液中培養受精卵？
（發育培養液）
（2）發育培養液與動物細胞培養液成分是否相似？各有何成分？
（相似但不完全相同；發育培養液成分為無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸和核苷酸等營養成分，以及動物血清。動物細胞培養液成分為無機鹽、微量元素、糖、氨基酸、促生長因子、血清、血漿）
（3）早期胚胎培養的目的是什么？
（目的有兩個：①精子和卵細胞在體外受精后，應將受精卵移入發育培養液中繼續培養，以檢查受精狀況和受精卵的發育能力。②當胚胎發育到適宜的階段時，進行受體移植或冷凍保存。）（4）培養出的胚胎一定要移植嗎？移植時選擇什么時期、什么性別的胚胎?
（不一定要移植，可以暫時冷凍保存；移植時間和性別因動物種類和培育目的而異。如果是培育高產奶牛的試管牛，則應該選擇桑椹胚或囊胚進行移植，并且要選擇發育為母牛的胚胎，如果是肉牛就無所謂性別了。如果培育試管嬰兒，則試管胚胎可在8～16個細胞階段移植，并且通常禁止性別鑒定）
七、課堂小結
本節課我們學習了三個問題：一是試管動物技術的意義；二是卵子和精子的采集與培養；三是胚胎的早期培養。試管嬰兒這項技術不但可以解決很多人的不孕不育問題，還可以使優良動物品種實現快速繁殖。培育試管動物的第一步就是采集卵母細胞和精子并使其體外受精，其實際依據就是體內受精的原理。采集精子和卵子的方法各有多種，要因動物而異。
八、教學反思

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