生物：3.3《胚胎工程的应用及前景》学案（1）（新人教版选修3）

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胚胎工程的应用及前景
【课标解读】
1、知识方面 举例说出胚胎移植和胚胎分割。
2、情感态度与价值观方面
认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。
关注胚胎工程的研究进展和应用价值
3、能力方面 搜集胚胎工程研究进展的资料，撰写专题综述报告。
【学习重点】
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。
【学习难点】 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。
【自主探究】
知识点 观察与思考 归纳与结论
导入新课 牛的繁殖率非常低，一头牛一年只能繁殖一头犊牛，现有一雄一雌两头良种奶牛以及数头本地奶牛，试问采用何种措施可在一年内繁殖数头良种奶牛？阅读材料并且结合已学过的现代生物技术思考。 可以采用的技术非常多例如：核移植即克隆技术、体外受精技术等，但这些技术最后一步都需要胚胎移植
一、胚胎移植 （一）、胚胎移植的基本程序学生仔细阅读课本74页图3—16胚胎移植的示意图和77页图3—19胚胎移植的流程图，思考并且讨论以下几个问题：1、将右边的流程图补充完整2、该怎样选择供体公牛和母牛？3、对受体牛有什么要求？4、为什么对供受体牛进行同期发情处理？采用什么激素？5、冲卵在哪一步中？冲卵指的是冲出卵子吗？6、⑦中为什么要对受体母牛进行检查 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
胚胎移植 7、何为超数排卵？ 是指给供体母畜注射促性腺激素，使其发情，一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。
（二）、胚胎移植的生理学基础思考问题：准备移植的胚胎移植到任何一头母牛的子宫中都可以吗？供受体进行胚胎移植时会不会发生免疫排斥？这就涉及到胚胎移植的生理基础阅读课本76页胚胎移植的生理学基础思考讨论1、胚胎移植的生理学基础是什么？2、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？3、胚胎移植的实质是什么？ 1、胚胎移植的生理基础四点内容：第一，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物的供、受体生殖器的生理变化是相同的，这就为胚胎移植提供了相同的生理环境。 第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与_母体子宫建立的联系，而是处于游离状态，这就为胚胎收集提供了可能。 第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 第四，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但移入受体的胚胎的遗传特性，在孕育过程中不受任何影响。2、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或一致，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。3、可以把胚胎移植简单概括为早期胚胎在相同的生理环境下空间位置的转移。
（三）胚胎移植的概念和地位通过以上学习自己总结胚胎移植的概念。何为供体和受体？思考总结胚胎移植中胚胎的来源有哪些？胚胎移植的地位 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、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。提供胚胎的个体称为供体，接受胚胎的个体称为受体。供体和受体共同繁殖后代。胚胎来源 ①雌性动物体内的胚胎（需要经过冲卵） ②通过体外受精获得的早期胚胎培养③通过转核移植技术获得的重组胚胎④通过转基因技术获得的胚胎地位：胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序
（四）胚胎移植的现状和意义1、胚胎移植的现状2、胚胎移植的意义 1、近十年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入生产应用阶段。羊的胚胎移植的效率比奶牛还要高2、充分发挥雌性优良个体繁殖潜力。供体的主要职能变为只生产具有优良遗传特性的胚胎，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由受体取代，大大缩短了供体本身的繁殖周期
二、胚胎分割 学生分组讨论双胞胎的原因？自然存在的同卵双胎现象为胚胎分割提供了理论基础，我们可以采用人工手段将早起胚胎成两份或数份—胚胎分割1、胚胎分割的定义阅读课本78页胚胎分割的发展简史想一想早期胚胎能不能无限分割？2、胚胎分割使用的仪器设备？3、胚胎分割的基本步骤4、囊胚期的内细胞团有何功能？对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意什么？为什么？ 双胞胎分同卵双生和异卵双生，异卵双生是两个卵分别受精的结果，同卵双生则来源于同一受精卵，在卵裂过程中由于不明原因引起胚胎中的细胞相互分离而产生同卵双胞胎。1、胚胎分割是指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。意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，胚胎分割可以看做动物无型繁殖或克隆的方法之一。不能，实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性有限，目前以二分胚胎的移植效率最高。2、实体显微镜和显微操作仪3、进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后，用分割针或分割刀进行分割。具体操作程序：用工具将胚胎切开，吸出其中的半个胚胎，注入预先准备好的空透明带中，或直接将裸半的胚胎移植给受体。4、内细胞团在囊胚阶段才出现，它将来发育成胎儿的各种组织。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步的发育
三、胚胎干细胞 干细胞分类仔细阅读课本80页，思考讨论1、胚胎干细胞的概念。2、胚胎干细胞的功能和主要特点是什么？3、胚胎干细胞的主要用途如何？4、查阅资料，了解胚胎干细胞的研究进展是怎样的？ 干细胞分为三类：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞 胚胎干细胞属于全能干细胞1、来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES细胞或KS细胞 。2、在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体体内任何一种组织细胞。具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为细胞小，细胞核大，核仁明显；在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、胚胎干细胞的主要用途是：①是研究体外细胞分化的理想材料，在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能维持不分化的状态。在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导细胞向不同细胞和组织分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；③可以用于治疗人类由于细胞坏死、退化或者功能异常引起的顽症。③随着组织工程技术的发展，通过体外诱导分化，定向培育人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
【尝试构建知识网络】
胚胎移植
特点：
选材：
设备：
来源：
特点：形态上： 功能上：
体外培养：
应用： 、
【典型例题】
【例1】、胚胎移植技术目前主要应用于( )
A.?解决某些不孕症者的生育问题 B.?治疗某些遗传病
C.?提高良种家畜的繁殖力 D.?提高动物的抗病力
解析：胚胎移植技术（用于人类即平常我们所说的试管婴儿），主要是从母体取出卵细胞，在体外进行人工受精、分割、培养，当胚胎发育到一定时期，再将胚胎移植到母体子宫内继续发育成胎儿的技术。胚胎移植技术应用于人类，解决了某些不孕症者的生育问题；应用于家畜，则是为了提高家畜的繁殖能力(一头奶牛正常情况下，一生最多只能繁殖10头小牛，而用胚胎移植技术，一生则能生40头小牛)。该技术不能提高动物的抗病能力，也不能治疗某些遗传病。考查生物新技术及应用，是当今高考的热点问题。
答案 A、C
【例2】表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是( )
A.?试管动物培养 B.?胚胎移植 C.?胚胎分割移植 D.?受精卵移植
解析： 表现型不同的母牛，其基因型一定不同，生育出基因型完全相同的子牛，根据题目给出的选项 ，很可能是将胚胎分割移植，该技术可提高牛的产仔率。
答案 C
【例3】、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。以下说法不正确的是 （ ）
A．这里说的同“种”是指同一“物种”
B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功
C．同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功
D．不管是否妊娠，同种动物生殖器的生理变化都是一样的
答案D
【自我诊断】
一、基础训练：.
1、“冲卵”是指（ ）
A. 把受精卵从子宫冲洗出来 B. 把卵细胞从子宫冲洗出来
C. 把卵细胞冲散，便于收集 D. 把胚胎从子宫冲洗出来
2、在进行囊胚切割时，要注意将( )等分。
A. 透明带 B. 滋养层 C. 内细胞团 D. 囊胚腔
3、干细胞按分化潜能的大小，基本上可分为（ ）
A．专能干细胞、多能干细胞两类 B．专能干细胞和全能干细胞两类
C．专能干细胞、多能干细胞和全能干细胞三类 D．多能干细胞和全能干细胞两类
4、以下哪一项是胚胎工程的最终技术环节（ ）
A. 胚胎分割 B. 胚胎移植 C. 胚胎培育 D. 体外生产胚胎技术
5、在胚胎移植中供体的主要职能是（ ）
A. 提供优良的供体基因 B. 提供优良遗传特性的胚胎
C. 提供卵细胞 D. 提供精子
6、对供体母畜实施超数排卵处理时，所用的激素是（ ）
A. 孕激素 B. 促性腺激素释放激素 C. 性激素 D. 促性腺激素
7、从供体母畜收集的胚胎，可以直接向受体移植，也可以放入（ ）中保存。
A. 液氧 B. 干冰 C. 液氮 D. 培养箱
8、胚胎干细胞的特点是 （ ）
A.在形态上，表现为体积大，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
B.在形态上，表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
C.在形态上，表现为体积小，细胞核小，核仁不明显；在功能上不具有发育的全能性
D.在形态上，表现为体积大，细胞核小，核仁明显；在功能上具有发育的全能性
9．下图是牛胚胎分割示意图。请据图回答下列问题：
(1)进行胚胎分割时，应选择发育到___________和___________时期的胚进行操作。
(2)①指的是___________，②指的是___________。
(3)通过胚胎分割产生的两个或多个个体具有的特点是______________________。
(4)在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意_______________________________，
原因是_________________________________。
二、能力提高
1、能提高良种家畜繁殖能力的细胞工程技术是（ ）
A.组织培养 B.细胞融合 C.胚胎移植 D.细胞核移植
2、下列有关动物胚胎移植的叙述中，不正确的是（ ）
A．从受孕母畜体内取出的受精卵或胚胎均能移植
B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情状态
C．超数排卵技术要使用一定的激素
D．试管婴儿技术只有受精及早期卵裂过程在体外进行
3、奶牛场通过性别控制获得更多的雌性牛犊，以增加牛奶产量。可以采取的方法是（ ）
A．通过分离出X精子并与卵细胞结合受精
B．通过分离出X精子和Y精子并与卵细胞结合受精
C．通过分离出Y精子并与卵细胞结合受精
D．通过分离含X,Y染色体的精子与卵细胞结合受精
4、对供体母牛进行胚胎收集时，胚胎应发育到（ ）
A. 桑椹胚或囊胚 B. 囊胚或原肠胚 C. 原肠胚 D. 8细胞或16细胞
5、下列关于胚胎移植的叙述不正确的是 （ ）
A、胚胎移植全部属于无性繁殖 B、可以充分发挥雌性优良个体的繁殖能力
C、大大缩短了供体本身的繁殖周期 D、供体的主要职能变为只产生具有优良遗传特性的胚胎
5、为了大力发展我国的肉牛和奶牛养殖业，科学家们在育种途径上进行了大胆探索，并取得了初步成果。
Ⅰ.2002年1月中旬到2月中旬，中国自主完成的首批成年体细胞克隆牛在山东曹县五里墩陆续降生。克隆牛有3个母亲，A牛提供细胞核即供体细胞，B牛提供去除细胞核的卵细胞即受体细胞，两种细胞在电脉冲的刺激下融合之后，通过细胞分裂形成早期胚胎，再将这个胚胎植入C牛子宫内。请回答下列问题：
（1）培育出的克隆牛几乎就是_____________牛复制品，这是因为控制牛性状遗传的物质主要存在于_______________________中。
（2）克隆牛的培育成功说明了_____________________________________________。
Ⅱ.在克隆技术出现之前，育种工作者已经开始采用胚胎分割移植方法来尽快繁育更多的优质牛。这种育种技术的主要步骤是：将经过人工受精得到的受精卵在试管内培养到8个细胞的胚胎时，进行胚胎分割，均分为4份，再分别移植到多头母牛的子宫内发育、分娩，就能得到多头所需要的小牛。
（3）胚胎分割移植要在受精卵培养到8个细胞的卵裂期时进行，其主要原因是：
_____________________________________________________。
（4）通过胚胎分割移植培育出的这些小牛，其性别表现为___________。
A．雌雄的可能性各占50% B．全为雌性或全为雄性 C．全为雌性 D．全为雄性
基础训练：1、D 2、C 3、C 4、B 5、B 6、D 7、C 8、B
9 (1)桑椹胚 囊胚 (2)内细胞团 囊胚腔 (3)具有相同的遗传物质
(4)胚胎分割要将内细胞团均等分割 以免影响胚胎的恢复和进一步发育
能力提高
1、C 2、A 3、A 4、A 5、A
6.（1）A（供核牛） 细胞核 （2）体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息（动物体细胞核仍然具有全能型） （3）此时还未出现细胞分化 （4）B
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早期胚胎
重组胚胎
核移植
体外受精
胚胎
移植
代孕母牛
处理供体母畜
对胚胎检查培养或保存
良种奶牛后代
胚胎分割
胚胎干细胞
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