動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物課件 【高效課堂精研精講】高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

本節(jié)聚焦:什么是動物細(xì)胞核移植技術(shù)？動物體細(xì)胞核移植的基本過程是什么？體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有哪些？怎樣理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題？選擇性必修3/第2章/細(xì)胞工程/第2節(jié)

動物細(xì)胞工程——動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物“（悟空）拔一把毫毛，丟在口中嚼碎，望空噴去，叫一聲‘變！’，即變作三二百個小猴，周圍攢簇(cù)?！边@是《西游記》中的一段描述，展示了中華先賢的想象力。一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)毫毛來自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出一群猴嗎？2017年，中國的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實(shí)，他們利用體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。

在這之前，科學(xué)家培育了胚胎細(xì)胞克隆猴，你知道兩者有什么不同嗎?其實(shí)，自1996年首個體細(xì)胞克隆動物多莉羊誕生以來，人類已經(jīng)成功克隆了馬、牛和豬等大型家畜，但為什么體細(xì)胞克隆猴的誕生能轟動世界呢?一般指DNA分子擴(kuò)增由一個細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞群體指基因型完全相同的個體或群體分子水平：細(xì)胞水平：個體水平：克隆是無性繁殖，是指一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個體。克隆一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性容易。細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)全能性十分困難。動物細(xì)胞核的全能性3.類型:將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。1.概念:2.原理:難度低原因：供體細(xì)胞的細(xì)胞核在去核卵母細(xì)胞中不能完全恢復(fù)其分化前的功能狀態(tài)，導(dǎo)致了胚胎發(fā)育率低；對非人靈長類動物胚胎操作的技術(shù)尚不完善。難度高①胚胎細(xì)胞核移植:②體細(xì)胞核移植:核移植體細(xì)胞或者胚胎細(xì)胞一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)4.過程:卵母細(xì)胞動物細(xì)胞取核去核移入重組細(xì)胞發(fā)育新胚胎發(fā)育克隆動物動物體細(xì)胞核移植屬于無性生殖（3）卵母細(xì)胞的特點(diǎn)：（去核是保證克隆動物的核基因全部來自供體細(xì)胞）（1）供體：一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞；（2）受體：去核的減Ⅱ中期的卵母細(xì)胞；①細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)；②細(xì)胞體積大，便于操作；③卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。特別提醒：一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)二、體細(xì)胞核移植的過程

體細(xì)胞克隆牛是如何做的？采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期。顯微操作去核高產(chǎn)奶牛(供體)取體細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞。通過電融合法使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚。胚胎移入受體（代孕）用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程。出生與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛。二、體細(xì)胞核移植的過程早期胚胎培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞融合重構(gòu)胚早期胚胎兩細(xì)胞融合激活重構(gòu)胚采集牛卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞培養(yǎng)核移植高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛顯微操作去核取體細(xì)胞將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)動物體細(xì)胞核移植有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題該過程中應(yīng)用到的技術(shù):動物細(xì)胞培養(yǎng);動物細(xì)胞融合;早期胚胎培養(yǎng);胚胎移植;動物細(xì)胞核移植.選擇MⅡ期卵母細(xì)胞的原因:含有促進(jìn)細(xì)胞核表現(xiàn)全能性的物質(zhì)和營養(yǎng)條件;細(xì)胞體積大，易于操作。供體細(xì)胞的選擇和培養(yǎng)條件:一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。二、體細(xì)胞核移植的過程有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題2.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，是對體細(xì)胞動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？不是。①克隆動物絕大部分DNA來自供體動物的細(xì)胞核，但線粒體中的DNA（細(xì)胞質(zhì)中的DNA）同時來自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞；②環(huán)境也會影響克隆動物的性狀，其環(huán)境與供體不完全相同；③可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？

為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞。3.體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處？請你預(yù)測它們應(yīng)用前景的差異。

利用體細(xì)胞核移植技術(shù)和誘導(dǎo)iPS細(xì)胞都能生成干細(xì)胞，但它們的過程是完全不同的。①通過體細(xì)胞核移植技術(shù)可以生成帶有核供體細(xì)胞遺傳物質(zhì)的胚胎干細(xì)胞；誘導(dǎo)iPS細(xì)胞需要在細(xì)胞中表達(dá)幾個關(guān)鍵基因，將細(xì)胞逆轉(zhuǎn)到類似胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)。②體細(xì)胞核移植技術(shù)對核供體細(xì)胞有較高要求，一般情況下體細(xì)胞的分化程度越高，它重編程為干細(xì)胞的成功率就越低；可誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞的細(xì)胞來源相對廣一些，研究表明成纖維細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞等都可以誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞。③體細(xì)胞核移植技術(shù)涉及采集卵母細(xì)胞、去核、融合等復(fù)雜的操作；誘導(dǎo)iPS細(xì)胞的技術(shù)流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實(shí)踐。目前科學(xué)家還在研究由這兩種技術(shù)生成的干細(xì)胞在基因表達(dá)、DNA甲基化等方面的差異，這些研究成果也將直接影響它們今后的應(yīng)用。有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題治療性克隆與iPS細(xì)胞治療病人取核去核卵母細(xì)胞重構(gòu)胚胎各種細(xì)胞組織或器官誘導(dǎo)取出體細(xì)胞核移植移植成纖維細(xì)胞取出轉(zhuǎn)入相關(guān)因子iPS細(xì)胞各種細(xì)胞組織或器官胚胎干細(xì)胞取出誘導(dǎo)移植治療性克隆iPS細(xì)胞治療細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化二、體細(xì)胞核移植的過程

目前動物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法，也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法時在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。相關(guān)信息（P54）二、體細(xì)胞核移植的過程三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題在畜牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生以及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育；1.培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；保護(hù)瀕危物種，增加動物的存活數(shù)量。應(yīng)用前景：畜牧業(yè)：醫(yī)藥衛(wèi)生：2.轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。3.以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)?？蒲校?.研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；2.克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因；3.克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。保護(hù)瀕危物種：存在的問題三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題3.克隆動物存在健康問題；許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調(diào)等。易出現(xiàn)早衰（多利羊猜想）4.克隆動物食品的安全性問題存在爭議。胚胎移植→動物幼體產(chǎn)出概率＜10％1.成功率低；2.核移植的理論研究較為滯后；概述過程動物細(xì)胞核移植結(jié)果生殖方式原理分類動物細(xì)胞核移植動物細(xì)胞培養(yǎng)動物細(xì)胞融合胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)前景和問題畜牧生產(chǎn)、保護(hù)瀕危物種、醫(yī)藥衛(wèi)生、治療人類疾病、科研成功率低、環(huán)節(jié)有待改進(jìn)、健康問題課堂小結(jié)一、概念檢測1.假設(shè)世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它“復(fù)生”的方案中可行的是（）A.將野驢的基因?qū)爰殷H的受精卵中，培育出新個體B.將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育岀新個體C.將野驢的體細(xì)胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個體D.將野驢的體細(xì)胞核移植到家驢的去核卵母細(xì)胞中，經(jīng)孕育培育出新個體練習(xí)與應(yīng)用D2.2017年，某國批準(zhǔn)了首例使用細(xì)胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（）練習(xí)與應(yīng)用A.該技術(shù)涉及物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞核移植等操作B.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給“三親嬰兒”D.“三親嬰兒”同時擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者的部分基因C練習(xí)與應(yīng)用二、拓展應(yīng)用1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護(hù)措施，但由于大熊貓的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的數(shù)量仍然非常少。有科學(xué)家嘗試采用體細(xì)胞核移植技術(shù)來克隆大熊貓。請你結(jié)合本節(jié)所學(xué)內(nèi)容并搜集相關(guān)資料了解這方面的研究進(jìn)展。也有人不贊成進(jìn)行克隆大熊貓的研究，認(rèn)為保護(hù)大熊貓的最好措施就是保護(hù)現(xiàn)有大熊貓及其生存環(huán)境。對此你有什么看法？

是否贊成克隆大熊貓,只要言之有理,就應(yīng)該予以支持,并且還應(yīng)該讓他們認(rèn)識到無論贊成還是反對克隆大熊貓的研究,都應(yīng)該保護(hù)好大熊貓的生存環(huán)境,否則即使成功克隆了大熊貓,它們沒有適宜的生存環(huán)境,也可能走向滅絕。練習(xí)與應(yīng)用2.2003年，世界上第一只用體細(xì)胞克隆的動物——多莉，因患有嚴(yán)重的肺部疾病被實(shí)施了安樂死。它只活了7歲，而普通綿羊的平均壽命在12歲左右。多莉的死亡引發(fā)了關(guān)于克隆動物是否早衰的爭論。一些研究考認(rèn)為，克隆動物的端粒比較短，基因表達(dá)不正常，早衰是一種必然現(xiàn)象。另一些研究者則認(rèn)為，克隆