高中三年級(jí)上學(xué)期生物《動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物》教學(xué)課件

動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

毫毛來(lái)自體細(xì)胞，科學(xué)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來(lái)嗎？

2017年，我國(guó)科學(xué)家通過(guò)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)首次培育了體細(xì)胞克隆猴，分別叫“中中”和“華華”。

將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的______移入______________中，使這個(gè)______________發(fā)育成_______，繼而發(fā)育成_________的技術(shù)，稱為動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)。一、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物的概念1.概念：細(xì)胞核去核的卵母細(xì)胞重新組合的細(xì)胞新胚胎動(dòng)物個(gè)體用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)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。3.類型：①胚胎細(xì)胞核移植：胚胎細(xì)胞分化程度__，表現(xiàn)全能性________低相對(duì)容易②體細(xì)胞核移植：動(dòng)物體細(xì)胞分化程度__，表現(xiàn)全能性________高十分困難因此動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植4.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；胚胎分化二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程（以體細(xì)胞克隆牛為例）采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛取體細(xì)胞

顯微操作去核（實(shí)際上是去除紡錘體-染色體復(fù)合物）

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞電融合法使兩細(xì)胞融合供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞形成重構(gòu)胚激活重構(gòu)胚使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程早期胚胎用物理或化學(xué)方法：（電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑）將胚胎移入（受體）代孕母牛生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛（克隆牛）1.該過(guò)程中應(yīng)用到的技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植2.選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因①卵母細(xì)胞體積大，易操作②含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件3.將供體細(xì)胞整個(gè)注入去核卵母細(xì)胞中的原因：保證供核不被破壞，操作也更方便。

目前動(dòng)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，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。這些方法時(shí)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。相關(guān)信息有關(guān)體細(xì)胞核移植的問(wèn)題1.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？

為了使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物提供的體細(xì)胞。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？不是對(duì)核供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制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性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果，克隆動(dòng)物所處的環(huán)境與核供體細(xì)胞生活的環(huán)境不會(huì)完全相同；③克隆動(dòng)物在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中有可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異；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(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，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(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。三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題1.應(yīng)用前景：（1）畜牧生產(chǎn)：加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。（2）醫(yī)藥衛(wèi)生：

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。（3）治療人類疾病：①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；②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，將它們移植給患者時(shí)可以避免免疫排斥反應(yīng)；（4）科研方面：①研究克隆動(dòng)物可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，還能為研究該疾病機(jī)制和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助（5）保護(hù)瀕危動(dòng)物：有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。2.存在的問(wèn)題：（1）該技術(shù)的成功率非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步改進(jìn)。（2）相對(duì)于技術(shù)研