2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节动物细胞工程第二章细胞工程动物体细胞核移植技术和克隆动物情景导入“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？克隆猴的诞生与传统繁殖方式有什么不同？技术？动物体细胞核移植技术生殖方式：无性生殖照片中两只可爱的小猴，分别叫"中中"和"华华"，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly）诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜。思考：1.克隆猴的过程中最大的困难是什么？最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。2.植物细胞具有全能性，所以可以直接利用其体细胞培育出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗？不能。因为动物细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。【任务一】1.阅读课本52页第1-3段，明确动物体细胞核移植技术的概念、原理、生殖方式和种类；试分析非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因是什么？一、动物细胞核移植技术一、动物细胞核移植技术1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。2.原理：动物细胞核具有全能性。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。3.生殖方式：无性生殖→保持优良性状4.分类：胚胎细胞核移植体细胞核移植核供体不同--细胞分化程度低，全能性容易表现--细胞分化程度高，全能性难以表现动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植一、动物细胞核移植技术问题1:为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？原因一：供体的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低。原因二：非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。问题2：为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。在生物学上，克隆是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，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。一般指DNA分子扩增，还包括单克隆抗体技术。由一个细胞分裂所形成的细胞群体。指基因型完全相同的个体或群体。分子水平：细胞水平：个体水平：我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。【任务】阅读课本53页图2-18，绘制体细胞核移植流程图，详细分析每个实验步骤。一、动物细胞核移植技术一、动物细胞核移植技术合作探究：请同学们自主阅读教材P52，小组合作思考讨论完成问题。1.卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？2.注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？3.诱导融合的方法？融合的结果？4.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？二、体细胞核移植的过程1.过程采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体)2）为何选MⅡ期的卵母细胞？原因：①其细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，易操作；③卵母细胞营养物质丰富。去核：显微操作取体细胞去核的卵母细胞供体细胞1）什么是供体和受体？供体：提供细胞核的个体受体：MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）的卵母细胞选择10代以内二、体细胞核移植的过程采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体)去核：显微操作取体细胞去核的卵母细胞供体细胞3）卵母细胞为什么要“去核”？原因：保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞。4）“核”的实质是什么？（P52页）5）“去核”的方法是什么？目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。1.过程显微注射技术目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法，也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法时在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。二、体细胞核移植的过程二、体细胞核移植的过程1.过程电融合法将整个供体细胞注入卵母细胞6）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。实质是直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内7）如何使两个细胞发生融合？通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。二、体细胞核移植的过程1.过程激活重构胚9）激活重构胚目的是？激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。重构胚：是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。8）如何激活重构胚？用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚胎。二、体细胞核移植的过程1.过程重构胚早期胚胎(代孕)母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛克隆动物10）动物体细胞核移植技术证明了？（原理）该技术证明了：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。11）从遗传物质的角度分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？②

生物性状还受环境因素的影响。①

克隆动物遗传物质来源核遗传物质:全部来自

。供体动物的细胞核质遗传物质:一部分来自

细胞，另一部分来自

。供体受体卵母细胞③

克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。表现型=基因型+环境早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞核移植重构胚早期胚胎通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程将胚胎移入受体（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期去核的卵母细胞供体细胞培养将供体细胞注入去核的卵母细胞通过显微操作去核高产奶牛（供体）从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛二、体细胞核移植的过程1.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？不是对核供体动物进行100%的复制。①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但细胞质中的DNA（线粒体中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异；二、体细胞核移植的过程【任务二】3.完成54页思考讨论“有关体细胞核移植的问题”的3个问题。3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。二、体细胞核移植的过程【任务二】3.完成54页思考讨论“有关体细胞核移植的问题”的3个问题。及时训练1.如图是某克隆羊培育过程模式图，试分析获得该克隆羊的生殖方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是A.无性生殖、Aa、雌激素B.无性生殖、aa、雄激素C.有性生殖、aa、雄激素D.有性生殖、AA、雌激素√及时训练2.图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是A.e的性状表现不受来源于b中的基因控制B.图中涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植等C.d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件D.e的诞生体现了a细胞的全能性提供质基因遗传物质由a提供未体现√小结采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期从供体高产奶牛身上取体细胞显微操作去核对体细胞进行培养去核的卵母细胞供体细胞电融合法将供体细胞注入去核的卵母细胞重构胚早期胚胎将胚胎移入受体(代孕)母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞核移植技术细胞核移植动物细胞培养细胞融合体细胞核移植用到的技术早期胚胎培养胚胎移植激活重构胚使其完成

细胞分裂和发育过程1.应用前景：（1）畜牧生产加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（2）医药卫生：通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白。（3）治疗人类疾病①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应；【任务三】阅读课本54页的第1-2段，明确体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题有哪些？三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（4）科研方面①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助（5）保护濒危动物有望增加濒危物种的存活数量。1.应用前景：【任务三】阅读课本54页的第1-2段，明确体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题有哪些？2022年6月，世界首例克隆北极狼在北京诞生。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题2.存在的问题（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。（3）绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。【任务三】阅读课本54页的第1-2段，明确体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题有哪些？三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题P55拓展应用第2题到社会中去2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。自绵羊“多利”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。2003年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003年12月，我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。中国政府反对生殖性克隆支持治疗性克隆克隆人，会带来哪些伦理和道德问题？【到社会中去】小结理论基础动物体细胞核的全能性胚胎细胞核移植原理：类型：体细胞核移植采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期从供体高产奶牛身上取体细胞显微操作去核对体细胞进行培养去核的卵母细胞供体细胞电融合法将供体细胞注入去核的卵母细胞重构胚用物理或化学方法激活重构胚，