【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(yīng)用及前景

一、胚胎移植1．概念將雌性動(dòng)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(dòng)物的體內(nèi)，使之連續(xù)發(fā)育為新個(gè)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(gè)體的繁殖潛力。5．基本程序6．實(shí)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(jī)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(xì)胞的全能性。3．胚胎分割時(shí)應(yīng)留意的幾個(gè)問題(1)選擇胚胎：分割時(shí)應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。(2)分割：在對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要留意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割。(3)所需主要儀器：實(shí)體顯微鏡和顯微操作儀。三、胚胎干細(xì)胞1．概念是由早期胚胎或原始性腺中分別出來的一類細(xì)胞，簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞。2．特點(diǎn)(1)在形態(tài)上：表現(xiàn)為體積小、細(xì)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(xì)胞可以只增殖而不分化，因此可以對(duì)它進(jìn)行冷凍保存或遺傳改造。3．應(yīng)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(zhēng)辯體外細(xì)胞分化的抱負(fù)材料。(4)可用于對(duì)哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律的爭(zhēng)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(wú)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(yīng)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(dòng)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(gòu)買種畜的費(fèi)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(gè)體的繁殖潛力。二、胚胎分割與胚胎干細(xì)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(shí)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(shí)期是桑椹胚期或囊胚期，由于此時(shí)還未消滅細(xì)胞的分化。2．結(jié)合胚胎分割的進(jìn)展簡(jiǎn)史，想一想早期胚胎能不能無(wú)限分割。提示：不能。實(shí)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(xì)胞團(tuán)有何功能？對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)要留意什么？為什么？提示：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)在囊胚階段才消滅，它將來發(fā)育成胎兒的各種組織。對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)要留意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育。4．觀看圖示，回答問題：(1)囊胚細(xì)胞消滅________和________。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)將來發(fā)育成胎兒的________，滋養(yǎng)層細(xì)胞將來發(fā)育成________等。(2)消滅囊胚腔，是胚胎內(nèi)部一個(gè)含有液體的囊腔。(3)胚胎干細(xì)胞的來源：在人胚胎發(fā)育早期的________中未分化的細(xì)胞。(4)胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)：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(jìn)行基因改造操作。提示：(1)內(nèi)細(xì)胞團(tuán)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(qǐng)回答胚胎工程方面的問題：(1)應(yīng)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?！钡呐嘤^程中，要使精子和卵母細(xì)胞在體外成功結(jié)合，需要對(duì)精子進(jìn)行處理，使其________。另外，培育的卵母細(xì)胞需要發(fā)育至減數(shù)其次次分裂的中期，該時(shí)期在顯微鏡下可觀看到次級(jí)卵母細(xì)胞和________。(3)通常奶牛每次排出一枚卵母細(xì)胞，接受激素處理可使其一次排出多枚卵母細(xì)胞，常使用的激素是__________。(4)胚胎移植前對(duì)供、受體母牛要進(jìn)行____________。為胚胎在受體體內(nèi)存活供應(yīng)可能的基礎(chǔ)是指受體對(duì)外來的胚胎基本上不產(chǎn)生。[解析](1)“試管?！笔峭ㄟ^在試管中進(jìn)行體外受精，然后將受精卵進(jìn)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(gè)體的過程。(2)為使精卵成功結(jié)合需要對(duì)精子進(jìn)行獲能處理；卵母細(xì)胞發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期的細(xì)胞為次級(jí)卵母細(xì)胞或第一極體。(3)促性腺激素能夠作用于卵巢細(xì)胞使其產(chǎn)生更多的性激素從而促進(jìn)卵母細(xì)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(yīng)。[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(yīng)從生殖方式上區(qū)分克隆、試管牛和胚胎移植(1)克?。菏菬o(wú)性繁殖，具體指從一個(gè)共同的祖先通過無(wú)性繁殖的方法增生而來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或者個(gè)體，如植物的組織培育。動(dòng)物的克隆指細(xì)胞核移植，通過離體培育重新表達(dá)細(xì)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(xì)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(wú)性生殖。(山東高考)科學(xué)家通過誘導(dǎo)黑鼠體細(xì)胞去分化獲得誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)，繼而利用iPS細(xì)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(xì)胞后，對(duì)其進(jìn)行的初次培育稱為________，培育的細(xì)胞在貼壁生長(zhǎng)至鋪滿培育皿底時(shí)停止分裂，這種現(xiàn)象稱為________。(2)圖中2－細(xì)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(jìn)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(xì)胞(ES)可由囊胚的________分別培育獲得。iPS與ES細(xì)胞同樣具有發(fā)育全能性，有望在對(duì)人類iPS細(xì)胞進(jìn)行定向________后用于疾病的細(xì)胞治療。[研析]本題主要考查動(dòng)物細(xì)胞培育和胚胎移植等有關(guān)學(xué)問，意在考查識(shí)記和理解應(yīng)用力量。具體解題過程如下：[審]——提取信息信息a：由設(shè)問(1)對(duì)黑鼠體細(xì)胞的初次培育可知其稱為原代培育。信息b：由設(shè)問(2)從灰鼠輸卵管內(nèi)獲得2－細(xì)胞胚胎可知此過程為沖卵。信息c：由設(shè)問(3)重組囊胚移入白鼠子宮內(nèi)可知此項(xiàng)技術(shù)是胚胎移植技術(shù)。信息d：由設(shè)問(4)“iPS與ES細(xì)胞同樣具有發(fā)育全能性”可推得對(duì)其進(jìn)行定向誘導(dǎo)分化用于疾病的細(xì)胞治療。[析]——解讀信息解讀信息a：動(dòng)物組織用酶處理成單個(gè)細(xì)胞后進(jìn)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(xì)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(xì)胞，可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。[答]——解題規(guī)范設(shè)問(2)：其次個(gè)空填的正確答案“體外受精”來自一個(gè)關(guān)鍵語(yǔ)句“灰鼠體內(nèi)取出”，答為“受精”不給分。設(shè)問(4)第一個(gè)空：囊胚本身就是早期的胚胎，而其內(nèi)細(xì)胞團(tuán)具有發(fā)育的全能性，其他部分細(xì)胞則不具備此特性，因此答“早期胚胎”不恰當(dāng)。設(shè)問(4)其次個(gè)空：前面有一個(gè)關(guān)鍵詞“定向”，這打算了這個(gè)答案只能填“誘導(dǎo)分化”，不能填“誘導(dǎo)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(xì)胞團(tuán)誘導(dǎo)分化干細(xì)胞的分類及特點(diǎn)干細(xì)胞分化程度舉例全能干細(xì)胞能發(fā)育成機(jī)體的全部組織、器官及發(fā)育成完整個(gè)體的細(xì)胞受精卵、胚胎干細(xì)胞等多能干細(xì)胞能分化成多種細(xì)胞或組織，但不能發(fā)育成完整個(gè)體的細(xì)胞造血干細(xì)胞等專能干細(xì)胞發(fā)育成特地的組織神經(jīng)干細(xì)胞等———————————————[課堂歸納]——————————————————[網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建]填充：①內(nèi)細(xì)胞團(tuán)②收集③桑椹胚或囊胚④－196_℃的液氮⑤原始的性腺⑥細(xì)胞核大⑦具有發(fā)育的全能性[關(guān)鍵語(yǔ)句]1．胚胎移植實(shí)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(yīng)可能。(2)受體對(duì)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