動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物（第3課時(shí)） 課件 高中生物新人教版選擇性必修3（2022-2023學(xué)年）

第二章——細(xì)胞工程新人教版高中生物選擇性必修3第2節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程第3課時(shí)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)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(gè)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。毫毛來自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來嗎？照片中兩只可愛的小猴，分別叫"中中"和"華華"，它們誕生于2017年，一出生就轟動(dòng)了全世界，這是我國(guó)科學(xué)家的研究成果。你知道它們是如何培育出來的嗎?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(gè)體細(xì)胞克隆動(dòng)物多莉羊（Dolly）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(dòng)世界呢?2017年，中國(guó)的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實(shí)。1.概念：將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。2.原理：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性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)全能性容易受體細(xì)胞：減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母細(xì)胞細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難3.生殖方式：無性生殖用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物5.非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物體細(xì)胞核移植的困難原因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(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物_____進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物：具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長(zhǎng)類動(dòng)物我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過多年努力，攻克了這些障礙，終于成功獲得了世界上首例體細(xì)胞克隆猴。從1996年“多莉羊”成功誕生后，短短20年，人們已成功獲得多種克隆動(dòng)物。[思考]為何不稱為“克隆技術(shù)”而是“核移植技術(shù)”？是一很廣的概念，凡指新形成的事、物與親本一致的現(xiàn)象均可稱為“克隆”。在生物學(xué)上包含分子、細(xì)胞、個(gè)體3個(gè)層次，即分子克隆、細(xì)胞克隆、個(gè)體克隆。[思考]下列克隆分別用什么技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞克隆——?jiǎng)游锟寺　参锟寺　狣NA克隆——?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)核移植植物組織培養(yǎng)PCR技術(shù)克隆技術(shù)采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期高產(chǎn)奶牛(供體)1）為何選MⅡ期的卵母細(xì)胞？原因：①其細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)；②卵母細(xì)胞體積大，易操作；③卵母細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。去核：顯微操作取體細(xì)胞去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞（2）（克隆高產(chǎn)奶牛）體細(xì)胞核移植過程：2）卵母細(xì)胞為什么要“去核”？（P54頁(yè)）原因：保證核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞。采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期高產(chǎn)奶牛(供體)去核：顯微操作取體細(xì)胞去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞（2）（克隆高產(chǎn)奶牛）體細(xì)胞核移植過程：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)胞的透明帶3）將整個(gè)供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞中有何優(yōu)點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：①對(duì)卵母細(xì)胞損傷較小；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4）激活重構(gòu)胚目的是？目的：激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程。激活方法：①物理方法；②化學(xué)方法重構(gòu)胚早期胚胎（2）（克隆高產(chǎn)奶牛）體細(xì)胞核移植過程：(代孕)母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛5）動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)證明了？（原理）該技術(shù)證明了：已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。克隆動(dòng)物6）從遺傳物質(zhì)的角度來分析，克隆動(dòng)物是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？克隆動(dòng)物細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)來自供體動(dòng)物，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)同時(shí)來自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞；早期胚胎（2）（克隆高產(chǎn)奶牛）體細(xì)胞核移植過程：自主學(xué)習(xí)：閱讀P53圖2-18，思考下列問題1.選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因？采集的卵母細(xì)胞應(yīng)培養(yǎng)至

；

卵母細(xì)胞去核的方法？“去核”去的是什么？2.注入去核的卵母細(xì)胞的是整個(gè)供體細(xì)胞還是供體細(xì)胞的細(xì)胞核？為什么？3.誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？4.什么是重構(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？5.該過程用到哪些技術(shù)手段？

（以體細(xì)胞克隆牛為例）采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛身上取體細(xì)胞顯微操作去核對(duì)體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞電融合法將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成

細(xì)胞分裂和發(fā)育早期胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛早期胚胎培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞融合動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)1.該過程中應(yīng)用到的技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞核移植早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植2.選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)

胞的原因①卵母細(xì)胞體積大，易操作②含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件3.將供體細(xì)胞整個(gè)注入去核卵母

細(xì)胞中的原因?qū)β涯讣?xì)胞損傷較?。槐ＷC供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。目前動(dòng)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(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法時(shí)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1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？為了使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物提供的體細(xì)胞。2.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動(dòng)物，是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？不是對(duì)核供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制。①克隆動(dòng)物絕大部分DNA來自供體動(dòng)物的細(xì)胞核，但細(xì)胞質(zhì)中的DNA（線粒體中的DNA）同時(shí)來自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果，克隆動(dòng)物所處的環(huán)境與核供體細(xì)胞生活的環(huán)境不會(huì)完全相同；③克隆動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異；思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題

P543.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(qǐng)你預(yù)測(cè)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。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(gè)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)。體細(xì)胞核移植技術(shù)對(duì)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(duì)廣些，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。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(duì)簡(jiǎn)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

P54思考·討論保護(hù)瀕危物種，增加存活數(shù)量克隆動(dòng)物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白畜牧生產(chǎn)醫(yī)藥衛(wèi)生科學(xué)研究保護(hù)物種加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育研究克隆動(dòng)物可深入了解胚胎發(fā)育及衰老過程1.應(yīng)用前景乳腺生物反應(yīng)器克隆動(dòng)物乳汁中含有人抗胰蛋白酶“多莉”只存活7年，遠(yuǎn)低于平均壽命克隆動(dòng)物健康問題克隆動(dòng)物成功率低表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷2.存在的問題小結(jié)：體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題前景畜牧業(yè)加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育保護(hù)瀕危物種醫(yī)藥衛(wèi)生①作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白；②轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可用于異種移植；③人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化形成相應(yīng)的細(xì)胞組織或器官，可用于器官移植問題成功率非常低克隆動(dòng)物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷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(gè)體B.

將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個(gè)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(gè)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(gè)體D一.概念檢測(cè)2.

2017年，某國(guó)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(qǐng)。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(cuò)誤的是（

）CA.該技術(shù)涉及動(dòng)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(shí)擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者的部分基因一.概念檢測(cè)1.

大熊貓是我國(guó)的國(guó)寶。盡管我國(guó)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(qǐng)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(duì)此你有什么看法?是否贊成克隆大熊貓，學(xué)生的回答只要言之有理，就應(yīng)該予以支持，并且還應(yīng)該讓他們認(rèn)識(shí)到無論贊成還是反對(duì)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2.

2003年，世界上第一只用體細(xì)胞克隆的動(dòng)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(dòng)物是否早衰的爭(zhēng)論。一些研究者認(rèn)為，克隆動(dòng)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(dòng)物的遺傳物質(zhì)是正