2019-2020学年高二生物人教版选修三教师用书:3.3 胚胎工程的应用及前景 Word版含答案.pdf
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1、一、胚胎移植()一、胚胎移植()阅阅读读教教材材P P7 74 47 78 8 1概念:将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其1概念:将雌性动物体内的早期胚胎,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。体内,使之继续发育为新个体的技术。 2地位:胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序” 。2地位:胚胎移植是胚胎工程其他技术的最后一道“工序” 。 3意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。3意义:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 4生理学基础4
2、生理学基础 生理学基础生理学基础意 义意 义 同种哺乳动物的供、 受体发情排卵 后生殖器官的生理变化是相同的 同种哺乳动物的供、 受体发情排卵 后生殖器官的生理变化是相同的 为供体的胚胎移入受体提供了相 同的生理环境 为供体的胚胎移入受体提供了相 同的生理环境 哺乳动物早期胚胎处于游离状态哺乳动物早期胚胎处于游离状态为胚胎的收集提供了可能为胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎基本 上不发生免疫排斥反应 受体对移入子宫的外来胚胎基本 上不发生免疫排斥反应 为胚胎在受体内的存活提供了可 能 为胚胎在受体内的存活提供了可 能 供体胚胎可与受体子宫建立正常 的生理和组织联系, 但其遗传特性
3、供体胚胎可与受体子宫建立正常 的生理和组织联系, 但其遗传特性 不受任何影响不受任何影响 为移植后代胚胎继续发育提供了 营养等方面的保障 为移植后代胚胎继续发育提供了 营养等方面的保障 5.基本程序5.基本程序 二、胚胎分割()二、胚胎分割()阅阅读读教教材材P P7 78 87 79 9 1概念:采用机械方法将早期胚胎切割成 2 等份、4 等份或 81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。等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。 2特点:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。2特点:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质。 3实质
4、:胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。3实质:胚胎分割可看作动物无性繁殖或克隆的方法之一。 4 进行胚胎分割时, 应选择发育良好、 形态正常的桑椹胚或囊胚。4 进行胚胎分割时, 应选择发育良好、 形态正常的桑椹胚或囊胚。 注意在囊胚阶段分割时,内细胞团要均等分割。注意在囊胚阶段分割时,内细胞团要均等分割。 三、胚胎干细胞()三、胚胎干细胞()阅阅读读教教材材P P8 80 08 81 1 1 概念 : 由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞, 简称 ES1 概念 : 由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞, 简称 ES 或 EK 细胞。或 EK 细胞。 2特点2特点 (1)在形态上
5、:表现为体积小、细胞核大、核仁明显。(1)在形态上:表现为体积小、细胞核大、核仁明显。 (2)在功能上:具有发育的全能性。(2)在功能上:具有发育的全能性。 (3)在体外培养条件下:ES 细胞可以只增殖而不分化,因此可以(3)在体外培养条件下:ES 细胞可以只增殖而不分化,因此可以 对它进行冷冻保存或遗传改造。对它进行冷冻保存或遗传改造。 3应用3应用 (1)可以用于治疗人类的某些顽症。(1)可以用于治疗人类的某些顽症。 (2)可以培育出人造组织器官,解决目前临床上存在的供体器官(2)可以培育出人造组织器官,解决目前临床上存在的供体器官 不足和器官移植后免疫排斥的问题。不足和器官移植后免疫排斥
6、的问题。 (3)研究体外细胞分化的理想材料。(3)研究体外细胞分化的理想材料。 (4)可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。(4)可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。 共研探究 共研探究 结合教材, 以牛为例, 根据胚胎移植的基本程序流程图回答下列 问题: 结合教材, 以牛为例, 根据胚胎移植的基本程序流程图回答下列 问题: 1理解胚胎移植的概念1理解胚胎移植的概念 移植移植 对象对象 雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他 方式得到的胚胎方式得到的胚胎 移植移植 条件条件 同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内同种的、生理状态
7、相同的其他雌性动物的体内 供体供体在胚胎移植中提供胚胎的个体在胚胎移植中提供胚胎的个体 受体受体在胚胎移植中接受胚胎的个体在胚胎移植中接受胚胎的个体 实质实质 生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过 程程 2胚胎移植的基本程序2胚胎移植的基本程序 3胚胎移植的实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置3胚胎移植的实质:早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置 的转移。的转移。 4胚胎移植的意义4胚胎移植的意义 (1)加速育种工作和品种改良。(1)加速育种工作和品种改良。 (2)大量节省购买种畜的费用。(2)大量节省购买种畜的费用。 (3)一胎多
8、产。(3)一胎多产。 (4)保存品种资源和濒危物种。(4)保存品种资源和濒危物种。 (5)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(5)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。 总结升华总结升华 1胚胎移植的易误点分析1胚胎移植的易误点分析 (1)胚胎移植成功与否需要的两个条件(1)胚胎移植成功与否需要的两个条件 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” 。 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” 。 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 供、 受体母畜 的发情时间要一致, 移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位 置相同或相似
9、。 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同。 供、 受体母畜 的发情时间要一致, 移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位 置相同或相似。 (2)胚胎移植过程中两次使用激素:第一次是使用孕激素对供、 受体进行同期发情处理 ; 第二次是使用促性腺激素处理供体,使其超 数排卵。 (2)胚胎移植过程中两次使用激素:第一次是使用孕激素对供、 受体进行同期发情处理 ; 第二次是使用促性腺激素处理供体,使其超 数排卵。 (3)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行质量 检查;第二次对受体母牛进行是否妊娠的检查。 (3)胚胎移植过程中的两次检查:第一次对收集的胚胎进行质量 检查;第二次对受体母
10、牛进行是否妊娠的检查。 (4)胚胎移植的两种方法(4)胚胎移植的两种方法 手术法 : 引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口 ;手术法 : 引出受体子宫和卵巢,将胚胎注入子宫角,缝合创口 ; 非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应位 置,注入胚胎。 非手术法:将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应位 置,注入胚胎。 (5)超数排卵和冲卵(5)超数排卵和冲卵 超数排卵:简称“超排” ,是指给供体母畜注射促性腺激素, 使其一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子, 经合理的人 工授精方法,可以获得数量较多的可移植胚胎。 超数排卵:简称“超排” ,是指给供体母畜注射促性腺激
11、素, 使其一次排出比自然情况下多几倍到十几倍的成熟卵子, 经合理的人 工授精方法,可以获得数量较多的可移植胚胎。 冲卵 : 是指用配制好的冲卵液,借助特制的冲卵装置,将供体 母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来,而不是把卵子冲出来。 冲卵 : 是指用配制好的冲卵液,借助特制的冲卵装置,将供体 母畜子宫或输卵管中的胚胎冲洗出来,而不是把卵子冲出来。 (6)产下的犊牛性状取决于供体公、母牛,性别取决于公牛提供 何种类型的精子,二者与受体牛没有关系。 (6)产下的犊牛性状取决于供体公、母牛,性别取决于公牛提供 何种类型的精子,二者与受体牛没有关系。 2胚胎移植技术中胚胎的来源及生殖方式2胚胎移植技术中胚
12、胎的来源及生殖方式 对点演练对点演练 1如图表示牛胚胎移植的流程,其中表示相应的操作过 程。相关叙述错误的是( ) 1如图表示牛胚胎移植的流程,其中表示相应的操作过 程。相关叙述错误的是( ) A过程是注射相关激素,使供、受体同期发情A过程是注射相关激素,使供、受体同期发情 B过程是注射促性腺激素,达到超数排卵B过程是注射促性腺激素,达到超数排卵 C过程主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎C过程主要涉及人工授精和从卵巢中冲取胚胎 D过程的主要目的是选择适合移植的胚胎D过程的主要目的是选择适合移植的胚胎 解析:选 C 图中过程表示注射相关激素,使供、受体同期发 情;过程是注射促性腺激素,达到超数排
13、卵;过程主要涉及体内 受精和从输卵管中冲取胚胎 ; 过程的主要目的是选择适合移植的胚 胎。 解析:选 C 图中过程表示注射相关激素,使供、受体同期发 情;过程是注射促性腺激素,达到超数排卵;过程主要涉及体内 受精和从输卵管中冲取胚胎 ; 过程的主要目的是选择适合移植的胚 胎。 共研探究共研探究 为提高胚胎的利用率, 科学家们又研究了胚胎分割技术, 阅读教 材,根据胚胎分割示意图回答下列问题。 为提高胚胎的利用率, 科学家们又研究了胚胎分割技术, 阅读教 材,根据胚胎分割示意图回答下列问题。 1胚胎分割的基础:理论基础为细胞的全能性;物质基础为每1胚胎分割的基础:理论基础为细胞的全能性;物质基础
14、为每 个细胞核内具有相同的遗传物质。个细胞核内具有相同的遗传物质。 2胚胎选择:胚胎分割时选择发育良好、形态正常的桑椹胚或2胚胎选择:胚胎分割时选择发育良好、形态正常的桑椹胚或 囊胚,通过胚胎分割提高胚胎利用率。囊胚,通过胚胎分割提高胚胎利用率。 3注意事项:内细胞团在囊胚阶段才出现,它将来发育成胎儿3注意事项:内细胞团在囊胚阶段才出现,它将来发育成胎儿 的各种组织。 对囊胚阶段的胚胎进行分割时, 要注意将内细胞团均等的各种组织。 对囊胚阶段的胚胎进行分割时, 要注意将内细胞团均等 分割, 若分割时不能将内细胞团均等分割, 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
15、良, 甚至不能发育 等问题。 分割, 若分割时不能将内细胞团均等分割, 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。 4局限性:早期胚胎不能无限分割的实践证明,采用胚胎分割4局限性:早期胚胎不能无限分割的实践证明,采用胚胎分割 技术产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技术产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。最高。 5存在的问题:尽管胚胎分割技术已在多种动物中取得成功, 但仍存在一些问题, 如刚出生的动物体重偏低, 毛色和斑纹上还存在 差异等。 5存在的问题:尽管胚胎分割技术已在多种动物中取
16、得成功, 但仍存在一些问题, 如刚出生的动物体重偏低, 毛色和斑纹上还存在 差异等。 总结升华总结升华 对点演练对点演练 2如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图,请据图完成下列问题 :2如图为牛胚胎性别鉴定和分割示意图,请据图完成下列问题 : (1)填出图中字母所代表的结构名称:(1)填出图中字母所代表的结构名称: A_,B_,C_,D_。A_,B_,C_,D_。 (2)填出甲、乙、丙过程的技术或名称:(2)填出甲、乙、丙过程的技术或名称: 甲_,乙_,丙_。甲_,乙_,丙_。 (3)进行乙过程时, 所取的样本是_。 进行甲过程时, 所使用的基本仪器是_;本过程的技术关键 是_。 (3)进行乙过程
17、时, 所取的样本是_。 进行甲过程时, 所使用的基本仪器是_;本过程的技术关键 是_。 (4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功,但仍然存在一些 问题,如_等,同时很难获得同 卵多胎,成功率较高的是_。 (4)尽管胚胎分割技术在多种动物中取得成功,但仍然存在一些 问题,如_等,同时很难获得同 卵多胎,成功率较高的是_。 (5)对被分割的胚胎的要求是_。(5)对被分割的胚胎的要求是_。 答案:(1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 答案:(1)囊胚腔 透明带 滋养层 内细胞团 (2)胚胎分割 做 DNA 分析性别鉴定 胚胎移植 (3)滋养层 显微操作仪和实体显 微镜 将内细胞团
18、均等分割 (4)刚出生的动物体重偏低,毛色和斑 纹上存在差异 同卵双胎 (5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚 做 DNA 分析性别鉴定 胚胎移植 (3)滋养层 显微操作仪和实体显 微镜 将内细胞团均等分割 (4)刚出生的动物体重偏低,毛色和斑 纹上存在差异 同卵双胎 (5)发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚 共研探究共研探究 目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一, 也是当今生命科学 研究的热门课题之一。阅读教材,结合图示思考下列问题。 目前胚胎干细胞是胚胎工程的前沿课题之一, 也是当今生命科学 研究的热门课题之一。阅读教材,结合图示思考下列问题。 1来源:哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或
19、EK 细胞,是由早期1来源:哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞,是由早期 胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。 2特性2特性 (1)具有发育的全能性,可诱导分化为各种组织细胞。(1)具有发育的全能性,可诱导分化为各种组织细胞。 (2)在体外培养的条件下,ES 细胞可以增殖而不发生分化。(2)在体外培养的条件下,ES 细胞可以增殖而不发生分化。 总结升华总结升华 1胚胎干细胞的分离途径1胚胎干细胞的分离途径 2胚胎干细胞的分离培养过程2胚胎干细胞的分离培养过程 易错易混 滋养层与饲养层的区别易错易混 滋养层与饲养层的区别 (1)滋养层:囊胚时期沿透
20、明带内壁排列的个体较小的细胞,滋 养层最终发育成胎膜和胎盘。 (1)滋养层:囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞,滋 养层最终发育成胎膜和胎盘。 (2)饲养层:饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养 时,可作为干细胞分裂、增殖的营养细胞。ES 细胞在饲养层细胞上 能够维持不分化的状态。 (2)饲养层:饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞,在干细胞培养 时,可作为干细胞分裂、增殖的营养细胞。ES 细胞在饲养层细胞上 能够维持不分化的状态。 3干细胞的种类3干细胞的种类 名称名称全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专能干细胞专能干细胞 举例举例胚胎干细胞胚胎干细胞造血干细胞造血干细胞神经干
21、细胞神经干细胞 特点特点 能形成机体的任何 组织或器官甚至完 整个体 能形成机体的任何 组织或器官甚至完 整个体 能分化成多种细胞 或组织,但不能发 育成完整的个体 能分化成多种细胞 或组织,但不能发 育成完整的个体 只能分化成某一种 类型或功能密切相 关的两种类型的细 胞 只能分化成某一种 类型或功能密切相 关的两种类型的细 胞 应用应用 用于病人的器官移 植等 用于病人的器官移 植等 造血干细胞移植是 治疗血液系统疾 病、遗传性血液病 等的有效手段 造血干细胞移植是 治疗血液系统疾 病、遗传性血液病 等的有效手段 通过神经干细胞移 植治疗脑瘫、头颅 外伤等病症 通过神经干细胞移 植治疗脑瘫
22、、头颅 外伤等病症 对点演练对点演练 3下列关于胚胎干细胞的叙述,正确的是( )3下列关于胚胎干细胞的叙述,正确的是( ) A当受精卵发育到囊胚时,所有的细胞都是胚胎干细胞A当受精卵发育到囊胚时,所有的细胞都是胚胎干细胞 B胚胎干细胞在形态上表现为体积大、细胞核小、核仁明显B胚胎干细胞在形态上表现为体积大、细胞核小、核仁明显 C胚胎干细胞在体外培养时能增殖但不能被诱导分化C胚胎干细胞在体外培养时能增殖但不能被诱导分化 D胚胎干细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态D胚胎干细胞在饲养层细胞上能维持不分化的状态 解析:选 D 囊胚中的细胞已发生分化,并不是所有细胞都是胚 胎干细胞 ; 胚胎干细胞在形
23、态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显 ; 胚胎干细胞在体外培养时能增殖,也能被诱导分化成不同的组织器 官 ; 胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中,能够 维持不分化的状态。 解析:选 D 囊胚中的细胞已发生分化,并不是所有细胞都是胚 胎干细胞 ; 胚胎干细胞在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显 ; 胚胎干细胞在体外培养时能增殖,也能被诱导分化成不同的组织器 官 ; 胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中,能够 维持不分化的状态。 1下列关于胚胎移植的叙述,错误的是( )1下列关于胚胎移植的叙述,错误的是( ) A超数排卵技术要使用一定的激素A超数排卵技术要使用一定
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