細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的原理和方法，通過細(xì)胞器、細(xì)胞或者組織水平上的操作，有目的地獲得特定的細(xì)胞、組織、器官、個體或其產(chǎn)品的一門綜合性的生物工程。第2章細(xì)胞工程選擇性必修三生物技術(shù)與工程目錄CONTENT01新課導(dǎo)入02任務(wù)探究03第2節(jié)

動物細(xì)胞工程第三課時

動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物課堂練習(xí)“（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。毫毛來自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來嗎？照片中兩只可愛的小猴，分別叫"中中"和"華華"，它們誕生于2017年，一出生就轟動了全世界，這是我國科學(xué)家的研究成果。你知道它們是如何培育出來的嗎?在這之前，科學(xué)家培育了胚胎細(xì)胞克隆猴，你知道兩者有什么不同嗎?其實，自1996年首個體細(xì)胞克隆動物多莉羊（Dolly）誕生以來，人類已經(jīng)成功克隆了馬、牛和豬等大型家畜，但為什么體細(xì)胞克隆猴的誕生能轟動世界呢?2017年，中國的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實。課堂導(dǎo)入新課導(dǎo)入一、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)【任務(wù)一】1.閱讀課本52頁第1-3段，明確動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的概念、原理、生殖方式和種類；試分析非人靈長類動物體細(xì)胞核移植的困難原因是什么？1.概念將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。2.原理動物細(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)全能性容易受體細(xì)胞：減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母細(xì)胞細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難3.生殖方式無性生殖一、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物【任務(wù)一】1.閱讀課本52頁第1-3段，明確動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的概念、原理、生殖方式和種類；試分析非人靈長類動物體細(xì)胞核移植的困難原因是什么？5.非人靈長類動物體細(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對非人靈長類動物_____進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化非人靈長類動物：具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長類動物我國科學(xué)家經(jīng)過多年努力，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。從1996年“多莉羊”成功誕生后，短短20年，人們已成功獲得多種克隆動物。一、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)【任務(wù)一】1.閱讀課本52頁第1-3段，明確動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的概念、原理、生殖方式和種類；試分析非人靈長類動物體細(xì)胞核移植的困難原因是什么？思考【任務(wù)一】2.該技術(shù)為何不稱為“克隆技術(shù)”而是“核移植技術(shù)”？克隆技術(shù)是一個很廣的概念，凡指新形成的事、物與親本一致的現(xiàn)象均可稱為“克隆”。在生物學(xué)上包含分子、細(xì)胞、個體3個層次，即分子克隆、細(xì)胞克隆、個體克隆。[思考]下列克隆分別用什么技術(shù)動物細(xì)胞克隆——動物克隆——植物克隆——DNA克隆——動物細(xì)胞培養(yǎng)核移植植物組織培養(yǎng)PCR技術(shù)一、動物體細(xì)胞核移植技術(shù)二、體細(xì)胞核移植的過程【任務(wù)二】閱讀課本53頁圖2-18，繪制體細(xì)胞核移植流程圖，詳細(xì)分析每個實驗步驟?！救蝿?wù)二】閱讀課本53頁圖2-18，繪制體細(xì)胞核移植流程圖，詳細(xì)分析每個實驗步驟。（以體細(xì)胞克隆牛為例）二、體細(xì)胞核移植的過程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（實際上是去除紡錘體-染色體復(fù)合物）

動物細(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：（如電刺激、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）（以體細(xì)胞克隆牛為例）【任務(wù)二】閱讀課本53頁圖2-18，繪制體細(xì)胞核移植流程圖，詳細(xì)分析每個實驗步驟。二、體細(xì)胞核移植的過程1.選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因？采集的卵母細(xì)胞應(yīng)培養(yǎng)至

；

卵母細(xì)胞去核的方法？“去核”去的是什么？2.注入去核的卵母細(xì)胞的是整個供體細(xì)胞還是供體細(xì)胞的細(xì)胞核？為什么？3.誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？4.什么是重構(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？（以體細(xì)胞克隆牛為例）紡錘體-染色體復(fù)合物顯微操作法（最常用）通常用電融合法供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力MⅡ期①對卵母細(xì)胞損傷較小；②保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。整個供體細(xì)胞二、體細(xì)胞核移植的過程【任務(wù)二】2.結(jié)合課本及以上分析，思考下列問題：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)和營養(yǎng)條件顯微注射技術(shù)目前動物細(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、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。這些方法時在沒有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。二、體細(xì)胞核移植的過程【任務(wù)二】2.結(jié)合課本及以上分析，思考下列問題：5.該過程中應(yīng)用到的技術(shù)動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞核移植早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動物細(xì)胞核移植重構(gòu)胚早期胚胎通過電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞通過顯微操作去核高產(chǎn)奶牛（供體）從供體身體的某一部位（如耳）上取體細(xì)胞生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛二、體細(xì)胞核移植的過程1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞。2.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，是對體細(xì)胞供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？不是對核供體動物進(jìn)行100%的復(fù)制。①克隆動物絕大部分DNA來自供體動物的細(xì)胞核，但細(xì)胞質(zhì)中的DNA（線粒體中的DNA）同時來自供體細(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，克隆動物所處的環(huán)境與核供體細(xì)胞生活的環(huán)境不會完全相同；③克隆動物在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異；二、體細(xì)胞核移植的過程【任務(wù)二】3.完成54頁思考討論“有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題”的3個問題。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？請你預(yù)測它們應(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，但它們的過程是完全不同的。通過體細(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)胞來源相對廣些，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)流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實踐。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。二、體細(xì)胞核移植的過程【任務(wù)二】3.完成54頁思考討論“有關(guān)體細(xì)胞核移植的問題”的3個問題。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可以避免免疫排斥反應(yīng)；三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題【任務(wù)三】閱讀課本54頁的第1-2段，明確體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景和存在的問題有哪些？（4）科研方面①研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；②克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因③克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病機(jī)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助（5）保護(hù)瀕危動物有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。1.應(yīng)用前景：三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題【任務(wù)三】閱讀課本54頁的第1-2段，明確體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景和存在的問題有哪些？2.存在的問題（1）該技術(shù)的成功率非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步改進(jìn)。（2）相對于技術(shù)研究，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）絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題【任務(wù)三】閱讀課本54頁的第1-2段，明確體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景和存在的問題有哪些？課堂練習(xí)1.(2023·河北卷)下面兩幅圖分別是單克隆抗體制備過程和克隆羊培育過程示意圖，錯誤的是（）A.圖甲和圖乙所示的過程中，都必須用到的動物細(xì)胞工程技術(shù)手段是動物細(xì)胞培養(yǎng)B.②③過程中至少涉及兩次篩選,第一次篩選只是利用了選擇性培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，第二次篩選只經(jīng)過專一抗體檢測就能篩選出足量的既能大量增殖，又能產(chǎn)生單一性抗體的雜交瘤細(xì)胞C.單克隆抗體結(jié)合上抗癌藥物能定向攻擊癌細(xì)胞，這一應(yīng)用主要體現(xiàn)了單抗在運載藥物治療疾病方面可以發(fā)揮功能D.圖乙過程的技術(shù)可以有選擇地繁殖某一性別的家畜也可以用于保存物種，但是不能改變動物的核基因第二次篩選利用了克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測的方法篩選B2.(2023·浙江卷)治療性克隆有希望最終解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的排斥反應(yīng)。下圖表示治療性克隆的過程，下列說法正