生物學(xué)案：胚胎工程的應(yīng)用及前景

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景問題導(dǎo)學(xué)一、胚胎移植活動(dòng)與探究1．胚胎移植中胚胎的來源有哪些?2．什么是供體？什么是受體？對(duì)胚胎移植的受體有什么要求？3．胚胎移植在胚胎工程中的地位如何？其意義是什么?遷移與應(yīng)用下列關(guān)于胚胎移植的敘述，正確的是(）。A．胚胎移植全部屬于無性繁殖B．可以充分發(fā)揮動(dòng)物所有雌性個(gè)體的繁殖能力C．大大縮短了動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖周期D．供體的主要職能變?yōu)橹划a(chǎn)生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎試管動(dòng)物與克隆動(dòng)物的比較比較項(xiàng)目試管動(dòng)物克隆動(dòng)物技術(shù)基礎(chǔ)體外受精、胚胎移植核移植技術(shù)實(shí)例試管牛多利羊過程生殖方式有性生殖無性生殖遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)來自兩個(gè)個(gè)體細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)與供體相同意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期加速家畜遺傳改良進(jìn)程、挽救瀕危物種等二、胚胎移植的基本程序及意義活動(dòng)與探究1．胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)是什么？2．在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？3．胚胎移植的實(shí)質(zhì)是什么？4．胚胎移植的基本程序有哪些？5．圖解牛胚胎移植的基本流程。6．怎樣處理才能使供體母牛超數(shù)排卵？沖卵沖出的是什么？牛的胚胎移植在什么時(shí)期進(jìn)行？遷移與應(yīng)用下圖為牛胚胎移植示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答問題.(1）④胚胎移植過程一般有__________和__________兩種方法。(2）⑤過程產(chǎn)生的犢牛的遺傳物質(zhì)與⑥的遺傳物質(zhì)是否相同?__________，為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3)進(jìn)行胚胎移植的優(yōu)勢(shì)是_______________________________________________。(4)沖卵的生理基礎(chǔ)是___________________________________________________________________________________________________________________________。（1）胚胎移植成功與否需要兩個(gè)條件①應(yīng)在同“物種”的雌性供體和受體之間進(jìn)行,因?yàn)橥N動(dòng)物之間生理特征相近，進(jìn)行胚胎移植容易成功.②供體與受體的生理狀態(tài)要相同。（2）胚胎移植的實(shí)質(zhì)胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以，我們可以把胚胎移植簡(jiǎn)單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。三、胚胎分割技術(shù)活動(dòng)與探究1．什么是胚胎分割？胚胎分割一般在什么時(shí)期進(jìn)行？2．原腸胚時(shí)期進(jìn)行胚胎分割可以嗎？3．對(duì)囊胚階段的胚胎分割應(yīng)注意什么？遷移與應(yīng)用以下關(guān)于胚胎分割移植的說法，不正確的是（）。A．就目前的胚胎分割移植而言，產(chǎn)生的同卵雙胎較多,同卵多胎成功率較低B．胚胎分割所需要的主要儀器設(shè)備為實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀等C．可將囊胚階段的胚胎進(jìn)行隨機(jī)分割成兩份或多份，然后移植D．用分割針將桑椹胚分成兩部分，可直接將裸半胚移植入受體（1）生物的無性繁殖方式統(tǒng)稱為克隆.就胚胎分割技術(shù)本身而言，是將同一胚胎分割成幾部分，借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同的后代，是一種無性繁殖的方式,因此，也屬于動(dòng)物克隆的一種方法。（2)早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細(xì)胞數(shù)目是有限的.分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響會(huì)更大.因此,分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會(huì)越大,移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移植成功率自然會(huì)降低。四、胚胎干細(xì)胞活動(dòng)與探究1．什么是胚胎干細(xì)胞？2．胚胎干細(xì)胞有什么特點(diǎn)?遷移與應(yīng)用現(xiàn)在有一個(gè)嬰兒在出生后醫(yī)院為他保留了臍帶血,在以后他生長(zhǎng)發(fā)育過程中如果出現(xiàn)了某種難治療的疾病，就可以通過臍帶血中的干細(xì)胞來為其治病，關(guān)于這個(gè)實(shí)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(gè)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)該長(zhǎng)期給他使用免疫抑制藥物干細(xì)胞的類型類型舉例特點(diǎn)全能干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞可分化為全身各種細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織、器官，具有發(fā)育全能性多能干細(xì)胞造血干細(xì)胞可分化為多種細(xì)胞和組織，但失去了發(fā)育的全能性專能干細(xì)胞肌肉中的成肌細(xì)胞、上皮組織基底層的干細(xì)胞只能分化成一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞答案：課前·預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)【預(yù)習(xí)導(dǎo)引】胚胎移植胚胎分割體外生產(chǎn)胚胎一、1．早期胚胎體外受精生理狀態(tài)雌性供體受體2．轉(zhuǎn)基因核移植3．繁殖預(yù)習(xí)交流：提示：選用高產(chǎn)奶牛作供體生產(chǎn)胚胎，或者從國外引進(jìn)荷斯坦奶牛生產(chǎn)胚胎，用黃牛作受體進(jìn)行胚胎移植,生產(chǎn)純種高產(chǎn)奶牛.二、1．生殖器官2．游離狀態(tài)胚胎的收集3．免疫排斥存活4．生理和組織聯(lián)系遺傳特性三、1．同期發(fā)情超數(shù)排卵2．配種3．沖卵4．桑椹胚四、1．機(jī)械同卵無性繁殖克隆2．實(shí)體顯微鏡3．（1）桑椹胚或囊胚操作液(2）透明帶裸半胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)4．同卵多胚五、1．早期胚胎原始性腺2．（1）細(xì)胞核全能性(2）分化3．（1）頑癥（2）供體器官不足免疫排斥(3）細(xì)胞分化（4）個(gè)體發(fā)生發(fā)育規(guī)律預(yù)習(xí)交流：1．提示：既能進(jìn)行分裂又能進(jìn)行分化的細(xì)胞.2．提示：基因的選擇性表達(dá)。3．提示：早期胚胎或原始性腺.課堂·合作探究【問題導(dǎo)學(xué)】一、活動(dòng)與探究：1．提示：（1）雌性動(dòng)物體內(nèi)的早期胚胎；（2）通過體外受精和早期胚胎的培養(yǎng)得到；（3）其他方式,如通過哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核移植培養(yǎng)獲得。2．提示：提供胚胎的個(gè)體稱為“供體”，接受胚胎的個(gè)體稱為“受體".對(duì)受體的要求是：（1）同一物種；(2)與供體處于相同的生理狀態(tài)；（3）雌性動(dòng)物。3．提示：胚胎移植是胚胎工程中的最后一道“工序",其意義是可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力.遷移與應(yīng)用：D解析：胚胎移植只是改變了胚胎的后期發(fā)育場(chǎng)所,該過程沒有改變胚胎的遺傳物質(zhì)，若胚胎是經(jīng)過受精作用得到的，則該過程為有性生殖；若胚胎是通過細(xì)胞核移植得到的,則該過程為無性生殖.胚胎移植充分發(fā)揮了具有優(yōu)良性狀的雌性動(dòng)物的生殖潛力，但沒有改變動(dòng)物的繁育周期,只不過是孕育幼體的過程由一般母體來替代。供體的主要職能是產(chǎn)生具有優(yōu)良性狀的胚胎，受體主要職能是為胚胎的后期發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)和發(fā)育空間。二、活動(dòng)與探究:1．提示:（1）同種動(dòng)物的供、受體的生殖器官的生理變化是相同的,為供體胚胎移入受體提供相同的生理環(huán)境.（2)哺乳動(dòng)物早期胚胎在一定時(shí)間內(nèi)處于游離狀態(tài)，為胚胎的收集提供了可能.（3）受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng),為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。（4)供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受任何影響。2．提示：（1）應(yīng)對(duì)供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)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.（2)同時(shí)還要做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對(duì)應(yīng)的卵巢必須有黃體存在.3．提示：胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。4．提示：以家畜的胚胎移植為例,胚胎移植主要包括對(duì)供、受體的選擇和處理,配種或進(jìn)行人工授精，對(duì)胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存，對(duì)胚胎進(jìn)行移植，以及移植后的檢查等步驟.5．提示：6．提示:用促性腺激素處理使供體母牛超數(shù)排卵.沖卵沖出的是胚胎。牛的胚胎移植在桑椹胚或囊胚階段進(jìn)行。遷移與應(yīng)用：解析：胚胎移植一般有手術(shù)法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口;非手術(shù)法:將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。受體母牛只是提供胚胎發(fā)育的場(chǎng)所。進(jìn)行胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力。答案:(1）手術(shù)法非手術(shù)法（2)不相同因?yàn)闋倥５倪z傳物質(zhì)來源于供體母牛和公牛，且供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受受體母牛的影響(3）充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力(4）早期胚胎形成后，處于游離狀態(tài),未與母體子宮建立組織上的聯(lián)系三、活動(dòng)與探究：1．提示：指采用機(jī)械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù).多數(shù)是對(duì)桑椹胚或囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割。2．提示：原腸胚不適合分割，因?yàn)樵c胚已分化出三個(gè)胚層，每個(gè)胚層細(xì)胞的分化方向已確定，只分割出一部分胚層細(xì)胞不可能發(fā)育為一個(gè)完整的幼體。3．提示:將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。遷移與應(yīng)用：C解析：若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題，所以這一階段不能隨機(jī)分割。四、活動(dòng)與探究:1．提示:由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞,具有胚胎細(xì)胞的特性。2．提示:（1）形態(tài)：體積小、細(xì)胞核大、核仁明顯。（2）功能：具有發(fā)育的全能性,可分化為成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞.(3）體外培養(yǎng)ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。遷移與應(yīng)用:C解析：用干細(xì)胞培育出人體需要的器官用來移植治病，不需要激發(fā)細(xì)胞的所有全能性。用臍帶血中的干細(xì)胞只能培育出人體的許多器官，用來移植，但不是所有疾病都能治療，如流行性疾病。如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，需要用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)；如果要移植用他的干細(xì)胞培育出的器官，由于是他自身的細(xì)胞培育成的，沒有免疫排斥反應(yīng)，所以不用長(zhǎng)期給他使用免疫抑制藥物。當(dāng)堂檢測(cè)1．下列有關(guān)試管動(dòng)物技術(shù)的敘述，不正確的是（）。A．體外受精主要包括卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)、精子的采集和獲能、受精等B．胚胎移植之前需檢查卵子的受精狀況和受精卵的發(fā)育能力C．早期胚胎發(fā)育的過程為：受精卵→桑椹胚→卵裂→囊胚→原腸胚D．移植入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受影響答案:C2．胚胎干細(xì)胞功能特性不包括()。A．具有發(fā)育的全能性B．體外培養(yǎng)可以分化成各種組織、器官C．冷凍保存可以進(jìn)行遺傳改造D．可以進(jìn)行增殖答案：B解析：胚胎干細(xì)胞在功能上具有發(fā)育的全能性.在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化;可進(jìn)行冷凍保存,也可以進(jìn)行遺傳改造。3．日本和牛是一種優(yōu)良的肉用牛。要快速繁殖這種肉牛目前最好的方法是（）。A．動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)B．胚胎分割移植C．動(dòng)物細(xì)胞融合D．基因工程答案:B解析：胚胎分割移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個(gè)體的繁殖潛力，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量后代.4．下列說法符合胚胎移植生理學(xué)基礎(chǔ)的是（）.A．供、受體的發(fā)情時(shí)間要一致,才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致B．供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與供體內(nèi)的位置相同或相似C．受體子宮與外來胚胎發(fā)生排斥反應(yīng)，是胚胎移植過程需要重點(diǎn)克服的難題D．胚胎移植產(chǎn)下的個(gè)體在質(zhì)基因控制的性狀上與受體母親相似答案:A解析：胚胎移植時(shí)要求供、受體的生理環(huán)境相同,因此，對(duì)供、受體要進(jìn)行同期發(fā)情處理.5．2010年10月4日英國劍橋大學(xué)的羅伯特·愛德華茲教授榮獲該年度的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，授予理由是“他使試管受精技術(shù)用于治療不孕癥成為可能，為占總?cè)丝诒壤^10％的不孕夫婦帶來了福音”.胚胎工程等生物工程技術(shù)正在改變著人類的生活。請(qǐng)回答下面相關(guān)問題。（1）試管嬰兒的奧秘,通俗地說就是改變精子和卵子的相遇方式及場(chǎng)所，通過誘發(fā)______與______在體外培養(yǎng)皿中完成受精作用.答案：超數(shù)排卵獲能的精子（2)用來培養(yǎng)受精卵的營養(yǎng)液除水和無機(jī)鹽以外，還需添加________________等物質(zhì)。答案:有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清（3）體外受精及培養(yǎng)過程需在________℃條件下及無