【生物】動(dòng)物細(xì)胞工程第3課時(shí) 2023-2024學(xué)年高二生物同步備課課件（人教版2019選擇性必修3）

聚焦學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1.掌握動(dòng)物體細(xì)胞核移植的概念及基本過(guò)程2.闡明體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景3.理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題

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)與克隆動(dòng)物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)。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物。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(wú)性生殖一.動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)供體一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核受體相關(guān)消息：減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期)的卵母細(xì)胞中的“核”其實(shí)是：文中所說(shuō)的“去核”是去除紡錘體-染色體復(fù)合物核：紡錘體-染色體復(fù)合物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)物一般指DNA分子擴(kuò)增，如PCR技術(shù)，還包括單克隆抗體技術(shù)。由一個(gè)細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞群體，如動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。分子水平：細(xì)胞水平：個(gè)體水平：在生物學(xué)上，克隆是無(wú)性繁殖，具體地說(shuō)，是指一個(gè)共同的祖先，通過(guò)無(wú)性繁殖的方法產(chǎn)生出來(lái)的一群遺傳特性相同的分子、細(xì)胞或個(gè)體。延伸拓展：克?。–lone)克隆技術(shù)：是一個(gè)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”。指基因型完全相同的個(gè)體或群體，如植物組織培養(yǎng)技術(shù)、核移植技術(shù)。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

；2)卵母細(xì)胞去核的方法？“去核”去的是什么？3)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？4)誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？5)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？6)該過(guò)程用到了哪些動(dòng)物細(xì)胞工程的技術(shù)手段？

自主學(xué)習(xí)：

閱讀P53圖2-18，思考下列問(wèn)題二.體細(xì)胞核移植的過(guò)程（以體細(xì)胞克隆牛為例)1.卵母細(xì)胞去核2)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。這些方法是在沒(méi)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。1)去核的原因保證克隆動(dòng)物的核基因全部來(lái)自供體細(xì)胞。二.體細(xì)胞核移植的過(guò)程3)“去核”實(shí)際上是去除紡錘體-染色體復(fù)合物，由于MⅡ期卵母細(xì)胞核的位置靠近第一極體，用微型吸管一般一并吸出第一極體。次級(jí)卵母細(xì)胞第一極體MⅡ期：減數(shù)第二次分裂中期2.核移植操作將供體細(xì)胞整個(gè)注入去核卵母細(xì)胞1)操作簡(jiǎn)單，對(duì)卵母細(xì)胞損傷較?。?)保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞。3.誘導(dǎo)細(xì)胞融合的方法和結(jié)果：電融合法；形成重構(gòu)胚。4.重構(gòu)胚2)激活方法：用物理或化學(xué)方法（如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑)激活。1)概念：是指人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。3)激活重構(gòu)胚的目的：使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。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)胞融合重構(gòu)胚早期胚胎兩細(xì)胞融合激活重構(gòu)胚采集牛卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞培養(yǎng)核移植高產(chǎn)奶牛（供體)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛顯微操作去核取體細(xì)胞將胚胎移入受體（代孕)母牛體內(nèi)動(dòng)物體細(xì)胞核移植5.整個(gè)過(guò)程中應(yīng)用到的技術(shù)1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)2)動(dòng)物細(xì)胞融合3)早期胚胎培養(yǎng)4)胚胎移植5)動(dòng)物細(xì)胞核移植2)細(xì)胞質(zhì)中的DNA（線粒體中的DNA)同時(shí)來(lái)自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞，一部分性狀和卵母細(xì)胞受體一致；3)生物性狀還受到環(huán)境因素的影響，克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境與核供體動(dòng)物生活的環(huán)境不會(huì)完全相同。6.克隆動(dòng)物的性狀表現(xiàn)表現(xiàn)型

=

基因型

+

環(huán)境1)克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自供體動(dòng)物的細(xì)胞核，絕大多數(shù)性狀和核供體一致；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)用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚（如電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)思考1：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？思考2：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(guò)程是完全不同的。①通過(guò)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)。②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(lái)源相對(duì)廣一些，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。治療性克隆與iPS細(xì)胞治療病人取核去核卵母細(xì)胞重構(gòu)胚胎各種細(xì)胞組織或器官誘導(dǎo)取出體細(xì)胞核移植移植成纖維細(xì)胞取出轉(zhuǎn)入相關(guān)因子iPS細(xì)胞各種細(xì)胞組織或器官胚胎干細(xì)胞取出誘導(dǎo)移植治療性克隆iPS細(xì)胞治療細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化③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。應(yīng)用前景畜牧生產(chǎn)醫(yī)藥衛(wèi)生科研保護(hù)瀕危物種加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育①轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白②治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以用于異體移植③以患者作為供體培育相應(yīng)細(xì)胞、組織或器官進(jìn)行移植，避免免疫排斥①研究克隆動(dòng)物，使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程②克隆遺傳背景相同的動(dòng)物，分析致病基因③克隆特定疾病模型的動(dòng)物，研究致病機(jī)制，開發(fā)相應(yīng)藥物增加瀕危物種，增加存活數(shù)量1.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景三.應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題1)體細(xì)胞核移植技術(shù)成功率非常低2)核移植的理論研究較為滯后3)絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在健康問(wèn)題，許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷；如體型過(guò)大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調(diào)等。2.存在的問(wèn)題相關(guān)資料：培育克隆羊多莉時(shí)，共獲得了277個(gè)融合的細(xì)胞，早期發(fā)育成功的胚胎卻只有29個(gè)，移植后成功懷孕的母羊僅有1只，成功率只有0.36%。培育體細(xì)胞克隆猴時(shí)，用了127個(gè)卵母細(xì)胞，獲得109個(gè)核移植胚胎，移植給21只代孕母猴，只有6只成功懷孕，最后只誕生了2只健康的小猴，成功率為1.57%。多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，壽命只有7歲，而普通羊的平均壽命是12歲。存在問(wèn)題概述過(guò)程動(dòng)物細(xì)胞核移植結(jié)果生殖方式原理分類動(dòng)物細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)前景和問(wèn)題畜牧生產(chǎn)、保護(hù)瀕危物種、醫(yī)藥衛(wèi)生、科研成功率低、理論研究滯后、健康問(wèn)題課堂小結(jié)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)思殷H的受精卵中，培域植育出新個(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(guò)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A.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3.下圖為哺乳動(dòng)物(羊)的生殖過(guò)程示意圖,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.個(gè)體②為克隆動(dòng)物,細(xì)胞c為高度分化的體細(xì)胞B.個(gè)體②的遺傳性狀與提供細(xì)胞c的羊不完全相同