動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第二節(jié)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物01.核心素養(yǎng)社會(huì)責(zé)任：能夠理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題?？茖W(xué)探究：概述動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的過程，舉例說出動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景。生命觀念：引導(dǎo)學(xué)生了解動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)。02.課標(biāo)要求1.說出動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的概念及分類。2.簡述通過動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過程。3.簡述體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題。體細(xì)胞核移植技術(shù)SOMATICNUCLEARTRANSFERTECHNIQUES2017年11月27日,中國科學(xué)院公布世界上首只體細(xì)胞克隆猴“中中”誕生，10天后第二只克隆猴“華華”誕生。這是人類第一次實(shí)現(xiàn)非人靈長類哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆，標(biāo)志著中國的克隆技術(shù)走在了世界的前列！什么是動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)？將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入

的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成

，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。動(dòng)物細(xì)胞核移植用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物。去核新胚胎減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母細(xì)胞中的“核”其實(shí)是紡錘體一染色體復(fù)合物。這里所說的“去核”是去除該復(fù)合物。以克隆羊“多莉”的誕生為例：去除細(xì)胞核黑色代孕母羊C克隆羊“多莉”白色母羊A黑色母羊B提取細(xì)胞核卵母細(xì)胞體細(xì)胞去核的卵母細(xì)胞細(xì)胞融合移植產(chǎn)下克隆羊“多莉”的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)來源于母羊

。A哺乳動(dòng)物核移植類型分為

細(xì)胞核移植和

細(xì)胞核移植。胚胎體胚胎細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植分化程度全能性強(qiáng)度核移植難度低高高低容易困難哺乳動(dòng)物核移植動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的原理是

具有全能性。動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核動(dòng)物細(xì)胞本身不具備全能性。易混點(diǎn)動(dòng)物細(xì)胞的全能性隨著動(dòng)物細(xì)胞分化程度的提高，其分化潛能逐漸受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整的動(dòng)物個(gè)體。在動(dòng)物體細(xì)胞核移植中，非人靈長類動(dòng)物的體細(xì)胞核移植非常困難。我國科學(xué)家經(jīng)過多年努力，攻克了這些障礙，終于在2017年成功獲得了體細(xì)胞克隆猴。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)其分化前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了胚胎發(fā)育率低。一方面對(duì)非人靈長類動(dòng)物胚胎進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。另一方面體細(xì)胞核移植過程SOMATICNUCLEARTRANSFERTECHNIQUES應(yīng)用體細(xì)胞核移植技術(shù)，我國已成功地克隆了牛、羊、豬和猴等多種哺乳動(dòng)物。下面以克隆高產(chǎn)奶牛為例，來說明體細(xì)胞核移植的大致過程。體細(xì)胞核移植的過程從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期高產(chǎn)奶牛(供體）通過顯微操作去核從牛身體的某部位上取體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)通過電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚將胚胎移入受體(代孕）母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的牛犢體細(xì)胞核移植的過程供體體細(xì)胞采集卵母細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)供體細(xì)胞體外培養(yǎng)至MⅡ期顯微操作去核去核的卵母細(xì)胞注入細(xì)胞融合重構(gòu)胚胚胎移植代孕母體生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的克隆個(gè)體關(guān)于重構(gòu)胚在形成重構(gòu)胚后，能不能立刻移植到代孕母體內(nèi)？為什么？還需用物理或化學(xué)方法（如電刺激、Ca載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。待其在體外發(fā)育到具備一定的胚胎結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行移植。重構(gòu)胚人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力。有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題為什么選用減數(shù)分裂MⅡ期的卵母細(xì)胞作受體細(xì)胞，原因是什么？Q1第二次分裂中期的卵母細(xì)胞內(nèi)所包含的遺傳物質(zhì)正好等于一個(gè)正常細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)。卵母細(xì)胞的自身優(yōu)點(diǎn)①細(xì)胞體積大，易操作。②含營養(yǎng)物質(zhì)豐富。③含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)。有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題在將體細(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？Q2為使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來供體細(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)胞的遺傳物質(zhì)去掉或?qū)⑵淦茐?。通過顯微操作去核有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題你認(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？Q3第一方面克隆動(dòng)物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但其核外還有少量的DNA，即線粒體中的DNA來自受體卵母細(xì)胞所以，用教材中所述的方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物不是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制。即便動(dòng)物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但動(dòng)物的一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，體細(xì)胞供體動(dòng)物生活的環(huán)境與克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境不會(huì)完全相同，其形成的行為、習(xí)性也不可能和體細(xì)胞供體動(dòng)物的完全相同?？寺?dòng)物在個(gè)體發(fā)育過程中可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動(dòng)物沒有的性狀。第二方面第三方面以上種種原因，說明上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動(dòng)物，并不能對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制。有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題體細(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？Q4有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題相似不同二者都是對(duì)體細(xì)胞進(jìn)行操作，且都需要結(jié)合動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)，體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得的重構(gòu)胚和iPS細(xì)胞都具有發(fā)育的全能性，誘導(dǎo)分化形成的細(xì)胞、組織、器官移植給患者時(shí)都可以避免免疫排斥反應(yīng)。體細(xì)胞核移植需要對(duì)體細(xì)胞進(jìn)行去核操作，誘導(dǎo)iPS細(xì)胞需要借助載體將特定基因?qū)爰?xì)胞。知識(shí)拓展目前動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用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。通過顯微操作去核梯度離心紫外線短時(shí)間照射體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景APPLICATIONPROSPECTS體細(xì)胞核移植技術(shù)在畜牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生以及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。下面我們一一展開介紹。畜牧生產(chǎn)可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。奶牛繁育羊群繁育醫(yī)藥衛(wèi)生生產(chǎn)藥物通過建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系，再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白。在治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。異種移植供體以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們移植給患者時(shí)可以避免免疫排異反應(yīng)。器官移植科研領(lǐng)域研究克隆動(dòng)物，可以幫助人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程。01.克隆特定疾病模型的動(dòng)物，還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。03.克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物，可以通過它們之間的對(duì)比來分析致病基因。02.在保護(hù)瀕危動(dòng)物方面，該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。04.課標(biāo)要求——目前存在的困擾——體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率仍然非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。核移植的理論研究較為滯后，需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。一些研究者指出，絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在健康問題，許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。當(dāng)堂檢測(cè)Q1從母羊甲的體細(xì)胞中取出細(xì)胞核，移植入母羊乙的去核卵母細(xì)胞中，融合后的細(xì)胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎，再植入另一只母羊丙的子宮內(nèi)。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同B.一般來說生出小羊的核基因型與甲羊完全相同C.生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定，所以該過程為有性生殖D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙3個(gè)親本的基因型與環(huán)境共同決定B當(dāng)堂檢測(cè)Q2下列有關(guān)體細(xì)胞核移植技術(shù)的說法不正確的是(

)A.體細(xì)胞核移植技術(shù)應(yīng)用的成功率非常高B.克隆技術(shù)的各個(gè)環(huán)節(jié)有待于進(jìn)一步改進(jìn)C.大多數(shù)克隆動(dòng)物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題D.克隆動(dòng)物食品的安全性問題仍然存有爭議A當(dāng)堂檢測(cè)Q3下列不屬于體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用是(

)A.保護(hù)瀕危物種B.大量生產(chǎn)紫杉醇C.獲得組織器官異體移植的供體D.加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育A當(dāng)堂檢測(cè)Q4治療性克隆有望解決供體器官短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)，下圖表示治療性克隆的部分過程。據(jù)圖判斷，下列說法正確的是(

)AA.過程①表示