動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物

動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物許昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)萬沛沛一、教學(xué)目標(biāo)：簡述通過動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程和應(yīng)用前景。培養(yǎng)理解分析、信息獲取、歸納總結(jié)和交流合作能力。體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明和社會發(fā)展之間的關(guān)系。二、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：用動物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的過程。三、教學(xué)方法：講解講述、閱讀指導(dǎo)、討論引導(dǎo)、歸納總結(jié)等。四、課時(shí)安排：1課時(shí)五、教學(xué)過程：I、課前準(zhǔn)備：1、搜集相關(guān)電子圖片（西游記的孫悟空）和克隆動物的圖片，并制作成教學(xué)課件。制定學(xué)生課前預(yù)習(xí)的學(xué)案，并及時(shí)檢查，了解學(xué)生情況，制定上課計(jì)劃。II、新課講授：（屏幕展示課前寄語）上課前先送給同學(xué)們5個詞：博學(xué)，審問，明辨，慎思，篤行，希望同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中能廣覽知識，對問題多思，多問多辯，并切實(shí)力行，用我們的努力開啟“成功基因”的表達(dá)。好，言歸正傳，今天我們共同探究的課題是關(guān)于克隆動物的培育過程?！緦?dǎo)入】投影幻燈片1——西游記插圖我們每個同學(xué)幾乎都看過《西游記》，其實(shí)唐僧師徒西天取經(jīng)途中，最大的一個科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是一一無性繁殖。他們發(fā)現(xiàn)女兒國的女人生孩子不需要與男人結(jié)婚，只要喝一口子母河的水，就可以如愿以償。同時(shí)也開了男人也可以懷孕生子的科學(xué)先河。在西游記中，人們最崇拜的一位偶像，怕是要數(shù)孫悟空了。孫悟空不但有神出鬼沒的七十二變，更神奇的是：他只要從自己身上拔出一根毫毛，放在嘴邊一吹，就可以變出無數(shù)個跟自己一模一樣的小猴子。復(fù)制自身，這不就是克隆技術(shù)嗎？所以說孫悟空是當(dāng)之無愧的克隆技術(shù)的鼻祖。這個克隆猴的古代神話如今正逐漸變成現(xiàn)實(shí)：2000年，科學(xué)家第一次成功地用猴的胚胎細(xì)胞克隆出了猴。2007年，又成功地用一只成年猴的體細(xì)胞克隆出了猴胚胎，離發(fā)育成猴只有一步之遙。你還知道哪些克隆動物？提示：投影幻燈片2——（展示成果圖片）十幾年來，克隆動物家族在不斷壯大。在羊之后，已經(jīng)出現(xiàn)了猴、豬、牛、貓、鼠、兔等13位成員。大家知道，將離體的植物組織或細(xì)胞在適當(dāng)?shù)臈l件下培養(yǎng)，可獲得完整植株，我們稱之為植物組織培養(yǎng)?？寺游锬懿捎妙愃频姆椒▎幔浚▽W(xué)生閱讀P47第三段后回答）提示：細(xì)胞全能性的比較一一高度分化的植物細(xì)胞的全能性動物細(xì)胞，因此不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法直接將離體的植物組織器官或細(xì)胞培養(yǎng)成完整的動物個體?！菊n】投影幻燈片3——克隆羊多利的培育過程師：克隆羊多利使我們最熟悉的克隆動物，他是怎樣培育出來的呢？生：介紹克隆羊多利的培育過程。由此導(dǎo)入課題一一動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物。投影幻燈片4——定義師：什么是動物核移植和克隆動物生：（總結(jié)）動物核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。師：（分析）我們可以把培育克隆動物成兩大階段：核移植和胚胎移植。師：（講述）用于核移植的核供體細(xì)胞既可以用分化程度較低的動物胚胎細(xì)胞，也可以用高度分化的成年動物的體細(xì)胞。胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植的原理、方法基本相同，只是體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性比胚胎細(xì)胞困難得多。如何進(jìn)行體細(xì)胞核移植呢？（一）體細(xì)胞核移植技術(shù)過程1997年，美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達(dá)（Lucinda）的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國高產(chǎn)奶牛場奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3?4t。投影幻燈片5——高產(chǎn)奶牛（1）能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)嗎？請說明理由。提示：可以用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)。盧辛達(dá)的產(chǎn)奶量很高，說明它有高產(chǎn)奶的遺傳基礎(chǔ)，利用盧辛達(dá)的體細(xì)胞克隆的奶牛其遺傳物質(zhì)基本上全部來自該奶牛，其克隆牛具有高產(chǎn)的遺傳基礎(chǔ)，如果精心培育和飼養(yǎng)，有可能在世界范圍內(nèi)推廣，克隆牛再與高產(chǎn)的公牛自然繁殖，可得到很多高產(chǎn)的后代，從而加快奶牛改良進(jìn)程。投影幻燈片6——克隆高產(chǎn)奶牛的體細(xì)胞核移植過程流程圖（2）如果將克隆高產(chǎn)奶牛盧辛達(dá)的任務(wù)交給你，你將如何對它進(jìn)行克??？提示：首先從盧辛達(dá)耳朵（也可用別的組織、器官，耳朵在活體上容易?。┥霞羧∫恍K組織，在體外培養(yǎng)獲得該組織（如軟骨組織）的細(xì)胞。從屠宰場取廢棄的牛卵巢，抽取卵母細(xì)胞體外培養(yǎng)成熟。用顯微針去除卵母細(xì)胞的核，再將耳細(xì)胞注入卵母細(xì)胞，用電刺激方法使卵母細(xì)胞與體細(xì)胞融合，這時(shí)供體核就進(jìn)入了受體卵母細(xì)胞，再用電刺激或化學(xué)物質(zhì)激活注入了體細(xì)胞核的卵母細(xì)胞，使其完成減數(shù)分裂和發(fā)育過程。核移植胚胎在體外短時(shí)間培養(yǎng)后，挑選正常卵裂的胚胎植入經(jīng)同期發(fā)情處理的受體母牛體內(nèi)。投影幻燈片7——討論：聽完了過程介紹，可能一些同學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了問題。1、多莉羊和課本高產(chǎn)奶牛的克隆過程，有不同之處，找出操作過程的不同點(diǎn)？多莉克隆過程的受體細(xì)胞是去核卵細(xì)胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過程的受體細(xì)胞是去核卵母細(xì)胞；多莉克隆過程是將供體細(xì)胞核注入受體細(xì)胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過程是將供體細(xì)胞注入受體細(xì)胞。2、上述哪一種措施更科學(xué)？并說明理由？卵母細(xì)胞當(dāng)中的細(xì)胞周期蛋白含量、活性比卵細(xì)胞高，用它作受體更容易成功；將供體細(xì)胞注入受體細(xì)胞，使克隆動物更像供體動物，操作也方便。投影幻燈片7（討論題），組織學(xué)生進(jìn)一步討論分析：3、為什么通過核移植的方法能夠克隆出完整的動物個體？一一原理提示：其實(shí)是利用了動物體細(xì)胞核的全能性和卵細(xì)胞質(zhì)的全能性。4、用于核移植的供體細(xì)胞一般都選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。這是為什么？提示：培養(yǎng)的動物細(xì)胞一般當(dāng)傳代至10?50代左右時(shí)，部分細(xì)胞核型可能會發(fā)生變化，其細(xì)胞遺傳物質(zhì)可能會發(fā)生突變，而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細(xì)胞核移植中，為了保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)，通常采用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。5、在體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到受體卵母細(xì)胞之前，為什么要對卵母細(xì)胞去核？卵母細(xì)胞起什么作用？（為什么選擇卵母細(xì)胞作為核移植的受體細(xì)胞?）提示：為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價(jià)值的動物提供的體細(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)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐摹?、你認(rèn)為應(yīng)用上述體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？提示：克隆動物絕大部分DNA來自于供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA是來自于受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆的動物不是供核動物完全相同的復(fù)制。此外，即便動物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，核供體動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和核供體動物完全相同，從這一角度看，克隆動物不會是核供體動物100%的復(fù)制。7、總體來看，和動物的自然繁殖相比，用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物有什么特點(diǎn)？提示：自然繁殖屬于有性生殖，用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物屬于無性生殖，因此不會出現(xiàn)性狀分離與自由組合，能基本保持母本的優(yōu)良性狀。過渡：這項(xiàng)技術(shù)在生產(chǎn)生活中有哪些應(yīng)用呢？（二）體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景如果學(xué)生提出了一些應(yīng)用體細(xì)胞核移植技術(shù)的合理設(shè)想，就據(jù)此進(jìn)行小結(jié)，并對其在構(gòu)建生物反應(yīng)器和器官移植兩方面的應(yīng)用借助課件加以適當(dāng)點(diǎn)撥；如果有學(xué)生提出克隆人引起課堂紛爭，那就告訴他們以后會有專題涉及，本節(jié)暫不討論；如果學(xué)生一時(shí)提不出設(shè)想，那就讓他們閱讀P49兩段正文和P50第1段，通過下列問題進(jìn)行引導(dǎo)，再做總結(jié)?！締栴}1】在畜牧生產(chǎn)中，怎樣保持良種家畜產(chǎn)奶量大、生長快、瘦肉多等優(yōu)良性狀？瀕危動物自然繁殖率低，怎樣增加這些動物的存活數(shù)量？能無限制地推廣你的解決辦法嗎？【總結(jié)1】利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物（生殖性克隆），可以一一A、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育B、擴(kuò)大瀕危動物種群【問題2】（投影幻燈片人乳鐵蛋白）乳鐵蛋白是一種鐵結(jié)合性糖蛋白，廣泛存在于哺乳動物的分泌物中。研究報(bào)道，乳鐵蛋白具有多種生物學(xué)功能。乳鐵蛋白具有抗腫瘤活性。乳鐵蛋白是人類母乳中的一種天然蛋白，不僅能提高機(jī)體免疫力，還是嬰幼兒生長發(fā)育不可或缺的功能成分。據(jù)權(quán)威預(yù)測，人乳鐵蛋白全球市場在50億美元以上。你如何獲得大量的人乳鐵蛋白？資料信息：中國科學(xué)家2008年10月宣布成功培育人乳鐵蛋白轉(zhuǎn)基因奶?！究偨Y(jié)2】體細(xì)胞核移植與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相結(jié)合，培育轉(zhuǎn)基因克隆動物，還可以用來一一制備生物反應(yīng)器，生產(chǎn)珍貴的營養(yǎng)和藥物蛋白【問題3】能利用體細(xì)胞核移植技術(shù)來解決器官移植的供體來源短缺的問題嗎？資料信息：英國PPL公司2001年獲得轉(zhuǎn)基因克隆豬，可望用于異種器官移植。（這種基因敲除豬含有特異性的基因，可使人對豬器官產(chǎn)生排斥作用的免疫系統(tǒng)失活。）投影幻燈片5（體細(xì)胞核移植技術(shù)用于人類疾病治療）資料信息：我國科學(xué)家已于2009年2月2日宣布成功克隆人類胚胎）【總結(jié)3】利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆人類胚胎（治療性克?。?，分離胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過定向誘導(dǎo)分化，形成人體相應(yīng)的細(xì)胞、組織和器官，可望一一提供器官移植供體。補(bǔ)：利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物，還可以一一為科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)動物。過渡：動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景讓人充滿期待和驚嘆。但核移植技術(shù)的發(fā)展，至今也不過五六十年的歷史（課外讀P51：動物核移植技術(shù)發(fā)展簡史）。因此，它必然也會存在一些問題。歷史地來看，這些問題既在過去的發(fā)展過程中難以避免，又必須在今后的發(fā)展中，也可能由你去加以解決，使之更好地造福于人類。（三）體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題請學(xué)生課后閱讀P49小知識、P50第2段后自行歸納?！窘Y(jié)語】動物核移植技術(shù)的誕生、發(fā)展和應(yīng)用情況表明：技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)新，往往源于實(shí)踐的需要，并以科學(xué)的發(fā)展作為基礎(chǔ)，最終又會通過其實(shí)踐應(yīng)用來推動科學(xué)的進(jìn)步，影響社會的發(fā)展以及人們思想觀念的變化?！就卣寡由臁咳绻阏莆樟诉@套體細(xì)胞核移植技術(shù)，你想用它來解決什么問題？【開闊視野】哪些生物技術(shù)屬于“克隆”？動物個體的克隆（體細(xì)胞核移植和胚胎移植）植物組織培養(yǎng)營養(yǎng)生殖（扦插、嫁接）動物細(xì)胞培養(yǎng)PCR技術(shù)進(jìn)行DNA擴(kuò)增【課后反思】動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物，是動物細(xì)胞工程的重點(diǎn)內(nèi)容，也是近幾年來的熱點(diǎn)問題，通過電視和書報(bào)，學(xué)生對它們有一定的了解，如“多利”、中國的“克隆?！?。本部分內(nèi)容與必修1中的細(xì)胞分化和全能性、必修3的動物細(xì)胞培養(yǎng)和胚胎移植有緊密的聯(lián)系，動物細(xì)胞核的全能性是它的原理，因此在高考中可能會成為熱點(diǎn)內(nèi)容。雖然學(xué)生有所了解，但這部分內(nèi)容比較抽象，難理解，所以在教學(xué)過程中先以學(xué)生感興趣的內(nèi)容入手，如西游記中的孫悟空，把它比喻為克隆的鼻祖，來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。在實(shí)際講課中我發(fā)現(xiàn)存在些問題：1、部分學(xué)生對核移植過程中為什么是通過電刺激而不是用滅活的病毒使兩細(xì)胞融合不好理解。因?yàn)樯瞎?jié)課剛講過在動物細(xì)胞融合過程中常用滅活的病毒。2、沒有充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興