教学案：《胚胎工程的应用及前景》

选修三专题3胚胎工程的应用及前景一、学习目标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、教学建议1.课时数：本节教学建议用1课时。2.课时侧重点：（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。3.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（中新网2022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66cm，身高78cm，胸围81cm，心律188次/min，体温39℃，体重33kg，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。2022年，我国研究人员对“康康”和“双双”进行了超数排卵处理，于2022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，冷冻过程不超过1min，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。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。三、达标检测1．关于胚胎移植的优点的叙述，错误的是 ()A．优良种畜群迅速扩大，加速育种工作和品种改良B．克服了时间与地域的限制，大量节省购买种畜的费用C．一次给受体移入多个胚胎，可增加双胎和多胎的比例D．建立常温胚胎库，保存品种资源和濒危物种2．下列对于优良种畜的胚胎移植的说法，不正确的是 ()A．供体母牛必须是同一物种的良种B．受体母牛必须是同一物种的良种C．供体公牛必须是同一物种的良种D．受体母牛可以是同物种的一般健康牛3．下列关于胚胎移植生理学基础的叙述，不正确的是 ()A．在发情后的最初一段时期，母牛即使没有受精其生殖系统也处于受精后的生理状态B．早期胚胎在相当一段时间是独立存在的，未与子宫建立实质性联系C．一般来说，同一物种的受体母畜对于具有外来抗原物质的胚胎并没有免疫排斥现象D．移植的胚胎，依靠自身储存的营养物质继续完成胚胎发育4．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，同种动物生殖器官的生理变化都是一样的5．关于胚胎分割技术的叙述，错误的是 ()A．胚胎分割操作在动物的子宫内进行B．用分割针或分割刀片对早期胚胎进行分割C．分割后必须移植到受体子宫内进一步完成胚胎发育D．对囊胚进行分割时要注意将内细胞团均等分割6．胚胎分割是一种现代生物技术，关于这一技术的叙述正确的是 ()A．胚胎分割可以将早期胚胎任意分割成多份B．胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎C．胚胎分割技术属于有性生殖方式，因此不属于克隆D．胚胎分割技术可以分割任意时期胚胎7．关于胚胎分割技术的说法，错误的是 ()A．被分割的胚胎应该是发育良好的桑椹胚或囊胚B．可以对胚胎进行任意数目的等分，移植后均可正常发育C．来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质D．胚胎分割是进行动物克隆的方法之一8．胚胎干细胞是指 ()A．胚胎中的细胞B．来自人或动物的早期胚胎或某些器官中，具有自我更新和多方向分化潜能的原始细胞C．不具有全能性的细胞D．分化程度最高的细胞9．干细胞是一类保持旺盛分裂能力，将来可以分化成不同组织细胞的细胞群，在高等动物胚胎发育过程中，不能作为胚胎干细胞来源的是哪些时期的细胞 ()①受精卵②卵裂期③囊胚期④原肠胚期⑤原肠胚晚期A．①⑤ B．③④⑤ C．①③⑤ D．④⑤10．老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β­淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β­淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是 ()A．胚胎移植技术 B．胚胎干细胞技术C．单克隆抗体技术 D．基因治疗技术11．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例，说法正确的是 ()A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该要长期给他使用免疫抑制药物12．下列说法不正确的是 ()A．胚胎工程技术包括胚胎移植、胚胎分割、体外生产胚胎技术B．试管牛的培育过程属于克隆过程C．提供胚胎的个体叫“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”D．胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程13．下列关于胚胎分割技术的叙述，错误的是 ()A．胚胎分割技术可以看作是一种无性生殖方法B．胚胎分割技术要用到胚胎移植技术C．进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚D．如对囊胚期的胚胎进行分割，应注意将内细胞团均等分割14．胚胎移植的基本程序如图，据图回答下列问题：(1)对供体母牛、供体公牛的要求是____________________________________________。(2)同期发情处理的方法是_______________，冲卵中的“卵”是指________________。(3)受精过程有：①第一次卵裂开始，②释放第二极体，③顶体反应，④穿越透明带，⑤雌、雄原核的形成，⑥核膜消失，雌、雄原核融合。其正确的顺序为________________(填序号)，受精的标志是____________________________________。(4)供体母牛具有许多优良性状，可利用体细胞克隆技术加速遗传改良进程，请回答下列有关问题：①目前核移植技术中普遍使用的去核方法是____________________________________________。②用于核移植的供体细胞一般选用________代以内的细胞，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。15．自从美国《科学》杂志1999年和2000年连续两次将干细胞评为世界十大科学成就之首以来，干细胞领域就持续成为国内外医学和生物学研究的热点，有人预计，干细胞医疗市场的全球规模迅速增长，2022年将达到4000亿美元/年。请结合所学知识回答下列问题：(1)胚胎干细胞是由________________________中分离出来的一类全能性细胞。这种细胞经过一定的方法能分化出成年动物的______________，这是由于细胞内含有____________________。(2)将人的胚胎干细胞植入肝衰竭患者肝脏中，有望解决患者肝功能障碍，原因是植入的胚胎干细胞在患者体内__________为大量的正常肝细胞，以修复病变器官的受损、退化和坏死细胞。如果采用干细胞移植的方法治愈了某血友病女性患者，她结婚后生出的子女健康情况是______________________________________。干细胞在治疗白血病、癌症、白癜风、心脏病、帕金森氏综合征、糖尿病、皮肤烧伤等人类许多顽症方面有不可替代的重大作用。(3)科学家希望将胚胎干细胞体外诱导，培育出各种人造组织器官。这种人造器官之所以能够解决器官移植后免疫排斥的问题，根本原因是__________________________________________________________________________________________________