2.2.3動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物課件-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修32

2.2動(dòng)物細(xì)胞工程三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物什么是動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)？動(dòng)物體細(xì)胞核移植的基本過(guò)程是什么?本節(jié)聚焦123體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有哪些?4怎樣理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題？

“（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）。”這是《西游記》中的一段描述，展示了中華先賢的想象力。視頻西游記片段

2017年，中國(guó)的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實(shí)，他們利用體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”（如下圖)?？寺『锏倪^(guò)程當(dāng)然不會(huì)像孫悟空吹口氣那么簡(jiǎn)單，最大的困難是如何才能激發(fā)動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)其全能性。毫毛來(lái)自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來(lái)嗎？1.概念：將動(dòng)物一個(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)?？寺?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)性生殖因此動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植01動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)克隆是指由一個(gè)共同的祖先，通過(guò)無(wú)性繁殖產(chǎn)生一群遺傳特性相同的DNA分子、細(xì)胞或個(gè)體。拓展：克隆1.定義：2.三個(gè)層次：DNA（分子）細(xì)胞個(gè)體單克隆抗體技術(shù)、PCR技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)核移植技術(shù)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(guò)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。01動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)02體細(xì)胞核移植的過(guò)程1、選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因？要對(duì)卵母細(xì)胞作何處理？2、卵母細(xì)胞去核的方法？“去核”去的是什么？為什么要去核？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、克隆動(dòng)物有哪幾個(gè)親本？克隆動(dòng)物的性狀表現(xiàn)與這些親本的關(guān)系如何？克隆出的小牛是對(duì)體細(xì)胞供體奶牛進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？7、該實(shí)驗(yàn)可以證明？8、該過(guò)程用到哪些技術(shù)手段？

（以體細(xì)胞克隆牛為例）認(rèn)真閱讀P53圖2-18，思考下列問(wèn)題并完成《金版》P59體細(xì)胞核移植過(guò)程：③卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。02體細(xì)胞核移植的過(guò)程②卵母細(xì)胞卵黃多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。①卵母細(xì)胞體積大，易于操作（紡錘體——染色體復(fù)合物）使DNA變性失活，達(dá)到去核的目的。沒(méi)有刺破卵母細(xì)胞膜，對(duì)卵母細(xì)胞傷害小。梯度離心、紫外光短時(shí)間照射、化學(xué)物質(zhì)處理去核原因：保證克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)最大限度來(lái)自優(yōu)良供體。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)一般選用10以內(nèi)的細(xì)胞，是因?yàn)開(kāi)__________________________________10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型*去核時(shí)，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供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)_________________________________________________02體細(xì)胞核移植的過(guò)程保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞；操作方便。人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)發(fā)育到桑葚胚或囊胚，不宜到原腸胚克隆產(chǎn)生的新個(gè)體的親本有三個(gè)：體細(xì)胞核供體、受體卵母細(xì)胞、代孕母體。①克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)細(xì)胞核的DNA來(lái)自于供體動(dòng)物的細(xì)胞核線粒體中的DNA供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞提示：生物的性狀受細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同控制；生物的性狀還受環(huán)境因素的影響②環(huán)境也會(huì)影響克隆動(dòng)物的性狀，其環(huán)境與供體不完全相同；③可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。證明了動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性。將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)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？①克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自供體動(dòng)物的細(xì)胞核，但線粒體中的DNA（細(xì)胞質(zhì)中的DNA）同時(shí)來(lái)自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞②環(huán)境也會(huì)影響克隆動(dòng)物的性狀，其環(huán)境與供體不完全相同；③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(wèn)題提示：生物的性狀受細(xì)胞核基因和細(xì)胞質(zhì)基因共同控制生物的性狀還受環(huán)境因素的影響將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)02體細(xì)胞核移植的過(guò)程取供體體細(xì)胞（供核）動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)供體細(xì)胞采集卵巢卵母細(xì)胞（供質(zhì)）去核去核卵母細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞融合重構(gòu)胚重組胚胎胚胎移植代孕母體生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛（顯微操作法）（電刺激）物理或化學(xué)方法4、體細(xì)胞核移植的過(guò)程培養(yǎng)到MⅡ中期激活（克隆動(dòng)物）注入無(wú)性生殖早期胚胎培養(yǎng)《金》P61例1、例2、P6313；P637、8、14、113.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。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)。體細(xì)胞核移植技術(shù)對(duì)核供體細(xì)胞有較高要求；可誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞的細(xì)胞來(lái)源相對(duì)廣些。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。思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問(wèn)題應(yīng)用前景體細(xì)胞核移植在畜牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生以及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。（1）在畜牧生產(chǎn)中加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：①通過(guò)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；03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題乳腺生物反應(yīng)器（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：②在治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以用于異種移植；③以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，將它們一直給患者時(shí)可以避免免疫排斥反應(yīng)。03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題（3）在科研領(lǐng)域：①研究克隆動(dòng)物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程；②克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物，可以通過(guò)它們之間的對(duì)比來(lái)分析致病基因；③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(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。（4）在保護(hù)瀕危物種方面：該技術(shù)有望增加瀕危物種的存貨數(shù)量03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題應(yīng)用前景畜牧業(yè)醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物用作生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為異種移植供體自體核移植→胚胎干細(xì)胞→誘導(dǎo)分化→供體基礎(chǔ)理論研究保護(hù)瀕危物種轉(zhuǎn)入可在動(dòng)物體特定部位高效表達(dá)的目的基因敲除控制特定分子（可被人體免疫系統(tǒng)識(shí)別為抗原）合成的基因03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題應(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使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程②分析致病基因③研究致病機(jī)制，開(kāi)發(fā)藥物增加瀕危物種存活數(shù)量①成功率非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)；②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；③一些研究者指出，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、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題【課堂小結(jié)】用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚通過(guò)顯微操作去核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練習(xí)與應(yīng)用

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(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（

）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)者的部分基因練習(xí)與應(yīng)用

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(lái)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?

提示：是否贊成克隆大熊貓，只要言之有理，無(wú)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(méi)有適宜的生存環(huán)境，也可能走向滅絕。練習(xí)與應(yīng)用

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(lè)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