人教版选修3 3.3 胚胎工程的应用及前景 学案.doc

一、胚胎移植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。2地位胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序”。3意义充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。4生理基础(1)哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的，这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。(2)哺乳动物的早期胚胎处于游离状态，为胚胎收集提供了可能。(3)受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但其遗传特性不受影响。5基本程序胚胎移植主要包括对供、受体的选择和处理，配种或进行人工授精，胚胎的收集、检查、培养或保存，胚胎移植及移植后的检查等步骤。二、胚胎分割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原理：细胞的全能性。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。注意在囊胚阶段分割时，内细胞团要均等分割。4特点：来自同一胚胎具有相同的遗传物质。5实质：胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。三、胚胎干细胞1来源由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，简称es或ek细胞。2特点(1)在形态上：表现为体积小、细胞核大、核仁明显。(2)在功能上：具有发育的全能性。(3)在体外培养条件下：es细胞可以只增殖而不分化，因此可以对它进行冷冻保存或遗传改造。3应用(1)可以用于治疗人类的某些顽症。(2)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)研究体外细胞分化的理想材料。(4)可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。 共研探究结合教材，以牛为例，根据胚胎移植的基本程序流程图回答下列问题：1理解胚胎移植的概念移植对象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条件同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内供体在胚胎移植中提供胚胎的个体受体在胚胎移植中接受胚胎的个体实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2胚胎移植的基本程序3胚胎移植的实质：早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。4胚胎移植的意义(1)加速育种工作和品种改良。(2)大量节省购买种畜的费用。(3)一胎多产。(4)保存品种资源和濒危物种。(5)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。5胚胎移植中的总结(1)胚胎移植的受体应具备哪些条件？提示：同一物种；与供体处于相同的生理状态；雌性动物。(2)胚胎移植时，两次使用激素的作用：第一次用激素对供、受体进行同期发情处理，第二次用激素用于供体的超数排卵。(3)在胚胎移植过程中需要进行冲卵。冲卵是指将供体母畜体内的早期胚胎冲出来，而不是把卵子冲出来。(4)胚胎移植过程中需要进行两次检查，第一次检查在冲卵后，对胚胎进行质量检查；第二次检查对受体母牛进行是否妊娠的检查。(5)胚胎移植技术中胚胎的来源及生殖方式有哪些？提示：核移植无性生殖；体外受精有性生殖；体内受精冲卵移植有性生殖；基因工程转入目的基因的受精卵胚胎移植转基因动物有性生殖。总结升华1在牛的胚胎移植过程中，对受、供体进行同期发情处理，最常用的激素为孕激素；用促性腺激素处理供体，使其超数排卵。2胚胎移植成功与否要有两个条件(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。(2)进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。供、受体母畜的发情时间要一致，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。3理解超数排卵和冲卵(1)超数排卵：简称“超排”，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。(2)冲卵：是指用配制好的冲卵液，借助特制的冲卵装置，将供体母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来。4产下的犊牛性状取决于供体公、母牛，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。5克隆(核移植)、试管婴儿和胚胎移植的区别(1)克隆(无性繁殖)：一个共同的祖先通过无性繁殖的方法增生而来的一群遗传特性相同的dna分子、细胞或者个体，如植物的组织培养。动物的克隆就是指细胞核移植，通过离体培养使细胞重新表达细胞的全能性。(2)试管婴儿：通过体外受精和胚胎移植过程获得，属于有性生殖。(3)胚胎移植(以良种牛的繁殖为例)：用激素刺激供体母牛超数排卵，然后进行配种或人工授精，待胚胎发育成早期胚胎，然后将其移入经过激素处理可以接受胚胎植入的母牛体内，使其孕育成小牛。对点演练1请回答胚胎工程方面的问题：(1)应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、_、_以及在母体中发育和产出等过程。(2)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其_。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和_。(3)通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是_。(4)胚胎移植前对供、受体母牛要进行_。为胚胎在受体体内存活提供可能的基础是指受体对外来的胚胎基本上不产生。解析：(1)“试管牛”是通过在试管中进行体外受精，然后将受精卵进行胚胎培养，再利用胚胎移植技术将获得的胚胎植入母体内，在母体内发育和产出牛个体的过程。(2)为使精卵成功结合需要对精子进行获能处理；卵母细胞发育至减数第二次分裂中期的细胞为次级卵母细胞和第一极体。(3)促性腺激素能够作用于卵巢细胞使其产生更多的性激素从而促进卵母细胞的生成。(4)同期发情处理的目的是使供、受体的生理状态同步或一致。另外胚胎要在受体内存活，必要的条件是不能和受体产生免疫排斥反应。答案：(1)早期胚胎培养胚胎移植(2)获能第一极体(3)促性腺激素(4)同期发情处理免疫排斥反应共研探究为提高胚胎的利用率，科学家们又研究了胚胎分割技术，阅读教材，根据胚胎分割示意图回答下列问题。1胚胎分割的理论基础为细胞的全能性；物质基础为每个细胞核内具有相同的遗传物质。2胚胎分割时选择桑椹胚或囊胚，通过胚胎分割提高胚胎利用率。3早期胚胎不能无限分割的实践证明，采用胚胎分割技术产生同卵多胚的可能性有限，目前以二分胚的分割和移植成功率最高。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，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。5胚胎分割时的注意事项(1)选择胚胎：分割时应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在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。(3)所需主要仪器：实体显微镜和显微操作仪。6胚胎分割存在哪些问题？提示：尽管胚胎分割技术已在多种动物中取得成功，但仍存在一些问题，如刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上还存在差异等。总结升华对点演练2如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图，请据图完成下列问题：(1)填出图中字母所代表的结构名称：a_，b_，c_，d_。(2)填出甲、乙、丙过程的技术或名称：甲_，乙_，丙_。(3)进行乙过程时，所取的样本是_。进行甲过程时，所使用的基本仪器是_；本过程的技术关键是_。(4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功，但仍然存在一些问题，如_等，同时很难获得同卵多胎，成功率较高的是_。(5)对被分割的胚胎的要求是_。解析：胚胎分割多采用囊胚期的胚胎进行分割，其分割要领是均分内细胞团，做dna分析性别时应在滋养层取样。答案：(1)囊胚腔透明带滋养层内细胞团(2)胚胎分割做dna分析性别鉴定胚胎移植(3)滋养层显微操作仪和实体显微镜将内细胞团均等分割(4)刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异同卵双胎(5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚共研探究目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一，也是当今生命科学研究的热门课题之一。阅读教材，结合图示思考下列问题。1胚胎干细胞(1)来源：哺乳动物的胚胎干细胞简称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)es细胞的特性在形态上，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，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。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，也可进行遗传改造。(3)获得干细胞的主要途径是：从体外培养的胚胎中获得；从早期流产的胎儿中获得。(4)胚胎干细胞的应用可以用于治疗人类的某些顽症。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。研究体外细胞分化的理想材料。可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。2观察图示，回答问题：(1)囊胚期出现内细胞团和滋养层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘等。(2)囊胚期胚胎内部出现一个含有液体的囊腔囊胚腔。(3)胚胎干细胞的来源：在人胚胎发育早期的囊胚中未分化的细胞。(4)胚胎干细胞的特点：具有增殖能力并保持未分化状态，在一定条件下可分化为各种组织和器官；易于进行基因改造操作。总结升华【归纳拓展】1胚胎发育过程中不同干细胞的发育分化过程受精卵全能干细胞多能干细胞专能干细胞。2三种干细胞的比较名称全能干细胞多能干细胞专能干细胞特点具有形成机体的任何组织或器官甚至完整个体的潜能具有分化成多种细胞或组织的潜能，但不能发育成完整的个体只能分化成某一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞举例胚胎干细胞造血干细胞神经干细胞应用用于病人的器官移植等造血干细胞移植是治疗血液系统疾病、遗传性血液病等的有效手段通过神经干