高中生物第一单元生物技术与生物工程第二章细胞工程1.2.4干细胞工程1.2.5克隆技术课件中图版选修3.ppt

第四节干细胞工程第五节克隆技术,课程标准1举例说出胚胎干细胞的移植。2简述动物体细胞克隆。课标解读1了解干细胞的概念与分类。2举例说出干细胞移植的应用。3了解动物克隆技术的原理。4举例说出动物克隆的过程和意义。,具有_和_的原始细胞称为干细胞，它由具有不同_、不同_的细胞组成。干细胞工程是指在_对干细胞进行操作，包括_、_、_、基因修饰和组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需要的各种细胞、组织甚至器官。,干细胞工程,1干细胞与干细胞工程的概念,自我更新,分化发育潜能,发育阶段,分化能力,体外,体外增殖,定向诱导,分化,按_的大小，干细胞可分为三种类型：(1)全能干细胞具有形成机体的_直至形成_的潜能。_是一个最初始的全能干细胞，它可以分化出许多_干细胞，如_干细胞。(2)多能干细胞具有分化成_的潜能，但不能发育成_，如_干细胞。(3)专能干细胞只能分化成_的细胞，如_干细胞。,2干细胞的分类,分化潜能,任何组织或器官,完整个体,受精卵,全能,胚胎,多种组织,完整的个体,骨髓造血,某一类型,神经,(1)造血干细胞的基本特征：_和_。(2)造血干细胞的来源：_、动员后的外周血和_。,3造血干细胞移植,自我维持,自我更新,骨髓,脐带血,(1)胚胎干细胞移植的操作过程：建立_为各种功能性细胞或相应的干细胞_到患者体内。(2)胚胎干细胞定向诱导分化：胚胎干细胞属于_，具有_和_，在不同诱导因子的作用下，可以定向分化为不同的细胞。,4胚胎干细胞移植,胚胎干细胞库,定向诱导分化,移植输入,全能干细,胞,自我更新,分化发育潜能,干细胞就是一群没有分化的细胞，这种说法对吗？为什么？提示不对。干细胞是指具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞，它由具有不同发育阶段、不同分化能力的细胞组成。,思维激活1,(1)概念：具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。(2)功能：分布于机体全身，负责机体的生长和发育，维持机体的健康。(3)分类全能干细胞：具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能，如受精卵、胚胎干细胞。多能干细胞：具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整个体，如骨髓造血干细胞。专能干细胞：只能分化为某一类型的细胞，如神经干细胞。,1干细胞,(1)概念：是指在体外对干细胞进行操作，包括体外增殖、定向诱导、分化、基因修饰和组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需要的各种细胞、组织甚至器官。(2)造血干细胞移植造血干细胞的基本特征：自我维持和自我更新。,2干细胞工程,主要来源：骨髓、动员后的外周血和脐带血。意义：造血干细胞移植已经成为临床治疗血液系统疾病、遗传性血液病、顽固性自身免疫性疾病、严重免疫缺陷疾病以及癌症化学治疗与放射性治疗后免疫力低下等的有效手段。(3)胚胎干细胞移植胚胎干细胞的来源：由原始性腺或早期胚胎囊胚期内细胞团分离出来的。特点：形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有发育全能性。,胚胎干细胞移植的过程：将分离培养的胚胎干细胞进行遗传操作，建立可供移植的胚胎干细胞库将胚胎干细胞定向诱导分化为各种功能性细胞或相应的干细胞移植输入到患者体内。应用：可为部分细胞坏死的病人进行细胞移植，恢复病人丧失的功能。,骨髓造血干细胞只能分化为血细胞，不能形成其他细胞，则它是()。A全能干细胞B多能干细胞C专能干细胞D胚胎干细胞解析骨髓造血干细胞虽然只能分化为血细胞，但血细胞达12种之多，它们与血浆构成一种组织，所以它是多能干细胞。D项中的胚胎干细胞是全能干细胞。答案B,【巩固1】,克隆是指从一个共同的祖先，通过_的方法产生出来的一群遗传特性_。若作动词用，就表示整个_的过程。体细胞克隆动物的成功，证明了动物的_也具有全能性。因为，在细胞分化过程中，_中的_没有发生_的变化。,克隆技术,1概念,无性繁殖,相同的分子、细胞或个体,无性繁殖,2克隆技术的研究历程,细胞核,细胞核,遗传物质,不可逆性,动物体细胞克隆的过程(以“多利”为例)克隆羊“多利”的性状与三只羊的关系怎样？提示多利羊的大多数性状与白脸母羊相同，少数性状与黑脸母羊相同，与代孕母羊的性状无关。,思维激活2,3,(1)快速培育具有_的家畜，并且可以保证家畜的优良性状不会丢失。(2)在制造_方面的设想和应用有着十分诱人的前景。(3)是保护_和_的有效手段之一，为保护和拯救濒危动物开辟了一条新途径。(1)克隆动物的_。(2)克隆动物的_，不少体细胞克隆动物患有先天性疾病或出现生理缺陷。,4应用,优良品质,基因工程药物,动物遗传资源,生物多样性,5存在的问题,成功率低,夭折率高,(1)概念：指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。若作动词用，则表示整个无性繁殖的过程。(2)含义分子水平：是指DNA克隆。细胞水平：是由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。,1克隆,(1)原理：动物细胞核的全能性。(2)过程,2动物克隆,特别提醒所利用的生物技术：动物细胞培养、动物细胞核移植技术、胚胎移植等。用于核移植的供体细胞要选用能保持正常二倍体核型的10代以内的细胞。所得体细胞克隆羊的性状并非完全象供体动物，因为克隆动物还有少量DNA(线粒体DNA)来自于受体卵细胞，动物的一些性状还要受环境影响。动物克隆属于无性繁殖。(3)应用前景快速繁殖具有优良性状的家畜，并能保持亲本优良性状。可利用转基因克隆动物生产基因工程药物。,可用于保护动物遗传资源和生物多样性、保护濒危物种。(1)概念：指利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。(2)原理：利用干细胞具有强大的多方向分化潜能和自我更新能力。,3治疗性克隆,(3)过程,科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核移入白鼠去核的卵细胞内，待发育成早期胚胎后植入褐鼠的子宫，该褐鼠产下的小鼠的体色和性别是()。A黑、雌B褐、雌C白、雄D黑、雄解析根据题意可知，细胞核中的遗传物质主要来自雌性黑鼠，细胞质中的遗传物质来自白鼠的卵细胞。我们知道，生物的性状主要是由细胞核中的遗传物质决定的，所以小鼠的体色应为黑色，性别表现为雌性。答案A,【巩固2】,动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对下图的相关叙述中，错误的是()。,【例1】,示例一干细胞工程,Aa过程表示干细胞能自我更新Bb、c过程表示干细胞具有分化能力Ca、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同Db过程形成的细胞直接组成器官，供器官移植使用思维导图：,解析a代表干细胞增殖，b、c代表干细胞分化。干细胞分化可形成不同形态和结构的细胞，同一种细胞构成组织，不同的组织构成器官。答案D方法技巧干细胞分裂与分化的快速确认：双向箭头表示分裂，单向箭头表示分化；新形成细胞与母细胞的形态结构相同表示分裂，不同则表示分化。,如图是克隆羊“多利”的培育过程模式图，则获得克隆羊“多利”的生殖方式和图中的“多利”发育成熟时分泌性激素的主要器官依次是()。A无性生殖、睾丸B无性生殖、卵巢C有性生殖、睾丸D有性生殖、卵巢,【例2】,示例二动物克隆,思维导图：解析克隆属于无性生殖，图中供核细胞由雌性绵羊B提供，因此得到的后代“多利”也为雌性，其发育成熟时分泌性激素的器官是卵巢。答案B归纳提升克隆动物及其培育的相关知识将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核,的卵母细胞中，使其重组并发育成新的胚胎，这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。克隆动物利用的技术主要包括动物体细胞核移植技术、动物细胞培养技术和胚胎移植。动物体细胞核移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵细胞细胞质中也有少量DNA，即线粒体DNA，新个体性状与卵细胞供体也有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，性状之间没有联系。克隆属于无性生殖。,胚胎干细胞属于全能干细胞，具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。胚胎干细胞在不同诱导因子的作用下可分化成不同的干细胞或各种功能性细胞。因此，可以根据需要进行定向诱导分化，使其分化成所需的组织或器官。,探究胚胎干细胞的定向诱导分化,技法必备,将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞(命名为M细胞)，再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠(胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠)体内，然后小鼠的血糖浓度结果如图所示(虚线表示正常小鼠的血糖浓度值)。请回答相关问题：,能力展示,(1)实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚，取出胚胎后一般用_酶将其分散成单个细胞。(2)根据实验结果可以判定M细胞已具有_细胞的功能。说明判定的理由_。(3)用胰岛素基因片段做探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞进行检测。请在下表的空格中填上检测结果(用“”表示能检测到，用“”表示不能检测到)。,上述实验结果表明，胚胎干细胞通过_定向分化为M细胞。(4)若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，重组细胞能否分化为其他类型细胞？_，请说明理由_。解析(1)胰蛋白酶能够分解细胞间质，将动物组织分散成单个细胞。(2)题中通过曲线反映了未移植M细胞和移植M细胞下血糖浓度的变化，可见移植M细胞血糖浓度降低，显然M细胞发挥了胰岛B细胞的功能。(3)首先要明确这里的M细胞是通过小鼠的胚胎干细胞经过细胞增殖、分化而产生的，由于是通过有丝分裂增殖，所以M细胞和胚,胎干细胞的DNA是一样的，然而细胞分化的实质是基因的选择性表达，究其原因就是相同的DNA转录形成了不同的RNA，进一步合成了不同的蛋白质，所以M细胞和胚胎干细胞中的RNA是不一样的，从而在进行DNA探针杂交试验时出现了如答案表格中显示的杂交结果。(4)动物细胞核具有全能性的原因是细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质。,答案(1)胰蛋白(2)胰岛B胰岛B细胞分泌的胰岛素是唯一降血糖的激素(3)选择性表达(胰岛素基因的表达)(4)能细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质(细胞核的全能性),下列对于干细胞所具有的能力的描述，正确的是()。具有自我更新能力能进行新陈代谢具有分化发育潜能能进行细胞呼吸ABCD解析干细胞具有自我复制的能力和分化潜能，同时干细胞作为活细胞，能进行新陈代谢和细胞呼吸。答案D,1.,下列选项不属于克隆的是()。ADNA分子复制B细胞有丝分裂C细菌的二分裂D用人工授精繁殖的“试管牛”解析克隆是无性繁殖，包括分子水平(如DNA复制)、细胞水平(如细胞分裂)和个体水平(如动植物体细胞的克隆)。“试管牛”的产生属于有性生殖，不属于克隆。答案D,2,如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。(1)人类“治疗性克隆”属于生物工程中的_工程。(2)“治疗性克隆”