《体外受精和早期胚胎发育》教学设计
教学目标
1、简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
2、简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。
3、认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
4、能够使用通俗语言介绍体外受精何早期胚胎培养技术。
教学重难点
教学重点:
(1)体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。
(2)哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。
教学难点:
(1)卵母细胞的采集和培养。
(2)精子的采集和获能。
教学过程
【导入】情景导入
师:谁知道2010年诺贝尔生理学和医学奖的内容是什么?
师:不知道,好,我们通过新闻来了解。
教师播放新闻“瑞典卡罗林斯卡医学院4号宣布,将2010年诺贝尔生理学和医学奖授予有试管婴儿之父的英国生理学家罗伯特o爱德华兹。今年85岁的爱德华兹现在是剑桥大学的名誉教授,他因创立体外受精这一技术而获得这一奖项。体外受精技术俗称试管婴儿技术。医学统计显示,世界上每10对夫妇中就有一对有生育问题,而试管婴儿技术可以帮助绝大多数夫妇实现有自己后代的梦想。”
师:该奖的项目是…
教师呈现婴儿从试管里出来的图片。
师:试管婴儿是这样产生的吗?
师:我们现在通过“试管婴儿”视频来思考“试管婴儿能解决什么实际问题?主要操作是什么?”
教师播放“试管婴儿”相关视频,“
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生育是人类正常生理现象,它使我们得以代代相传,但一些人因为生殖器官的病变或生殖细胞的缺陷造成了不孕。男子的精子数量太少而且精子不能向前游,只是胡乱地扭动,无法与卵子结合。针对这种情况,医生将从他妻子的卵巢中取出卵子,为了提高受孕的几率,最好有多一些的卵子。为此,医生让这位女士注射雌性激素以刺激卵巢多产生成熟的卵子。这次她的卵巢排出18个卵子,有12个是成熟的。医生精心挑选出她丈夫的12个精子,分别置入12个卵子中,然后将受精卵置于近似母体环境的培养皿中,让他们发育。三天后,经检查12个卵子中有8个成功受精,医生选出4个胚胎,利用导管将胚胎置于妻子的子宫内,2周后就可以知道是否怀孕了。自从第一例试管婴儿路易斯布朗于1978年降生至今,试管婴儿技术已让无数生育有困难的父母得偿所愿。”
师:第一个问题谁来解决?
师:第二个问题呢?
师:体外受精和早期胚胎培养就是我们这节课要学习的内容。
【导入】试管动物技术
试管动物技术应用到动物身上,就是试管动物技术。现在大家阅读试管动物技术的概念。
师:通过阅读,我们知道卵子和精子的成熟和受精都是在体外进行的,早期胚胎发育也是在体外进行的,然后移植到母体内产生后代。那么它在繁殖家畜方面有什么意义吗?给大家展示一组数据,看看你能发现什么问题?
品种 我国奶牛 良种奶牛
产奶量 3000Kg 10000Kg
品种 我国蒙古黄牛 澳大利亚纯种海福特牛(两岁)
体重 300Kg 800Kg
师:既然如此,我国怎样能得到大量的优质牛呢?请同学们谈谈你们的方案。
师:大家对上述同学的几个方案进行评价,看看有哪些缺点和优点?同学们可以从课本P69找到一些依据。
师:谁来评价第一种方案?
师:第二种方案呢?
师:细胞核移植呢?
师:现在我们看学案的自主学习,大家利用8分钟的时间通过阅读教材P69-73,自主完成学案的相关内容。
生:我国很多牛的品种,产肉量和产奶量与国际上的优良品种差距很大。
生:细胞核移植;引进优质牛;少量引进,自然繁殖;体外受精和早期胚胎培养
学生阅读课本P69。
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生:价格太高,买一头优质牛需要3万-5万元,消费不起。
生:牛的生育率很低,一头牛一胎只产一头犊牛,一生只能生育四五次。不划算所以排除。
生:细胞核移植技术难度很大,不容易成功。只能用第三种方案。
【讲授】卵母细胞的采集
卵母细胞的采集和培养,通常分为三种方式。第一种是超数排卵,实验动物如小鼠、兔以及家畜猪、羊等,其方法是用促性腺激素处理,使他们超数排卵,然后从输卵管中冲取成熟卵子,直接与获能的精子受精。第二种方法是活体采卵,大型家畜如牛、马等,技术人员利用超声波探测仪、腹腔镜和内窥镜等从活体卵巢中采集卵母细胞。以超声波探测仪为例,通过阴道壁将吸卵针插入卵巢中,借助超声波图像,从大卵泡中吸取卵母细胞,这种方法采集的卵母细胞需要在体外培养至减数第二次分裂的中期才能与获能的精子受精。第三种方法是从屠宰后母畜卵巢上采集卵母细胞,比如说牛的卵巢。 这种方法获得的卵母细胞也需要在体外培养至成熟后才能与获能的精子受精。这种方法的关键在于卵巢的保温和防止细菌的污染,所以要用生理盐水或磷酸缓冲液进行冲洗,然后放入保温瓶中,还需要在溶液中加入一定的抗生素,防止细菌污染。这种方法的最大优点是成本低,材料来源丰富,但确定母畜的系谱较为困难。
【讲授】卵母细胞的选择
我先来说一下卵母细胞的选择。卵母细胞要求形态规则,细胞质均匀,外围有多层卵丘细胞紧密包围。 卵母细胞有三层以上卵丘细胞紧密包围,细胞质均匀或是卵母细胞质均匀,卵丘细胞层低于三层或部分包围卵母细胞才可以被选用,也就是说并不是所有的卵母细胞都适合体外培养受精,根据需要,选择质量符合要求的才可以。接下来进行卵母细胞的成熟培养。通过超数排卵获取的卵母细胞已经在体内发育成熟,不需要进行体外培养,可以直接与获能的精子受精。对于未成熟的卵母细胞需要在体外进行培养成熟,培养时,先将卵母细胞放入培养皿中,然后在实体显微镜下经过挑选和洗涤后,放入成熟培养液中培养。通常采用微滴培养法,卵母细胞移入小滴后放入二氧化碳培养箱中培养,其条件是39℃、100%湿度以及含有5%CO2的空气,CO2的作用是维持培养液的PH。培养成熟后,用DNA特意性染料染色后,用显微镜进行观察,课件卵母细胞处于减数第二次分裂中期,这就是我们要求的卵母细胞。
【讲授】精子的采集以及获能
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体外受精不仅需要卵母细胞的采集和培养还需要精子的采集和获能。精子的收集有三种方法,第一种是假阴道法,适用于大型动物;第二种是手握法,适用于体型较小易于控制的动物;第三种是电刺激法,这种方法适用于经济动物和野生动物。精子收集后不能马上受精,必需经过获能。获能有两种方法:培养法和化学诱导法。培养法适用于啮齿动物、家兔和猪等;化学诱导法主要适用于大型动物。培养法的操作方法是将取自附睾的精子,放入人工配制的获能液中,培养一段时间;化学诱导法的操作方法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中培养。
精子和卵子进行体外受精时有一定的要求,首先是在受精前要对精子进行获能处理。新鲜或冷冻的精液是由精子和精清两部分组成,精清中含有能抑制精子获能的物质,所以要对精子精心离心处理,目的是除去精清以利于精子的获能。卵母细胞要在体外培养至减二中期,这时成熟的卵母细胞就可以与获能的精子进行体外受精,这个过程一般在获能液中进行。经过体外受精得到受精卵,然后进行受精卵的培养。
【讲授】体外受精
受精卵形成后就可以进行早期胚胎培养,早期胚胎需要放到发育培养液中培养,其成分有无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等,然后放入胚胎培养箱中。我们之前学过动物细胞培养液,与发育培养液的成分的区别是:前者含的盐类是无机盐和微量元素,后者是无机盐和有机盐;前者含的营养物质是糖和氨基酸,后者是氨基酸和核苷酸;前者含的调节物质是促生长因子,后者是微生物、激素;前者的特有成分是血清、血浆,后者是血清。 早期胚胎培养好了就可以进行移植,而移植需要选择适当的时间,不同的动物移植的时间也是不一样的,比如说牛和羊可以在桑椹胚或囊胚时期移植,对人来说可以更早一些,8-16个细胞阶段。胚胎进入母体内就可以发育成个体。
课后小结
师:这节课我们学习了一门技术——试管动物技术,应用在人身上就产生了试管婴儿,用在动物身上就产生了试管动物,它的过程包括2个环节,其中体外受精在体外进行的,正因为如此,我们称之为试管婴儿,受精器具相当于人体的输卵管。它的意义我们从两方面来分析,人和家畜。下面请同学们完成试管动物技术的小结。
板书
3.2 体外受精和早期胚胎培养
(一)体外受精
1、卵母细胞的采集和培养
2、精子的采集和获能
3、受精
(二)胚胎的早期培养
1、培养液成分
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