2.2.3動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第二章

細(xì)胞工程2.2.3動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物應(yīng)用到的技術(shù)？細(xì)胞膜具有一定的流動性多種雜交細(xì)胞及未融合的細(xì)胞小鼠骨髓瘤細(xì)胞多種B淋巴細(xì)胞給小鼠注射特定抗原誘導(dǎo)

融合提取第一次篩選用特定的選擇性培養(yǎng)基第二次篩選足夠數(shù)量的能產(chǎn)生所需抗體的雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔體外培養(yǎng)大量單克隆抗體雜交瘤細(xì)胞（既能迅速大量增殖，又能產(chǎn)生抗體）（能產(chǎn)生抗體）（能無限增殖）從腹水中提取從培養(yǎng)液中提取克隆化培養(yǎng)、抗體檢測（進(jìn)行多次篩選）動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞增殖單克隆抗體制備過程原理？復(fù)習(xí)回顧一把毫毛三二百個小猴

中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所非人靈長類研究平臺主任孫強(qiáng)及其團(tuán)隊的最新成果實現(xiàn)了這個場景。2018年1月25日，頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》以封面文章在線發(fā)表了他們的成果：成功培育全球首個體細(xì)胞克隆猴。這意味著中國科學(xué)家成功突破了現(xiàn)有技術(shù)無法克隆靈長類動物的世界難題?？寺∫话阒窪NA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

音譯自“clone”，指由一個共同的祖先，通過無性繁殖產(chǎn)生一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個體。知識拓展DNA（分子）水平細(xì)胞水平個體水平三個層次：定義：

技術(shù)：動物細(xì)胞克隆——

動物克隆——

植物克隆——DNA克隆——PCR技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)植物組織培養(yǎng)？

我們能否利用類似植物組織培養(yǎng)獲得完整植物體的方法培養(yǎng)動物細(xì)胞，使其發(fā)育成一個完整的個體？

不能，高度分化的植物細(xì)胞仍保持著全能性，而動物細(xì)胞的全能性會隨細(xì)胞分化程度的提高逐漸受到限制，分化潛能逐漸變?nèi)?。因此，目前還不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體，用動物體細(xì)胞克隆的動物，實際是通過核移植來實現(xiàn)的。動物細(xì)胞核的全能性將動物的一個細(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:供體提供一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)受體3.生殖方式：無性生殖4.種類：胚胎細(xì)胞核移植：體細(xì)胞核移植：細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難①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____前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了_____________；胚胎發(fā)育率低②對非人靈長類動物_____進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化體細(xì)胞核移植的困難原因（非人靈長類動物）請閱讀課本53頁，結(jié)合克隆高產(chǎn)奶牛的流程，分析、討論以下問題：體細(xì)胞和卵母細(xì)胞從哪里來？卵母細(xì)胞需要在體外培養(yǎng)到什么時期？為什么？在將供體細(xì)胞的細(xì)胞核移人卵母細(xì)胞前，需要先對卵母細(xì)胞進(jìn)行什么操作？為什么？注入去核的卵母細(xì)胞的是整個供體細(xì)胞還是供體細(xì)胞的細(xì)胞核？為什么？誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？融合后的細(xì)胞可以直接發(fā)育成胚胎嗎？什么是重構(gòu)胚？激活重構(gòu)胚的方法？用這些方法處理重構(gòu)胚的目的？該過程用到了哪些動物細(xì)胞工程的技術(shù)手段？5.動物體細(xì)胞核移植的過程屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期“去核”的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞培養(yǎng)通過顯微操作去核高產(chǎn)奶牛（供體）從供體身體的某一部位（如耳）上取體細(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。卵母細(xì)胞的特點：卵母細(xì)胞為什么要“去核”？保證核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞。為什么要培養(yǎng)到MⅡ期？正常排出的卵子即處于MⅡ期，此時卵母細(xì)胞已發(fā)育成熟，細(xì)胞質(zhì)中具有激活重構(gòu)胚以及早期胚胎發(fā)育的必需因子。①對卵母細(xì)胞損傷較??；②保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。電融合法激活方法：①物理方法；②化學(xué)方法形成重構(gòu)胚為什么將整個供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞中？激活重構(gòu)胚目的是什么？用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚胎，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。早期胚胎去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞早期胚胎(代孕)母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢?？寺∨栴}1

整個過程用了哪些技術(shù)？問題2

新生牛的性別？性狀表現(xiàn)與三個親本都相關(guān)嗎？問題3

繁殖方式？動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物體細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植與供體相同，性狀與代孕母牛無關(guān)無性繁殖1.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。2.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。治療性克隆vsiPS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

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。體細(xì)胞核移植知識檢測1.采集的卵母細(xì)胞應(yīng)培養(yǎng)至_____________________2.選擇MⅡ期卵母細(xì)胞的原因①____________________________________②_________________________

③_________________________3.卵母細(xì)胞去核的方法_________________4.“去核”去的是什么？________________________5.去核的原因________________________________________________________MⅡ期（減數(shù)分裂Ⅱ中期）含有促進(jìn)細(xì)胞核表現(xiàn)全能性的物質(zhì)細(xì)胞體積大，易于操作顯微操作（去核）法紡錘體-染色體復(fù)合物卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富使核移植得到的胚胎或動物核內(nèi)遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物6.供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞的優(yōu)點_____________________________7.誘導(dǎo)融合的方法___________8.融合的結(jié)果______________________________9.重構(gòu)胚概念_________________________________________10.激活重構(gòu)胚的方法①物理方法_____________②化學(xué)方法___________________________________11.以上方法處理重構(gòu)胚的目的__________________________________________12.實驗結(jié)論__________________________________________________對卵母細(xì)胞損傷較小電融合法供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力電刺激Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程證明了動物已分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性早期胚胎培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞核移植早期胚胎激活重構(gòu)胚重構(gòu)胚通過電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細(xì)胞通過顯微操作

去核供體細(xì)胞培養(yǎng)高產(chǎn)奶牛（供體）從供體身體上取體細(xì)胞將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)1.應(yīng)用前景（1）在畜牧生產(chǎn)中加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：①通過建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系，再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；乳腺生物反應(yīng)器換成核移植過程相關(guān)細(xì)胞（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：②在治療人類疾病時，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)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們一直給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)。（3）在科研領(lǐng)域：①研究克隆動物可以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。（4）在保護(hù)瀕危動物領(lǐng)域：該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。黑草黃弄蝶白鰭豚金絲猴許多克隆動物表現(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）。胚胎移植—動物幼體產(chǎn)出概率＜10％(1)成功率低(2)克隆動物存在健康問題(3)克隆動物食品的安全性問題存在爭議2.存在的問題

一些研究者認(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，克隆動物的遺傳物質(zhì)是正常的，目前發(fā)現(xiàn)的早衰跡象是在克隆過程中的一些技術(shù)問題造成的；或者克隆動物在發(fā)育過程中出現(xiàn)了變異，早衰只是偶然現(xiàn)象。拓展“多莉”只存活7年，遠(yuǎn)低于平均的12歲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)培育出新個體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D一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用（P55）2.2017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（）CA.該技術(shù)涉及動物細(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)者的部分基因練習(xí)與應(yīng)用（P55）一、概念檢測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？提示：是否贊成克隆大熊貓，只要言之有理，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。二、拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用（P55）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。一些研究者認(rèn)為，克隆動物的