资源简介

(共28张PPT)
第2节 动物细胞工程
第3课时：动物体细胞核移植技术和克隆动物
第二章
本节聚焦
1、什么是动物细胞核移植技术？
2、动物体细胞核移植的基本过程是什么？
3、体细胞核移植技术的应用前景有哪些？
4、怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？
“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？
情境导入
2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。
在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗
其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢
情境导入
1.概念：
将动物的一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2.原理：
动物细胞核的全能性
4.哺乳动物核移植分类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，表现全能性容易
减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母细胞中的“核”其实是纺锤体-染色体复合物。“去核”是去除该复合物。
细胞分化程度高，表现全能性十分困难
3.生殖方式：
无性生殖
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
体细胞或者胚胎细胞
难度小
难度大
供体：一个细胞的细胞核
受体：去掉核的卵母细胞
一.动物体细胞核移植技术
5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因
①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其______前的功能状态，这导致了_____________；
胚胎发育率低
②对非人灵长类动物_____进行操作的技术尚不完善。
胚胎
分化
非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物
我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。
从1996年“多莉羊”成功诞生后，短短20年，人们已成功获得多种克隆动物。
一.动物体细胞核移植技术
[思考]为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。
在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。
[思考]下列克隆分别用什么技术
动物细胞克隆——
动物克隆——
植物克隆——
DNA克隆——
动物细胞培养
核移植
植物组织培养
PCR技术
克隆技术
一.动物体细胞核移植技术
自主学习：阅读P53图2-18，思考下列问题
1.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？采集的卵母细胞应培养至 ；
卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？
2.注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？
3.诱导融合的方法？融合的结果？
4.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？
5.该过程用到哪些技术手段？
（以体细胞克隆牛为例）
二.体细胞核移植过程
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内二.体细胞核移植过程卵母细胞体积大、容易操作；卵母细胞营养物质丰富，为发育提供充足营养卵母细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质因为10代以内的细胞保证了供体细胞正常的遗传基础。为何选用MⅡ卵母细胞 问一般选用10代以内的细胞，为什么？问采集卵母细胞，体外培养至MⅡ期二.体细胞核移植过程通过显微操作去核梯度离心紫外光短时间照射化学物质处理使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。纺锤体——染色体复合物卵母细胞去核的原因是什么？方法是什么？问为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞；并防止细胞染色体的数量发生变化方法：显微操作法二.体细胞核移植过程目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法，也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法时在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
P54
相关信息
二.体细胞核移植过程
将供体细胞注射入去核的卵母细胞将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因问对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。高产奶牛(供体)二.体细胞核移植过程
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。
什么是重构胚？处理重构胚的目的是什么？
问
用物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程
将胚胎移入受体
(代孕)母牛体内
克隆犊牛
二.体细胞核移植过程
重构胚克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？问克隆动物遗传物质细胞核的DNA来自于供体动物的细胞核线粒体中的DNA供体细胞和卵母细胞生活环境：性状可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛二.体细胞核移植过程早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合重构胚早期胚胎通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程将胚胎移入受体（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期去核的卵母细胞供体细胞培养将供体细胞注入去核的卵母细胞通过显微操作去核高产奶牛（供体）从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛该过程中应用到了哪些技术？动物细胞核移植动物细胞培养动物细胞融合早期胚胎培养胚胎移植已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性问该技术证明了什么？问二.体细胞核移植过程加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t。（1）在畜牧生产中1.应用前景三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（2）医药卫生领域：A.利用此技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。乳腺生物反应器1.应用前景三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（2）医药卫生领域：B.治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。治疗性克隆1.应用前景三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（2）医药卫生领域：C.患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。1.应用前景三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题①研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。（3）在科研领域：（4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量1.应用前景三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（1）成功率低：克隆胚胎移植成功率平均不到10%许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷、免疫缺陷等。需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合；（3）健康问题：（2）理论研究较为滞后：2.存在的问题三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题小结：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
前景 畜牧业 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
保护濒危物种 医药卫生 ①作为生物反应器生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可用于异种移植；
③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化形成相应的细胞组织或器官，可用于器官移植
问题 成功率非常低 克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷 三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
课堂总结
1. 假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它"复生"的方案中可行的是（ ）
A. 将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育出新个体
B. 将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育出新个体
C. 将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体
D. 将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中, 经孕育培育出新个体
D
练习与应用
一. 概念检测
2. 2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育"三亲婴儿"的申请。其培育过程可选用如下技术路线。据图分析下列叙述错误的是
A. 该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作
B. 该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
C. 卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给
"三亲婴儿"
D. "三亲婴儿"同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
练习与应用
解析：A、由题图可知，该技术涉及动物细胞培养、动物细胞核移植、体外受精等操作
B、母亲为“三亲婴儿”提供的是卵母细胞的细胞核，后代的线粒体基因来自捐献者的卵母细胞，故该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，
C、捐献者携带的红绿色盲基因位于其细胞核内，而捐献者给三亲婴儿提供的是卵母细胞的细胞质，故捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给“三亲婴儿”
D“三亲婴儿”的细胞核基因一半来自母亲，一半来自父亲，线粒体基因来自于卵母细胞捐献者
√
1. 大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大熊猫及其生存环境, 对此你有什么看法
是否赞成克隆大熊猫，学生的回答只要言之有理，就应该予以支持，并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，都应该保护好大熊猫的生存环境，否则即使成功克隆了大熊猫，它们没有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。
二.拓展应用
练习与应用
2. 2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的;或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据。你也可以调查克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。
在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。
二.拓展应用
练习与应用

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