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人教版生物选修3
3.3《 胚胎工程的应用前景》教学设计
课题 胚胎工程的应用前景 单元 3.3 学科 生物 年级 高二级
学习目标 一、知识与技能目标 1.掌握胚胎胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用，胚胎移植的重要地位和作用； 2.认同胚胎分割的应用及其意义； 3.掌握胚胎干细胞的概念和分离途径及研究意义。二、过程与方法目标1.阅读教材，了解胚胎移植的现状，总结胚胎移植的意义。 2.学习过程中注重自读、设问、讨论等多种形式的综合运用； 3.关于“胚胎干细胞”的学习过程，建议自己阅读教材和通过报刊、杂志、互联网等媒体搜集资料； 4.在学习本节时，如果有条件，可到家畜良种场参观，或倾听胚胎工程专家的专题讲座，以开阔视野，加深认识。三、情感与价值观目标 1.认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用； 2.关注胚胎工程的研究进展和应用价值。
重点 1. 胚胎移植的生理学基础、基本程序和应用；2. 胚胎分割的应用意义；3. 胚胎干细胞研究的意义；4. 胚胎干细胞的概念和分离途径。
难点 1. 胚胎移植的生理学基础；2. 胚胎干细胞的概念和分离途径。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课（第一课时） 通过多媒体向学生展示双胞胎试管婴儿，图片中的试管婴儿给这个家庭带来了天伦之乐。让学生回顾体外进行相关的技术。 当我们在体外获得了婴儿的早期胚胎后，下一步应怎样做才能孕育成幼体？ 学生思考、分析、回答问题。（体外受精、早期胚胎培养）胚胎移植 承上启下，让学生回顾上节课的内容，并有效地与本节内容有机地联系起来。
讲授新课 师：胚胎移植技术是胚胎工程不可缺少的终端环节。那么，什么是胚胎移植技术？我们通过以下几个问题来理解其概念，请大家翻开课本P74-75，阅读思考以下问题。1.什么叫胚胎移植？2.概念中“同种”的“种”是什么含义？3.供体、受体指的是哪些个体？4.早期胚胎获得有哪些途径？受体需具备什么条件？5.胚胎移植的地位如何？师：同学们根据问题进行小组内交流后，由代表与大家分享观点，老师指导同学们相互交流，并点评、补充。胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内。“同种”指的是同一物种。例如，加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出了荷斯坦奶牛。胚胎移植是胚胎工程其它技术的最后一道“工序”。师： 假如你现在有一枚准备移植的高产奶牛胚胎，在移植前也许会思考很多问题，如：移植到任何一头母牛的子宫内都可能发育吗？等等，因此，要解决这些问题，都需要对胚胎发育进行生理学方面的研究。需要我们解决的问题有以下几个，请大家阅读课本P76，回答以下问题：1. 准备移植的胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都可能发吗？为什么？2.从供体收集胚胎，会不会对供体和胚胎产生伤害？为什么？3.受体对植入子宫的外来胚胎会不会产生免疫排斥反应？4.植入受体的胚胎能保留供体双亲的遗传物质吗？师：同学们根据问题进行小组内交流后，由代表与大家分享观点，老师指导同学们相互交流，并点评、补充。师：是否理解了胚胎移植的生理学基础，下面通过Ｐ76讨论中的两个问题加以检验。问题1：问题2：（问题略）师：胚胎工程技术人员是如何进行胚胎移植的？请同学们根据Ｐ77 《牛胚胎移植流程图》总结一个用文字表述的胚胎移植的基本程序。 师：胚胎移植成功率的高低决定于供、受体生理环境的一致性。在胚胎移植过程中，用激素对供、受体母牛进行同期发情处理；移植前用直肠检查技术了解受体黄体发育的情况，然后将供体胚胎移入受体母牛有黄体一侧的子宫角，这些操作技术都是为了保证供、受体母牛生理环境条件的一致，使移入受体的胚胎能被接受，并继续发育。所以胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。若产生的后代有性别的要求，移植前要进行性别筛选。师：与胚胎工程其它技术相比，胚胎移植已经是较成熟的技术。1890年，英国的W.Heape成功地进行了家兔的胚胎移植实验，证实了早期胚胎在生理条件一致的受体母兔内正常发育的可能性。20世纪60年代，胚胎移植技术在畜牧业生产中的研究取得了很大进展，20世纪70年代后，胚胎移植技术在畜牧生产中被广泛应用，极大地推动了畜牧业生产的发展。最后让我们一起来了解胚胎移植技术的现状和意义。请同学们结合课本中图3-17，阅读教材关于《胚胎移植的现状和意义》的内容，并总结出胚胎移植的现状及意义。师：你如何理解课本中图3-17下面的“胚胎移植可充分发挥雌性个体的繁殖潜力”这句话？生：1.对于家畜来说，通过胚胎移植，可大幅度增加优良个体母畜和公畜后代的数量，使良种种畜群迅速扩大，从而加速了育种工作和品种改良。2.胚胎冷冻保存技术的成功，在世界范围内，可做到胚胎移植不受时空的限制，在国际和国内进行交换，从而完全代替了活畜引种，从而大量节省购买种畜的费用。3.一头供体良种母牛平均每次处理收集到的胚胎移植后可产下3~4头良种犊牛，而每年对良种供体母牛，可进行4~5次处理，这样，一头良种供体母牛一年可生下的良种犊牛可达十几头或数十头。与自然状态下所生的后代比进行胚胎移植的优势是：（1）大大缩短了供体本身的繁殖周期；（2）增加供体一生繁殖的后代数量。老师总结：在我国，牛、羊胚胎移植是日臻完善和成熟，不久将来，很可能成为一项常规的繁殖技术。胚胎移植技术为为胚胎工程的最终技术环节，也将推动胚胎工程其它技术的研究和应用。 学生阅读教材，重点部分作上标记，并由不同的同学汇报阅读成果。学生阅读教材P76，找到相关的胚胎移植的四个生理学基础，并回答相关问题。学生进行小组内交流后，由代表上讲台讲解并画出胚胎移植的基本程序，老师指导同学们相互交流，并点评、补充。学生阅读后总结胚胎移植的现状：我国近10年来，牛和羊胚胎移植在部分地区已进入生产应用阶段。意义：胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的系列潜力。 以问题为线索，通过阅读学会分析、解答胚胎移植的关键词，师生在讨论、分析中进一步理解胚胎移植的定义。学生通过分组讨论，带着问题阅读教材，寻找答案。在理解胚胎移植的四个生理学基础的前提下，老师提出讨论加深对胚胎移植的生理学基础的理解。锻炼学生的语言表达能力和概念图的表达能力，加深同学对胚胎移植过程的理解。训练学生自学、阅读、归纳的能力。引领学生认识科学、技术、社会三者之间的关系。
板书
导入新课（第二课时） 师：桑椹胚之前每一个细胞都具有什么特点呢？（发育的全能性），哪个时期开始出现分化的时期是？（囊胚期开始分）如果在胚胎发育的早期，将胚胎进行分割，我们有没可能得到由一个受精卵发育而来的多个胚胎呢？ 学生回忆知识，并回答有关问题 温故知新，让学生回顾上节课的内容，并有效地与本节内容有机地联系起来
讲授新课 师：请大家阅读课本P78《胚胎分割的发展史》，并回答以下问题，由代表与大家分享其见解。1.胚胎分割的概念？胚胎分割的特点？.理论基础是什么？胚胎分割的时期？ 参考答案：1.概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份，4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2.特点：后代具有相同的遗传物质，因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。 3.理论基础： 动物胚胎细胞的全能性。 4.胚胎分割的时期为：囊胚或桑椹胚。师：进行胚胎分割需要什么工具，如何进行操作，要注意什么问题呢，请大家阅读P79有关内容。参考答案：使用的主要仪器： 实体显微镜和显微操作仪。具体操作：用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。操作注意事项： ①对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育 ②胚胎分割的份数越多，操作的难度会越大，移植的成功率也越低。师：对囊胚阶段的胚胎进行分割，为什么要将内细胞团均等分割？师：尽管已经在多种动物中取得成功，实践中，胚胎分割技术有哪些缺陷呢？师：胚胎工程中要了解的技术除了以上介绍的技术外，现在生命科学研究的热门课题还有——胚胎干细胞。请大家阅读课本P80，从以下几个方面了解胚胎干细胞。1.胚胎干细胞的概念？2.胚胎干细胞的分类、来源是什么？3.胚胎干细胞有何特点？4.胚胎干细胞有哪些用途？参考答案：1.概念：简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 2.干细胞分类：（1）全能干细胞（2）多能干细胞（3）专能干细胞3.来源：早期胚胎、 原始性腺细胞4.特点:1)形态：体积小、细胞核大、核仁明显。2)功能：具有全能性；可以分化成任何一种组织。3）在体外培养的条件下，ES细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。5.主要用途 (1)治疗人类的某些顽症 利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。 (2)培育出人造组织器官，用于器官移植 解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 (3)研究体外细胞分化的理想材料ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态 诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。 师：ES细胞的应用前景着众多科学家投入到这一的研究中，目前，细胞有分离、培养的研究，以及ES细胞的选择、检测和全能性的维持，不仅是胚胎工程的前沿课题之一，也是当前生命科学研究的热门课题之一。 学生阅读教材P78，找到相关的胚胎分割的概念。由学生进行小组内交流后，由代表与大家分享。学生阅读教材，找到相关的内容，由学生进行小组内交流后，由代表与大家分享。学生找出技术的缺陷（1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；（2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。学生阅读教材，找到相关的内容，由学生进行小组内交流后，由代表与大家分享。 使学生学会用发展的眼光看待胚胎分割技术，并重点理解概念的要素。尝试自主学习和合作学习。让学生辩证分析胚胎分割技术的优势与不足。尝试自主学习和合作学习。激发同学断续朝着科学的前沿不断进取，争取获得更大进步。
课堂小结 师：这节课主要讲述了胚胎分割技术和胚胎干细胞技术，大家重点要掌握胚胎分割技术的概念、理论基础、操作和胚胎干细胞的概念、分类、来源、特点、用途。 同学们完成课堂小结。 对本节所学知识进行概括，明确所学的主要内容
板书
定义
胚胎移植的生理学基础
胚胎移植
胚胎移植的基本程序
胚胎移植的现状和意义
概念
胚胎分割
操作
概念
主要用途
胚胎干细胞
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胚胎工程的应用前景
人教版 高二级下
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教学目标
导入新课
双胞胎试管婴儿
第一课时
请大家翻开课本P74-75，阅读思考以下问题。
1.什么叫胚胎移植？
2.概念中“同种”的“种”是什么含义？
3.供体、受体指的是哪些个体？
4.早期胚胎获得有哪些途径？受体需具备什么条件？
5.胚胎移植的地位如何？
教学目标
新课讲解
1.概念:
将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。
一、胚胎移植
胚胎的来源：
雌性动物体内的早期胚胎或通过体外受精及其他方式得到的胚胎。
供体：提供胚胎的个体。
受体：接受胚胎的个体。
受体的条件：同种、生理状态相同的雌性动物。
2.本质:
生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程。
请大家阅读课本P76，回答以下问题：
1. 准备移植的胚胎，移植到任何一头母牛的子宫内都可能发吗？为什么？
2.从供体收集胚胎，会不会对供体和胚胎产生伤害？为什么？
3.受体对植入子宫的外来胚胎会不会产生免疫排斥反应？
4.植入受体的胚胎能保留供体双亲的遗传物质吗？
二、胚胎移植的生理学基础
(1)供体和受体相同的生理环境；
(2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能；
(3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥；
(4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。
1、在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？例如，供、受体的发情时间要一致吗？供体胚胎移入受体子宫的位置，应与在供体内的位置相同或相似吗？
答案：应对供体和受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步后一致，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。因此，必须做到供、受体母畜的发情时间一致。同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置相同或相似，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有黄体存在。
2、胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗？
正确。
胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。
三、胚胎移植的基本程序
（1）对供体、受体进行选择
供体：遗传性能和生产性能优秀的个体；
受体：健康和正常繁殖能力的个体
处理：同期发情
具体做法：注射相关激素。
（2）采集卵母细胞
方法：
超数排卵
具体做法：
注射促性腺激素
（3）配种或人工受精
精子来源：
同种优良的雄性动物。
（4）胚胎的收集
在配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来。
为什么在第7天进行冲卵？
（5）对胚胎进行质量检查
你知道检查的目的吗？
此时胚胎处于什么时期？
（6）胚胎的保存或移植
胚胎保存的条件是什么？
胚胎为什么要保存？
（7）胚胎的移植
方法一：手术法
具体做法：引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口。
方法二：非手术法
将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
（8）对受体母牛进行是否妊娠的检查
（9）受体母牛产下胚胎移植的犊牛
①该过程中两次使用促性腺激素，
第一次对受、供体进行同期发情处理；
第二次用于供体的超数排卵。
②该过程中的两次检查：
第一次对收集的胚胎进行检查；
第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
③产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，
性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。
④冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。
三、胚胎移植的现状和意义
(1)可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,缩短繁殖周期,增加一生繁殖的后代数量。
(2)加速育种工作和品种改良；
(3)大量节省购买种畜的费用；
(4)一胎多产；
(5)保存品种资源和濒危物种；
第二课时
导入新课
请大家阅读课本P78《胚胎分割的发展史》，并回答以下问题，由代表与大家分享其见解。
1.胚胎分割的概念？
2.胚胎分割的特点？
3..理论基础是什么？
4.胚胎分割的时期？
1.概念:
采用显微手术（机械方法）的方法将早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,经体内或体外培养后植入受体，以得到同卵双胎或同卵多胎的技术。
2.特点：
后代具有相同的遗传物质，
因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
3.理论基础
动物胚胎细胞的全能性。
所以胚胎分割的时期为：囊胚或桑椹胚。
一、胚胎分割
进行胚胎分割需要什么工具，如何进行操作，要注意什么问题呢，请大家阅读P79有关内容。
4.使用的主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。
5.具体操作
用分割针或分割刀片将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半胚移植给受体。
选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。
基本过程：
6.操作注意事项：
①对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要将内细胞团均等分割。
原因：内细胞团一般到囊胚阶段才出现，它是发育为胚胎本身的基础细胞，其他细胞为滋养细胞，只为胚胎和胎儿发育提供营养。若分割时不能将内细胞团均等分割，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。
7.胚胎分割技术的缺陷
（1）刚出生动物的体重偏低，毛色和斑纹还存在差异；
（2）采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的。
8.胚胎分割技术的应用
为转基因技术、性别控制技术提供活胚材料。
阅读课本，思考以下问题：
1.胚胎干细胞的概念？
2.胚胎干细胞的分类、来源是什么？
3.胚胎干细胞有何特点？
4.胚胎干细胞有哪些用途？
概念：由 或 中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。
1.胚胎干细胞
早期胚胎
原始性腺
全能干细胞（胚胎干细胞）
桑椹胚及以前（如受精卵）
由内细胞团细胞、原始性腺细胞分离出来
能发育成完整个体
多能干细胞(成体干细胞)
能分化出动物体内的多种组织（造血干细胞）
专能干细胞
如成肌细胞、皮肤生发层细胞等
能分化出特定的（一种或两种）组织
2.按照分化潜能大小来分类:
3.特点
形态：
体积小、细胞核大、核仁明显
功能：
具有发育的全能性，可以分化成任何一种组织。
体外培养，只增殖不分化。可冷冻保存；可进行遗传改造。
（1）治疗人类的某些顽症。
人类由于细胞坏死、退化或功能异常引起的疾病，如帕金森综合症、少年糖尿病和老年痴呆症等，已成为医学上尚未攻克的顽症。利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织 细胞的特性，移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面，用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑难病症。
4.主要用途
（2）培育出人造组织器官，用于器官移植
随着组织工程技术的发展，通过ES细胞体外诱导分化，还可以培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
（3）ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料。
ES细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。
诱导因子：诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化。
教学目标
巩固提升
让羊产牛奶，科学家对此做了相关的构想，过程如下图所示。请根据图完成相关问题：
(1)图中涉及的现代生物技术有__________________。
(2)小羊a、小羊b、小羊c的性状表现________(填“相同”或“不同”)，你的理由是__________。
(3)有人设想将羊体细胞与牛体细胞进行融合，以获得新物种“羊—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一构思？________；你的理由是_____。
答案：(1)基因工程、核移植、胚胎移植、胚胎分割、动物细胞培养
(2)相同 这些个体都是由同一个(重组)细胞发育形成的
(3)不能 因为高度分化的动物体细胞的全能性受到抑制，由羊体细胞和牛体细胞融合得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体，即使得到一个个体也不能成为一个新物种，因为它不能正常生殖(本题具有开放性，其他与本答案相近的合理答案也可)
教学目标
课堂小结
这节课主要讲述了胚胎分割技术和胚胎干细胞技术，大家重点要掌握胚胎分割技术的概念、理论基础、操作和胚胎干细胞的概念、分类、来源、特点、用途。
谢 谢！
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