【創(chuàng)新方案】2022年高中生物人教版選修三教師用書-3.3胚胎工程的應用及前景

一、胚胎移植1．概念將雌性動物體內(nèi)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)，使之連續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。2．地位胚胎移植是胚胎工程其他技術(shù)的最終一道“工序”。3．意義充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。5．基本程序6．實質(zhì)早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。二、胚胎分割1．概念指接受機械方法將早期胚胎分割成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)。所得后代遺傳物質(zhì)完全相同。2．原理：細胞的全能性。3．胚胎分割時應留意的幾個問題(1)選擇胚胎：分割時應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要留意將內(nèi)細胞團均等分割。(3)所需主要儀器：實體顯微鏡和顯微操作儀。三、胚胎干細胞1．概念是由早期胚胎或原始性腺中分別出來的一類細胞，簡稱ES或EK細胞。2．特點(1)在形態(tài)上：表現(xiàn)為體積小、細胞核大、核仁明顯。(2)在功能上：具有發(fā)育的全能性。(3)在體外培育條件下：ES細胞可以只增殖而不分化，因此可以對它進行冷凍保存或遺傳改造。3．應用(1)可以用于治療人類的某些頑癥。(2)可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。(3)是爭辯體外細胞分化的抱負材料。(4)可用于對哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的爭辯。一、胚胎移植閱讀教材P74～76，結(jié)合圖3－16、3－17，探討回答下列問題：1．試分析胚胎移植技術(shù)中胚胎的來源及生殖方式。提示：(1)核移植eq\o(\s\up7(早期胚胎培育),\s\do5())無性生殖；(2)體外受精eq\o(\s\up7(早期胚胎培育),\s\do5())有性生殖；(3)體內(nèi)受精→沖卵→移植eq\o(\s\up7(),\s\do5())有性生殖。2．胚胎移植的受體應具備哪些條件？提示：同一物種；與供體處于相同的生理狀態(tài)；雌性動物。3．胚胎移植的意義有哪些？提示：(1)加速育種工作和品種改良；(2)大量節(jié)省購買種畜的費用；(3)一胎多產(chǎn)；(4)保存品種資源和瀕危物種；(5)充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。二、胚胎分割與胚胎干細胞閱讀教材P78～P79，結(jié)合圖3－23，探討回答下列問題：1．胚胎分割有什么意義？處理時期和理由是什么？提示：胚胎分割的意義是提高胚胎利用率。處理的時期是桑椹胚期或囊胚期，由于此時還未消滅細胞的分化。2．結(jié)合胚胎分割的進展簡史，想一想早期胚胎能不能無限分割。提示：不能。實踐證明，接受胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胚的可能性有限，目前以二分胚的分割和移植成功率最高。3．囊胚期的內(nèi)細胞團有何功能？對囊胚階段的胚胎進行分割時要留意什么？為什么？提示：內(nèi)細胞團在囊胚階段才消滅，它將來發(fā)育成胎兒的各種組織。對囊胚階段的胚胎進行分割時要留意將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。4．觀看圖示，回答問題：(1)囊胚細胞消滅________和________。內(nèi)細胞團將來發(fā)育成胎兒的________，滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成________等。(2)消滅囊胚腔，是胚胎內(nèi)部一個含有液體的囊腔。(3)胚胎干細胞的來源：在人胚胎發(fā)育早期的________中未分化的細胞。(4)胚胎干細胞的特點：具有________力量并保持________狀態(tài)，在肯定條件下可分化為各種____________；易于進行基因改造操作。提示：(1)內(nèi)細胞團滋養(yǎng)層各種組織胎盤(3)囊胚(4)增殖未分化組織和器官請回答胚胎工程方面的問題：(1)應用胚胎工程技術(shù)可以培育出“試管?！?。試管牛的培育需經(jīng)過體外受精、______________、______________以及在母體中發(fā)育和產(chǎn)出等過程。(2)在“試管牛”的培育過程中，要使精子和卵母細胞在體外成功結(jié)合，需要對精子進行處理，使其________。另外，培育的卵母細胞需要發(fā)育至減數(shù)其次次分裂的中期，該時期在顯微鏡下可觀看到次級卵母細胞和________。(3)通常奶牛每次排出一枚卵母細胞，接受激素處理可使其一次排出多枚卵母細胞，常使用的激素是__________。(4)胚胎移植前對供、受體母牛要進行____________。為胚胎在受體體內(nèi)存活供應可能的基礎(chǔ)是指受體對外來的胚胎基本上不產(chǎn)生。[解析](1)“試管牛”是通過在試管中進行體外受精，然后將受精卵進行胚胎培育，將獲得的胚胎再利用胚胎移植技術(shù)植入母體內(nèi)，在母體內(nèi)發(fā)育和產(chǎn)出牛個體的過程。(2)為使精卵成功結(jié)合需要對精子進行獲能處理；卵母細胞發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期的細胞為次級卵母細胞或第一極體。(3)促性腺激素能夠作用于卵巢細胞使其產(chǎn)生更多的性激素從而促進卵母細胞的生成。(4)同期發(fā)情處理的目的是使供、受體的生理狀態(tài)同步或全都。另外胚胎要在受體內(nèi)存活，必要的條件是不能和受體產(chǎn)生免疫排斥反應。[答案](1)早期胚胎培育胚胎移植(2)獲能第一極體(3)促性腺激素(4)同期發(fā)情處理免疫排斥反應從生殖方式上區(qū)分克隆、試管牛和胚胎移植(1)克?。菏菬o性繁殖，具體指從一個共同的祖先通過無性繁殖的方法增生而來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞或者個體，如植物的組織培育。動物的克隆指細胞核移植，通過離體培育重新表達細胞的全能性。(2)試管牛：是體外受精和胚胎移植過程，屬于有性生殖。(3)胚胎移植：取決于胚胎是由受精卵形成的還是由核移植技術(shù)形成重組細胞發(fā)育而成的。若由受精卵形成的則為有性生殖，否則為無性生殖。(山東高考)科學家通過誘導黑鼠體細胞去分化獲得誘導性多能干細胞(iPS)，繼而利用iPS細胞培育出與黑鼠遺傳特性相同的克隆鼠。流程如下：(1)從黑鼠體內(nèi)獲得體細胞后，對其進行的初次培育稱為________，培育的細胞在貼壁生長至鋪滿培育皿底時停止分裂，這種現(xiàn)象稱為________。(2)圖中2－細胞胚胎可用人工方法從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得，該過程稱為________；也可從灰鼠體內(nèi)取出卵子，通過________后進行早期胚胎培育獲得。(3)圖中重組囊胚通過________技術(shù)移入白鼠子宮內(nèi)連續(xù)發(fā)育，暫不移入的胚胎可使用________方法保存。(4)小鼠胚胎干細胞(ES)可由囊胚的________分別培育獲得。iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育全能性，有望在對人類iPS細胞進行定向________后用于疾病的細胞治療。[研析]本題主要考查動物細胞培育和胚胎移植等有關(guān)學問，意在考查識記和理解應用力量。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：由設問(1)對黑鼠體細胞的初次培育可知其稱為原代培育。信息b：由設問(2)從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得2－細胞胚胎可知此過程為沖卵。信息c：由設問(3)重組囊胚移入白鼠子宮內(nèi)可知此項技術(shù)是胚胎移植技術(shù)。信息d：由設問(4)“iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育全能性”可推得對其進行定向誘導分化用于疾病的細胞治療。[析]——解讀信息解讀信息a：動物組織用酶處理成單個細胞后進行的初次培育稱為原代培育。解讀信息b：將早期胚胎從母體子宮中沖洗出來的方法叫沖卵。解讀信息d：iPS與ES細胞同樣具有發(fā)育全能性即均可分化為成年鼠任何一種組織細胞，可使壞死或退化的部位得以修復并恢復正常功能。[答]——解題規(guī)范設問(2)：其次個空填的正確答案“體外受精”來自一個關(guān)鍵語句“灰鼠體內(nèi)取出”，答為“受精”不給分。設問(4)第一個空：囊胚本身就是早期的胚胎，而其內(nèi)細胞團具有發(fā)育的全能性，其他部分細胞則不具備此特性，因此答“早期胚胎”不恰當。設問(4)其次個空：前面有一個關(guān)鍵詞“定向”，這打算了這個答案只能填“誘導分化”，不能填“誘導分裂、分化”或“分裂”。[答案](1)原代培育接觸抑制(2)沖卵(或沖胚)體外受精(或核移植)(3)胚胎移植冷凍(或低溫)(4)內(nèi)細胞團誘導分化干細胞的分類及特點干細胞分化程度舉例全能干細胞能發(fā)育成機體的全部組織、器官及發(fā)育成完整個體的細胞受精卵、胚胎干細胞等多能干細胞能分化成多種細胞或組織，但不能發(fā)育成完整個體的細胞造血干細胞等專能干細胞發(fā)育成特地的組織神經(jīng)干細胞等———————————————[課堂歸納]——————————————————[網(wǎng)絡構(gòu)建]填充：①內(nèi)細胞團②收集③桑椹胚或囊胚④－196_℃的液氮⑤原始的性腺⑥細胞核大⑦具有發(fā)育的全能性[關(guān)鍵語句]1．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。2．胚胎移植的理論基礎(chǔ)(1)早期胚胎處于游離狀態(tài)，為胚胎收集供應可能。(2)受體對移植胚胎基本不發(fā)生免疫排斥是早期胚胎在受體內(nèi)存活的理論基礎(chǔ)。(3)供體胚胎