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

第3課時

動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物本節(jié)聚焦:1.什么是動物細(xì)胞核移植技術(shù)？2.動物體細(xì)胞核移植的基本過程是什么？3.體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有哪些？第二章

第2節(jié)

動物細(xì)胞工程從社會中來2017年我國科學(xué)家培育世界上首例體細(xì)胞克隆猴。1997年美國科學(xué)家從胚胎細(xì)胞“克隆了”兩只猴子。從社會中來核移植1.克隆猴用到了什么技術(shù)？動物細(xì)胞核具有全能性2.為什么用供體猴的一個細(xì)胞核進行移植就可以培育出與它幾乎一模一樣的克隆猴？動物胚胎細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易，而動物體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難，因此動物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植3.胚胎細(xì)胞克隆猴與體細(xì)胞克隆猴有什么不同？為什么體細(xì)胞克隆猴的誕生能夠轟動世界？從社會中來1.哺乳動物核移植的類型及特點2.非人靈長類動物體細(xì)胞核移植非常困難的兩個原因種類難易程度原因胚胎細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植較容易較難分化程度低，全能性易表現(xiàn)分化程度高，全能性難表現(xiàn)(1)供體的細(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；(2)非人靈長類動物胚胎進行操作的技術(shù)尚不完善。從社會中來用動物細(xì)胞核移植技術(shù)得到的動物稱為克隆動物，是一種無性生殖。3.克隆動物(1)供體：(2)受體：(3)結(jié)果：4.動物細(xì)胞核移植的概念理解動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核去掉核的卵母細(xì)胞形成重新組合的細(xì)胞并發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體。從社會中來一、體細(xì)胞核移植的過程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、該過程用到了哪些動物細(xì)胞工程的技術(shù)手段？

自主學(xué)習(xí)：

閱讀P53圖2-18，思考下列問題一、體細(xì)胞核移植的過程

從高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞

動物細(xì)胞培養(yǎng)

顯微操作去核

將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞電融合法使兩細(xì)胞融合早期胚胎激活重構(gòu)胚使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進程形成重構(gòu)胚將胚胎移入（受體）代孕母牛采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛（克隆牛）一、體細(xì)胞核移植的過程相關(guān)信息：

目前動物細(xì)胞核移植技術(shù)中普遍使用的去核方法是顯微操作法

梯度離心紫外光短時間照射

化學(xué)物質(zhì)處理

使DNA變性失活，達到去核的目的。

沒有刺破卵母細(xì)胞膜，對卵母細(xì)胞傷害小。通過顯微操作去核紡錘體——染色體復(fù)合物二體細(xì)胞核移植的過程（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)胞顯微操作去核對體細(xì)胞進行培養(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(1)材料的選擇：①供體：一般選優(yōu)良動物的傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞。②受體：一般為減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ期)的次級卵母細(xì)胞。(2)選擇MⅡ期卵母細(xì)胞的原因：①其細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達的物質(zhì)；②卵母細(xì)胞體積大，易操作；③卵母細(xì)胞卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。二體細(xì)胞核移植的過程（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)胞顯微操作去核對體細(xì)胞進行培養(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(3)卵母細(xì)胞去核的方法，“去核”去的是什么？顯微操作（去核）法去除的為紡錘體-染色體復(fù)合物。(4)將整個供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞中有何優(yōu)點？

去核時，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①對卵母細(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。直接將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞的透明帶內(nèi)二體細(xì)胞核移植的過程（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)胞顯微操作去核對體細(xì)胞進行培養(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(5)誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？電融合法供體核進入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。(6)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？激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程電刺激或Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑二體細(xì)胞核移植的過程（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)胞顯微操作去核對體細(xì)胞進行培養(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(8)該過程用到哪些技術(shù)手段？動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞核移植技術(shù)已分化的動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性(9)物細(xì)胞核移植說明？(7)新生牛的性別、基因？與供體相同二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題采集卵母細(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

去核對體細(xì)胞

進行培養(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)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞核移植技術(shù)課堂小結(jié)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）一、體細(xì)胞核移植的過程思考·討論：有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題2、你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆小牛，是對體細(xì)胞供體奶牛進行了100%的復(fù)制嗎？動物的發(fā)育及一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，克隆動物所生活的環(huán)境與核供體動物生活的環(huán)境不會完全相同。克隆動物遺傳物質(zhì)細(xì)胞核的DNA來自于供體動物的細(xì)胞核線粒體中的DNA供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞生活環(huán)境：不是對核供體動物進行100%的復(fù)制?？赡馨l(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異1、將供體細(xì)胞的細(xì)胞核移入卵母細(xì)胞前，為什么必須先卵母細(xì)胞進行去核操作？？保證核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)（基因）全部來自供體細(xì)胞。二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題采集卵母細(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

去核對體細(xì)胞

進行培養(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)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞融合動物細(xì)胞核移植技術(shù)課堂小結(jié)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）二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題由一個細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞群體。指基因型完全相同的個體或群體。

克隆是無性繁殖，具體地說，是指一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個體。一般指DNA分子擴增。①

動物細(xì)胞克隆②

動物克?、?/p>

植物克?、?/p>

DNA克隆動物細(xì)胞培養(yǎng)核移植植物組織培養(yǎng)PCR技術(shù)知識擴展：克隆與無性繁殖分子水平：細(xì)胞水平：個體水平：思考·討論：下列克隆分別用什么技術(shù)？體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景三資料1：將導(dǎo)入人乳鐵蛋白基因的細(xì)胞與去核卵母細(xì)胞重新組合后，培育出人乳鐵蛋白轉(zhuǎn)基因克隆奶牛。一、畜牧業(yè)：加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景(二）、在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：①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)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白。乳腺生物反應(yīng)器體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景②在治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；(二）、在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景資料2：將病人的體細(xì)胞與去核卵母細(xì)胞重新組合后，誘導(dǎo)其發(fā)育成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，再將它們移植給病人時可以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。③治療性克隆(二）、在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：治療性克隆與iPS細(xì)胞治療思考·討論：有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題3、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？請你預(yù)測它們應(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)胞中表達幾個關(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)流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實踐。

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、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。中國政府反對生殖性克隆支持治療性克隆2017年，克隆猴姐妹“中中”和“華華”的萌照登上了國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》的封面后，不少聞之者不由得歡呼起來——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看來長命百歲不是夢了！中國科學(xué)家堅守科學(xué)倫理底線的回答鏗鏘有力：“不！克隆非人靈長類動物的唯一目的是服務(wù)人類健康，但科研人員不考慮對人類進行相關(guān)研究”。自綿羊“多利”誕生之日起，圍繞克隆技術(shù)的倫理爭論就從未停止過。2003年1月，歐盟制定法案，制止克隆人；2003年12月，我國發(fā)布《人類胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》，規(guī)定禁止生殖性克隆人研究，允許開展胚胎干細(xì)胞和治療性克隆研究。中國政府反對生殖性克隆支持治療性克隆克隆人，會帶來哪些倫理和道德問題？1、研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；2、克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因；3、克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。裸鼠腫瘤動物模型早衰體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景(三)、在科研領(lǐng)域：體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景三資料3：將大熊貓的體細(xì)胞與兔的去核卵母細(xì)胞重新組合后，誘導(dǎo)其發(fā)育成囊胚。利用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆大熊貓胚胎。4、保護瀕危物種黑草黃弄蝶白鰭豚金絲猴該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量（不能提高生物多樣性）二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題應(yīng)用前景畜牧生產(chǎn)醫(yī)藥衛(wèi)生科研保護瀕危物種加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育①轉(zhuǎn)基因克隆動物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白②治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(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、組織或器官進行移植，避免免疫排斥①研究克隆動物，使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程②克隆遺傳背景相同的動物，分析致病基因③克隆特定疾病模型的動物，研究致病機制，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)用前景二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題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)克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現(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，免疫失調(diào)等。2.體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題相關(guān)資料：

培育克隆羊多莉時，共獲得了277個融合的細(xì)胞，早期發(fā)育成功的胚胎卻只有29個，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，用了127個卵母細(xì)胞，獲得109個核移植胚胎，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。存在問題一、概念檢測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，培育出新個體B.將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育岀新個體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)孕育培育出新個體即時練習(xí)D據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（）A.該技術(shù)涉及物細(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”同時擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻者的部分基因C2.2017年，某國批準(zhǔn)了首例使用細(xì)胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。即時練習(xí)二、拓展應(yīng)用1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護措施，但由于大熊貓的繁殖能力低，幼仔成活率也