通過細(xì)胞核移植克隆動物課件-高二下學(xué)期生物浙科版選擇性必修3

第二節(jié)

通過細(xì)胞核移植克隆動物第三章動物細(xì)胞過程

毫毛來自體細(xì)胞，科學(xué)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來嗎？

動物細(xì)胞受精卵與動物的體細(xì)胞相比，差異主要表現(xiàn)在哪里？

如何促使體細(xì)胞核基因的完全表達(dá)？

閱讀書本69-70頁，回答：我國科學(xué)家童第周的克隆魚是如何實(shí)現(xiàn)的？你能得到什么結(jié)論？細(xì)胞核移植的發(fā)展(1)1938年，德國胚胎學(xué)家斯佩曼提出將胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中構(gòu)建新胚胎的設(shè)想。(2)1952年，美國的布里格斯和金將兩棲類動物豹蛙囊胚細(xì)胞的核移植到去核的卵中，使重組細(xì)胞發(fā)育成能攝食的蝌蚪，這說明早期的胚胎細(xì)胞核具有發(fā)育的全能性。(3)1962年，我國實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)主要創(chuàng)始人童第周首次將核移植的技術(shù)應(yīng)用于魚類.

胚胎細(xì)胞核具有發(fā)育的全能性

如何實(shí)現(xiàn)核移植？動物細(xì)胞核移植:指將體細(xì)胞核移入一個去核的卵母細(xì)胞中,并使其發(fā)育成動物個體的過程。利用該技術(shù)培育出的動物稱為克隆動物。

原理：動物細(xì)胞核的全能性

高度分化的動物細(xì)胞還能像植物細(xì)胞一樣脫分化、再分化為個體嗎？閱讀書本70-71頁，回答問題：

如何去核？

如何實(shí)現(xiàn)成熟體細(xì)胞的核的全能性？

核供體全能性的大小如何比較？全能細(xì)胞：可發(fā)育成完整個體，例如：受精卵及其第一次

卵裂所得的2個分裂球（子細(xì)胞），每個細(xì)胞可發(fā)育成完整個體，形成同卵孿生個體多能細(xì)胞：只具有分化出多種組織細(xì)胞的潛能，例如：

多能造血干細(xì)胞（可分化為紅、白細(xì)胞、血小板），小鼠囊胚期原始

外胚層細(xì)胞也是多能細(xì)胞，可分化為生殖細(xì)胞等多種細(xì)胞、組織。單能細(xì)胞：有的只能分化為一種細(xì)胞，例如：單能造血干細(xì)胞無分化能力的細(xì)胞：已經(jīng)分化，不再分化為其他細(xì)胞，甚至終生不再分裂，如高度分化的神經(jīng)細(xì)胞。隨著胚胎發(fā)育的繼續(xù)，細(xì)胞在形態(tài)和功能上高度特化，不再具有發(fā)育成為完整個體的能力

動物發(fā)育過程中，

隨著動物細(xì)胞分化程度的提高，全能性逐漸降低。動物核移植技術(shù)分類種類難易程度原因胚胎細(xì)胞核移植相對容易分化程度低，全能性容易表現(xiàn)體細(xì)胞核移植十分困難分化程度高，全能性難表現(xiàn)不同的動物細(xì)胞，全能性的表現(xiàn)程度相同嗎？低等動物細(xì)胞的全能性一般比高等動物容易體現(xiàn)。如：水螅的消化細(xì)胞不經(jīng)過細(xì)胞分裂即可轉(zhuǎn)變?yōu)樯掀ぜ?xì)胞、肌肉細(xì)胞?？寺⊙蚨嗬虻某晒σ饛V泛的關(guān)注和轟動，閱讀書本71-72頁，回答問題：克隆羊的難度有哪些？基本過程是什么？涉及到了哪些技術(shù)？操作時是如何促進(jìn)核與卵的融合的？克隆羊成功證明了什么？利用核移植技術(shù)克隆人可能成功嗎？綿羊“多莉”克隆過程：

營養(yǎng)限制性培養(yǎng):

將這些乳腺細(xì)胞先保持在含有10%牛血清的培養(yǎng)基中，在與卵細(xì)胞融合前，將牛血清的濃度降到0.5%，這種牛血清饑餓處理使乳腺細(xì)胞處于細(xì)胞周期的G0階段。由于培養(yǎng)過程中通過降低血清濃度限制了細(xì)胞增殖所必需的某些營養(yǎng)，稱為營養(yǎng)限制性培養(yǎng)。營養(yǎng)限制性培養(yǎng)的目的是通過減少細(xì)胞中基因的表達(dá)利于供體細(xì)胞核的一系列變化和細(xì)胞融合后基因表達(dá)的分子開關(guān)的啟動，提高克隆的成功率。G0階段是細(xì)胞停止分裂但仍保持代謝活性的休眠階段，此時，細(xì)胞核內(nèi)會發(fā)生一系列化學(xué)變化，導(dǎo)致其中基因啟動程序重新編排，有利于細(xì)胞融合后卵細(xì)胞質(zhì)中的蛋白因子能夠再次啟動乳腺細(xì)胞核的分子開關(guān)，進(jìn)而對胚的發(fā)育進(jìn)行調(diào)控。1、重組卵細(xì)胞最初分裂時，雖然復(fù)制了DNA，但基因的轉(zhuǎn)錄并未開始。2、供體核DNA（乳腺細(xì)胞的核DNA）開始丟失了源于乳腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白，正是這些調(diào)節(jié)蛋白最初阻止了核基因的表達(dá)。3、經(jīng)過三次分裂后，原乳腺細(xì)胞的調(diào)節(jié)蛋白便全部被卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的蛋白因子替換了，因此核DNA被重新編排，胚細(xì)胞開始表達(dá)自己的基因，進(jìn)而調(diào)控胚在代孕母親子宮中的進(jìn)一步發(fā)育?？寺⊙虺晒Φ姆肿蛹?xì)胞生物學(xué)機(jī)理：1、證明了高度分化的細(xì)胞經(jīng)過一定技術(shù)處理，也可以回復(fù)到類似受精卵時期的功能，表現(xiàn)出全能性；（高度分化的細(xì)胞，其細(xì)胞核具有全能性）2、證明了在胚胎和個體發(fā)育中，細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控細(xì)胞核（包括異源的細(xì)胞核）發(fā)育的作用體細(xì)胞克隆成功的意義：小思考：在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體卵母細(xì)胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細(xì)胞的核？

為使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，在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移至受體細(xì)胞之前，必須將受體細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐?。核移植時，核供體可以是體細(xì)胞核也可以是胚胎細(xì)胞核，為什么要用卵細(xì)胞作為核受體？克隆動物是對體細(xì)胞供體動物100%的復(fù)制嗎？為什么1、卵細(xì)胞的體積相對大，易操作；營養(yǎng)豐富2、卵細(xì)胞中含有促使細(xì)胞核表達(dá)出全能性所需的物質(zhì)條件(體細(xì)胞質(zhì)有抑制物質(zhì))

不是。克隆動物細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體細(xì)胞，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)基本來自受體卵細(xì)胞。此外生物性狀還受環(huán)境因素的影響。

（2）過程去核卵細(xì)胞體細(xì)胞核細(xì)胞核移植重組細(xì)胞電脈沖刺激早期胚胎(或重組胚胎）胚胎移植母體子宮（同步孕）妊娠、出生

個體（3）原理動物體細(xì)胞核具有全能性歸納動物的克隆繁殖過程：（1）概念：將核移植而成的重組細(xì)胞培養(yǎng)成為動物個體的過程卵裂3次動物細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞核移植技術(shù)、動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細(xì)胞融合技術(shù)，早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。其中核心技術(shù)是體細(xì)胞核移植技術(shù)。（4）涉及技術(shù)

首先用高分子化學(xué)材料——聚羥基乙酸制成所需人體器官的形狀，然后植入人的細(xì)胞（這只展出的老鼠身上植入的是它自己的細(xì)胞），縫合在裸鼠背上。經(jīng)過細(xì)胞快速生長，人造模子會自己降解消失，器官與老鼠成為一體，最后可移植到人體上。這種全身無毛的老鼠叫裸鼠，沒有免疫力，這樣才不會對那只“人耳”產(chǎn)生排異反應(yīng)。這項(xiàng)技術(shù)能應(yīng)用于人體組織、器官的再造。這項(xiàng)科研技術(shù)成熟后，人身上缺少或損壞的組織器官都可以修補(bǔ)上。一只在背上長出了“人耳”的活老鼠。體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1.應(yīng)用前景器官移植（1）畜牧業(yè)領(lǐng)域：高產(chǎn)奶牛體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1.應(yīng)用前景（2）繁殖優(yōu)良、瀕危動物種間克隆白肢野牛伊利擠奶站的奶?？寺游镒鳛樯锓磻?yīng)器，生產(chǎn)大量醫(yī)用蛋白克隆動物（也經(jīng)過轉(zhuǎn)基因操作）的細(xì)胞、組織、器官可作為異種移植的供體乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因羊（3）醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：---與基因工程的綜合應(yīng)用體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題(1)原理：動物細(xì)胞核的全能性。(2)供體：有重要利用價值的動物的體細(xì)胞。(3)受體：卵母細(xì)胞

①選擇原因：a.體積大，易操作；b.卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。②去核原因：保證克隆動物的核基因全部來自供體細(xì)胞。③去核方法：常用顯微操作去核；也可采用紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法去核或使其中的DNA變性。(4)克隆動物遺傳物質(zhì)來源①核內(nèi)遺傳物質(zhì)：全部來自供體細(xì)胞。②細(xì)胞質(zhì)中的遺