生物选择性必修3第2章 细胞工程第3节 胚胎工程二 胚胎工程技术及其应用教案及反思

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从社会中来

展示试管婴儿相关图片，介绍现阶段试管婴儿的发展和基本技术。

最初由英国产科医生帕特里克·斯特普托和生理学家罗伯特·爱德华兹合作研究成功的。（罗伯特·爱德华兹因此获得2010年诺贝尔生理学与医学奖，爱德华兹现在是英国剑桥大学的名誉教授。）“试管婴儿”一诞生就引起了世界科学界的轰动，甚至被称为人类生殖技术的一大创举，也为治疗不孕不育症开辟了新的途径。“试管婴儿”是让精子和卵子在试管中结合而成为受精卵，然后再把它（在体外受精的新的小生命）送回女方的子宫里（胚卵移植术），让其在子宫腔里发育成熟，与正常受孕妇女一样，怀孕到足月，正常分娩出婴儿。这一技术的产生给那些可以产生正常精子、卵子但由于某些原因却无法生育的夫妇带来了福音，现在这一技术已在我国很多地方开展。1944年，美国人洛克和门金首次进行这方面的尝试。世界上第一个试管婴儿路易丝·布朗于1978年7月25日23时47分在英国的奥尔德姆市医院诞生，此后该项研究发展极为迅速，到1981年已扩展到10多个国家。现在世界各地的试管婴儿总数已达数千名。我国已有几所医学院开始这项研究，1985年北京医学院已首获成功。

试管婴儿的发育过程都是在试管吗？

试管婴儿用到什么生命生物技术手段完成？

课前查阅资料，展示欣赏试管婴儿图片，了解试管婴儿的发展及基本技术要求。

 从社会热点问题入手，创建情景，激发学生的学习兴趣，调动学生探讨问题的积极性。

讲授新课

阅读P60页，思考下列问题

1.胚胎工程技术主要包括哪些内容？他们的原理分别是什么？

2.胚胎工程在生产实践中有哪些应用？

（一）体外受精

1.概念：是指哺乳动物的精子和卵子在体外人工控制的环境中完成受精过程的技术。

  2.基本原理：人工模拟体内环境，包括营养、温度、pH等，使初级卵母细胞成熟，同时使精子获能，最终完成受精作用，并有计划地保存胚胎等。

 3.卵母细胞的采集和培养

      ①实验动物以及家畜猪、羊等：用促性腺激素处理,使其排出更多的卵子,然后,从输卵管中冲取卵子,直接与获能的精子在体外受精。

      ②大家畜或大型动物：从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取,然后在体外进行人工培养成熟后（MⅡ中期）,才能与获能精子受精。

4.精子的采集和获能

     ①收集精子的方法：主要有假阴道法、手握法和电刺激法等。

     ②精子体外获能的方法：主要有培养法(啮齿动物、家兔、猪等)和化学诱导法(牛、羊等家畜的精子常采用化学法,即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能)。

5.受精（小滴内）：

体外受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。

6.比较自然受精、人工授精和体外受精

二、胚胎移植

概念：是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。

1．胚胎移植的实质

早期胚胎在相同生理环境条件下的空间位置转移，而胚胎本身的遗传物质并不发生改变，因此能保持其原来的遗传特性。

2．胚胎的来源

(1)雌性动物体内的早期胚胎。

(2)通过体外受精和早期胚胎的培养得到。

(3)通过哺乳动物体细胞核移植及培养得到。

3．胚胎移植的供体和受体

(1)供体的职能：产生具有优良遗传特性的胚胎。

(2)受体须具备的条件

①健康的体质和正常的繁殖能力。

②同种的、生理状态相同的其他雌性动物，没有生殖隔离，生殖环境相同。

4．胚胎移植的条件

(1)胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。这里的“同种”是指“同物种”。

(2)进行胚胎移植的供、受体生理状态要相同。

①应对供体和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，这样才能使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件，这是胚胎移植成功与否的关键。

②移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体子宫内的位置相同或相似。

5．胚胎移植的基本程序(以牛为例，如图所示)

三、胚胎分割

1．概念：采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。

2．所需主要仪器设备：体视显微镜和显微操作仪。

3．操作对象及要求：选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，将它移入盛有操作液的培养皿中，在显微镜下用分割针或分割刀分割。在分割囊胚阶段的胚胎时，要注意将内细胞团均等分割。

4．胚胎分割的意义

(1)促进优良动物品种的繁殖，产生遗传性状相同的后代用于遗传学研究。

(2)对胚胎进行性别鉴定、遗传病筛查等，对于人工控制动物性别、动物繁育健康后代有重要意义。

5．注意事项

(1)对囊胚阶段胚胎进行分割时一定要均分内细胞团，若分割不均，会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强，少的部分发育受阻或发育不良，甚至不能发育等问题。

(2)分割的份数越多，每一份的细胞数会越少，不但难以做到均等分割，而且作为囊胚期的胚胎内细胞团的细胞所受的影响会越大。因此，分割的份数越多，技术难度会越大，移植后的恢复和发育的难度会越大，移植成功率自然会越低。

思考与讨论

1.将检验合格的胚胎移植到任何一个受体的子宫内，胚胎都能正常发育吗?如果不能，在胚胎移植前应该对受体进行怎样的处理?

提示：不一定能正常发育。一般情况下检验合格的胚胎需要移植到同种的、生理状态相同的受体子宫内，胚胎才能继续发育。在胚胎移植前要对受体进行同期发情处理，使供体和受体生殖器官的生理变化同步，这样才能为供体的胚胎移人受体提供相同的生理环境。

2.受体会不会对来自供休的胚胎发生免疫排斥反应?

提示：受体对来自供体的胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。

3.胚胎移植后，经受体孕有的后代，其遗传特性与供体还是受体保持-一致?为什么?

提示：胚胎移植后，经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致。 因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系，其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化。

4.胚胎移植实质上是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。你认为这样的概括正确吗?为什么?

提示：正确。因为胚胎移植的成功率与供体、受休生理环境条件的一致性密 切相关。只有供体、受体生理环境条件高度一致， 移人受体的胚胎才能被接受，并继续发育。所以，我们可以把胚胎移植简単单概括为早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

总结与练习

1．关于试管动物技术概念的叙述，正确的是(　A　)

A．通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术

B．通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经过移植产生后代的技术

C．通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并将受精卵移植产生后代的技术

D．通过人工操作使卵子和精子在体内成熟，在体外受精，并将受精卵移植产生后代的技术

　提示：试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。

【学习活动一】

学生阅读课本P60，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。

1.胚胎工程技术主要包括哪些内容？他们的原理分别是什么？

2.胚胎工程在生产实践中有哪些应用？

回顾已学知识，提出思路，完成表格。

【学习活动二】

学生阅读课本P61，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。

【学习活动三】

学生阅读课本P62，联系实际，思考以下问题，阐述相关概念。

小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。

根据所学，完成相关练习

创设问题情景，导入新课。

通过阅读，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。

通过回顾已学知识，提出思路，完成表格。对比自然受精、人工受精体外受精，从而加深学生对体外受精理解。

通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述胚胎移植的条件和基本过程。

通过阅读，培养学生获取信息的能力，理解并阐述胚胎分割原理及其过程。

提出问题，解决问题，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，把握重难点。

回顾旧知，巩固和应用所学知识。

课堂小结

板书

胚胎工程及其应用

1.体外受精

卵母细胞的采集、精子获能、受精

2.胚胎移植

概念、基本程序、意义

3.胚胎分割

概念、时期、注意问题