高中生物 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 胚胎工程教案 浙科版選修3

《高中生物 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 胚胎工程教案 浙科版選修3》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中生物 第三章 胚胎工程 第2節(jié) 胚胎工程教案 浙科版選修3（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第二節(jié) 胚胎工程 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.描述體外受精和胚胎體外培養(yǎng)。 2.簡述胚胎移植和胚胎分割。 3.了解胚胎干細胞的培養(yǎng)和胚胎干細胞核移植。 4.舉例說出胚胎工程的應用。 5.嘗試搜集胚胎干細胞研究進展的資料。 1.胚胎干細胞核移植和胚胎干細胞的培養(yǎng)。(重難點) 2.胚胎體外培養(yǎng)和胚胎移植技術(shù)。(重難點) 體外受精和胚胎體外培養(yǎng) 1.體外受精 (1)概念：采集雌性動物的卵細胞和雄性動物的精子，使其在試管中受精。 (2)過程： 1．(1)試管牛是在試管中發(fā)育成的嗎？ (2)精子不經(jīng)過獲能處理，可以用來進行體外受精嗎？ 【提示】

2、　(1)不是。試管牛是人工采集牛的卵母細胞和精子，讓它們在體外(試管中)完成受精作用并發(fā)育成早期胚胎，然后再移植到受體母牛子宮內(nèi)發(fā)育，直到分娩。 (2)不可以。只有經(jīng)過獲能處理的精子才能夠穿入到卵細胞內(nèi)部。 2．胚胎體外培養(yǎng) (1)概念：通過人工創(chuàng)造的環(huán)境，對獲取的早期胚胎進行體外培養(yǎng)。 (2)特點：必須配制一系列含有不同成分的培養(yǎng)液，用以培養(yǎng)不同發(fā)育時期的胚胎。 胚胎移植 1.作用 胚胎工程中獲得后代的唯一方法。 2．過程 指將經(jīng)濟價值較高、遺傳性狀優(yōu)良的母畜，經(jīng)過激素處理，使其超數(shù)排卵后受精，然后將發(fā)育的早期胚胎分別移植到同期發(fā)情的代孕母的子宮內(nèi)，通過代孕母妊娠產(chǎn)仔的

3、技術(shù)。 3．優(yōu)點：可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。 (1)供體的職能：專門產(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。 (2)受體的職能：擔任繁重而漫長的妊娠和育仔的任務。 胚胎分割 1.概念 指借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。 2．基本過程 (1)分割：將發(fā)育良好的胚胎移入含有培養(yǎng)液的培養(yǎng)皿中，在顯微鏡下用切割針或切割刀將胚胎分割開，或者采用酶處理等方式將卵裂球中的細胞分散開。 (2)移植：分割的胚胎或細胞直接移植給受體，或在體外培養(yǎng)到囊胚階段，再移植到受體內(nèi)，著床發(fā)育產(chǎn)仔。 2．胚胎分割是什么生殖方式？(有性生殖、無

4、性生殖) 【提示】　無性生殖，沒有經(jīng)過精卵結(jié)合。 胚胎干細胞 1.特點 胚胎干細胞是一種未分化細胞，具有發(fā)育全能性和二倍體核型。 2．作用 胚胎干細胞在適當條件下，可被誘導分化為多種細胞、組織，具有重要的生產(chǎn)和臨床醫(yī)學價值。 3．胚胎干細胞培養(yǎng) (1)關(guān)鍵：需要一種必須能促進胚胎干細胞的生長，同時還要抑制其分化的培養(yǎng)體系。 (2)過程：受精卵早期胚胎―→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)皿中培養(yǎng)―→分離內(nèi)細胞團―→胰蛋白酶處理―→ 4．胚胎干細胞核移植 (1)概念：指把胚胎干細胞核移植到去核的卵細胞中，經(jīng)過胚激活、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植后直接由受體完成克隆動物的技術(shù)。 (2)用途：獲得基因敲除動

5、物；培育用于移植的細胞、組織或器官；在試管中改良并創(chuàng)造動物新品種。 3．2009年12月2日，美國政府認可首批13個人體胚胎干細胞系，允許它們用于聯(lián)邦資助的研究活動。但干細胞必須捐贈自生育診所廢棄胚胎，捐贈父母必須在同意書上簽字等。那么，胚胎干細胞有什么用途呢？ 【提示】　(1)基因敲除，獲得基因敲除動物；(2)培育出人造組織、器官，用于器官移植；(3)改良并創(chuàng)造動物新品種。 1．采集到的精子與體外培養(yǎng)到成熟的卵母細胞在體外合適的環(huán)境下共同培養(yǎng)一段時間，便可受精。() 【提示】　采集到的精子需體外獲能才可進行受精的操作。 2．胚胎移植的供體為良種雄性動物。() 【提示】　應

6、為良種雌性動物。 3．胚胎分割時被切割的胚胎最適宜用發(fā)育良好的原腸胚。() 【提示】　應選擇發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚。 4．胚胎干細胞移植涉及動物細胞培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)。(√) 5．通過胚胎干細胞培養(yǎng)出的個體的性狀與細胞核供體完全相同。() 【提示】　與細胞核供體極為相似。 從體外受精到早期胚胎 【問題導思】 ①體外受精的原理和操作是怎樣的？ ②早期胚胎培養(yǎng)液的成分有哪些？選擇什么時期的胚胎進行胚胎移植？ 1．體外受精的原理及方法 (1)原理：人工模擬體內(nèi)環(huán)境(包括營養(yǎng)、溫度、pH等)，使卵母細胞成熟和精子獲能，最終完成受精和胚胎保存。 (2)主要操作

7、步驟 ①卵母細胞的采集 方法一：對小型動物一般采用促性腺激素處理，排卵后從輸卵管中沖取卵細胞直接與獲能的精子在體外受精。 方法二：對大型動物一般采用從活體的卵巢中吸取卵母細胞，經(jīng)體外人工培養(yǎng)成熟后與獲能的精子在體外受精。 ②精子的體外獲能 獲能方法：培養(yǎng)法和誘導法。 ③受精 獲能的精子和成熟的卵細胞在共同培養(yǎng)一段時間后便可受精。 1．從卵巢中取出的卵母細胞還沒有成熟，尚未完成減數(shù)第一次分裂。應在體外人工模擬輸卵管環(huán)境進行培養(yǎng)，才能使其成熟，即達到受精前的成熟階段。 2．選取具有優(yōu)良性狀的公畜進行人工采精，并且要對采集的精液進行檢查，確保精液的質(zhì)量。 2．胚胎的早期培養(yǎng)

8、 (1)培養(yǎng)液成分 鹽類：無機鹽和有機鹽；營養(yǎng)物質(zhì)：氨基酸、核苷酸；調(diào)節(jié)物質(zhì)：維生素、激素；特有物質(zhì)：血清。 (2)胚胎移植的時間：不同動物其胚胎移植的時間不同。牛、羊要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚階段，小鼠、家兔在桑椹胚前，人胚胎可在4個細胞階段移植，幾乎所有的動物都不能到原腸胚階段移植，因為此時分化程度高，移植成功率很低。 (3)胚胎發(fā)育到適宜階段時，一般為桑椹胚、囊胚或2～8期細胞的早期胚胎。既可向受體移植，也可冷凍保存。 　請根據(jù)流程圖回答以下問題。 (1)①所做的處理是________過程，②是________過程，③是______過程，④是___________________

9、_______________________________________過程。 (2)完成③過程所需的培養(yǎng)液配制有何要求？_________________________ ______________________________________________________________。 (3)④過程進行的最適宜時期是________________________。 (4)試用流程圖表示體外受精過程。 ______________________________________________________________。 【思維導圖】解答此題的思維流程如下

10、： 【精講精析】　(1)讀圖知受精作用前對于精、卵細胞都應進行獲能處理即①為獲能過程，經(jīng)卵裂形成的早期胚胎植入母體，因此④為胚胎移植。(2)對早期胚胎進行體外培養(yǎng)時應根據(jù)其發(fā)育所需要求配制含有不同成分的培養(yǎng)液，以利用早期胚胎的生長發(fā)育。(3)胚胎移植時選擇的胚胎應是全能性較高且分化程度很低的細胞，即卵裂球分裂為2～8期或囊胚期為最適宜。(4)體外受精過程包括精子的采集、獲能、卵母細胞的采集和培養(yǎng)以及獲能后的精、卵細胞的結(jié)合等。 【答案】　(1)獲能　受精　體外早期胚胎的培養(yǎng)　胚胎移植 (2)配制一系列含有不同成分的培養(yǎng)液。 (3)發(fā)育到2～8個細胞或早期囊胚 (4) 　培育

11、“試管山羊”的基本過程如下圖所示。若要培育成功，下列敘述正確的是(　　) A．甲過程中可通過給母山羊注射有關(guān)激素使其超數(shù)排卵 B．乙過程的目的之一是促進卵母細胞和精子的成熟 C．丙過程與乙過程中應采用相同成分的培養(yǎng)液 D．丁過程中早期胚胎需移植到與供體性狀相同的代孕母羊子宮內(nèi) 【審題導析】　解答此題應注意以下兩點：①受精作用與胚胎早期發(fā)育所需營養(yǎng)成分不同。②胚胎移植成功的關(guān)鍵在于供體與受體應處于同期發(fā)情狀態(tài)。 【精講精析】　甲過程的目的是采集卵母細胞并培養(yǎng)成熟，可通過注射促性腺激素促進母山羊超數(shù)排卵。乙過程的目的是促進精子和卵細胞結(jié)合，完成受精作用。丙過程的目的是使受精卵發(fā)育成

12、早期胚胎，此過程涉及細胞分裂和分化，其培養(yǎng)液的成分不同于乙過程的培養(yǎng)液。丁過程將早期胚胎移植到代孕母羊子宮內(nèi)，要求代孕母羊與供體母羊處于同期發(fā)情狀態(tài)，以利于接納外來早期胚胎。 【答案】　A 胚胎移植和胚胎分割 【問題導思】 ①胚胎移植時對供體和受體分別有哪些要求？ ②胚胎移植的實質(zhì)是什么？其基本操作程序如何？ ③胚胎分割的實質(zhì)和要求是什么？ ④胚胎分割的基本操作程序如何？ 1．胚胎移植—“借腹懷胎”(如圖示) (1)胚胎移植的實質(zhì) 胚胎移植實質(zhì)上是早期胚胎在相同的生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)換，而胚胎本身的遺傳物質(zhì)并不發(fā)生改變，因此各種性狀能保持不變。 (2)胚胎移

13、植成功的保障(生理學基礎(chǔ)) ①供體公、母牛和受體母牛的選擇 供體公、母牛應該是人類所需優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力。 ②同期發(fā)情 在胚胎移植操作中應對供體和受體母畜進行同期發(fā)情處理，使它們的生理條件達到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。 1．供體公、母畜和受體母畜的選擇要求不同，供體公、母畜應該是人類所需具有優(yōu)良遺傳性狀的個體，而受體母畜必須具有正常的孕育、生殖后代的能力。 2．胚胎移植操作的對象是早期胚胎而不是受精卵。 2．胚胎分割——“動物克隆”(如圖示) (1)實質(zhì)

14、胚胎分割(embryo division)技術(shù)是把一個胚胎的細胞分成兩組或多組，經(jīng)過短暫培養(yǎng)使其修復、發(fā)育后，再一同或分別移植到不同的代孕母體中妊娠并產(chǎn)生多胎的技術(shù)，這種技術(shù)又稱做人工同卵多胎技術(shù)。胚胎分割可成倍增加胚胎數(shù)量，是一種快速繁殖種畜的方法，屬于動物無性繁殖或克隆的方法之一，其他方法還有核移植。 (2)要點 ①材料選擇：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。 ②囊胚期分割要求：內(nèi)細胞團均等分割，以免影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 (3)存在問題 采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的可能性是有限的，到目前為止，最常見的是經(jīng)分割產(chǎn)生的同卵雙胎，而同卵多胎成功的比例很小。 　如圖為胚

15、胎移植過程示意圖，請回答以下問題。 (1)胚胎移植對甲、乙、丙牛的要求分別是________、 ________和________。丁牛為________。 (2)過程①、②分別是__________________和____________________。 (3)欲得到更多的后代丁牛，可將收集到的胚胎進行______________________。 (4)過程③常用________________方法對甲牛進行處理。 【思維導圖】　解答此題的思維流程如下： 【精講精析】　仔細觀察圖解，可知過程①、②、③分別為同期發(fā)情處理、胚胎移植和超數(shù)排卵，從而確定對甲牛超數(shù)排卵處

16、理的方法是注射促性腺激素。胚胎移植時所用的供體公牛和母牛均為優(yōu)質(zhì)牛，受體牛為普通牛即可。 【答案】　(1)優(yōu)質(zhì)母牛　普通母?！?yōu)質(zhì)公牛　有價值的后代(優(yōu)質(zhì)牛)　(2)同期發(fā)情處理　胚胎移植 (3)胚胎分割　(4)注射促性腺激素 胚胎干細胞 【問題導思】 ①胚胎干細胞有什么特性？ ②如何獲取胚胎干細胞？ 1.來源 哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES，來源于早期胚胎(囊胚的內(nèi)細胞團)。 2．特性 (1)在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細胞核大，核仁明顯。 (2)在功能上，具有發(fā)育的全能性，可誘導分化為多種細胞、組織。 (3)另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進行冷凍保存

17、，也可進行遺傳改造。 3．培養(yǎng)流程 4．用途 (1)獲得基因敲除動物。 (2)培育用于移植的細胞、組織或器官。 (3)在試管中改良并創(chuàng)造動物新品種。 　下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所作的一系列研究，請據(jù)圖分析回答： (1)過程Ⅰ將胚胎干細胞置于γ射線滅活的鼠胎兒成纖維細胞的飼養(yǎng)層上，并加入動物血清、抗生素等物質(zhì)，在此過程中加入飼養(yǎng)層是為了________________，加入抗生素是為了________________，這對于研究細胞分化和細胞凋亡的機理具有重要意義。 (2)過程Ⅱ?qū)в羞z傳標記的ES細胞注入早期胚胎的囊胚腔，通過組織化學染色，用于研究動物體器官形

18、成的時間、發(fā)育過程以及影響的因素，這項研究利用了胚胎干細胞具有________________的特點。在哺乳動物早期發(fā)育過程中，囊胚的下一個階段是________。 (3)過程Ⅲ中將基因?qū)肱咛ジ杉毎畛Ｓ玫姆椒ㄊ莀_______，將目的基因轉(zhuǎn)入胚胎干細胞前需構(gòu)建基因表達載體，其目的是_______________________ ______________________________________________________________。 (4)過程Ⅳ必須用去除胸腺的免疫缺陷小鼠，得到的小鼠畸胎瘤中全是神經(jīng)管、橫紋肌、骨骼等人類組織和器官。該研究的目的是________

19、__________________________________________________ ___________________________________________________(兩方面)。 【審題導析】　解答此題應注意以下兩點： (1)ES細胞的特點及培養(yǎng)。 (2)ES細胞的移植與應用研究。 【精講精析】　圖中過程Ⅰ是胚胎干細胞的培養(yǎng)；過程Ⅱ是胚胎干細胞的移植；過程Ⅲ中以胚胎干細胞為受體細胞進行轉(zhuǎn)基因的研究；過程Ⅳ是胚胎干細胞的應用研究。 【答案】　(1)維持細胞不分化的狀態(tài)　防止雜菌污染　(2)發(fā)育的全能性　原腸胚 (3)顯微注射法　使目的基因在受體

20、細胞中穩(wěn)定存在，并且可以傳給下一代，同時使目的基因能夠發(fā)揮作用 (4)解決臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥等問題 本 課 知 識 小 結(jié) 網(wǎng) 絡 構(gòu) 建 結(jié) 論 語 句 1．體外受精和胚胎體外培養(yǎng)可以獲得試管動物。 2．胚胎移植技術(shù)是指將經(jīng)濟價值較高、遺傳性狀優(yōu)良的母畜經(jīng)過激素處理，使其超數(shù)排卵后受精，然后將發(fā)育的胚胎移植到同期發(fā)情的代孕母體的子宮內(nèi)，經(jīng)過妊娠產(chǎn)仔的技術(shù)。 3．胚胎分割是指借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。 4．胚胎干細胞是從早期胚胎的內(nèi)細胞團中分離出來的尚未分化的胚胎細胞，具有很強的分化能力，胚

21、胎干細胞具有全能性。 1．下列超數(shù)排卵的做法，正確的是(　　) A．口服促性腺激素 B．注射促性腺激素 C．口服或注射促性腺激素 D．以上方法均不正確 【解析】　促性腺激素的化學成分是多肽，只可注射，不能口服。若口服會被消化酶消化則失去生理作用。 【答案】　B 2．胚胎干細胞的特點是(　　) A．在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大、細胞核大、核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性 B．在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小、細胞核大、核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性 C．在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積小、細胞核小、核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性 D．在形態(tài)上，表現(xiàn)為體積大、細胞核小、核仁明顯；在

22、功能上，具有發(fā)育的全能性 【解析】　胚胎干細胞具有發(fā)育全能性，能被誘導分化為機體幾乎所有的細胞類型。胚胎干細胞的分化程度很低，分裂能力很強。具有發(fā)育全能性，其形態(tài)特點有體積小、細胞核大、核仁明顯。 【答案】　B 3．我國引進良種紅安格肉牛后，使其快速繁殖使用的方法有(　　) ①發(fā)酵工程　②組織培養(yǎng)?、刍蚬こ獭、芸寺? ⑤細胞工程?、摅w外受精和胚胎移植 A．①③ B．②④ C．④⑤ D．④⑥ 【解析】　可以利用無性繁殖(克隆)和試管動物加快繁殖速度。 【答案】　D 4．下列關(guān)于胚胎分割的敘述正確的是(　　) A．選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的原腸胚 B．需在電子顯微鏡下進行操作

23、 C．用解剖刀切開后用鑷子迅速取出 D．囊胚階段分割時注意內(nèi)細胞團要等分 【解析】　胚胎分割應選桑椹胚或囊胚，而不能選原腸胚。分割時應將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 【答案】　D 5．表現(xiàn)型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛，產(chǎn)生這一結(jié)果最可能的原因是(　　) A．試管動物培養(yǎng) B．胚胎移植 C．胚胎分割和胚胎移植 D．受精卵移植 【解析】　基因型完全相同的小牛，表明兩頭小牛遺傳物質(zhì)相同。胚胎分割是指借助顯微操作技術(shù)將早期胚胎分割幾等份，經(jīng)移植獲得同卵雙胞或多胎的技術(shù)。來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)。試管動物、胚胎移植和受精卵移植是指通過人

24、工操作，使精子和卵細胞在體外成熟和完成受精，并發(fā)育為早期胚胎后再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)，所以，其生殖方式為有性生殖，后代的基因型不同。 【答案】　C 6．如圖是牛胚胎分割示意圖，請據(jù)圖回答問題： (1)胚胎分割是指_______________________________________________。 (2)①指的是____________；②指的是____________。 (3)通過胚胎分割產(chǎn)生的兩個或多個個體具有的特點是_________________ _______________________________________________________

25、_______。 (4)在對囊胚階段的胚胎進行分割時，應注意什么問題？為什么？____________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 【解析】　胚胎分割是指借助顯微操作技術(shù)(或采用機械方法)將早期胚胎切割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù)。進行胚胎分割時，應選發(fā)育良好的早期胚胎，并注意將內(nèi)細胞團均等分割，以免影響胚胎的進一步發(fā)育。 【答案】　(1)借助顯微

26、操作技術(shù)(采用機械方法)將早期胚胎分割成幾等份，再移植到代孕母子宮中發(fā)育，產(chǎn)生同卵多仔后代的技術(shù) (2)內(nèi)細胞團　胚囊腔 (3)具有相同的遺傳物質(zhì) (4)胚胎分割要注意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375