胚胎工程第一课时教学设计

胚胎工程（第一课时）教学设计台州市路桥中学曾 吉教学目标：知识目标：1. 说出受精、卵裂、囊胚、原肠胚、三胚层等概念。简述动物胚胎发育的过程。2. 描述体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植。3. 举例说明上述胚胎工程技术的应用能力目标：1. 通过设置问题，引导学生自主学习及进行讨论交流，锻炼自主阅读、获取信息、合作交流的能力。2. 通过分析操作方案中可能会遇到的问题，培养学生发现问题能力及解决问题能力。情感目标：1. 引导学生关爱生命、关注社会热点。2. 感受胚胎工程在人类生活、 生产中的价值， 关注技术进步与社会伦理进步及法律进步的关系。教学重点：1. 动物胚胎发育的过程。2. 试管婴儿的流程及所用到的胚胎工程技术，特别是胚胎移植的过程及应用。教学难点：1. 胚层的分化2. 胚胎工程的操作过程及技术难点教材分析：胚胎工程这一章总共分为两节。一是“从受精卵谈起” ，主要讲述了动物的受精作用及胚胎发育过程。二是“胚胎工程” ，主要讲述了几种胚胎操作技术的原理、过程及其应用。第一节内容其实是第二节内容的知识背景， 现在的浙科版教材已经把 生物的生殖与发育 这一章节内容去掉了， 要介绍胚胎工程， 必须先介绍动物胚胎发育过程。 因此对第一节内容不必要做过多拓展， 只需要将几个相关概念讲述清楚即可。 第二节才是本章真正的重点， 主要介绍了体外受精、胚胎体外培养、 胚胎移植、 胚胎分割、 胚胎干细胞培养及胚胎干细胞核移植这几种胚胎操作技术。胚胎工程技术应用前景广泛， 与生活生产实践联系密切， 学生对此应该有所了解。 但其牵涉的又是比较高深的生物工程技术， 具体操作难度其实非常大， 一些技术要点也不必要做过多拓展， 而应该对其原理及应用进行理解。教学策略：首先对教材内容进行整合，将动物胚胎发育及体外受精、胚胎体外培养、胚胎移植、胚胎分割整合为一节课， 胚胎干细胞的培养及胚胎干细胞核移植也作为一节课。 因为前者主要与动物的繁殖有关， 后者主要与动物的育种及人类疾病治疗有关。 在本节课中， 采取设置情境， 创设问题，引领学生进行自主阅读及讨论并进而发现问题和解决问题， 这样一种问题讨论式的教学模式。 在教学内容上进行大胆取舍，如囊胚、原肠胚形成过程，三胚层分化过程，羊膜卵与非羊膜卵的区别，胎生与卵生的区别，这些内容大胆舍弃，因为胚胎工程针对的就是哺乳动物的胚胎，牵涉太多其它动物的胚胎发育过程， 反而会引起学生的思维混乱。 所以在介绍胚胎发育过程时直接以人的胚胎发育为例。 在介绍胚胎工程技术时， 借助 “八胞胎” 事件， 在阅读教材的基础上展开讨论，自己写出流程， 并针对操作过程中可能碰到的问题进行讨论解决。 最后对胚胎工程的概念进行总结。教学流程：导入： 俗话说， “不孝有三，无后为大” 。胚胎工程技术就可以为一些不孕不育人士带来福音，但同时也可能伴随着争议，比如去年媒体所爆出的“八胞胎”事件。针对这一事件，我们不妨来进行一些讨论。问题一：首先，在正常情况下，一个新生命是如何诞生的呢？在学案引导下， 学生通过阅读教材及相互讨论， 了解动物受精作用过程及胚胎发育过程， 最后在教师引导下进行归纳总结，达成以下认识：1. 受精作用概念：成熟的精卵结合形成受精卵的过程过程：精卵识别，精子附着于卵膜，精卵质膜融合特点：特异性（同种动物精卵才能结合） 。原因：精子、卵细胞表面有特异性识别的蛋白。2. 胚胎发育卵裂：即受精卵的有丝分裂。结果形成卵裂球。卵裂球的特点是细胞具有全能性。在28 个细 胞时，每个细胞都能发育成一个完整的个体。囊胚：卵裂球进一步发育形成囊胚。其特点是中间具有一个空腔，叫做囊胚腔。外层细胞叫成滋养层，将来发育成胎盘。内部的细胞团将发育成完整的胚胎，该部分细胞称为胚胎干细胞，具有发育全能性， 能分化出成体动物所有的组织和器官， 但不能发育陈完整个体， 因为无法形成胎盘结构。原肠胚：包括内中外三个胚层以及原肠腔。三个胚层逐渐分化形成各种器官原基。组织器官分化及幼体形成： 原肠胚的三个胚层可以分化形成不同的组织和器官， 具体过程不做拓展，结果学生通过阅读教材了解，教师做简单概括。各种组织器官最后形成一个完整的个体。问题二： “八胞胎 ”是如何诞生的？同样在学案引导下， 学生阅读教材及相互讨论， 最后在教师主持下进行展示， 最后达成以下目标：1 . “试管婴儿”的流程学生在阅读教材及讨论的基础上写出“试管婴儿”的操作流程，并了解下列胚胎工程技术的原理和操作过程。体外受精： 采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子， 使其在试管中受精。 学生自行发现问题进行讨论， 或者在教师的引导下进行讨论， 最后形成对该技术的要点形成认识。 一是卵细胞的采集，为了采集对到较多的卵细胞， 需采取注射促性腺激素等方法进行超数排卵。 二是精子获能， 未经过雌性生殖道的精子，不具备与卵细胞集合的能力，应该用某种方法使精子获得这种能力。胚胎体外培养： 通过人工创造的环境对获取的早期胚胎进行体外培养。 引导同学们想到体外培养 所需环境与体内培养是一致的， 培养液的成分应该与体内胚胎所处溶液环境相似。 不同时期胚胎生理代谢需求不同， 必须用不同的培养液培养。 在体内可由人体的神经系统和内分泌系统的自我调节而使人体内环境发生变化，在体外则必须人工配制不同的培养液来进行培养。胚胎移植： 将获得的早期胚胎移植到代孕母的子宫内， 通过代孕母妊娠生子的技术。 其难点是如何让外来的胚胎在代孕母的子宫内着床。 解决方法是让代孕母的子宫为着床做好准备， 使胚胎发育与子宫发育同步化。胚胎分割：学生在讨论“八胞胎”的培育流程时，可能会提到胚胎分割技术。在教师的引导下，对胚胎分割技术的过程和应用进行了解。 明白以下问题： 早期胚胎细胞分开后能各自发育成完整个体是因为其保留全能性。 对囊胚进行分割需要使内细胞团均匀分开来。 胚胎分割可以提高动物的繁殖能力， 但这种提高不是无限的。 而且分割后可能使胚胎发育受到影响甚至失败， 也可能导致后代生活力下降，所以人类不采用胚胎分割技术生殖后代。2 .胚胎工程概念通过上述讨论，最后引导学生总结归纳出胚胎工程的概念。胚胎工程即在胚胎形成和发育过程中对胚胎进行的各种操作技术。 其研究对象限定于高等脊椎动物， 特别是哺乳动物。 研究的重点内容有体外受精、 胚胎体外培养、 胚胎移植、 胚胎分割等。问题三：你对 “八胞胎 ”事件有何看法？你觉得有无必要限制胚胎工程技术的发展？引导学生对胚胎工程技术的应用价值和存在风险进行思考， 并提出自己观点。 作为开放性问题，不一定要有规定答案。但可形成以下共识。胚胎移植等技术的应用： 1 、 为不孕不育患者提供繁殖后代的机会。 2、 提高良种动物的繁殖能力， 挽救濒危动物。风险：1、试管婴儿成功率并不高。2、婴儿和母亲的健康存在风险。3、代孕、精子捐献、胚胎选择等方面存在伦理道德问题。总之，科学技术的发展与伦理道德、法律法规的发展是要相协调的，某项技术的应用也一 定要综合考虑各方面的影响。小结：体外受精人工授精或配种受精/胚胎体外培养体内发育I胚胎分割一早期胚胎一平出胚胎 （卵裂球、囊胚）胚胎移植原肠胚I幼体【巩固练习】1 .（11年广东高考题）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转基因核移植体外受精体细胞克隆 胚胎移植A. B. C. D. 2 .（11年江苏高考题）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 . （2011年浙江高考题）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 确的是艮肿堞山由母揩叫j内翱吗V -即与代-理聚优普山TR即公山子| JA.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供体性状相同的代孕母羊子宫内4.高等哺乳动物受精后不久，受精卵开始进行细胞分裂，到一定时候开始分化，最 力05后发育成一个完整的幼体，完成胚胎发育的全过程，下列有关叙述错误的是f AA.右图是胚胎发育过程中囊胚期示意图，是内细胞团JB.高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于囊胚期，终止于生命结束弋邈如一C.高等哺乳动物胚胎发育中开始出现三胚层的是原肠胚时期D. 进行胚胎分割时，应选择原肠胚期的胚胎进行5 .(10年山东高考题/改编)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领 域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是；从良种公牛 采集的精子需 后才能进行受精作用。(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的Q以维持细胞呼吸外，还需要提供 气体以维持(3)图中过程A称为,它在胚胎工程中的意义在于 。(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是；获得转基因母牛后，如果 即说明目的基因 已经表达。6 .(10年海南高考题/改编)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