动物体细胞核移植技术和克隆动物高二下学期生物人教版选择性必修3

第二节动物体细胞核移植技术和克隆动物01.核心素养社会责任：能够理性看待体细胞核移植技术存在的问题。科学探究：概述动物细胞核移植技术的过程，举例说出动物体细胞核移植技术的应用前景。生命观念：引导学生了解动物体细胞核移植技术。02.课标要求1.说出动物细胞核移植技术的概念及分类。2.简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。3.简述体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。体细胞核移植技术SOMATICNUCLEARTRANSFERTECHNIQUES2017年11月27日,中国科学院公布世界上首只体细胞克隆猴“中中”诞生，10天后第二只克隆猴“华华”诞生。这是人类第一次实现非人灵长类哺乳动物体细胞克隆，标志着中国的克隆技术走在了世界的前列！什么是动物细胞核移植技术？将动物一个细胞的细胞核移入

的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成

，继而发育成动物个体的技术。动物细胞核移植用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。去核新胚胎减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母细胞中的“核”其实是纺锤体一染色体复合物。这里所说的“去核”是去除该复合物。以克隆羊“多莉”的诞生为例：去除细胞核黑色代孕母羊C克隆羊“多莉”白色母羊A黑色母羊B提取细胞核卵母细胞体细胞去核的卵母细胞细胞融合移植产下克隆羊“多莉”的细胞核遗传物质来源于母羊

。A哺乳动物核移植类型分为

细胞核移植和

细胞核移植。胚胎体胚胎细胞核移植体细胞核移植分化程度全能性强度核移植难度低高高低容易困难哺乳动物核移植动物细胞核移植技术的原理是

具有全能性。动物细胞的细胞核动物细胞本身不具备全能性。易混点动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高，其分化潜能逐渐受到限制，不能经培养直接发育成完整的动物个体。在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于在2017年成功获得了体细胞克隆猴。供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低。一方面对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。另一方面体细胞核移植过程SOMATICNUCLEARTRANSFERTECHNIQUES应用体细胞核移植技术，我国已成功地克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物。下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程。体细胞核移植的过程从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体）通过显微操作去核从牛身体的某部位上取体细胞进行培养通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚将胚胎移入受体(代孕）母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的牛犊体细胞核移植的过程供体体细胞采集卵母细胞细胞培养供体细胞体外培养至MⅡ期显微操作去核去核的卵母细胞注入细胞融合重构胚胚胎移植代孕母体生出与供体遗传物质基本相同的克隆个体关于重构胚在形成重构胚后，能不能立刻移植到代孕母体内？为什么？还需用物理或化学方法（如电刺激、Ca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。待其在体外发育到具备一定的胚胎结构后再进行移植。重构胚人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。有关体细胞核移植的问题为什么选用减数分裂MⅡ期的卵母细胞作受体细胞，原因是什么？Q1第二次分裂中期的卵母细胞内所包含的遗传物质正好等于一个正常细胞内的遗传物质。卵母细胞的自身优点①细胞体积大，易操作。②含营养物质丰富。③含有促使细胞核表达全能性的物质。有关体细胞核移植的问题在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？Q2为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来供体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。通过显微操作去核有关体细胞核移植的问题你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？Q3第一方面克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA来自受体卵母细胞所以，用教材中所述的方法生产的克隆动物不是对体细胞供体动物进行了100%的复制。即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，体细胞供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和体细胞供体动物的完全相同。克隆动物在个体发育过程中可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。第二方面第三方面以上种种原因，说明上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，并不能对体细胞供体动物进行100%的复制。有关体细胞核移植的问题体细胞核移植技术与诱导IPS细胞相比，有什么相似或不同之处？Q4有关体细胞核移植的问题相似不同二者都是对体细胞进行操作，且都需要结合动物细胞培养技术才能实现，体细胞核移植技术获得的重构胚和iPS细胞都具有发育的全能性，诱导分化形成的细胞、组织、器官移植给患者时都可以避免免疫排斥反应。体细胞核移植需要对体细胞进行去核操作，诱导iPS细胞需要借助载体将特定基因导入细胞。知识拓展目前动物细胞核移植技术中普遍使用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。这些方法是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。通过显微操作去核梯度离心紫外线短时间照射体细胞核移植的应用前景APPLICATIONPROSPECTS体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。下面我们一一展开介绍。畜牧生产可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。奶牛繁育羊群繁育医药卫生生产药物通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白。在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体。异种移植供体以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排异反应。器官移植科研领域研究克隆动物，可以帮助人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。01.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。03.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。02.在保护濒危动物方面，该技术有望增加濒危物种的存活数量。04.课标要求——目前存在的困扰——体细胞核移植技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。核移植的理论研究较为滞后，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。一些研究者指出，绝大多数克隆动物存在健康问题，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、脏器缺陷和免疫失调等。当堂检测Q1从母羊甲的体细胞中取出细胞核，移植入母羊乙的去核卵母细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入另一只母羊丙的子宫内。下列有关说法正确的是(

)A.生出小羊的性状与甲羊完全相同B.一般来说生出小羊的核基因型与甲羊完全相同C.生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定，所以该过程为有性生殖D.生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定B当堂检测Q2下列有关体细胞核移植技术的说法不正确的是(

)A.体细胞核移植技术应用的成功率非常高B.克隆技术的各个环节有待于进一步改进C.大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题D.克隆动物食品的安全性问题仍然存有争议A当堂检测Q3下列不属于体细胞核移植技术的应用是(

)A.保护濒危物种B.大量生产紫杉醇C.获得组织器官异体移植的供体D.加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育A当堂检测Q4治疗性克隆有望解决供体器官短缺和器官移植出现的排异反应，下图表示治疗性克隆的部分过程。据图判断，下列说法正确的是(

)AA.过程①表示