高二生物选修三导学案六.docx

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高二生物选修三导学案六

生物选修三导学案（六）

第三章胚胎工程

【教学目标】

1、知识方面

简述哺乳动物的精子和卵子的发生及受精过程。

简述哺乳动物的胚胎发育过程及其主要特点。

2、情感态度与价值观方面

认同胚胎工程建立及发展的意义。

3、能力方面

能够提出并试着深入探讨精卵发生、受精过程和胚胎发育中的课本未涉及的问题。

【课前导学】

3.1体内受精和早期胚胎发育

胚胎工程是指________________________，如_________________________等技术。

一、精子和卵子的发生

（一）精子的发生

进行_________的生物，在_______的生殖细胞发展为______的生殖细胞的过程中，要经过减数分裂。

其结果是：

新产生的生殖细胞中的染色体数目，比______的生殖细胞的减少了_________。

（1）哺乳动物精子的发生是在________内完成的。

雄性动物从______期开始，直到_________衰退。

（2）第一阶段：

位于________________________先分裂为两个细胞，然后进行数次___________，产生多个________________。

第二阶段：

___________连续进行两次分裂（即___________）：

MⅠ产生两个___________，MⅡ共产生____个含___________的___________细胞。

第三阶段：

____经过变形，________变为________的主要部分，_______发育为头部的____，_____演变为________，________聚集在____的基部形成____。

同时，其它物质浓缩为球状，叫____________。

讨论：

1、哺乳动物成熟的精子分为哪几部分？

与动物体型大小有没有关系？

2、精子细胞变成精子过程中，细胞核和线粒体都保留，如何理解此现象？

为何精子中的线粒体集中在尾的基部？

（二）卵子的发生

（1）卵子的发生是在_____________内完成的。

（2）卵原细胞通过________________________________，演变为____________，被___________包围，形成卵泡。

MⅠ是在雌性动物_________完成的，结果是产生______________和_________；MⅡ是在___________________完成的，产生_____________和_____________。

判断卵子是否受精的重要标志是____________________________________________________________。

一个卵泡中能形成___成熟的卵子。

（3）哺乳动物_________的形成和在________内的储备，是在___________（即

__________）完成的。

（4）尚未完全成熟，仅完成_______________，需要在_________内进一步成熟，直到减数第二次分裂的_______期，才能与精子结合完成受精过程。

（5）相似之处：

细胞分裂的最初阶段为________。

不断增加生殖原细胞的数量；经过两次__________才能形成____________________。

不同之处：

由一个精原细胞分裂最后可产生多个_________；一个卵原细胞最后只能生成__________。

________的形状为蝌蚪状；_______为球形。

多数哺乳动物________的形成和在______________的贮备是在胎儿出生前完成。

（三）受精

（1）受精是_______________________（即________）的过程。

它包括______________和___________。

（2）准备阶段1－___________。

刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在____________发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。

准备阶段2―__________，动物排出的可能是_________也可能是__________，都要在________内进一步成熟，达到__________时，才具备与精子受精的能力。

受精阶段：

受精过程主要包括______________________、______________、_____________________。

精子与卵子相遇，首先发生__________，精子穿入________，接触__________，穿过__________，接触__________。

多精入卵受精的第一道屏障是________________，第二道屏障是___________________。

精子入卵后另一变化：

_____________________________，两组______合为一组，形成____________________。

二、胚胎发育

讨论：

1、卵裂期特点如何？

2、早期发育的胚胎分为哪几个阶段？

各有哪些变化？

3.2体外受精和早期胚胎培养

【教学目标】

1、知识方面

简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤。

简述哺乳动物胚胎的早期培养方法。

2、情感态度与价值观方面

认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义。

3、能力方面

能够使用通俗语言介绍体外受精何早期胚胎培养技术。

【课前导学】

3.2体外受精和早期胚胎培养

试管动物技术是指通过________________________________________________________

并通过________________________________________________________。

一、从试管牛说起

讨论：

体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义

二、体外受精

1、卵母细胞的采集和培养

（1）主要方法是：

___________处理，_____________________，然后，从______________________，直接与________________________________。

（2）第二种方法：

从刚__________________________；第三种方法是直接从________________________________。

需借助____________________________。

采集的___________，都要在体外经___________后，才能与___________受精。

2、精子的采集和获能

（1）A：

___________，采用________的方法，模仿____________________________设计的装置，它能够满足_________________________________的要求，同时配有相适应的_____________________。

B：

_________，只适用于猪和犬等体型较小，易于控制的家畜。

C：

___________，这种方法多用于野生或经济动物。

（2）在体外受精前，要对精子进行获能处理。

对于啮齿动物、家兔和猪等动物的精子，一般采用___________，即将取自附睾的精子，放入__________________中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子常采用___________，即将精子放在___________________________________。

3、受精

仔细阅读，思考受精过程，简单绘制“哺乳动物体外受精示意图”。

易错警示

1．卵子受精的标志：

在卵黄膜和透明带之间的间隙观察到两个极体。

2．受精完成的标志：

雌、雄原核融合。

三、胚胎的早期培养

1、精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入___________中继续培养，以检查__________________的发育能力。

培养液成分较复杂，除__________和___________外，还需添加______________________等营养成分，以及___________等物质。

当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向_____移植或___________。

不同动物胚胎移植的时间不同。

2、绘制流程图：

牛体外受精胚胎工厂化生产流程图

3.3　胚胎工程的应用及前景

一、胚胎移植

胚胎工程技术目前在生产中应用较多的是家畜的________、___________和_____________。

胚胎移植是指将________________________________，或者通过__________________________，移植到_______、__________________________________，使之继续发育为______________________________。

其中提供胚胎的个体称为________，接受胚胎的个体称为________。

地位：

如_______、________，或________等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过_______技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。

1、胚胎移植的现状和意义

（1）以奶牛为例，一头良种母牛一年生下的后代可达数十头，远远超过在_________________所得的后代数量。

近十年来，牛、羊的胚胎移植在我国部分地区已进入______________。

（2）供体的主要职能变为____________________________________________，繁重而漫长的妊娠和育仔的任务由______取代，大大缩短了_________本身的繁殖周期。

超数排卵：

是指将______________________，使其发情，并能排出数量较多的____________，经合理的____________，可以获得数量较多的______________________。

2、胚胎移植的生理学基础

（1）四点内容：

第一，哺乳动物发情排卵后，不管是否妊娠，在一段时间内，____________、_______________________，这就为______________提供了相同的生理环境。

第二，哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与____________________的联系，而是处于______________，这就为______________提供了可能。

第三，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________________________，这为胚胎在受体内的存活______________。

第四，_________________可与________________________建立正常的生理和组织联系，但移入受体的______________________，在孕育过程中不受任何影响。

（2）应对供体和受体母畜进行______________，使它们的生理条件达到______________，这样才能使供体的胚胎移入受体后有_________________________，这是胚胎移植成功与否的关键。

因此，必须做到供、受体母畜的______________。

同时还要做到移入受体子宫胚胎的位置应该与其在供体内的位置______________，移入胚胎一侧的受体子宫角对应的卵巢必须有____________存在。

（3）胚胎移植成功率的高低与供、受体生理环境条件一致性密切相关。

只有供、受体生理环境_____

_________，移入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单概括为___________

______________________________。

3、胚胎移植的基本程序

以家畜的胚胎移植为例，思考讨论：

胚胎移植的基本程序包括哪些？

每一步技术操作的作用如何？

二、胚胎分割

1、胚胎分割是指采用___________将早期胚胎切割成_________、_______或______等，经移植获得___________________的技术。

来自同一胚胎的后代具有____________________，因此，胚胎分割可以看做动物_________________的方法之一。

目前以___________和___________最高。

2、内细胞团一般到_______阶段才出现，它是发育为胚胎本身的_________，将来发育成胎儿的各种组织。

进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的_______或_______，将其移入盛有_______的培养皿中，然后，用_______或_______进行分割。

具体操作程序：

用____________________切开，吸出其中的_______，注入_______________________中，或直接将____________________________。

对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将________________，否则会影响分割后_________________________。

3、牛胚胎的分割如图3－23所示。

到目前为止，最常见的是经分割产生的__________，而__________成功的比例都很小。

三、胚胎干细胞

1、哺乳动物的胚胎干细胞简称_____或______细胞，来源于_________或从__________中分离出来。

2、ES细胞具有_________的特性，在形态上表现为_________小，_________大，_________明显；在功能上，具有_____________，可分化为______________体内任何一种_________。

另外，在体外培养的条件下，可以__________________，可进行________保存，也可进行__________________。

3、胚胎干细胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳动物__________________；

②是在体外条件下研究____________的理想材料，在培养液中加入_____________，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导_________向__________________，这为揭示_________和_________的机理提供了有效的手段；

③可以用于治疗__________________，如_________、_________等；

④利用可以被诱导分化形成________________的特性，移植_________可使坏死或退化的部位得以__________________；

⑤随着__________________的发展，通过体外诱导分化，定向培育_________________，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后__________________的问题。

【总结归纳】

1．精子和卵子在发生上的区别

2．同种生物精卵结合的保障

卵子透明带上存在精子特异性识别的受体，只允许同种生物的精子与卵子结合。

3．防止多个精子入卵受精的保障

（1）透明带反应

（2）卵黄膜封闭作用

4．胚胎移植的时间及要求

（1）牛、羊一般培养到桑椹胚或囊胚，若进行胚胎分割，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。

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。

（2）人的试管胚胎可在4个细胞阶段移植。

5．转基因动物、克隆动物和试管动物的比较

6．几种特殊的生殖方式

【典题反馈】

【典例1】►（2011·浙江卷）培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。

若要培育成功，下列叙述正确的是（　　）。

A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵

B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟

C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液

D．丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内

【训练1】►关于受精过程的叙述错误的是（　　）。

A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠

B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障

C．精子与卵黄膜相互融合，精子入卵

D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂

【训练2】►（2011·济宁期末）胚胎分割要将内细胞团均等分割的原因是（　　）。

A．以免影响胚胎的恢复和进一步发育

B．保证遗传物质的平均分配

C．确保胚胎发育后期营养物质的供应

D．防止分割而来的两个体性状差异大

【训练3】►下列有关动物胚胎移植的叙述中，错误的是（　　）。

A．受孕母畜体内的受精卵或胚胎均能移植

B．受体母畜必须处于与供体母畜同步发情的状态

C．超数排卵技术要使用一定的激素

D．试管婴儿只是受精及早期卵裂过程在试管中进行

【典例2】►（2009·辽宁、宁夏理综）下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。

请回答下面的问题。

（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的________中分离得到的一类细胞。

（2）图中分化程度最低的干细胞是________。

在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。

（3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因________的结果。

（4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓移植的实质是将上图的________细胞移植到患者体内。

（5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是________________________________________________________________________。

（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA分子的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________期。

（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌________________的杂交瘤细胞。

【训练4】►（2011·安徽安庆四校联考）现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是（　　）。

A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性

B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病

C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术

D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物

【课堂反馈】

1．（2011·广东卷）华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有（　　）。

①转基因　②核移植　③体外受精　④体细胞克隆　⑤胚胎移植

A．①③B．①④C．②⑤D．③⑤

2．（2011·江苏卷）下列关于胚胎工程的叙述，错误的是（　　）。

A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精

B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植

C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需要加入血清

D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术

3．（2010·江苏卷）下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是（　　）。

A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理

B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割

C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎

D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例

4．（2010·江苏卷，17）老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β淀粉样蛋白体的产生和积累。

下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是（　　）。

A．胚胎移植技术B．胚胎干细胞技术

C．单克隆抗体技术D．基因治疗技术

5．（2009·江苏卷，8）下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，正确的是（　　）。

A．卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加

B．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割

C．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点

D．胚胎干细胞是一类未分化细胞，可从早期胚胎中分离获取

6、（2012浙江卷）2．下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是

A．绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性

B．卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大

C．囊胚的滋养层细胞具有发育全能性

D．原肠胚发育分化形成内外两个胚层

7、（2012·天津卷，1）下列关于细胞的叙述，错误的是

A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应

B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化

C.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程

D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病

8、（2012江苏卷）9．通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。

下列相关叙述正确的是

A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理

B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行

C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植

D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低

9．（2011·福建卷）一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。

在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。

医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图。

请回答问题。

（1）过程①是指在体外进行的________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为________。

（2）在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________进行PCR扩增，然后用MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。

据此判断，MstⅡ是一种________酶。

（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。

该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为________（正常/患者/携带者）。

10．（2011·山东卷）人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。

利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。

（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠________中获取。

（2）图中的高血压相关基因作为________，质粒作为________，二者需用________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有________有关。

（3）子代大鼠如果________和________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。

（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________、早期胚胎培养和胚胎移植。

11．（2010·海南卷）[选修模块3：

现代生物科技专题]

请回答胚胎工程和基因工程方面的问题。

（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。

试管牛的培育需经过体外受精、________、________以及在母体中发育和产出等过程。

（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其________。

另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和________。

（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是________。

（4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。

基因工程的四个基本操作步骤是_