一、教學(xué)目標(biāo)1.舉例說(shuō)出胚胎移植和胚胎分割。2.認(rèn)同胚胎移植在胚胎工程中的地位和作用。3.關(guān)注胚胎工程的研究進(jìn)展和應(yīng)用價(jià)值。二、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)（1）胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)、基本程序和應(yīng)用。（2）胚胎分割的應(yīng)用意義。（3）胚胎干細(xì)胞研究的意義。2.教學(xué)難點(diǎn)（1）胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)。（2）胚胎干細(xì)胞的概念和分離途徑。三、教學(xué)策略關(guān)于“胚胎移植”的教學(xué)過(guò)程，建議教師選一篇有關(guān)的資料發(fā)給同學(xué)閱讀，例如下面的一則報(bào)道。中國(guó)首例體細(xì)胞克隆牛胚胎移植后代今晨降生（中新網(wǎng)2003年10月8日電）據(jù)膠東在線報(bào)道，今天凌晨3時(shí)18分，中國(guó)首例體細(xì)胞克隆牛的胚胎移植后代克隆牛“蓓蓓”在山東萊陽(yáng)農(nóng)學(xué)院動(dòng)物胚胎工程中心實(shí)驗(yàn)場(chǎng)呱呱墜地。克隆牛“蓓蓓”是采用最新的玻璃化超快速冷凍技術(shù)和超數(shù)排卵技術(shù)繁殖的新型克隆牛。今天凌晨，記者和科研人員一起，焦急地等待“蓓蓓”的降生。3時(shí)18分，在科研人員的努力下，克隆牛“蓓蓓”終于來(lái)到了這個(gè)世界。母親黑白花奶牛“梨花”舐犢情深，忽然發(fā)起牛威，不許眾人靠近，并用舌頭舔干“蓓蓓”濕濕的黑色毛皮。“蓓蓓”開始睜開眼睛，怯生生地看著四周關(guān)心它的人們。凌晨4時(shí)左右，在母親的幫助和周圍人們的鼓勵(lì)下，“蓓蓓”終于顫悠悠地站了起來(lái)，并在母親的幫助下開始行走。科研人員費(fèi)了好大的勁才遏制住了母親的牛勁，開始對(duì)剛降生的“蓓蓓”進(jìn)行科學(xué)測(cè)量。經(jīng)測(cè)量，“蓓蓓”體長(zhǎng)66cm，身高78cm，胸圍81cm，心律188次/min，體溫39，體重33kg，各項(xiàng)生理指標(biāo)正常。克隆牛“蓓蓓”是我國(guó)成功繁殖的首例和第二例胎兒皮膚上皮細(xì)胞克隆牛“康康”和“雙雙”的后代。2001年，我國(guó)研究人員對(duì)“康康”和“雙雙”進(jìn)行了超數(shù)排卵處理，于2003年1月2日，從“雙雙”體內(nèi)采集到13枚符合國(guó)際胚胎移植標(biāo)準(zhǔn)的可用胚胎（這是國(guó)際上首次對(duì)體細(xì)胞克隆牛進(jìn)行超數(shù)排卵處理試驗(yàn)并獲得可用胚胎）。研究人員將這些標(biāo)準(zhǔn)胚胎經(jīng)過(guò)玻璃化超快速冷凍處理后，移植到中國(guó)黑白花奶牛“梨花”的子宮內(nèi)，結(jié)果獲得妊娠。采用超數(shù)排卵技術(shù)和玻璃化超快速冷凍技術(shù)的“蓓蓓”的降生證明，體細(xì)胞克隆牛“康康”和“雙雙”與正常繁殖母牛一樣對(duì)外來(lái)激素具有較好的應(yīng)答能力；體細(xì)胞克隆牛經(jīng)超數(shù)排卵獲得的胚胎移植后，具有正常的發(fā)育成胎兒的能力；“蓓蓓”的降生，證明了我國(guó)體細(xì)胞克隆技術(shù)已達(dá)到世界前列。采用超數(shù)排卵技術(shù)會(huì)給畜牧業(yè)帶來(lái)巨大的變革，會(huì)促使良種克隆牛快速繁育得到實(shí)現(xiàn)，這一切將大大地帶動(dòng)畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。名詞解釋玻璃化超快速冷凍技術(shù)：它是最簡(jiǎn)潔、最快速的胚胎冷凍保存技術(shù)，冷凍過(guò)程不超過(guò)1min，不需要昂貴的程控冷凍儀器，是促進(jìn)胚胎移植產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。該項(xiàng)目采用玻璃化冷凍體細(xì)胞克隆牛胚胎移植產(chǎn)犢，在世界上尚屬首例。超數(shù)排卵：也簡(jiǎn)稱“超排”，是指將供體母牛經(jīng)激素處理，使其發(fā)情，并能排出數(shù)量較多的發(fā)育成熟的卵子，經(jīng)合理的人工授精方法，可以獲得數(shù)量較多的可移植胚胎。在學(xué)生閱讀后，教師指導(dǎo)學(xué)生分組討論：什么是胚胎移植？教師在學(xué)生得出胚胎移植概念的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生完善概念。然后讓學(xué)生通過(guò)閱讀教材了解胚胎移植的現(xiàn)狀，總結(jié)胚胎移植的意義。有關(guān)“胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)”的四點(diǎn)內(nèi)容，教師要重點(diǎn)講述，并指導(dǎo)學(xué)生分析“為什么胚胎移植要在動(dòng)物發(fā)情排卵后一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行”，以使學(xué)生了解胚胎移植的原則，為學(xué)生理解胚胎移植基本程序奠定基礎(chǔ)。有關(guān)“胚胎移植的基本程序”內(nèi)容，建議閱讀教材后，讓學(xué)生進(jìn)行概述，這時(shí)教師要注意指導(dǎo)學(xué)生理解每一步技術(shù)操作的作用。關(guān)于“胚胎分割”的教學(xué)過(guò)程，建議學(xué)生自學(xué)后，討論以下問(wèn)題：（1）什么是胚胎分割？它在畜牧生產(chǎn)上有何意義？（2）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)要注意什么？為什么？（3）如何進(jìn)行牛胚胎的分割？總而言之，教師在教學(xué)過(guò)程中要注重用自讀、設(shè)問(wèn)、討論等多種形式來(lái)引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，防止教師一言堂。具體方法可參見后面的教學(xué)案例。關(guān)于“胚胎干細(xì)胞”的教學(xué)過(guò)程，建議讓學(xué)生閱讀教材和通過(guò)報(bào)刊、雜志、互聯(lián)網(wǎng)等媒體搜集資料，撰寫一篇關(guān)于胚胎干細(xì)胞應(yīng)用價(jià)值的綜述，其中要對(duì)胚胎干細(xì)胞的來(lái)源、功能及特點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。寫好的綜述要在班里交流，并由學(xué)生和教師給以評(píng)價(jià)。在學(xué)習(xí)本節(jié)時(shí)，如果有條件,可組織學(xué)生到家畜良種場(chǎng)參觀，或請(qǐng)胚胎工程的專家進(jìn)行專題講座，以開闊視野，加深認(rèn)識(shí)。四、答案和提示（一）思考與探究1.右圖是同學(xué)們到某良種場(chǎng)進(jìn)行參觀后，看到的胚胎移植繁育良種奶牛的技術(shù)流程示意圖。請(qǐng)看圖思考并討論以下各題。（1）用文字完成下面的流程圖。答：對(duì)供、受體母畜進(jìn)行選擇，并進(jìn)行同期發(fā)情處理；配種或人工授精；收集胚胎；胚胎移植；對(duì)受體母畜進(jìn)行是否妊娠的檢查。（2）應(yīng)該怎樣選擇供體公、母牛和受體母牛？在中，為什么要用促性腺激素處理供體母牛，在促性腺激素處理供體母牛前，為什么需要對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理？答：供體公、母牛應(yīng)該是具有人類所需的優(yōu)良遺傳性狀的個(gè)體，而受體母牛必須具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素處理供體母牛是為了引起超數(shù)排卵，這樣就可以獲得較多的胚胎；在促性腺激素處理供體母牛前，對(duì)供體和受體母牛進(jìn)行同期發(fā)情處理，才能使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件。（3）在右側(cè)的流程圖中，哪一步需要進(jìn)行沖卵？沖卵是把母畜的卵子沖出來(lái)嗎？答：第步需要進(jìn)行沖卵，沖卵是指將供體母畜體內(nèi)的受精卵沖出來(lái)，而不是把卵子沖出來(lái)。（4）用胚胎移植繁育良種種畜具有哪些實(shí)用意義？提示：胚胎移植可充分發(fā)揮雌性優(yōu)秀個(gè)體的繁殖潛力。具體表現(xiàn)為：縮短了供體本身的繁殖周期，同時(shí)通過(guò)超數(shù)排卵處理和胚胎移植可獲得比自然繁殖多十幾倍到幾十倍的后代。可在短期大幅度增加優(yōu)良個(gè)體母畜和公畜的后代數(shù)量，迅速擴(kuò)大良種畜群，加速育種和品種改良工作。經(jīng)冷凍保存的胚胎可進(jìn)行國(guó)內(nèi)和國(guó)際交換，代替活畜的引種或進(jìn)出口。通過(guò)胚胎移植可以人為生產(chǎn)雙胎或多胎。可以通過(guò)保存胚胎來(lái)保存品種資源和瀕危動(dòng)物。（二）正文中討論題1.在胚胎移植操作中，怎樣才能使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致？例如，供、受體的發(fā)情時(shí)間要一致嗎？供體胚胎移入受體子宮的位置，應(yīng)與在供體內(nèi)的位置相同或相似嗎？答：應(yīng)對(duì)供體和受體母畜進(jìn)行同期發(fā)情處理，使它們的生理?xiàng)l件達(dá)到同步或一致，這樣才能使供體的胚胎移入受體后有相同或相似的生存條件，這是胚胎移植成功與否的關(guān)鍵。因此，必須做到供、受體母畜的發(fā)情時(shí)間一致。同時(shí)還要做到移入受體子宮胚胎的位置應(yīng)該與其在供體內(nèi)的位置相同或相似，移入胚胎一側(cè)的受體子宮角對(duì)應(yīng)的卵巢必須有黃體存在。2.胚胎移植實(shí)質(zhì)上是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？答：胚胎移植成功率的高低與供、受體生理環(huán)境條件一致性密切相關(guān)。只有供、受體生理環(huán)境高度一致，移入受體的胚胎才能被接受，并繼續(xù)發(fā)育。所以我們可以把胚胎移植簡(jiǎn)單概括為早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。這樣的概括是正確的。（三）旁欄思考題對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，為什么要將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割？提示：內(nèi)細(xì)胞團(tuán)一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)。若分割時(shí)不能將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，會(huì)出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團(tuán)多的部分正常發(fā)育的能力強(qiáng)，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問(wèn)題。五、知識(shí)拓展1.為什么哺乳動(dòng)物發(fā)情排卵后，不管是否妊娠，在一段時(shí)間內(nèi)，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的？因?yàn)椴溉閯?dòng)物發(fā)情排卵后，不管雌性動(dòng)物妊娠與否，都會(huì)產(chǎn)生黃體，并維持一段時(shí)間，稱為黃體期。在這段時(shí)間里，同種動(dòng)物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的，這就為供體胚胎移入受體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育提供了相同的生理環(huán)境。2.胚胎移植的發(fā)展概況怎樣？胚胎移植技術(shù)的發(fā)展分為實(shí)驗(yàn)生物學(xué)、家畜試驗(yàn)和畜牧生產(chǎn)三個(gè)階段。實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段的標(biāo)志是，1890年英國(guó)的希普（W.Heape）成功地進(jìn)行了家兔的胚胎移植。該實(shí)驗(yàn)證實(shí)了早期胚胎在生理?xiàng)l件一致的受體母兔體內(nèi)正常發(fā)育的可能性。其后在多種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上的成功，為研究者提供了在家畜方面進(jìn)行試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，首先在羊、豬、牛和馬等主要家畜上取得成功，使胚胎移植進(jìn)入了具有生產(chǎn)意義的畜牧生產(chǎn)領(lǐng)域。20世紀(jì)60年代以來(lái)，對(duì)胚胎移植技術(shù)環(huán)節(jié)中的胚胎收集、保存和移植等研究取得了很大進(jìn)展，為這項(xiàng)技術(shù)在畜牧生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代以后，胚胎移植進(jìn)入了生產(chǎn)應(yīng)用階段。其中牛的胚胎移植技術(shù)發(fā)展最快，并逐步在奶牛的育種和生產(chǎn)中得到應(yīng)用。一些國(guó)家陸續(xù)成立了牛胚胎生產(chǎn)和移植公司，國(guó)際國(guó)內(nèi)的胚胎貿(mào)易和技術(shù)服務(wù)廣泛開展。近20年來(lái)，在牛的胚胎移植中，技術(shù)方法更為簡(jiǎn)捷、方便、實(shí)用。目前已達(dá)到一頭供體牛平均每次收集到的胚胎經(jīng)移植可產(chǎn)下24頭犢牛。20世紀(jì)60年代，我國(guó)獲得家兔、綿羊、牛、馬和山羊的胚胎移植成功。近10年來(lái)，牛、羊的胚胎移植在我國(guó)部分地區(qū)已進(jìn)入生產(chǎn)應(yīng)用階段。3.為什么說(shuō)胚胎分割技術(shù)也是動(dòng)物克隆的方法之一？生物的無(wú)性繁殖方式統(tǒng)稱為克隆。就胚胎分割技術(shù)本身而言，是將同一胚胎分割成幾部分，借助胚胎移植技術(shù)產(chǎn)生遺傳物質(zhì)完全相同的后代，是一種無(wú)性繁殖的方式，因此，也屬于動(dòng)物克隆的一種方法。4.為什么胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會(huì)越大，移植的成功率也越低？早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細(xì)胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細(xì)胞數(shù)會(huì)越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞所受的影響會(huì)更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會(huì)越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會(huì)越大，移植成功率自然會(huì)降低。5.胚胎收集的方法有幾種？如何操作？對(duì)配種或授精后的供體母畜，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間就要進(jìn)行胚胎的收集。其具體操作方法是用配制好的沖卵液，借助特制的沖卵裝置，把位于子宮或輸卵管的胚胎沖洗出來(lái)，也稱沖卵。之后，再進(jìn)行胚胎質(zhì)量檢查。沖胚胎的時(shí)間一般在配種或授精后38天進(jìn)行，這時(shí)的胚胎已發(fā)育到48個(gè)細(xì)胞以上。沖卵的方法分為手術(shù)法和非手術(shù)法兩種，胚胎移植技術(shù)應(yīng)用的早期多采用手術(shù)法沖卵，目前對(duì)于牛、馬等大家畜多采用非手術(shù)法，而小家畜或?qū)嶒?yàn)動(dòng)物仍然使用手術(shù)法。手術(shù)法沖卵需按外科手術(shù)的要求，在腹部適當(dāng)部位切口，并迅速找到輸卵管和子宮，引出體外。一般用注射器吸取沖卵液，自輸卵管的腹腔開口或子宮角注入沖卵液，而從對(duì)應(yīng)的另一端（子宮角或輸卵管）插入一條塑料管引出含有胚胎的沖卵液，兩側(cè)子宮角要分別沖洗。沖卵確切的部位要根據(jù)家畜的種類、配種的時(shí)間、胚胎生長(zhǎng)的速度和胚胎所在的位置來(lái)確定。沖卵液的用量應(yīng)依據(jù)子宮角的容量而定。沖卵操作要力求迅速、準(zhǔn)確，防止對(duì)生殖器官的損傷和粘連。對(duì)牛、馬等大家畜可采用非手術(shù)法沖卵，一般是在配種后的第7天用特制的沖卵管進(jìn)行沖卵。先將沖卵管導(dǎo)入子宮角的適當(dāng)位置，借助沖卵管外層的氣球，固定沖卵管的位置并封閉沖卵部位，防止沖卵液流入生殖道。沖洗時(shí)，先將沖卵液注入子宮角封閉部位，經(jīng)沖洗后再導(dǎo)出，反復(fù)進(jìn)行。6.胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）的來(lái)源和主要特點(diǎn)是什么？ES細(xì)胞來(lái)源于早期胚胎，是從早期胚胎細(xì)胞中分離出來(lái)的。它具有胚胎細(xì)胞的特性，體積較小，細(xì)胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發(fā)育的全能性，可分化為成年動(dòng)物任何一種組織細(xì)胞。另一方面，在體外培養(yǎng)條件下，ES細(xì)胞可不斷增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行某些遺傳改造。7.ES細(xì)胞的主要用途是什么？ES細(xì)胞可用于研究哺乳動(dòng)物個(gè)體發(fā)生和發(fā)育的規(guī)律，也是在體外條件下研究細(xì)胞分化的理想材料。ES細(xì)胞通過(guò)誘導(dǎo)分化可產(chǎn)生新的組織細(xì)胞，用于治療人類的組織損傷和某些頑癥。還可通過(guò)ES細(xì)胞的體外誘導(dǎo)分化，定向培育人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和移植后免疫排斥的問(wèn)題。8.ES細(xì)胞的研究歷史是怎樣的？ES細(xì)胞的研究是從1958年史蒂文斯（Stevens）發(fā)現(xiàn)小鼠畸胎瘤細(xì)胞（embryoniccarcinomacell，EC）開始的。EC細(xì)胞因具有可以分化為生殖細(xì)胞和其他細(xì)胞的特性而引起人們的注意。研究人員開始尋求從正常小鼠胚胎中分離培養(yǎng)類似EC細(xì)胞的可能性。1987年，伊文思（Evans）和考夫曼（Kaufman）歷時(shí)8年，從延遲著床的小鼠胚胎中分離得到了ES細(xì)胞，當(dāng)時(shí)用兩人名字的第一個(gè)字母命名為EK細(xì)胞。從此以后，小鼠ES細(xì)胞的分離技術(shù)逐漸成熟，成為研究小鼠胚胎發(fā)育不可缺少的技術(shù)環(huán)節(jié)。1988年，德奇曼（Doetschman）等建立了倉(cāng)鼠的ES細(xì)胞系。1994年，惠勒（Wheeler）和羅伯特（Robert）的研究小組分別用胚胎和原始生殖細(xì)胞（primadialgermcell，PGC）培養(yǎng)獲得了豬的ES細(xì)胞。1998年，美國(guó)威斯康星大學(xué)湯姆森（Thomson）等人利用不同的方法分別從人的體外受精囊胚和PGC中分離得到了人的全能ES細(xì)胞。人的ES細(xì)胞的分離成功引起了生物和醫(yī)學(xué)界的密切關(guān)注，為在體外培養(yǎng)人類所需的組織細(xì)胞，取代病人體內(nèi)壞死組織細(xì)胞，治療各種疑難病癥提供了新的途徑。參考書目和網(wǎng)站參考書目1.動(dòng)物繁殖生物技術(shù)。桑潤(rùn)滋主編，北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002年。2.干細(xì)胞技術(shù)。裴雪濤主編，北京