《高中生物《胚胎工程的应用及前景》教案1 新人教版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物《胚胎工程的应用及前景》教案1 新人教版选修3（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用心 爱心 专心1专题专题 3 3 3.33.3 胚胎工程的应用及前景胚胎工程的应用及前景一、教学目标一、教学目标1.举例说出胚胎移植和胚胎分割。2.认同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。3.关注胚胎工程的研究进展和应用价值。二、教学难点与重点二、教学难点与重点1.教学重点（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。2.教学难点（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。三、教学策略三、教学策略关于“胚胎移植”的教学过程，建议教师选一篇有关的资料发给同学阅读，例如下面的一则 报道。中国首例体细胞克隆牛胚胎移植后代今晨降生中
2、国首例体细胞克隆牛胚胎移植后代今晨降生（中新网 2003 年 10 月 8 日电）据胶东在线报道，今天凌晨 3 时 18 分，中国首例体细胞 克隆牛的胚胎移植后代克隆牛“蓓蓓”在山东莱阳农学院动物胚胎工程中心实验场呱呱坠地。 克隆牛“蓓蓓”是采用最新的玻璃化超快速冷冻技术和超数排卵技术繁殖的新型克隆牛。今天凌晨，记者和科研人员一起，焦急地等待“蓓蓓”的降生。3 时 18 分，在科研人员的努 力下，克隆牛“蓓蓓”终于来到了这个世界。母亲黑白花奶牛“梨花”舐犊情深，忽然发起牛威， 不许众人靠近，并用舌头舔干“蓓蓓”湿湿的黑色毛皮。“蓓蓓”开始睁开眼睛，怯生生地看着 四周关心它的人们。凌晨 4 时左
3、右，在母亲的帮助和周围人们的鼓励下，“蓓蓓”终于颤悠悠 地站了起来，并在母亲的帮助下开始行走。科研人员费了好大的劲才遏制住了母亲的牛劲， 开始对刚降生的“蓓蓓”进行科学测量。经测量，“蓓蓓”体长 66 cm，身高 78 cm，胸围 81 cm， 心律 188 次/min，体温 39 ，体重 33 kg，各项生理指标正常。克隆牛“蓓蓓”是我国成功繁殖的首例和第二例胎儿皮肤上皮细胞克隆牛“康康”和“双双”的后 代。2001 年，我国研究人员对“康康”和“双双”进行了超数排卵处理，于 2003 年 1 月 2 日，从 “双双”体内采集到 13 枚符合国际胚胎移植标准的可用胚胎（这是国际上首次对体细胞
4、克隆 牛进行超数排卵处理试验并获得可用胚胎）。研究人员将这些标准胚胎经过玻璃化超快速 冷冻处理后，移植到中国黑白花奶牛“梨花”的子宫内，结果获得妊娠。采用超数排卵技术和玻璃化超快速冷冻技术的“蓓蓓”的降生证明，体细胞克隆牛“康康”和 “双双”与正常繁殖母牛一样对外来激素具有较好的应答能力；体细胞克隆牛经超数排卵获得 的胚胎移植后，具有正常的发育成胎儿的能力；“蓓蓓”的降生，证明了我国体细胞克隆技术 已达到世界前列。采用超数排卵技术会给畜牧业带来巨大的变革，会促使良种克隆牛快速 繁育得到实现，这一切将大大地带动畜牧业产业化的发展。名词解释玻璃化超快速冷冻技术：它是最简洁、最快速的胚胎冷冻保存技术
5、，冷冻过程不超过 1 min，不需要昂贵的程控冷冻仪器，是促进胚胎移植产业化的关键技术之一。该项目采用玻 璃化冷冻体细胞克隆牛胚胎移植产犊，在世界上尚属首例。超数排卵：也简称“超排”，是指将供体母牛经激素处理，使其发情，并能排出数量较多的 发育成熟的卵子，经合理的人工授精方法，可以获得数量较多的可移植胚胎。用心 爱心 专心2在学生阅读后，教师指导学生分组讨论：什么是胚胎移植？教师在学生得出胚胎移植概 念的基础上，引导学生完善概念。然后让学生通过阅读教材了解胚胎移植的现状，总结胚 胎移植的意义。有关“胚胎移植的生理学基础”的四点内容，教师要重点讲述，并指导学生分 析“为什么胚胎移植要在动物发情排
6、卵后一段时间内进行”，以使学生了解胚胎移植的原则， 为学生理解胚胎移植基本程序奠定基础。有关“胚胎移植的基本程序”内容，建议阅读教材后， 让学生进行概述，这时教师要注意指导学生理解每一步技术操作的作用。关于“胚胎分割”的教学过程，建议学生自学后，讨论以下问题：（1）什么是胚胎分割？ 它在畜牧生产上有何意义？（2）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？（3）如何进行牛胚胎的分割？总而言之，教师在教学过程中要注重用自读、设问、讨论等多种形式来引发学生的学习 兴趣，防止教师一言堂。具体方法可参见后面的教学案例。关于“胚胎干细胞”的教学过程，建议让学生阅读教材和通过报
7、刊、杂志、互联网等媒体搜 集资料，撰写一篇关于胚胎干细胞应用价值的综述，其中要对胚胎干细胞的来源、功能及 特点进行说明。写好的综述要在班里交流，并由学生和教师给以评价。在学习本节时，如果有条件,可组织学生到家畜良种场参观，或请胚胎工程的专家进行专 题讲座，以开阔视野，加深认识。四、答案和提示四、答案和提示（一）思考与探究1.右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。 请看图思考并讨论以下各题。（1）用文字完成下面的流程图。答： 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理； 配种或人工授精； 收集 胚胎； 胚胎移植； 对受体母畜进行是否妊娠的检查。（2）应该怎
8、样选择供体公、母牛和受体母牛？在中，为什么要用促性腺激素处理供体 母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？答：供体公、母牛应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正 常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵，这样 就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母牛前，对供体和受体母牛进行同期发情 处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的 生存条件。（3）在右侧的流程图中，哪一步需要进行冲卵？冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？答：第步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵冲出
9、来，而不是把卵子冲 出来。（4）用胚胎移植繁育良种种畜具有哪些实用意义？提示：胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。具体表现为：缩短了供体本身的 繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代。可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和 品种改良工作。经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口。通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎。可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。（二）正文中讨论题用心 爱心 专心31.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
10、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：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。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？答：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
11、继续发育。所以我们可以把胚胎移植简 单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。这样的概括是正确的。（三）旁栏思考题对囊胚阶段的胚胎进行分割时，为什么要将内细胞团均等分割？提示：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。五、知识拓展五、知识拓展1.为什么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 器官的生理变化是相同的？因为哺乳动物发情排卵后，不管雌性动物妊娠与否，都
12、会产生黄体，并维持一段时间， 称为黄体期。在这段时间里，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为 供体胚胎移入受体子宫内继续发育提供了相同的生理环境。2.胚胎移植的发展概况怎样？胚胎移植技术的发展分为实验生物学、家畜试验和畜牧生产三个阶段。实验生物学阶段的标志是，1890 年英国的希普（W. Heape）成功地进行了家兔的胚胎移植。 该实验证实了早期胚胎在生理条件一致的受体母兔体内正常发育的可能性。其后在多种实 验动物上的成功，为研究者提供了在家畜方面进行试验的经验，首先在羊、猪、牛和马等 主要家畜上取得成功，使胚胎移植进入了具有生产意义的畜牧生产领域。20 世纪 60 年代以来，
13、对胚胎移植技术环节中的胚胎收集、保存和移植等研究取得了很大 进展，为这项技术在畜牧生产中的实际应用奠定了基础。20 世纪 70 年代以后，胚胎移植进入了生产应用阶段。其中牛的胚胎移植技术发展最快， 并逐步在奶牛的育种和生产中得到应用。一些国家陆续成立了牛胚胎生产和移植公司，国 际国内的胚胎贸易和技术服务广泛开展。近 20 年来，在牛的胚胎移植中，技术方法更为简捷、方便、实用。目前已达到一头供体 牛平均每次收集到的胚胎经移植可产下 24 头犊牛。20 世纪 60 年代，我国获得家兔、绵羊、牛、马和山羊的胚胎移植成功。近 10 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。3.为什么说
14、胚胎分割技术也是动物克隆的方法之一？生物的无性繁殖方式统称为克隆。就胚胎分割技术本身而言，是将同一胚胎分割成几部 分，借助胚胎移植技术产生遗传物质完全相同的后代，是一种无性繁殖的方式，因此，也 属于动物克隆的一种方法。用心 爱心 专心44.为什么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？早期胚胎的体积很小，只有在显微镜下才能看到；再者，细胞数目是有限的。分割的份 数越多，不但难以做到均等分割，每一份的细胞数会越少，而且作为囊胚期的胚胎内细胞 团细胞所受的影响会更大。因此，分割的份数越多，技术的难度会越大，移植后的恢复和 发育的难度会越大，移植成功率自然会降低。5.胚胎收集的方法
15、有几种？如何操作？对配种或授精后的供体母畜，经过一段时间就要进行胚胎的收集。其具体操作方法是用 配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，把位于子宫或输卵管的胚胎冲洗出来，也称冲卵。 之后，再进行胚胎质量检查。冲胚胎的时间一般在配种或授精后 38 天进行，这时的胚胎 已发育到 48 个细胞以上。冲卵的方法分为手术法和非手术法两种，胚胎移植技术应用的早期多采用手术法冲卵， 目前对于牛、马等大家畜多采用非手术法，而小家畜或实验动物仍然使用手术法。手术法 冲卵需按外科手术的要求，在腹部适当部位切口，并迅速找到输卵管和子宫，引出体外。 一般用注射器吸取冲卵液，自输卵管的腹腔开口或子宫角注入冲卵液，而从对应的
16、另一端 （子宫角或输卵管）插入一条塑料管引出含有胚胎的冲卵液，两侧子宫角要分别冲洗。冲 卵确切的部位要根据家畜的种类、配种的时间、胚胎生长的速度和胚胎所在的位置来确定。 冲卵液的用量应依据子宫角的容量而定。冲卵操作要力求迅速、准确，防止对生殖器官的 损伤和粘连。对牛、马等大家畜可采用非手术法冲卵，一般是在配种后的第 7 天用特制的冲卵管进行 冲卵。先将冲卵管导入子宫角的适当位置，借助冲卵管外层的气球，固定冲卵管的位置并 封闭冲卵部位，防止冲卵液流入生殖道。冲洗时，先将冲卵液注入子宫角封闭部位，经冲 洗后再导出，反复进行。6.胚胎干细胞（ES 细胞）的来源和主要特点是什么？ES 细胞来源于早期胚胎，是从早期胚胎细胞中分离出来的。它具有胚胎细胞的特性，体 积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一 种组织细胞。另一方面，在体外培养条件下，ES 细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷 冻保存，也可以进行某些遗传改造。7.ES 细胞的主要用途是什么？ES 细胞可用于
