关于胚胎分割前做性别鉴定的探讨

王慧琼

[摘要]人教版高中生物选修三第79页有关胚胎分割和胚胎性别鉴定的插图3-23其箭头标示的方向和前后文的表述不够准确，容易对学生造成误解。通过分析相关概念及插图可知，在胚胎分割技术中，性别鉴定是根据实际需要进行的，取滋养层细胞进行性别鉴定时，基本上不会对胚胎发育造成影响，所以性别鉴定后的胚胎可根据需要继续分割。

[关键词]高中生物胚胎分割性别鉴定 教材插图

[中图分类号]G633.91[文献标识码]A[文章编号]1674-6058（2015）02-0108

胚胎分割技术是人教版高中生物选修3“现代生物科技专题”中专题3“胚胎工程”第3节“胚胎工程的应用及前景”里的内容。关于胚胎分割这一小节，有学生曾向笔者就教材第79页的图3-23（如图1）提出以下问题：“用分割针一横一竖切割是对同一个胚胎进行操作吗？取滋养层的细胞做性别鉴定后，余下的胚胎还能继续进行分割吗？图中上下两条路径的关系究竟是什么？”联系该插图前后文字，教材只是简要介绍了胚胎分割的概念、发展简史、操作步骤以及存在的问题，并未过多提及性别鉴定，而在本节末尾的“拓展视野”一栏中又介绍了“哺乳动物的性别控制”方面的内容。这样一来，图3-23中有关性别鉴定的描述就略显突兀且不够确切，因此有必要对这幅插图以及涉及的相关概念进行进一步解读。

图1牛胚胎性别鉴定和分割示意图[1]79

一、胚胎分割

1.概念及原理。人教版教材有关胚胎分割的概念表述是：“胚胎分割（embryo splitting）是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。[1]78”早期胚胎学实验证明，大多数哺乳动物胚胎在去掉早期胚胎的一半以后，其余的部分可调整发育方向，最终仍可发育成一个完整胚胎。但随着发育程度的深入，细胞的组织分化方向越来越固定，调整能力也逐渐减弱，也就是细胞分化程度越高，其全能性越低。实验表明，在32细胞期的小鼠胚胎仍具有调整能力，但到64细胞期的胚胎就逐渐失去了这种能力。[2]因此，在进行胚胎分割时，应选择桑葚胚或囊胚期的胚胎。

2.方法。对于不同发育阶段的胚胎，具体操作不完全相同。主要有以下几种方法：毛细管吹吸法、显微手术法、徒手分割法、免疫手术法、四分胚的连续分割法和间断分割法等。[2]通过查阅文献及与人教版教材中的相关表述对比后得知，教材中是以显微手术法为例，即在显微操作仪下，用固定针吸住胚胎，然后用玻璃针或显微手术刀切割，要注意将内细胞团均等分割。但这种方法对操作者要求较高，且显微操作系统价格较为昂贵，在实践中很难得到推广及应用。

二、胚胎性别鉴定

1.概念及意义。胚胎的早期性别鉴定技术是家畜性别控制和胚胎移植技术的一项重要内容。胚胎性别鉴定主要是通过人工干预的措施来鉴定胚胎的性别，影响出生的性比，这对畜牧业生产具有很重要的意义。

2.方法及原理。胚胎性别鉴定技术现在已经有很多种方法，如经典的细胞遗传学方法（又称核型分析法）、生物化学微量分析法、免疫学方法（包括细胞毒性分析法、间接免疫荧光法、囊胚形成抑制法）、分子生物学方法（核酸探针法、PCR法、荧光原位杂交法）等。[1]通过查阅有关文献可知，教材第79页图3-23中用到的是经典的细胞遗传学方法，其基本原理是在囊胚发育时，沿透明带内壁扩展和排列且个体较小的细胞，称为滋养层细胞，将来发育成胎膜和胎盘，滋养层与内细胞团都由同一受精卵分裂而来，细胞内遗传物质相同，但作为胚外结构，滋养层部分缺损不会影响胚胎的发育，所以可以通过取滋养层细胞进行胚胎性别鉴定。具体操作时，可在胚胎滋养层上取一小部分细胞，先用秋水仙素处理，固定染色以后检查性染色体，根据染色体中期的谱带差异、Y染色体的大小和形态判断其性别。这种方法准确率高达100%，但采集细胞对胚胎有伤害，而且要获得高质量的中期染色体分裂相也很困难，要求操作人员有丰富的经验，故不适用于生产实际。

除此之外，教材正文并没有过多介绍有关胚胎性别鉴定的知识。教材第82页的“拓展视野”栏目中介绍了两种性别控制技术，分别是“X精子与Y精子的分离技术”及“SRY-PCR胚胎性别鉴定技术”，而这两项技术与教材正文图中介绍的性别鉴定方法关系不大。

三、插图分析及修改意见

通过对相关文献资料的分析发现，胚胎分割前不一定要进行性别鉴定。若要进行胚胎性别鉴定，可将分割后的一个半胚培养，用另一个半胚作染色体组型分析，待半胚性别确定后，根据其性别和生产需要，决定是否移植。在这样的实验中，半胚的受胎率为50%。[1]另外，有实验资料显示，因胚胎发育阶段不同，切割后的胚胎状况也各有差异。对于教材中的图3-23，将囊胚从胚胎上方偏滋养层边缘处切下紫菜无机碳利用的影响。

抑制率=对照组的HCO-3利用量-抑制组HCO-3的利用量对照组的HCO-3利用量

①Van的抑制率为。条斑紫菜主要通过利用HCO-3。

②没有参与条斑紫菜利用HCO-3。

答案：略。

二、命题思路和策略

（一）命题材料的选择与处理

1.命题材料的选择

本题背景材料选自科技论文《条斑紫菜对无机碳的利用》（《海洋与湖沼》2000年第3期），是通过不断比较各种关于光合作用的论文最终筛选出作为命题来源的文献。选择依据主要基于以下考虑：第一，论文科技水平高，具有较高的权威性、科学性；第二，该论文涉及的实验在《考试说明》“生物知识列表”中的“II”类要求，属于核心知识点考查；第三，该论文以生活在水体环境的沉水植物条斑紫菜为研究对象，内容包括光合作用的原料无机碳的来源以及无机碳的运输机制分析，知识点分布广且有一定的综合性，在对该实验因变量pH的变化分析上容易体现能力的考查。

2.命题材料的处理

该论文涉及的信息量非常大，大量信息全部呈现给学生的话会造成他们的阅读负担，并全由此产生厌烦等心理，不利于对学生进行能力考查。本题通过以下几个方法进行信息精简，以达到严格控制题干文字量的目的。

实验方法描述简化，去除跟试题无关的介绍，如pH值、无机碳浓度、胞外碳酸酐酶基本检测方法等。实验设计简化，该论文实验因变量有pH变化、无机碳浓度、CO2浓度等，实验结果的呈现上既有坐标曲线图又有柱形图，通过思考最终只选择了具有代表性因变量为pH的一个坐标曲线图。

（二）命题的问题设计

问题设计是命题核心环节，要以教材知识点、学生认知水平为基础，注重理论应用、信息获取、实验分析等方面的能力考查。本题在问题设计上体现了难度由浅入深，知识认知水平由易到难，能力考查逐步提高的特点。

第（1）小题属于容易题，是以获取信息的认识水平为基础的问题设计。学生可根据CA具有催化作用的信息，判断CA是一种酶，进而推出CA的化学本质为蛋白质，得出细胞的方式为胞吐；根据Az不能穿过细胞膜的信息，学生马上能联想到细胞膜的功能特点——选择透过性。

第（2）小题难度加大，是一个结合新情境、坐标曲线图分析基于能力立意的问题设计。第1小问主要考查实验结果分析，由图可容易判断条斑紫菜能分泌CA，第2小问要明确条斑紫菜的培养条件为密闭海水系统，条斑紫菜通过光合作用吸收水体中的CO2，从而导致水体中H+量下降，进而出现水体中pH不断升高的趋势。因水体中CO2浓度越来越小，所以对照组曲线在16～24h时间段内条斑紫菜的净光合速率持续下降，最后达到pH补偿点，净光合速率保持不变。

第（3）小题难度进一步加大，是一个在未知情境下如何正确获取信息、进行数据计算和分析推理的问题设计。第1小问主要考查学生如何利用表格中的数据进行计算，此问为接下来的问题打好基础。第2、3小问是根据几种抑制计的抑制率数据比较分析，判断条斑紫菜主要通过CA催化HCO-3水解成CO2扩散进入胞内，带III蛋白和Na+/HCO-3协同转运系统未参与HCO-3运输。

（三）命题的表达

通过图表结合的方式尽可能精简字数，减少学生阅读量，题干需简约而不失科学性。在语言表达上减少措辞模糊、具有歧义的表述，严格把关答案与题干，使设问符合内在逻辑，防止影响学生正常思维。如在第（1）小题第2问中，如果设问成“进出细胞的方式为”，可能会使学生对“CA是胞外酶”这一现象产生疑惑，改为“运出细胞的方式为”则更恰当。在第（2）小题第2问中，如果设问成“16～24h时间段内条斑紫菜的净光合速率的变化为”则会使学生不知如何回答，因为这个光合速率的变化不知是指对照组的结果还是实验组的结果，如改为“对照组曲线16～24h时间段内条斑紫菜的净光合速率的变化为”更明确。第（3）小题的题干如表述为“不同的沉水植物利用HCO-3的机制有所不同，有的可间接利用HCO-3，如CA催化HCO-3水解成CO2扩散进入胞内；有的利用细胞膜上ATP酶、带III蛋白、Na+/HCO-3协同转运系统直接吸收HCO-3”则会使学生误解为HCO-3的运输方式只有两种，实际应为4种，所以改为“不同的沉水植物利用HCO-3的机制有所不同，有的可间接利用HCO-3，如CA催化HCO-3水解成CO2扩散进入胞内；有的利用细胞膜上ATP酶直接吸收HCO-3，有的利用带III蛋白直接吸收HCO-3，有的利用Na+/HCO-3协同转运系统直接吸收HCO-3”更科学。

三、命题总结

命题的实质就是选取合适的试题背景材料，并根据背景材料的内容设计合适的试题。科技论文不仅具有科学性、学术性、前沿性等特点，而且表达严谨、规范、数据翔实、图文并茂。以科技论文为素材命制原创题，不仅保证了试题的科学性、权威性和公平性，还体现了能力立意的特点，且命题效率高、质量好。

（责任编辑黄春香）