教學(xué)案：《胚胎工程的應(yīng)用及前景》

選修三專題3胚胎工程的應(yīng)用及前景一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.舉例說出胚胎移植和胚胎分割。2.認(rèn)同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。3.關(guān)注胚胎工程的研究進展和應(yīng)用價值。二、教學(xué)建議1.課時數(shù)：本節(jié)教學(xué)建議用1課時。2.課時側(cè)重點：（1）胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)、基本程序和應(yīng)用。（2）胚胎分割的應(yīng)用意義。（3）胚胎干細(xì)胞研究的意義。3.教學(xué)策略關(guān)于“胚胎移植”的教學(xué)過程，建議教師選一篇有關(guān)的資料發(fā)給同學(xué)閱讀，例如下面的一則報道。中國首例體細(xì)胞克隆牛胚胎移植后代今晨降生（中新網(wǎng)2022年10月8日電）據(jù)膠東在線報道，今天凌晨3時18分，中國首例體細(xì)胞克隆牛的胚胎移植后代克隆?！拜磔怼痹谏綎|萊陽農(nóng)學(xué)院動物胚胎工程中心實驗場呱呱墜地?？寺∨！拜磔怼笔遣捎米钚碌牟ＡЩ焖倮鋬黾夹g(shù)和超數(shù)排卵技術(shù)繁殖的新型克隆牛。今天凌晨，記者和科研人員一起，焦急地等待“蓓蓓”的降生。3時18分，在科研人員的努力下，克隆牛“蓓蓓”終于來到了這個世界。母親黑白花奶?！袄婊ā斌聽偾樯?，忽然發(fā)起牛威，不許眾人靠近，并用舌頭舔干“蓓蓓”濕濕的黑色毛皮。“蓓蓓”開始睜開眼睛，怯生生地看著四周關(guān)心它的人們。凌晨4時左右，在母親的幫助和周圍人們的鼓勵下，“蓓蓓”終于顫悠悠地站了起來，并在母親的幫助下開始行走?？蒲腥藛T費了好大的勁才遏制住了母親的牛勁，開始對剛降生的“蓓蓓”進行科學(xué)測量。經(jīng)測量，“蓓蓓”體長66cm，身高78cm，胸圍81cm，心律188次/min，體溫39℃，體重33kg，各項生理指標(biāo)正常。克隆?！拜磔怼笔俏覈晒Ψ敝车氖桌偷诙浩つw上皮細(xì)胞克隆?！翱悼怠焙汀半p雙”的后代。2022年，我國研究人員對“康康”和“雙雙”進行了超數(shù)排卵處理，于2022年1月2日，從“雙雙”體內(nèi)采集到13枚符合國際胚胎移植標(biāo)準(zhǔn)的可用胚胎（這是國際上首次對體細(xì)胞克隆牛進行超數(shù)排卵處理試驗并獲得可用胚胎）。研究人員將這些標(biāo)準(zhǔn)胚胎經(jīng)過玻璃化超快速冷凍處理后，移植到中國黑白花奶牛“梨花”的子宮內(nèi)，結(jié)果獲得妊娠。采用超數(shù)排卵技術(shù)和玻璃化超快速冷凍技術(shù)的“蓓蓓”的降生證明，體細(xì)胞克隆?！翱悼怠焙汀半p雙”與正常繁殖母牛一樣對外來激素具有較好的應(yīng)答能力；體細(xì)胞克隆牛經(jīng)超數(shù)排卵獲得的胚胎移植后，具有正常的發(fā)育成胎兒的能力；“蓓蓓”的降生，證明了我國體細(xì)胞克隆技術(shù)已達到世界前列。采用超數(shù)排卵技術(shù)會給畜牧業(yè)帶來巨大的變革，會促使良種克隆?？焖俜庇玫綄崿F(xiàn)，這一切將大大地帶動畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。名詞解釋玻璃化超快速冷凍技術(shù)：它是最簡潔、最快速的胚胎冷凍保存技術(shù)，冷凍過程不超過1min，不需要昂貴的程控冷凍儀器，是促進胚胎移植產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。該項目采用玻璃化冷凍體細(xì)胞克隆牛胚胎移植產(chǎn)犢，在世界上尚屬首例。超數(shù)排卵：也簡稱“超排”，是指將供體母牛經(jīng)激素處理，使其發(fā)情，并能排出數(shù)量較多的發(fā)育成熟的卵子，經(jīng)合理的人工授精方法，可以獲得數(shù)量較多的可移植胚胎。在學(xué)生閱讀后，教師指導(dǎo)學(xué)生分組討論：什么是胚胎移植？教師在學(xué)生得出胚胎移植概念的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完善概念。然后讓學(xué)生通過閱讀教材了解胚胎移植的現(xiàn)狀，總結(jié)胚胎移植的意義。有關(guān)“胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)”的四點內(nèi)容，教師要重點講述，并指導(dǎo)學(xué)生分析“為什么胚胎移植要在動物發(fā)情排卵后一段時間內(nèi)進行”，以使學(xué)生了解胚胎移植的原則，為學(xué)生理解胚胎移植基本程序奠定基礎(chǔ)。有關(guān)“胚胎移植的基本程序”內(nèi)容，建議閱讀教材后，讓學(xué)生進行概述，這時教師要注意指導(dǎo)學(xué)生理解每一步技術(shù)操作的作用。關(guān)于“胚胎分割”的教學(xué)過程，建議學(xué)生自學(xué)后，討論以下問題：（1）什么是胚胎分割？它在畜牧生產(chǎn)上有何意義？（2）囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團有何功能？對囊胚階段的胚胎進行分割時要注意什么？為什么？（3）如何進行牛胚胎的分割？總而言之，教師在教學(xué)過程中要注重用自讀、設(shè)問、討論等多種形式來引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，防止教師一言堂。具體方法可參見后面的《教學(xué)案例》。關(guān)于“胚胎干細(xì)胞”的教學(xué)過程，建議讓學(xué)生閱讀教材和通過報刊、雜志、互聯(lián)網(wǎng)等媒體搜集資料，撰寫一篇關(guān)于胚胎干細(xì)胞應(yīng)用價值的綜述，其中要對胚胎干細(xì)胞的來源、功能及特點進行說明。寫好的綜述要在班里交流，并由學(xué)生和教師給以評價。在學(xué)習(xí)本節(jié)時，如果有條件,可組織學(xué)生到家畜良種場參觀，或請胚胎工程的專家進行專題講座，以開闊視野，加深認(rèn)識。三、達標(biāo)檢測1．關(guān)于胚胎移植的優(yōu)點的敘述，錯誤的是 ()A．優(yōu)良種畜群迅速擴大，加速育種工作和品種改良B．克服了時間與地域的限制，大量節(jié)省購買種畜的費用C．一次給受體移入多個胚胎，可增加雙胎和多胎的比例D．建立常溫胚胎庫，保存品種資源和瀕危物種2．下列對于優(yōu)良種畜的胚胎移植的說法，不正確的是 ()A．供體母牛必須是同一物種的良種B．受體母牛必須是同一物種的良種C．供體公牛必須是同一物種的良種D．受體母?？梢允峭锓N的一般健康牛3．下列關(guān)于胚胎移植生理學(xué)基礎(chǔ)的敘述，不正確的是 ()A．在發(fā)情后的最初一段時期，母牛即使沒有受精其生殖系統(tǒng)也處于受精后的生理狀態(tài)B．早期胚胎在相當(dāng)一段時間是獨立存在的，未與子宮建立實質(zhì)性聯(lián)系C．一般來說，同一物種的受體母畜對于具有外來抗原物質(zhì)的胚胎并沒有免疫排斥現(xiàn)象D．移植的胚胎，依靠自身儲存的營養(yǎng)物質(zhì)繼續(xù)完成胚胎發(fā)育4．將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)。以下說法不正確的是 ()A．這里說的同“種”是指同一“物種”B．加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植給我國黃牛，生出荷斯坦奶牛，可以移植成功C．同種動物之間的生理特征相近，進行胚胎移植易于成功D．不管是否妊娠，同種動物生殖器官的生理變化都是一樣的5．關(guān)于胚胎分割技術(shù)的敘述，錯誤的是 ()A．胚胎分割操作在動物的子宮內(nèi)進行B．用分割針或分割刀片對早期胚胎進行分割C．分割后必須移植到受體子宮內(nèi)進一步完成胚胎發(fā)育D．對囊胚進行分割時要注意將內(nèi)細(xì)胞團均等分割6．胚胎分割是一種現(xiàn)代生物技術(shù)，關(guān)于這一技術(shù)的敘述正確的是 ()A．胚胎分割可以將早期胚胎任意分割成多份B．胚胎分割技術(shù)可以獲得同卵雙胎或多胎C．胚胎分割技術(shù)屬于有性生殖方式，因此不屬于克隆D．胚胎分割技術(shù)可以分割任意時期胚胎7．關(guān)于胚胎分割技術(shù)的說法，錯誤的是 ()A．被分割的胚胎應(yīng)該是發(fā)育良好的桑椹胚或囊胚B．可以對胚胎進行任意數(shù)目的等分，移植后均可正常發(fā)育C．來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)D．胚胎分割是進行動物克隆的方法之一8．胚胎干細(xì)胞是指 ()A．胚胎中的細(xì)胞B．來自人或動物的早期胚胎或某些器官中，具有自我更新和多方向分化潛能的原始細(xì)胞C．不具有全能性的細(xì)胞D．分化程度最高的細(xì)胞9．干細(xì)胞是一類保持旺盛分裂能力，將來可以分化成不同組織細(xì)胞的細(xì)胞群，在高等動物胚胎發(fā)育過程中，不能作為胚胎干細(xì)胞來源的是哪些時期的細(xì)胞 ()①受精卵②卵裂期③囊胚期④原腸胚期⑤原腸胚晚期A．①⑤ B．③④⑤ C．①③⑤ D．④⑤10．老年癡呆癥患者的腦血管中有一種特殊的β-淀粉樣蛋白體，它的逐漸積累可能導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和免疫功能下降，某些基因的突變會導(dǎo)致β-淀粉樣蛋白體的產(chǎn)生和積累。下列技術(shù)不能用于老年癡呆癥治療的是 ()A．胚胎移植技術(shù) B．胚胎干細(xì)胞技術(shù)C．單克隆抗體技術(shù) D．基因治療技術(shù)11．現(xiàn)在有一個嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血，在以后他生長發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病，就可以通過血液中的干細(xì)胞來為其治病，關(guān)于這個實例，說法正確的是 ()A．用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來移植治病，需要激發(fā)細(xì)胞的所有全能性B．用臍帶血中的干細(xì)胞能夠治療這個孩子所有的疾病C．如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，需要用到細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)D．如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，應(yīng)該要長期給他使用免疫抑制藥物12．下列說法不正確的是 ()A．胚胎工程技術(shù)包括胚胎移植、胚胎分割、體外生產(chǎn)胚胎技術(shù)B．試管牛的培育過程屬于克隆過程C．提供胚胎的個體叫“供體”，接受胚胎的個體叫“受體”D．胚胎移植實際上是生產(chǎn)胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程13．下列關(guān)于胚胎分割技術(shù)的敘述，錯誤的是 ()A．胚胎分割技術(shù)可以看作是一種無性生殖方法B．胚胎分割技術(shù)要用到胚胎移植技術(shù)C．進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的囊胚或原腸胚D．如對囊胚期的胚胎進行分割，應(yīng)注意將內(nèi)細(xì)胞團均等分割14．胚胎移植的基本程序如圖，據(jù)圖回答下列問題：(1)對供體母牛、供體公牛的要求是____________________________________________。(2)同期發(fā)情處理的方法是_______________，沖卵中的“卵”是指________________。(3)受精過程有：①第一次卵裂開始，②釋放第二極體，③頂體反應(yīng)，④穿越透明帶，⑤雌、雄原核的形成，⑥核膜消失，雌、雄原核融合。其正確的順序為________________(填序號)，受精的標(biāo)志是____________________________________。(4)供體母牛具有許多優(yōu)良性狀，可利用體細(xì)胞克隆技術(shù)加速遺傳改良進程，請回答下列有關(guān)問題：①目前核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是____________________________________________。②用于核移植的供體細(xì)胞一般選用________代以內(nèi)的細(xì)胞，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。15．自從美國《科學(xué)》雜志1999年和2000年連續(xù)兩次將干細(xì)胞評為世界十大科學(xué)成就之首以來，干細(xì)胞領(lǐng)域就持續(xù)成為國內(nèi)外醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究的熱點，有人預(yù)計，干細(xì)胞醫(yī)療市場的全球規(guī)模迅速增長，2022年將達到4000億美元/年。請結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題：(1)胚胎干細(xì)胞是由________________________中分離出來的一類全能性細(xì)胞。這種細(xì)胞經(jīng)過一定的方法能分化出成年動物的______________，這是由于細(xì)胞內(nèi)含有____________________。(2)將人的胚胎干細(xì)胞植入肝衰竭患者肝臟中，有望解決患者肝功能障礙，原因是植入的胚胎干細(xì)胞在患者體內(nèi)__________為大量的正常肝細(xì)胞，以修復(fù)病變器官的受損、退化和壞死細(xì)胞。如果采用干細(xì)胞移植的方法治愈了某血友病女性患者，她結(jié)婚后生出的子女健康情況是______________________________________。干細(xì)胞在治療白血病、癌癥、白癜風(fēng)、心臟病、帕金森氏綜合征、糖尿病、皮膚燒傷等人類許多頑癥方面有不可替代的重大作用。(3)科學(xué)家希望將胚胎干細(xì)胞體外誘導(dǎo)，培育出各種人造組織器官。這種人造器官之所以能夠解決器官移植后免疫排斥的問題，根本原因是__________________________________________________________________________________________________