爱华网● 浙江省平湖中学高三生物组 屠菊芳
【教学目标】
基本要求：1．描述体外受精和胚胎体外培养。
2．简述胚胎移植和胚胎分割。
发展要求：尝试联系实际讨论胚胎移植的现实意义。
【教学重点与难点】
教学重点：胚胎移植。
教学难点：胚胎体外培养技术。
【教学时数】
第一教时（共两教时）。
【教学过程】
一、情景创设
插入比利时兔、安哥拉兔的图片，让学生更加直观地感受进入本堂课的教学。
刚才引起同学们猜测的其实也是一只兔子，只不过它跟普通的兔子相比较，毛又细又软又长，使它成为闻名遐迩的毛种兔。它的毛质更是其他普通兔子所无法媲美的。
问：如何利用普通的比利时兔，快速地获得大量的具有性状优良的安哥拉兔呢？
答①：利用转基因工程，先获得安哥拉兔的优良基因，然后想办法转入普通兔子的细胞内。
师：但是我们知道控制兔子毛长短、软硬、细粗的可不是一个基因，要把他们一一找出来可不是一件容易的事情，那也就很难实现在短时内获得大量的安哥拉兔的目标了。不过你的设想很好，我们期待以后你的科研成果，把现在很难实现的科学难题解决。有请第二位同学。
答②：也许我们可以利用杂交。让普通的兔子和优良的安哥拉兔子杂交，得到的杂种兔子就同时拥有了两种兔子的特征。
师：哦，这位同学又是一个很好的设想。我们也学习过，杂交育种固然有他的优点，可以把两个优良性状集中到一个个体身上，但是我们要选出纯种的时间实在是太长了。其他同学有更好的想法吗？
答③：我们可以从安哥拉母兔的体内获得卵细胞，从雄兔体内获得精子，在体外完成受精过程得到受精卵。受精卵在体外培养成为小胚胎后可以移植到普通的比利时兔子宫内生产出安哥拉兔幼崽。这样不仅节约了安哥拉母兔怀孕和妊娠的时间，而且得到的幼崽在性状上和安哥拉兔也一致。
师：非常好！这位同学的设想如果放在一百多年前，那他就是一位天才的科学家。让我们来看看当时的科学家是如何来实现这一梦想的。
英国人W·希普于1890年在剑桥大学将纯种安哥拉兔的早期胚胎移植到一只已和同种交配、毛色特征完全不同的比利时兔的输卵管内。结果生出4只比利时仔兔和2只由胚胎发育而成的安哥拉仔兔。 这是世界上第一例胚胎移植，胚胎移植技术由此创始。
问：什么叫胚胎移植呢？
答：从一个母体取出胚胎，移植入另一个母体子宫，并妊娠的过程。
二、互动学习
1．胚胎移植
将经济价值较高、遗传性状优秀的母畜，经过激素处理，使其超数排卵后受精，然后将发育的早期胚胎分别移植到同期发情的代孕母的子宫内，通过代孕母妊娠产仔的技术。
我们可以看到书上介绍胚胎移植的概念，跟我们自己总结出来的好像有所不同。他在胚胎移植之前还进行了一步操作——超数排卵。什么叫超数排卵呢？它的目的是什么呢？在这里我们可以了解一下。正常情况下，母畜的排卵数目都是一定的，比如说牛，一次只排一个，即使受精成功也只能产生一头小牛。但我们可以用超数排卵的方法处理，使母畜在一段时间内的排卵数目增加，受精之后就可以获得更多的优良胚胎，以提高胚胎移植的效率。那么怎么来处理呢？
利用促性腺激素处理，使得卵巢中有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵（superovulation）。
问：胚胎移植移动到任何一头动物的子宫内都能发育吗？
答①：不能，胚胎移植要在同期发情的母畜之间进行。
师：对！我们前面学习过，动物胚胎发育所要求的条件很复杂，要使胚胎发育正常，必须要给它创造一个适宜的环境，那就是处在同期发情的母畜的子宫。
同期发情技术：主要是借助外源激素剌激卵巢，使其按照预定的要求发生变化，使处理母畜的卵巢生理机能都处于相同阶段，从而达到同期发情。
答②：异体器官移植会发生排异现象。我想，胚胎移植跟器官移植相似，同样也会有这个问题存在。所以胚胎移植最好在同种动物雌性个体之间进行。
师：能考虑到这个问题非常好。所以胚胎移植必须符合两个条件：一、同种动物雌性个体之间进行；二、两者的生理状况必须一致。我们把提供胚胎的个体称为供体，而接受胚胎的个体称为受体（代孕母）。
问：移植的胚胎与代孕母之间在遗传上有什么关系？
答：在遗传上无任何关系！移植的胚胎，它的遗传物质来自它的供体双亲，而与代孕母之间只有生理上和组织上的联系，或许还有感情上。
问：所以在选择供体和受体的时候，在性状上有什么要求？
答：供体是我们所要的优良品种，而受体只要一般品种就可以了。
师：那也就是说，胚胎移植实质就是借人家一个肚子来生孩子。又由于在遗传性状上与受体没有任何关系，所以幼崽很好地保留了供体双亲的优良性状。我们给胚胎移植另外一个大家都熟悉的名称——借腹怀胎，并且是“借劣质动物之腹怀优秀个体之胎”。
既然胚胎移植这么神奇，纳闷到底是如何进行的呢？下面我们以书上波尔山羊为例，介绍一下胚胎移植的过程（插入波尔山羊的胚胎移植过程图片）：
通过超数排卵之后的母羊和供体公羊受精之后就可以形成很多个早期胚胎，我们可以通过人工的方法，采用外科手术，将这些胚胎从母羊体内取出，在显微镜下进行质量检查，确保质量之后，在体外培养一段时间进行移植。这样就可以利用同一对波尔山羊来繁殖很多的个体。这是胚胎移植最大的意义。胚胎移植还有那些意义呢？
（1）充分发挥雌性个体的繁殖潜力
（2）缩短供体本身的繁殖周期
（3）保持供体优良特性
（4）大规模繁殖
（5）节约成本与费用
（6）可用于保护珍稀动物
比如说大熊猫，它的保护等级是国家一级。为什么大熊猫的数量如此少？除了我们人为的活动影响，破坏了他们生存的家园，使他们流离失所、无家可归以外，跟他们本身的繁殖能力弱也存在着很大的关系。据科学家观察，大熊猫在人工养殖中有三大难：受精难、怀孕难、育幼难。那么对于像大熊猫这样的特殊情况，我们该如何来解决胚胎的获得问题呢？体外受精。
2．体外受精
采取雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在试管受精。
这里要给大家澄清一个概念——试管动物：是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育成早期胚胎后，再经移植产生的后代叫试管动物。
体外受精的过程比较简单：（1）精子的收集和获能；
（2）卵母细胞的收集和培养；
（3）获能精子和卵细胞的受精。
问：体外受精获得的受精卵能否直接进行移植？（不能，要在体外培养到8细胞以上。）
胚胎的体外培养：将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎。由于胚胎不同发育时期生理代谢的需求不同，进行胚胎体外培养时，必须配置一系列含有不同成分的培养液。但主要成分种类相同：水、无机盐、有机物、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。由此我们也可以看出，胚胎的体外培养比起我们以前学过的动物细胞培养、组织培养要困难得多，目前尚无从受精卵到新生儿的全体外胚胎培养技术。如果要借助体外受精来培育新个体，还得进行胚胎移植。而体外受精也为胚胎移植提供了大量优秀的胚胎。
问：除了直接从优良母畜体内获得胚胎进行移植，通过体外受精获得优秀胚胎之外，还有其他方法获得更多胚胎吗？（提示：不管是超数排卵体内受精还是体外受精，我们的目的都是获得很多个胚胎，现在你能否从一个胚胎的利用率上去想办法？毕竟受母畜生理条件的限制，不可能产生无数的卵细胞。大家可以想想，一个胚胎在发育的过程中，有哪几个时期的细胞具有发育的全能性？）
答：卵裂球时期、桑椹胚时期、囊胚时期的内细胞团。
师：对！这些时期的细胞发育的全能性是很高的，如果我们想一定的办法把他们相互分离开来，在体外培养到小胚胎时期再进行胚胎移植，那么他们都可以发育成为一个幼体。这样就提高了一个胚胎的利用率了。这里就涉及到另外一种技术——胚胎分割。
3．胚胎分割
指借助显微操作技术（采用机械方法）将早期胚胎切割成几等份，再移植到代孕母子宫，产生同卵多仔后代的技术。
插入4细胞期、8细胞期显微照片和胚胎分割显微操作照片，让学生比较直观地去理解抽象的概念和具体的操作。根据照片具体介绍胚胎分割的含义，学生体会和理解胚胎分割的优势和特点时就比较容易。以书上的良种牛胚胎分割为例，具体讲解胚胎分割的操作，并简单介绍我国胚胎分割的成就。
胚胎的选择：发育良好的，形态正常的桑椹胚或囊胚。（注意：如果选取的是囊胚，分割的时候要保证内细胞团平均分割，以保证胚胎的恢复和进一步发育。）
胚胎分割的优势：可成倍增加胚胎数量，可以快速繁殖良种畜。
胚胎分割的特点：后代具有相同的遗传物质。
胚胎分割的基本过程：（1）胚胎移入培养液；
（2）分割胚胎（机械法、酶处理）；
（3）移植胚胎给受体；
（4）着床产仔。
总结：今天我们学习的主要内容就是胚胎工程当中的三项主要技术：胚胎移植、体外受精和胚胎体外培养、胚胎分割，不管是通过哪种技术获得胚胎，要想得到一个新的个体，必须借助于胚胎移植。所以我们说胚胎移植是胚胎工程的核心技术，也是基础技术。没有胚胎移植技术，其他技术即使再成功，也很难保证得到个体。胚胎工程是建立在胚胎移植之上的。
三、拓展学习
胚胎移植，实质就是“借腹怀胎”。所谓“借腹生子”是指利用试管婴儿和胚胎移植技术，在受体母亲子宫内使胎儿发育成熟而生出的过程。
资料：在国外，有些不育症的夫妇采用“借腹怀胎”的方法生育孩子，即由一位正常健康妇女当代替母亲，代替另一位不能生育的妇女获得一个婴儿。具体的方法是，事先采集这位不孕妇女丈夫的精液，然后于代理母亲的排卵期用此精液人工授精，而使之怀孕生育，所生小孩与不孕妇女的丈夫有其血缘关系。根据我国有关计划生育条例规定，夫妻婚后5年未育，经县以上医疗卫生单位诊断为丧失生育能力的，按有关规定经过批准，可收养一个孩子，或允许其只生一个孩子的兄弟姐妹中的一人再生一个，由其领养其中的一个孩子。从广义范围来讲，这是在我国特定条件下的“借腹怀胎”。
倘若不育夫妇要求采用代替母亲的“借腹怀胎”，则需按有关规定经过批准，并征得双方夫妇同意，立据协议签字后，由授权允许开展人工授精的医疗单位施行。
联系实际讨论：你对新科技条件下出现的“借腹生子”现象赞同吗？
代表①：我同意。因为孩子是一个家庭的希望，也是一个家庭的根本。如果因为本身生理上的原因而不能生育，对于当事人来说是一种莫大的痛苦，如果再带来家庭的不稳定的话，更加是一种灾难。所以我觉得“借腹怀胎”应用在这类人身上是一种对生命的关爱，是可以的。
代表②：我不赞同。虽然有些家庭有一些特殊的情况，就像前一位同学所说，生理有些问题。但我想那也是少数，大多数情况下是没有问题的。那么在这些大多数的情况里面，我们不能否认有些人会利用手中的钱权来威逼利诱。比如说，自己怕疼不想生、或是要保持身材自己不想生，但却要孩子，那么他们会不会想到用钱去买一个肚子来为他们服务呢？而生活在穷困中的妇女又会不会抵挡不住诱惑而去交易呢？这样不就把自己的痛苦转移到了别人头上吗？
代表③：我也不赞成。医学一旦有了交易，肚子就成了商品。但是这个商品却不一定能够保值。在怀孕的9个多月里，孩子和代孕母亲都有可能发生意外，这些责任应该由谁来负？还有，如果孩子出生之后不健康，有遗传病或是残疾，双方都不想要这个孩子。那么，这个小生命该怎么办？还有，代孕母亲要是由于这次生育而造成她以后终生不孕，这个代价有谁来偿还？这一系列的问题，可能比较复杂，而且难以处理。所以我觉得国家不能放手，让“借腹怀胎”成为家常便饭。
代表④：我不同意以上两位同学的说法。难道说我们就有权利去牺牲少数特殊人群的利益吗？虽然有生育问题的家庭是少数，但是他们还是应该享受到现代科技给人类带来的幸福。这项技术有了，给了他们有一个孩子的希望，那么为什么要为了大多数人认为有可能引起的一些未知的问题而让他们的希望破灭呢？这是不道德的！当然，我也不否认可能会引起一些比较棘手的问题，但是国家可以制定相关的法律政策来约束某些企图不轨的人的行为，不就可以了吗？
师（总结）：由于时间关系，我们的讨论到这里，但是我知道，同学们对于这个问题的看法还是没有办法统一。实际上这个问题在医学界和科学界都还是在探讨之中，同学们如果有兴趣，课下可以去查找一些资料。主要有两种意见：（1）赞同。该措施可以帮助一些家庭解决不孕不育现象，而且可以帮助一些由于自身素质不良，如果怀胎、分娩会造成生命威胁的母亲，实现得到亲生子女的愿望。（2）不赞同。给社会和人类伦理道德造成一定的冲击。
【教学后记】
这是一堂概念性很强的理论课，比较枯燥乏味。为了使课堂生动起来，我采用了问题串的教学方法：层层设疑、请君入瓮，步步为营、挥洒自如。一个疑团接着另一个疑团，学生在积极思考开动脑筋的过程中主动学习。通过诱导，构架知识框架，并与以前的知识点有机结合，学生觉得新知识并不陌生，只是旧知识的一个延伸。所以总的来说，整堂课比较顺利，知识连贯性比较强，而且由于图片的穿插也使内容不再古板教条。对于“借腹怀胎”现象的讨论，既联系了实际，又可以让学生运用所学知识，展现才华。实际上这个问题在医学科学两界都暂时还没有办法统一思想，而学生们激烈的讨论颇具大家风范，这也是始料未及的。最可贵的是，学生在辩论之中表现出来的原始的对生命的尊重和关怀，使我感动不已。不求一堂课解决所有疑难问题，也不求一堂课全部统一口径，有争论才有进步，期待他们在课下更好地学习。
【指导老师点评】
本节课是浙科版生物选修三中较重要的一个内容，由于涉及较多的抽象概念，学生对具体的操作过程又缺乏直观的感受，所以在教法选择和教材处理上就显得尤为重要。
屠菊芳老师按照自己的思路对教材进行了适当的重组，其处理方法是很细腻和合理的。从实际授课的情况来看，学生的反响和接受情况良好，课堂气氛十分融洽。
整节课首先叙述了科学家如何以“借腹怀胎”的方法，通过普通的比利时兔产下优良的安哥拉兔的故事，并从比利时兔的角度对此事进行了点评，自然而然地与教材上胚胎移植的内容结合起来。该导入方法构思巧妙，当学生还沉浸在对故事情节的遐想中时，教学的第一个目标已经悄然达成。
有了这个好的开头，学生的兴趣自然就更浓厚了。屠菊芳老师则乘势由胚胎移植的实现途径又自然引出了体外受精、胚胎体外培养和胚胎分割等一系列技术，对下节课要学习的胚胎干细胞的有关内容也做了铺陈。乏味枯燥的概念在师生的共同配合下，仿佛是在阅读一篇妙趣横生的科普小文，有了这样的感觉，学来就不觉负担了。所以，整堂课是令人放松又倍感愉悦的。在课间，屠菊芳老师还不时和学生讨论起生物技术的负面效应等话题，又为后一单元的教学埋下伏笔。
如果非要说本节课有些许不足的话，可能屠菊芳老师还是不敢将课堂放手给学生，讲授的内容稍显冗长，不过作为第二年的新教师，其表现已经足以让我等“老教师”汗颜了。
