2024-2025學年高中生物第3章胚胎工程第2節(jié)胚胎工程及其應用第1課時胚胎干細胞的研究及其應用學案蘇教版選修3

PAGE9-胚胎工程的主要技術及應用1．理解胚胎工程的原理及主要技術手段的方法與過程。(重、難點)2．駕馭胚胎移植的生理學基礎、基本程序和意義。(重點)3．舉例說出胚胎工程的應用。學問點一|胚胎工程及體外受精技術1．胚胎工程(1)技術手段：體外受精技術、胚胎移植技術、胚胎分割技術、胚胎冷凍保存技術和性別限制技術等。(2)操作的主要對象：生殖細胞、受精卵和早期胚胎細胞。(3)理論基礎：胚胎發(fā)育學。2．體外受精技術(1)概念：哺乳動物的精子和卵子在體外人工限制的環(huán)境中完成受精過程的技術。(2)基本內容：人工模擬體內環(huán)境(包括養(yǎng)分、溫度、pH等)，促使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有安排地保存胚胎等。(3)主要步驟①采集精子：主要方法是假陰道法。②采集卵母細胞：方法主要有抽吸法、機械破裂法等。③受精：在人為限制的相宜條件下和專用的受精溶液中，獲能的精子和培育成熟的卵子同時培育一段時間，可以完成受精過程。(4)應用①探討哺乳動物生殖細胞的發(fā)生、受精和早期胚胎發(fā)育機制等。②充分利用優(yōu)良品質資源、縮短家畜繁殖周期、加快品種改良速度等。③是哺乳動物胚胎移植技術、克隆技術、轉基因技術和性別限制技術等不行缺少的組成部分。eq\a\vs4\al([合作探討])汗血寶馬原產地為土庫曼斯坦，體型飽滿美麗、頭細頸高、四肢修長、皮薄毛細，步伐輕靈優(yōu)雅、體形纖細美麗，再襯以彎曲昂揚的頸部，勾畫出它完備的身形曲線?，F(xiàn)將汗血寶馬的胚胎移植入我國母馬的體內。探討eq\a\vs4\al(1)：用來移植的汗血寶馬胚胎的來源有哪些？提示：可從受孕母體內獲得，也可通過體外受精獲得。探討eq\a\vs4\al(2)：由超數(shù)排卵處理采集的卵母細胞為什么可干脆與獲能的精子受精？從卵巢中采集的卵子為什么不能與獲能精子干脆受精？提示：由超數(shù)排卵處理采集的卵母細胞已在體內發(fā)育成熟，不需培育可干脆與獲能的精子受精；卵巢中卵子不成熟，須要培育到減數(shù)其次次分裂中期時才具有受精實力。探討eq\a\vs4\al(3)：精子獲能處理前為什么要離心處理？提示：因為精液由精子和精清兩部分組成，精清中含有抑制精子獲能的物質，所以要離心除去精清以利于精子獲能。eq\a\vs4\al([思維升華])1．體外受精技術(1)基本原理：人工模擬體內環(huán)境，包括養(yǎng)分、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，并有安排地保存胚胎等。(2)操作對象：哺乳動物的精子和卵子。(3)操作目的：獲得受精卵。(4)操作環(huán)境：生物體外試管中。2．精子的采集和獲能的區(qū)分精子的采集精子獲能過程人為地使動物精子從體內射出然后收集采集后的精子進行人工處理，使其獲得受精實力方法假陰道法、手握法和電刺激法等放入人工配制的獲能溶液中培育或用化學藥物誘導[特殊提示]精子獲能是指精子獲得與成熟卵母細胞進行受精的實力，而不是獲得能量。3．比較人工授精、自然受精和體外受精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，完成受精人工獲得精子、卵子，在體外培育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育液中相同點(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[特殊提示]人工授精與體外受精二者都是有性生殖，人工授精和體外受精都需人參加，但參加的詳細任務不同，體外受精中人的作用主要是采集精子和卵子，受精場所在體外進行；人工授精中人的作用主要是將雄畜的精子導入雌畜的生殖道內，受精場所仍舊在體內。1．體外受精常采納的采卵方法有()①用促性腺激素處理后，從輸卵管沖取卵子②化學誘導法③電刺激法④從活體動物卵巢中吸取卵母細胞A．①②B．②③C．①④D．③④【解析】②化學誘導法是精子獲能處理的方法，③電刺激法是獲得精子的方法。【答案】C2．下列對人工授精的敘述，正確的是()A．人工誘導公畜和母畜交配B．精子和卵細胞在試管內受精C．注射激素后公畜和母畜交配D．將采集的精液注入母畜的生殖道中【解析】人工授精技術是指用相應的器械采集公畜的精液，再將其注入正在發(fā)情的母畜生殖道中，使母畜受孕的過程。題中的A、C兩項中的內容屬于自然交配，B項中的內容屬于體外受精。【答案】D學問點二|胚胎移植等技術與應用1．胚胎移植技術(1)胚胎移植的時期：受精卵移入發(fā)育培育液中培育到8～16個細胞、桑椹胚或囊胚階段可進行移植。(2)胚胎培育液的成分：維生素、激素、氨基酸、核苷酸、無機鹽和血清等。(3)概念：指將良種母畜配種后，從其生殖道取出早期胚胎或通過體外受精及其他方式(如轉基因、核移植)得到的胚胎，再移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內，使它們進一步發(fā)育為新個體的技術。(4)過程：以牛為例。①發(fā)情期給良種母牛注射激素，促進母牛多排卵，用優(yōu)良公牛配種。②從良種母牛體內取出早期胚胎。③用激素等促使一般母牛與良種母牛同期發(fā)情，將胚胎移植到一般母牛子宮內，一般母牛妊娠，產生子代。(5)胚胎移植的實質：是產生胚胎的供體和孕育胚胎的受體共同繁殖后代的過程。(6)意義：①提高優(yōu)良品種家畜的繁殖實力；②加速品種改良。2．胚胎分割技術(1)概念：是用機械方法將早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚，經體內或體外培育后植入受體，以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術。(2)實質：是一種胚胎克隆技術。(3)所用儀器：顯微操作儀。(4)意義：胚胎分割技術不僅可以運用于胚胎移植的胚胎數(shù)目成倍增加，而且可以產生遺傳性能相同的后代。3．胚胎冷凍保存技術(1)概念：是將動物的早期胚胎或分割后的胚胎，采納特殊的愛護劑，使其長期保存在超低溫環(huán)境下。(2)意義：①通過冷凍技術建立起胚胎庫，以加速動物的繁育進程和愛護優(yōu)良資源；②可使胚胎移植不受時間和地域的限制，簡化引種的過程。4．動物性別限制技術(1)概念：通過人為干預，使動物根據(jù)人們的愿望繁衍所需性別的后代。(2)應用①防止與性別有關的遺傳病的發(fā)生。②限制動物的性別以提高動物生產的經濟價值。eq\a\vs4\al([合作探討])右圖實例表示由黃牛產下兩頭與其沒有遺傳關系的黑白花奶牛，黃牛是兩頭黑白花奶牛的代孕媽媽。探討eq\a\vs4\al(1)：對于打算移植的小牛胚胎移植到任何母牛子宮內都能發(fā)育嗎？提示：不能，供體和受體母牛必需同種且處于生理狀態(tài)相同的條件下才能進行胚胎移植，并且受體母牛是健康的。探討eq\a\vs4\al(2)：胚胎移植時為什么兩次運用激素？提示：第一次用激素對供、受體進行同期發(fā)情處理，其次次用激素用于供體的超數(shù)排卵。eq\a\vs4\al([思維升華])1．胚胎移植(1)供體：在胚胎移植中供應胚胎的個體。①職能：產生具有優(yōu)良遺傳特性的胚胎。②要求：具有優(yōu)良遺傳特性。(2)受體：在胚胎移植中接受胚胎的個體。①職能：完成繁重而漫長的妊娠和育仔任務。②要求：與供體處于相同的生理狀態(tài)的同一物種的健康雌性動物。(3)過程：(4)胚胎移植的生理學基礎雌性動物發(fā)情后生殖器官的孕向發(fā)育哺乳動物在發(fā)情排卵后的最初一段時期，不論是否妊娠，生殖系統(tǒng)均處于受精后的生理狀態(tài)之下為供體的胚胎移入受體供應了相同的生理環(huán)境早期胚胎的游離狀態(tài)早期胚胎形成后，在相當一段時間內不會與母體子宮建立組織上的聯(lián)系(獨立存在，發(fā)育基本上靠本身貯存的養(yǎng)分)為胚胎的收集供應了可能(胚胎在短時間的離開活體狀況下可以存活，植于與供體相同的環(huán)境中即可接著發(fā)育)胚胎移植不存在免疫排斥問題受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應為胚胎在受體內的存活供應了可能胚胎和受體的組織聯(lián)系的建立供體胚胎在肯定時期可與受體子宮建立正常的生理上和組織上的聯(lián)系，在孕育過程中不影響胚胎的遺傳特性為移植后的胚胎接著發(fā)育供應了養(yǎng)分等方面的保障[特殊提示]與胚胎移植操作有關的幾個問題。①供體公牛、母牛和受體母牛的選擇：應選擇遺傳特性和生產實力優(yōu)秀的個體作為供體，選擇具有健康體質和正常繁殖實力的個體作為受體。②受精卵的獲得既可通過體內受精，也可通過人工授精。③沖卵后，對胚胎進行質量檢查，胚胎應發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。收集到的胚胎可干脆向受體移植，也可放入－196℃的液氮中保存。④該過程中兩次運用激素：第一次用激素對供、受體母牛進行同期發(fā)情處理；其次次用促性腺激素使供體母牛超數(shù)排卵。⑤該過程中的兩次檢查：第一次對收集的胚胎進行質量檢查；其次次對受體母牛是否妊娠進行檢查。⑥產下的犢牛性狀取決于全部公牛和供體母牛，性別取決于公牛供應何種類型的精子，二者與受體母牛沒有關系。2．胚胎分割(1)胚胎分割技術①操作手段：用顯微手術的方法分割胚胎。②目的：同卵雙生或同卵多生后代。③特點：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質，可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。④選擇的胚胎：發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。⑤分割留意事項：在對囊胚階段的胚胎進行分割時，肯定要留意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的復原和進一步發(fā)育。⑥意義：可為轉基因技術、性別限制技術、家畜育種供應有價值的材料。(2)胚胎冷凍保存技術①保存對象：動物的早期胚胎。②保存環(huán)境：－196℃的液氮。③意義：可以使胚胎移植不受時間和地域的限制，簡化引種過程。1．牛胚胎移植試驗的主要流程如圖，下列相關敘述正確的是()①供體超數(shù)排卵→②配種→③胚胎收集→④______→⑤胚胎移植→子代小牛。A．①過程須要是注射有關激素，目的是獲得更多的卵原細胞并完成減數(shù)分裂B．③過程是以哺乳動物早期胚胎與子宮建立了組織上的聯(lián)系為前提C．④過程是“對胚胎進行質量檢查”，可移植的胚胎應發(fā)育到囊胚或原腸胚D．⑤過程勝利率的凹凸主要確定于供、受體生理狀況的一樣性【解析】卵細胞形成的減數(shù)其次次分裂是在受精作用過程中完成的，A錯誤；③過程是以哺乳動物早期胚胎處于游離狀態(tài)為前提，B錯誤；④過程是“對胚胎進行質量檢查”，可移植的胚胎應發(fā)育到桑椹胚或囊胚，C錯誤；⑤過程勝利率的凹凸主要確定于供、受體生理狀況的一樣性，D正確?！敬鸢浮緿2．牛胚胎移植的基本程序如下圖，請據(jù)圖回答：(1)圖中a、b、c過程分別是指____________、________、________。(2)在胚胎移植過程中，供、受體母牛選擇好后，要用動物激素進行同期發(fā)情處理，這樣處理的緣由是____________，以保證移植的胚胎能夠接著正常發(fā)育。(3)為了提高牛胚胎的利用率，常實行的方法是________；處理的時期是________________________________________________________________。(4)下圖是利用胚胎工程技術培育優(yōu)質奶牛的主要步驟。下列敘述正確的是()A．胚胎移植可以定向改造動物遺傳性狀，③需移植到發(fā)情的母牛子宮內發(fā)育B．A細胞不肯定是受精卵細胞C．①②兩個胚胎具有不同遺傳物質D．圖中a過程包括卵裂、囊胚和原腸胚等階段【解析】(1)圖示a、b、c過程依次為對供體母牛進行超數(shù)排卵處理、配種后胚胎的收集和向受體母牛的胚胎移植。(2)為使受體接受胚胎應對供受體進行同期發(fā)情處理。(3)為提高胚胎利用率宜實行胚胎分割移植技術。(4)胚胎移植不能定向改造動物的遺傳性狀；①和②兩個胚胎是由同一胚胎分割而來，其遺傳物質相同；在胚胎分割移植時，胚胎未發(fā)育到原腸胚階段；A細胞也可以為核移植的重組細胞?！敬鸢浮?1)超數(shù)排卵處理胚胎的收集胚胎移植(2)使供、受體母牛處于相同的生理狀態(tài)(3)胚胎分割移植囊胚期或桑椹胚期(4)B[課堂小結]學問網(wǎng)絡構建核心語句歸納1.哺乳動物的體外受精主要包括卵母細胞的采集、精子的獲得和受精等幾個主要步驟。2.進行胚胎移植的供體和受體必需是處于相同生理狀態(tài)的同種動物。3.胚胎分割是采納顯微手術的方法將早期胚胎分割成兩份或多份，獲得同卵雙胎或多胎的技術。1．胚胎工程的核心技術是()A．胚胎分割與融合 B．體外受精和胚胎移植C．胚胎性別鑒定 D．胚胎冷凍保存技術【解析】體外受精技術是胚胎移植技術、胚胎分割技術、轉基因技術、性別限制技術等不行缺少的組成部分，胚胎移植是胚胎工程技術的最終一道“工序”。【答案】B2．下列哪種技術，在世界范圍內，可做到胚胎移植不受時空的限制，在國際和國內進行交換，代替了活畜引種，節(jié)約購買種畜的費用()A．體外受精技術B．胚胎移植技術C．胚胎分割技術D．胚胎冷凍保存技術【解析】胚胎冷凍保存技術是將動物的早期胚胎，通過特殊的愛護劑和降溫措施，使其長期保存在超低溫環(huán)境下。其優(yōu)勢是可以使胚胎移植不受時間和地域的限制，簡化引種過程?！敬鸢浮緿3．從卵巢中采集的卵母細胞都要在體外經人工培育成熟后，才能與獲能的精子受精。以下緣由不正確的是()A．卵子從輸卵管中沖出也要經驗類似精子獲能的過程B．動物排出的卵子成熟程度不同C．體外人工培育至減數(shù)其次次分裂中期時，才算成熟D．采集的卵子還須要培育一段時間，才能由小變大【解析】采集的卵子還不成熟，只有培育至減數(shù)其次次分裂中期時，才具有與精子受精的實力?！敬鸢浮緿4．關于胚胎分割移植，以下說法正確的是()A．胚胎分割移植可產生基因型完全相同的兩個新個體B．胚胎分割次數(shù)越多，產生新個體越多C．胚胎分割移植是有性生殖D．胚胎分割產生的個體表現(xiàn)型完全一樣【解析】胚胎分割的基本過程是將發(fā)育良好的胚胎移入含有培育液的培育皿中，在顯微鏡下用切割針或切割刀把胚胎分割開；分割的胚胎或細胞干脆移植給受體，或在體外培育到囊胚階段，再移植到受體內，著