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1、选择性必修选择性必修3 3第第2 2章章 细胞工程细胞工程本节聚焦本节聚焦:l什么是动物细胞核移植技术？什么是动物细胞核移植技术？l动物体细胞核移植的基本过程是什么？动物体细胞核移植的基本过程是什么？l体细胞核移植的应用前景和存在问题有体细胞核移植的应用前景和存在问题有哪些？哪些？第第2 2节节 动物细胞工程动物细胞工程（三三）动物体细胞核移植技术和克隆动物）动物体细胞核移植技术和克隆动物先贤的奇思妙想：先贤的奇思妙想：西西游游记记中中的的这这段段描描述述，展展示示了了中中华华先先贤贤的的想想象象力力。毫毫毛毛来来自自体体细细胞胞，我我们能用体细胞变出猴来吗们能用体细胞变出猴来吗？201720
2、17年，中国的科学家年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他将这一幕变成了现实，他们利用们利用体细胞核移植技术体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴成功克隆出两只猕猴“中中中中”和和“华华华华”。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变变”出猴来吗？出猴来吗？1.1.概念：概念：将动物一个细胞的将动物一个细胞的 ，移入，移入 中，使这个重新中，使这个重新组合的细胞发育成组合的细胞发育成 ，继而，继而发育成发育成 的技术。的技术。用核移植的方法得到的动物称为用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。克隆动物。2.2.原理：原理：动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性4 4.种类种类：
3、胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低低，表现全能性容易细胞分化程度高高，表现全能性十分困难3.3.生殖方式：生殖方式：无性生殖无性生殖因此动物体细胞核移植的难度明显因此动物体细胞核移植的难度明显高于高于胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植一、动物细胞核移植技术细胞核细胞核去核的卵母细胞去核的卵母细胞新胚胎新胚胎动物个体动物个体供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其_前的功能前的功能状态，这导致了状态，这导致了_；胚胎发育率低对非人灵长类动物对非人灵长类动物_进行操作的技术尚不完善。进行操作的技术尚不完善。胚胎分化5.5.非人灵长类动物体细胞
4、核移植的困难原因非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因20172017年我国培育世界年我国培育世界上上首例体细胞克隆猴克隆猴一、动物细胞核移植技术二、体细胞核移植的过程将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内二、体细胞核移植的过程体积大、营养多、容易操作；体积大、营养多、容易操作；含有含有促使细胞核表达全能性促使细胞核表达全能性的的物质物质高产奶牛高产奶牛(供体供体)为何为何选用选用M卵母细胞卵母细胞?问问采集卵母细胞，采集卵母细胞，体外培养至体外培养至MM期期二、体细胞核移植的过程通过显微操作去核通过显微操作去核梯度离心梯度离心紫外光紫外光短时间照射短时间照射化学化学物质处理物
5、质处理 使使DNADNA变性失活，达到去变性失活，达到去核的目的。核的目的。没有没有刺破卵母细胞膜，刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。对卵母细胞伤害小。纺锤体纺锤体染色体复合物染色体复合物卵母细胞去核的原因是什么卵母细胞去核的原因是什么？方法方法是什么是什么？问问为为使核移植动物使核移植动物的核遗传物质的核遗传物质全部全部来自供体的细胞；来自供体的细胞；并防止并防止细胞染色体的数量发生变化细胞染色体的数量发生变化方法方法：显微操作法二、体细胞核移植的过程将将供体细胞供体细胞注射入注射入去核的卵母细胞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将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？问问
6、对卵母细胞损伤较小；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。保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。二、体细胞核移植的过程通过通过电融合法电融合法使两细胞使两细胞融合，供体核进入卵母融合，供体核进入卵母细胞，形成细胞，形成重构重构胚胚。重构胚重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。成个体的能力。什么是重构胚？处理重构胚的目的是什么？什么是重构胚？处理重构胚的目的是什么？问问用物理或化学方法（电刺激、用物理或化学方法（电刺激、CaCa2+2+载体、乙醇和蛋白酶合成载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等抑制剂等）激活重构胚，使其完成细
7、胞分裂和发育进程激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内克隆犊牛二、体细胞核移植的过程重构胚重构胚克隆动物是对体细胞供体动物进行了克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%100%的复制吗的复制吗？为什么为什么？问问克隆动物克隆动物遗传物质遗传物质细胞核细胞核的的DNADNA来自于来自于供体供体动物的细胞核动物的细胞核线粒体中的线粒体中的DNADNA供体供体细胞细胞和和卵母卵母细胞细胞生活环境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出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛物质基
8、本相同的犊牛二、体细胞核移植的过程早早期期胚胚胎胎培培养养胚胚胎胎移移植植动动物物细细胞胞融融合合重构胚重构胚早期胚胎早期胚胎通过通过电融合法电融合法使两细胞融合，使两细胞融合，供体核进入卵母细胞供体核进入卵母细胞用用物理或化学方法激物理或化学方法激活重构胚活重构胚，使其完成，使其完成细胞分裂和发育细胞分裂和发育过程过程将将胚胎移入受体胚胎移入受体（代孕）母牛体内（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的采集牛卵巢中的卵母细胞，在体卵母细胞，在体外培养到外培养到MM期期去核的卵母细胞去核的卵母细胞供体细胞培养供体细胞培养将将供体细胞注入供体细胞注入去核的卵母细胞去核的卵母细胞通过通过显微显微操作操作去核去
9、核高产奶牛高产奶牛（供体供体）从供体身体的某从供体身体的某一部位（如耳）一部位（如耳）上取上取体细胞体细胞生出生出与供体奶牛遗传物与供体奶牛遗传物质基本相同质基本相同的犊牛的犊牛该过程中应用到了哪些技术？该过程中应用到了哪些技术？动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞培养动物细胞培养动物细胞融合动物细胞融合早期胚胎培养早期胚胎培养胚胎移植胚胎移植问问(1)(1)在在畜牧生产畜牧生产中中加速家畜加速家畜遗传改良进程遗传改良进程、促进、促进优良畜群繁育优良畜群繁育三、体细胞核移植技术的应用前景在在治疗人类疾病时治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为胞、组织或器官
10、可以作为异种移植的供体异种移植的供体；以患者作为供体培育的人核移植以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们一直给患者时可以避免将它们一直给患者时可以避免免疫排斥反应免疫排斥反应。(2)(2)在医药卫生领域在医药卫生领域作为生物反应器生产医用蛋白；作为生物反应器生产医用蛋白；三、体细胞核移植技术的应用前景乳腺生物反应器乳腺生物反应器(3)(3)在在科研科研领域：领域：研究克隆动物可以使人类更深入地了解研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育胚胎发育及衰老过程及衰老过程；克隆一批克隆一批遗传背景相
11、同遗传背景相同的动物，可以通过的动物，可以通过它们之间的对比来分析它们之间的对比来分析致病基因致病基因；克隆特定克隆特定疾病模型疾病模型的动物，还能为研究该的动物，还能为研究该疾病的疾病的致病机制致病机制和和开发相应的药物开发相应的药物提供帮助。提供帮助。三、体细胞核移植技术的应用前景(4)(4)在在保护濒危物种方面保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量三、体细胞核移植技术的应用前景许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过大，异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，免疫失调等。易出现早常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失调等。易出现早衰（多利羊
12、猜想）。衰（多利羊猜想）。胚胎移植胚胎移植动物幼体产出概率动物幼体产出概率1010(1)(1)成功率低成功率低(2)(2)克隆动物存在健康问题克隆动物存在健康问题(3)(3)克隆动物克隆动物食品的安全性问题食品的安全性问题存在争议存在争议三、体细胞核移植技术存在的问题小结：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作为生物反应器生产医用蛋白；转基因克隆动物的细胞、组织或器官可用于异种移植；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本节小结理论基
13、础动物体细胞核的全能性胚胎细胞核移植原理：类型：体细胞核移植采集卵母细胞，在采集卵母细胞，在体外培养到体外培养到MM期期从供体高产奶牛从供体高产奶牛身上取身上取体细胞体细胞显微操作显微操作去核去核对体细胞进行对体细胞进行培养培养去核的卵母细胞去核的卵母细胞供体细胞供体细胞电融合法电融合法将将供体细胞供体细胞注入注入去核的卵母细胞去核的卵母细胞重构胚重构胚用用物理或物理或 化学方法化学方法激活重构胚，激活重构胚，使其完成使其完成 细胞分裂和发育细胞分裂和发育早期胚胎早期胚胎将将胚胎移入受体胚胎移入受体（代孕）母牛体内（代孕）母牛体内生出与生出与供体供体奶牛奶牛遗传遗传物质基本相同物质基本相同的犊
14、牛的犊牛动物体物体细胞核移植技胞核移植技术和克隆和克隆动物物理论基础应用前景畜牧业保护濒危物种医药卫生1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它复生复生的方案中可行的是的方案中可行的是（）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将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中,
15、经孕育培育出新个体经孕育培育出新个体D教材课后习题概念检测2.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育三亲婴儿三亲婴儿的申请。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（）CA.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作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三亲婴儿D.三亲婴儿三亲婴儿同时
16、拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因教材课后习题概念检测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，认为保护大熊解这方面的研究进展。也有人
17、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,对此你有什么看法对此你有什么看法?提示：提示：是否赞成克隆大熊猫，只要言之有理，无论赞成还是反对克隆大熊猫的研是否赞成克隆大熊猫，只要言之有理，无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，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。有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。教材课后习题拓展应用2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物年，世界上第一只用体细胞克隆的动物
18、多莉，因患有严重的肺部疾病被实施多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在岁，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，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的
19、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。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。提示：提示：在搜集证据的过程中，要注意证据的来源在搜集证据的过程中，要注意证据的来源及其真实性和可靠性，虽然目前对克隆动物的早衰及其真实性和可靠性，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、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。农牧业等领域。教材课后习题拓展应用