資源簡介

(共25張PPT)
第3節
胚胎工程
二
胚胎工程技術及其應用
人教版
高中生物
學習目標
簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應用價值
1.文化基礎：胚胎工程的主要技術及其原理。
2.自主發展：理解和掌握胚胎工程在生產實踐中的應用。
3.社會參與：認同胚胎工程技術的發展和應用中體現了科學、技術和社會的互動關系。
試管嬰兒的發育過程都是在試管嗎？
試管嬰兒用到什么生命生物技術手段完成？
閱讀P60頁，思考下列問題
1.胚胎工程技術主要包括哪些內容？他們的原理分別是什么？
提示：胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術。包括體外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干細胞培養等技術。胚胎工程的許多技術，實際是在體外條件下，對動物自然受精和早期胚胎發育條件進行的模擬操作。
2.胚胎工程在生產實踐中有哪些應用？
2．體外受精技術的主要步驟：_______________________、精子的獲取和____________________。
一、體外受精
1．試管動物：通過人工操作使卵子在________________受精，經培養發育為____________________后，再進行移植產生的個體。
體外
早期胚胎
卵母細胞的采集
受精
3.基本原理：人工模擬體內環境，包括_________________、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使_______________________，最終完成________________________，并有計劃地保存胚胎等。
營養
精子獲能
受精作用
4.過程
②大家畜或大型動物：從剛被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母細胞或借助超聲波探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等直接從活體動物的________________中吸取,然后在體外進行人工培養成熟后（MⅡ中期）,才能與獲能精子受精。
（1）卵母細胞的采集和培養
①實驗動物以及家畜豬、羊等：用___________處理,使其排出更多的卵子,然后,從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。
促性腺激素
卵巢
(2)精子的采集和獲能
②精子體外獲能的方法：主要有培養法(嚙齒動物、家兔、豬等)和化學誘導法(牛、羊等家畜的精子常采用化學法,即將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中,用化學藥物誘導精子獲能)。
①收集精子的方法：主要有假陰道法、手握法和電刺激法等。
③受精（小滴內）：
體外受精：____________________和培養成熟的__________________在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。
獲能的精子
卵細胞
5.比較自然受精、人工授精和體外受精
項目
自然受精
人工受精
體外受精
不同點
過程不同
場所不同
相同點
雌雄動物交配完成
雌性動物輸卵管中
用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精
人工獲取精子、卵子，在體外培養液中完成受精過程
雌性動物輸卵管中
體外培養液中
(1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；(2)都是有性生殖
二、胚胎移植
(1)概念：
是指將通過______________________及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、_____________________的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。
體外受精
生理狀態相同
(2)過程：
胚胎移植主要包括供體、受體的___________________，配種或人工受
精，胚胎的___________________、培養或保存，____________________，
以及移植后的檢查等步驟。
選擇和處理
收集、檢查
胚胎的移植
①供體：在胚胎移植中提供胚胎的個體。
職能：產生具有_____________________的胚胎。
要求：具有________________________。
處理：_____________________處理
優良遺傳特性
優良遺傳特性
同期發情
②受體：在胚胎移植中接受胚胎的個體。
職能：產生具有_____________________的胚胎。完成繁重而
漫長的_________________和育仔任務。
要求：與供體處于相同的生理狀態
的___________________的健康雌性動物。
處理：_____________________處理和
_____________________處理
妊娠
同一物種
同期發情
超速排卵
優良遺傳特性
③配種和人工受精
④胚胎的收集、檢查、培養或保存
收集：_______________;
檢查：發育到________________或
___________階段
保存：-1960C的液態中保存
沖卵
桑葚胚
囊胚
⑤胚胎移植
⑥胚胎移植后的檢查
①充分發揮雌性優良個體的_________________________。
②_______________________了供體本身的繁殖周期。
③對供體施行_____________________處理后，增加后代數量。
（3）胚胎移植的意義
繁殖潛力
大大縮短
超數排卵
思考與討論
1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內，胚胎都能正常發育嗎?如果不能，在胚胎移植前應該對受體進行怎樣的處理?
提示：不一定能正常發育。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀態相同的受體子宮內，胚胎才能繼續發育。在胚胎移植前要對受體進行同期發情處理，使供體和受體生殖器官的生理變化同步，這樣才能為供體的胚胎移人受體提供相同的生理環境。
2.受體會不會對來自供休的胚胎發生免疫排斥反應?
3.胚胎移植后，經受體孕有的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持一致?為什么?
提示：受體對來自供體的胚胎基本上不會發生免疫排斥反應。
提示：胚胎移植后，經受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。
因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯系，其遺傳物質在孕育過程中不會發生任何變化。
4.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。你認為這樣的概括正確嗎?為什么?
提示：正確。因為胚胎移植的成功率與供體、受體生理環境條件的一致性密切相關。只有供體、受體生理環境條件高度一致，
移入受體的胚胎才能被接受，并繼續發育。所以，我們可以把胚胎移植簡單概括為早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。
三、胚胎分割
1．概念：采用_____________________將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經_________________獲得同卵雙胎或多胎的技術。
機械方法
移植
2．所需主要儀器設備：_____________________和_____________________。
體視顯微鏡
顯微操作儀
5.
特點：每個后代具有相同的遺傳特性。
3.
理論基礎：細胞的_________________________。
全能性
4.
物質基礎：每個細胞核內具有相同的__________________________。
遺傳物質
6．操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常的__________________，將它移入盛有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用__________________或_____________________分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將_________________均等分割。
桑葚胚或囊胚
分割針
分割刀
內細胞團
7．注意事項
(1)對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分____________________，若分割不均，會出現含____________________多的部分正常發育的能力強，少的部分發育受阻或發育不良，甚至不能發育等問題。
內細胞團
內細胞團
(2)分割的份數越多，每一份的________________會越少，不但難以做到均等分割，而且作為囊胚期的胚胎內細胞團的細胞所受的影響會越大。因此，分割的份數越多，技術難度會越大，移植后的恢復和發育的難度會越大，_____________________自然會越低。
細胞數
移植成功率
四、到社會中去
荷斯坦奶牛是世界上產奶量最高的奶牛品種之一。某良種公司引進了純種荷斯坦奶牛，并用胚胎分割技術繁育了良種荷斯坦奶牛群體。如果你是一名科技專欄的記者，現在需要寫一篇關于用胚胎分割技術繁育良種奶牛的報道，請寫出你準備向胚胎工程專家提出的三個問題，然后與其他同學交換問題，再以訪談錄的形式回答他提出的問題(可通過查閱網絡、書籍上的資料或向專家請教等方式解決自己已回答不出的問題)。
提示：學生可以向勝胎工程專家提出的問題有。公司繁育成功的良種奶牛將胚胎幾等分得到的后代?采用胚胎分割技術，理論上一頭純種荷斯坦奶牛一年可由代孕母牛生下多少頭小牛?實際得到了多少頭?如果理論值與實際值存在差異，產生差異的原因是什么?胚胎分割后經移植獲得的同卵雙胎或多胎，是否保持了良種奶牛所有的優良性狀?是否有生理缺陷?等等。
1．關于試管動物技術概念的敘述，正確的是(　　)
A．通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經過移植產生后代的技術
B．通過人工操作使卵子和精子在體內成熟，在體外受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經過移植產生后代的技術
C．通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并將受精卵移植產生后代的技術
D．通過人工操作使卵子和精子在體內成熟，在體外受精，并將受精卵移植產生后代的技術
A
提示：試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經移植產生后代的技術。
五、總結及練習
2．如圖為牛胚胎性別鑒定和分割示意圖，請據圖回答下列問題：
(1)填出圖中字母所代表的結構名稱：
A_________________；B______________；
C_________________；D_______________。
(2)寫出甲、乙、丙過程的技術名稱：
甲_________________；乙________________________；丙__________________。
(3)進行乙過程時，所取的樣本是_____________________。進行甲過程時，所使用的主要儀器設備是__________________________________，本過程的技術關鍵是_______________________________。
囊胚腔
透明帶
滋養層
內細胞團
胚胎分割
做DNA分析性別鑒定
胚胎移植
滋養層細胞
顯微操作儀和體視顯微鏡
將內細胞團均等分割
提示：(1)根據囊胚的結構可知圖中字母所代表的結構名稱分別是，A為囊胚腔，B為透明帶，C為滋養層，D為內細胞團。(2)圖中甲、乙、丙過程表示的技術分別是胚胎分割、做DNA分析性別鑒定、胚胎移植。(3)進行乙過程時，所采取的樣本是滋養層細胞；進行甲過程時，所使用的基本儀器是顯微操作儀和體視顯微鏡；本過程的技術關鍵是將內細胞團均等分割。(4)盡管胚胎分割技術在多種動物中已取得成功，但仍然存在一些問題，如剛出生的動物體重偏輕，毛色和斑紋上還存在差異等。同時很難取得同卵多胎，成功率較高的是同卵雙胎。
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《胚胎工程技術及其應用》教學設計
課題
胚胎工程二
胚胎工程技術及其應用
單元
第2章
學科
生物
年級
高二
學習目標與核心素養
簡述體外受精、胚胎移植和胚胎分割的基本原理、操作步驟和應用價值1.文化基礎：胚胎工程的主要技術及其原理。2.自主發展：理解和掌握胚胎工程在生產實踐中的應用。3.社會參與：認同胚胎工程技術的發展和應用中體現了科學、技術和社會的互動關系。
重點
胚胎工程中胚胎移植的生理基礎和基本操作。
難點
教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
導入新課
從社會中來展示試管嬰兒相關圖片，介紹現階段試管嬰兒的發展和基本技術。最初由英國產科醫生帕特里克·斯特普托和生理學家羅伯特·愛德華茲
(?https:?/??/?baike.?/?item?/?%E7%BD%97%E4%BC%AF%E7%89%B9%C2%B7%E7%88%B1%E5%BE%B7%E5%8D%8E%E5%85%B9"
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"https:?/??/?baike.?/?item?/?%E8%AF%95%E7%AE%A1%E5%A9%B4%E5%84%BF?/?_blank?)合作研究成功的。（羅伯特·愛德華茲因此獲得2010年諾貝爾生理學與醫學獎，愛德華茲現在是英國劍橋大學的名譽教授。）“試管嬰兒”一誕生就引起了世界科學界的轟動，甚至被稱為人類生殖技術的一大創舉，也為治療不孕不育癥開辟了新的途徑。“試管嬰兒”是讓精子和卵子在試管中結合而成為受精卵，然后再把它（在體外受精的新的小生命）送回女方的子宮里（胚卵移植術），讓其在子宮腔里發育成熟，與正常受孕婦女一樣，懷孕到足月，正常分娩出嬰兒。這一技術的產生給那些可以產生正常精子、卵子但由于某些原因卻無法生育的夫婦帶來了福音，現在這一技術已在我國很多地方開展。1944年，美國人洛克和門金首次進行這方面的嘗試。世界上第一個試管嬰兒路易絲·布朗于1978年7月25日23時47分在英國的奧爾德姆市醫院誕生，此后該項研究發展極為迅速，到1981年已擴展到10多個國家。現在世界各地的試管嬰兒總數已達數千名。我國已有幾所醫學院開始這項研究，1985年北京醫學院已首獲成功。試管嬰兒的發育過程都是在試管嗎？試管嬰兒用到什么生命生物技術手段完成？
課前查閱資料，展示欣賞試管嬰兒圖片，了解試管嬰兒的發展及基本技術要求。
從社會熱點問題入手，創建情景，激發學生的學習興趣，調動學生探討問題的積極性。
講授新課
閱讀P60頁，思考下列問題1.胚胎工程技術主要包括哪些內容？他們的原理分別是什么？2.胚胎工程在生產實踐中有哪些應用？（一）體外受精1.概念：是指哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環境中完成受精過程的技術。
2.基本原理：人工模擬體內環境，包括營養、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有計劃地保存胚胎等。
3.卵母細胞的采集和培養
①實驗動物以及家畜豬、羊等：用促性腺激素處理,使其排出更多的卵子,然后,從輸卵管中沖取卵子,直接與獲能的精子在體外受精。
②大家畜或大型動物：從剛被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母細胞或借助超聲波探測儀、內窺鏡或腹腔鏡等直接從活體動物的卵巢中吸取,然后在體外進行人工培養成熟后（MⅡ中期）,才能與獲能精子受精。4.精子的采集和獲能
①收集精子的方法：主要有假陰道法、手握法和電刺激法等。
②精子體外獲能的方法：主要有培養法(嚙齒動物、家兔、豬等)和化學誘導法(牛、羊等家畜的精子常采用化學法,即將精子放在一定濃度的肝素或鈣離子載體A23187溶液中,用化學藥物誘導精子獲能)。5.受精（小滴內）：體外受精：獲能的精子和培養成熟的卵細胞在獲能溶液或專用的受精溶液中完成受精過程。6.比較自然受精、人工授精和體外受精項目自然受精人工授精體外受精不同點過程不同雌雄動物交配完成用人工的方法將公畜的精液注入母畜生殖道內，完成受精人工獲取精子、卵子，在體外培養液中完成受精過程場所不同雌性動物輸卵管中雌性動物輸卵管中體外培養液中相同點(1)精子獲能、卵子成熟后方能完成受精過程；(2)都是有性生殖二、胚胎移植概念：是指將通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態相同的雌性動物體內，使之繼續發育為新個體的技術。1．胚胎移植的實質早期胚胎在相同生理環境條件下的空間位置轉移，而胚胎本身的遺傳物質并不發生改變，因此能保持其原來的遺傳特性。2．胚胎的來源(1)雌性動物體內的早期胚胎。(2)通過體外受精和早期胚胎的培養得到。(3)通過哺乳動物體細胞核移植及培養得到。3．胚胎移植的供體和受體(1)供體的職能：產生具有優良遺傳特性的胚胎。(2)受體須具備的條件①健康的體質和正常的繁殖能力。②同種的、生理狀態相同的其他雌性動物，沒有生殖隔離，生殖環境相同。4．胚胎移植的條件(1)胚胎移植一般應在同種的雌性供體和受體之間進行。這里的“同種”是指“同物種”。(2)進行胚胎移植的供、受體生理狀態要相同。①應對供體和受體母畜進行同期發情處理，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鍵。②移入受體子宮胚胎的位置應該與其在供體子宮內的位置相同或相似。5．胚胎移植的基本程序(以牛為例，如圖所示)三、胚胎分割1．概念：采用機械方法將早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，經移植獲得同卵雙胎或多胎的技術。2．所需主要儀器設備：體視顯微鏡和顯微操作儀。3．操作對象及要求：選擇發育良好、形態正常的桑葚胚或囊胚，將它移入盛有操作液的培養皿中，在顯微鏡下用分割針或分割刀分割。在分割囊胚階段的胚胎時，要注意將內細胞團均等分割。4．胚胎分割的意義(1)促進優良動物品種的繁殖，產生遺傳性狀相同的后代用于遺傳學研究。(2)對胚胎進行性別鑒定、遺傳病篩查等，對于人工控制動物性別、動物繁育健康后代有重要意義。5．注意事項(1)對囊胚階段胚胎進行分割時一定要均分內細胞團，若分割不均，會出現含內細胞團多的部分正常發育的能力強，少的部分發育受阻或發育不良，甚至不能發育等問題。(2)分割的份數越多，每一份的細胞數會越少，不但難以做到均等分割，而且作為囊胚期的胚胎內細胞團的細胞所受的影響會越大。因此，分割的份數越多，技術難度會越大，移植后的恢復和發育的難度會越大，移植成功率自然會越低。思考與討論1.將檢驗合格的胚胎移植到任何一個受體的子宮內，胚胎都能正常發育嗎?如果不能，在胚胎移植前應該對受體進行怎樣的處理?提示：不一定能正常發育。一般情況下檢驗合格的胚胎需要移植到同種的、生理狀態相同的受體子宮內，胚胎才能繼續發育。在胚胎移植前要對受體進行同期發情處理，使供體和受體生殖器官的生理變化同步，這樣才能為供體的胚胎移人受體提供相同的生理環境。2.受體會不會對來自供休的胚胎發生免疫排斥反應?提示：受體對來自供體的胚胎基本上不會發生免疫排斥反應。3.胚胎移植后，經受體孕有的后代，其遺傳特性與供體還是受體保持-一致?為什么?提示：胚胎移植后，經受體孕育的后代的遺傳特性與供體保持一致。
因為供體胚胎與受體子宮建立的僅是生理和組織上的聯系，其遺傳物質在孕育過程中不會發生任何變化。4.胚胎移植實質上是早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。你認為這樣的概括正確嗎?為什么?提示：正確。因為胚胎移植的成功率與供體、受休生理環境條件的一致性密
切相關。只有供體、受體生理環境條件高度一致，
移人受體的胚胎才能被接受，并繼續發育。所以，我們可以把胚胎移植簡単單概括為早期胚胎在相同生理環境條件下空間位置的轉移。總結與練習1．關于試管動物技術概念的敘述，正確的是(　A　)A．通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經過移植產生后代的技術B．通過人工操作使卵子和精子在體內成熟，在體外受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經過移植產生后代的技術C．通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并將受精卵移植產生后代的技術D．通過人工操作使卵子和精子在體內成熟，在體外受精，并將受精卵移植產生后代的技術　提示：試管動物技術是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養發育為早期胚胎后，再經移植產生后代的技術。
【學習活動一】學生閱讀課本P60，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。1.胚胎工程技術主要包括哪些內容？他們的原理分別是什么？2.胚胎工程在生產實踐中有哪些應用？回顧已學知識，提出思路，完成表格。【學習活動二】學生閱讀課本P61，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。【學習活動三】學生閱讀課本P62，聯系實際，思考以下問題，闡述相關概念。小組討論，完成相關探究，解決實驗相關問題。根據所學，完成相關練習
創設問題情景，導入新課。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，加深學生對概念的認識，激發學生的科學研究的興趣。通過回顧已學知識，提出思路，完成表格。對比自然受精、人工受精體外受精，從而加深學生對體外受精理解。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，理解并闡述胚胎移植的條件和基本過程。通過閱讀，培養學生獲取信息的能力，理解并闡述胚胎分割原理及其過程。提出問題，解決問題，此環節可以讓學生思考真正發生，讓更多的學生參與到課堂中，把握重難點。回顧舊知，鞏固和應用所學知識。
課堂小結
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胚胎工程及其應用1.體外受精卵母細胞的采集、精子獲能、受精2.胚胎移植概念、基本程序、意義3.胚胎分割概念、時期、注意問題
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精品試卷·第
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