3.3胚胎工程的应用及前景(高中生物选修三教案系列)

胚胎工程的应用及前景

一、教学目标

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、教学难点与重点

：（1）胚胎移植的生理学基础、大体程序和应用。（2）胚胎分割的应用意义。（3）胚胎干细胞研究的意义。

：（1）胚胎移植的生理学基础。（2）胚胎干细胞的概念和分离途径。

第一课时

学生活动 教师组织与引导 教学意图

学生总结胚胎移植的意义

师：上节课我们学习了《体外受精和早期胚胎培养》。当我们在体外获得了哺乳动物的早期胚胎后，下一步应怎样做才能将他们孕育成幼体？

生：胚胎移植(或将获得的早期胚胎向受体移植。)

师：通过体外受精、核移植、转基因等技术都可获得胚胎(如将目的基因导入受精卵后经培养就可获得早期胚胎)，只有移植给受体才能获得后代。因此，胚胎移植是胚胎工程不可缺少的环节。那么，什么是胚胎移植技术？胚胎移植具有哪些意义？怎样进行胚胎移植？如何保证胚胎移植成功？这些就是这节课要学习的主要内容。

师：胚胎移植技术的现状和意义是什么呢？

--引导学生结合图3-17阅读教材P75《胚胎移植的现状和意义》。并总结胚胎移植的意义。

生：略

案例分析：

荷斯坦奶牛是世界上产奶量最大的奶牛品种，每头年产奶量可达10吨以上（我国本地奶牛年产奶公3吨），每个牛胚胎价值2 000元人民币。中国的胚胎学专家从加拿大引进了1 000头荷斯坦奶牛胚胎，采用胚胎移植技术（如图3-17所示），将其移植到黑龙江省当地受体牛子宫中孕育，这些牛产下的牛犊育成后，可代替年产奶量仅为3吨的本地奶牛。（相对于引进一头成年牛3-5万元的成本，可节约20倍的费用。

师:以上实例，除了说明胚胎移植技术促进了畜牧业生产发展。还说明了胚胎移植技术有哪些意义？

（1） 加速育种工作和品种改良；（2）大量节省购买种畜的费用；

[以下两个问题因上面有案例分析了，教学过程中不涉及，以免有重复之嫌。仅作参考。

1.为什么胚胎移植能加速育种工作和品种改良？

对于家畜来说，通过胚胎移植，可大幅度增加优良个体母畜和公畜后代的数量，使良种种畜群迅速扩大，从而加速了育种工作和品种改良。

2.为什么胚胎移植能大量节省购买种畜的费用？ 承上启下,建立新旧知识点间的联系

引入新课

用“胚胎移植的现状和意义”切入，引起学生学习的兴趣。

训练学生自学、阅读、归纳的能力。

通过引导学生分析问题，加深对胚胎移植意义的理解；同时

提炼概念

概念的理解抓住：来源、标志、两个条件

理解胚胎移植的生理基础

胚胎冷冻保存技术的成功，在世界范围内，可做到胚胎移植不受时空的限制，在国际和国内进行交换，从而完全代替了活畜引种，从而大量节省购买种畜的费用。]

师：如何理解课本中图3-17下面的“胚胎移植可充分发挥雌性个体的繁殖潜力”这句话？

生：略

师：（我们用教材上给我们的数据说话）一头供体良种母牛平均每次处理收集到的胚胎移植后可产下3～4头良种犊牛，而每年对良种供体母牛，可进行4～5次处理。这样，一头良种供体母牛一年可生下的良种犊牛可达十几头或数十头（最多可达20头；自然状态下，一头牛一生只能生育4-5次）。与自然状态下所生的后代比，进行胚胎移植的优势是：

（1）过程上看：大大缩短了供体本身的繁殖周期；

（2）结果上看：增加供体一生繁殖的后代数量。

师；除此而外，胚胎移植还具有保存品种资源和濒危物种和一胎多产的重要意义。

师：试总结胚胎移植的意义有哪些？

生答：（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）胚胎移植可充分发挥雌性优秀个体的繁殖潜力。

（说明：教材P75图3-17涉及五个方面的意义，如上所示）

引言：说了这么多，究竟什么是胚胎移植呢？

--引导学生阅读教材P74《胚胎移植》

生答：胚胎移植是指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，使之继续发育为新个体的技术。

师总结：我们把提供胚胎的个体称为“供体”；把接受胚胎的个体叫“受体”。胚胎移植实质上就是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体合作共同繁殖后代的过程。

师：可供移植的胚胎的来源有哪些呢？生答：略

师总结：①雌性动物体内的早期胚胎；②通过体外受精和早期胚胎培养获得；③核移植或转基因后得到的受精卵和早期胚胎培养获得的早期胚胎

师追问:那胚胎移植是有性生殖还是无性生死呢?生:略

师:这要看胚胎的来源,如果胚胎是由核移植后形成的重组细胞发育而来的,则胚胎移植是无性生殖;如果胚胎是由转基因导入受精卵后发育而来或是体内早期胚胎或体外受精和胚胎早期培养获得的,则是有性生殖。

师：观察图3-16<牛胚胎移植示意图>，请大家想一想，胚胎移植成功的标志是什么？

生：移植的胚胎在供体内能正常发育并分娩。

师：如何使移植的胚胎在供体子宫内正常发育并分娩？（或如何提高胚胎移植的成功率呢？）

生答：将获得的早期胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内。

师拓展：由此可见，胚胎移植成功与否要有两个条件： 培养学生用图例分析理解问题的能力，以及引导学生用数据分析问题的能力。

再次点出本节的核心内容

（1）胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。因为同种动物之间的生理特征相近，进行胚胎移植易于成功。例如，加拿大荷斯坦奶牛胚胎移植给我国黄牛，生出了荷斯坦奶牛。

（2）进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。

引言：为什么生理状态要相同？供体和受体的生理状态在什么时期相同？胚胎移植需要的生理基础是什么？

--引导学生阅读教材P76《胚胎移植的生理基础》

师问：胚胎移植需要的生理基础是什么？

1）供体和受体具有相同的生理环境；

师总结：（为什么呢？）雌性哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，同种动物生殖器官的生理变化是一样的，都会出现以下变化：子宫内膜在有关激素作用下，腺体分泌，内膜增厚，血管极度增多等，以适合胚胎的发育。这就要求胚胎移植时，供、受体内具有相同的生理环境，这是胚胎移植成功的关键。

思考：

①在胚胎移植操作中，怎样才能使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致？（P76讨论）

（学生回答不出，引导学生观察P74图3-16）

生答：应对供、受体母畜进行同期发情处理，使它们的生理条件达到同步或一致；（后两问答案：发情时间一致；受体子宫胚胎的位置应该与在供体内的位置相同或相似。

②通过以上分析，请大家考虑：讨论2这种说法是否正确？

生答：正确。

师：只有供、受体生理环境高度一致，移入受体的胚胎才能被接受，并继续发育。

这种说法是正确的。

2)早期胚胎处于游离状态,为胚胎的收集提供了可能

（由形成受精卵→早期胚胎着床需要一定时间，故为胚胎提供了条件）；

3)受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥；

（免疫赦免）

4)胚胎与受体建立正常的联系,但遗传物质没有改变。

（供体的胚胎移植到受体后，通过胎盘与受体的血液进行物质交换。因此受体是为供体胚胎提供发育的条件。而胚胎的遗传性状是由供体精、卵细胞内获得的遗传基因决定的，与受体无关。

（学生重复，明确生理学基础，并复习巩固。）

引言：胚胎工程技术人员是如何进行胚胎移植的？

--结合《牛胚胎移植流程图》，阅读P76-77）试总结胚胎移植的基本程序。

师：胚胎移植主要包括哪些步骤？

生：包括㈠对供、受体的选择和处理，㈡配种或进行人工授精，㈢对胚胎的收集、检查、培养或保存，㈣对胚胎进行移植，以及㈤移植后的检查等。

师：观察图3-19，①②体现了胚胎移植操作中的哪一环节？③、④、⑤⑥、⑦、⑧呢？

生答：①②体现了㈠，③体现了㈡，④⑤⑥体现了㈢，⑦体现了㈣，⑧体现了㈤

师：④需要进行冲卵，冲卵是把母畜的卵子冲出来吗？

答：第④步需要进行冲卵，冲卵是指将供体母畜体内的受精卵或早期胚胎冲出来，而不是把卵子冲出来。

师：参与图3-19，试用文字描述牛胚胎移植流程？

(师引导联系图3-16<牛胚胎移植示意图说明.)

随堂练习：

在核移植胚胎工程中，如果多个供体细胞来自同一头牛（取用细胞核），培育的这些牛在性状上也不完全相同，原因是什么？生答：略

师总结：性状变异①可能由环境条件引起；②基因可能发生突变；③受体细胞的细胞质基因不同。

师:胚胎移植作为胚胎工程的终端环节，在畜牧生产中不仅发挥了大幅度提高优良供体母畜繁殖能力的作用，而且还能向人类提供具有不同的、优良遗传性状的产品，为人类的生产、生活、医疗和健康服务。

小结:略 复习回顾,巩固知识点.

完成教材“思考与探索”的习题。

右图是同学们到某良种场进行参观后，看到的胚胎移植繁育良种奶牛的技术流程示意图。请看图思考并讨论以下各题。

（1）用文字完成下面的流程图。

答：① 对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；③ 配种或人工授精；④ 收集胚胎；⑥ 胚胎移植；⑦ 对受体母畜是否妊娠的检查。

（2）应该怎样选择供体公、母牛和受体母牛？在②中，为什么要用促性腺激素处理供体母牛，在促性腺激素处理供体母牛前，为什么需要对供体和受体母牛进行同期发情处理？

答：供体公、母牛应是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母牛必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母牛是为了引起超数排卵处理；在促性腺激素处