《3.2 通过细胞核移植克隆动物-2021-2022学年高二生物课件（2019浙科版选择性必修3）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3.2 通过细胞核移植克隆动物-2021-2022学年高二生物课件（2019浙科版选择性必修3）（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浙科版浙科版2019版版选择性选择性必修三必修三第一节体液调节是通过化学信号实现的调节第一节体液调节是通过化学信号实现的调节第一节体液调节是通过化学信号实现的调节第一节体液调节是通过化学信号实现的调节第二章第二章 动物细胞工动物细胞工程程第二节神经系统通过下丘脑控制内分泌系统第二节神经系统通过下丘脑控制内分泌系统第二节神经系统通过下丘脑控制内分泌系统第二节神经系统通过下丘脑控制内分泌系统第二节第二节 通过通过细胞核移植克隆动物细胞核移植克隆动物知识目标知识目标1.概述利用核移植技术克隆动物的过程和原理概述利用核移植技术克隆动物的过程和原理2.举例说明动物细胞核移植技术的应用价值举例说明动物细胞
2、核移植技术的应用价值核心素养核心素养1.认同核移植技术具有广阔的应用前景。认同核移植技术具有广阔的应用前景。2.客观分析核移植技术存在的问题客观分析核移植技术存在的问题3.通过核移植的过程学习，认同细胞的结构与功能观通过核移植的过程学习，认同细胞的结构与功能观 1997年年2月月23日，首例哺乳动物体细胞克隆羊日，首例哺乳动物体细胞克隆羊“多莉多莉”问世。早在问世。早在20世纪五六世纪五六十年代，胚胎学家就利用核移植技术培育出了克隆蛙和克隆鱼。十年代，胚胎学家就利用核移植技术培育出了克隆蛙和克隆鱼。什么是核移植技术？核移植如何实现？通过核移植技术克隆出的动物更像谁什么是核移植技术？核移植如何实
3、现？通过核移植技术克隆出的动物更像谁？细胞细胞核移植的发展核移植的发展(1)1938年，德国胚胎学家斯佩曼提出年，德国胚胎学家斯佩曼提出将将胚胎胚胎细胞细胞的细胞核移植到的细胞核移植到去去核的核的卵细胞卵细胞中中构建新胚胎的设想。构建新胚胎的设想。(2)1952年，美国的布里格斯和金将两栖类动物豹蛙囊胚年，美国的布里格斯和金将两栖类动物豹蛙囊胚细胞的细胞的核移核移植到去核的卵中，植到去核的卵中，使使重组重组细胞细胞发育发育成能摄食的成能摄食的蝌蚪蝌蚪，这说明早期的胚胎，这说明早期的胚胎细胞核具有细胞核具有发育发育的的全能性全能性。(3)1962年，我国实验胚胎学主要年，我国实验胚胎学主要创始人
4、创始人童第周童第周首次首次将核移植的技术将核移植的技术应用应用于于鱼类鱼类.一、将植物体细胞核移入一个去核卵细胞后形成的重组细胞可发一、将植物体细胞核移入一个去核卵细胞后形成的重组细胞可发育成动物个体育成动物个体动物细胞核移植：动物细胞核移植：将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使其发育成动物个体的过程。利用该技术培育出的动物称为育成动物个体的过程。利用该技术培育出的动物称为克隆动物克隆动物。小小思考：在供体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须思考：在供体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？先去掉受体卵母
5、细胞的核？【答案】为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞，【答案】为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的核遗传物质去掉或将其破坏。质去掉或将其破坏。理论上理论上，分化的动物细胞能像植物细胞一样脱分化、再，分化的动物细胞能像植物细胞一样脱分化、再分化成一个动物体吗？分化成一个动物体吗？动物动物细胞实际上表现出全能性的情况如何呢？细胞实际上表现出全能性的情况如何呢？（一）动物细胞全能性的表现程度：动物动物发育过程发育过程中，中，随着动物随着动物细胞分化程度细胞分
6、化程度的提高的提高，细胞的，细胞的发育潜能发育潜能逐渐变窄逐渐变窄，细胞的，细胞的全能性逐渐降低全能性逐渐降低。（但各种特化的细胞的细胞核基因。（但各种特化的细胞的细胞核基因组仍然完整，理论上具有发育的全能性。）组仍然完整，理论上具有发育的全能性。）二、通过细胞核移植克隆出的动物与供核体具有相同遗传物质二、通过细胞核移植克隆出的动物与供核体具有相同遗传物质全能细胞：全能细胞：可发育成可发育成完整个体完整个体，例如：，例如：受精卵受精卵及其第一次及其第一次 卵裂卵裂所得的所得的2个分裂球（子细胞），每个细胞可发育成完整个体个分裂球（子细胞），每个细胞可发育成完整个体 形成同卵孪生个形成同卵孪生个
7、体体（2-8个细胞时，每个细胞都具有全能性个细胞时，每个细胞都具有全能性）多能细胞：多能细胞：只具有分化出只具有分化出多种组织细胞多种组织细胞的潜能，例如：的潜能，例如：多能造血干细胞（可分化为红、白细胞、血小板），小鼠囊胚期原始多能造血干细胞（可分化为红、白细胞、血小板），小鼠囊胚期原始外胚层细胞也是多能细胞，可分化为生殖细胞等多种细胞、组织。外胚层细胞也是多能细胞，可分化为生殖细胞等多种细胞、组织。单能细胞：单能细胞：有的有的只能分化为只能分化为一一种细胞，例如：种细胞，例如：单能造血干细胞单能造血干细胞无分化能力的细胞：无分化能力的细胞：已经分化，已经分化，不再分化为其他细胞不再分化为其
8、他细胞，甚至，甚至 终生不再分裂，如终生不再分裂，如高度分化高度分化的神经细胞。的神经细胞。随着胚胎发育的继续随着胚胎发育的继续，细胞在形态和功能上高度特化，不再，细胞在形态和功能上高度特化，不再具有发育成为完整个体的能力具有发育成为完整个体的能力1、低低等等动动物物细细胞胞的的全全能能性性一一般般比比高高等等动动物物容容易易体体现现。如如：水水螅螅的的消消化细胞不经过细胞分裂即可转变为化细胞不经过细胞分裂即可转变为上皮细胞上皮细胞、肌肉细胞。、肌肉细胞。注意2 2、癌细胞仍能逆转癌细胞仍能逆转为正常细胞为正常细胞。（细胞癌变的机理？）3 3、无论是分化还是癌变，、无论是分化还是癌变，变化的都
9、是表现型变化的都是表现型，基因组成的完整性可以保留基因组成的完整性可以保留。（二）动物难以克隆的根本原因1、细胞内的基因种类：一类基因一类基因是是维持生存维持生存的，任何细胞中都表达（管家基因）的，任何细胞中都表达（管家基因）另一类基因另一类基因随着组织器官和发育阶段不同而随着组织器官和发育阶段不同而选择性表达（奢侈）选择性表达（奢侈）2、动物难以克隆的根本原因、动物难以克隆的根本原因 动物的体动物的体细胞均已发生分化细胞均已发生分化，基因组中基因组中基因的活动基因的活动很不完全，很不完全，不能不能像受精卵那样发挥细胞的全能性像受精卵那样发挥细胞的全能性，所以以此为起点进行动物克隆，难，所以以
10、此为起点进行动物克隆，难度很大。但是动物度很大。但是动物细胞核细胞核却保持高度的全能性。却保持高度的全能性。下面我们就学习利用细胞核全能性的技术下面我们就学习利用细胞核全能性的技术-细胞核移植实验体细胞中基因体细胞中基因选择性表达选择性表达。（三）细胞核移植实验：1.蛙的肠上皮细胞核和胚胎细胞核移植蛙的肠上皮细胞核和胚胎细胞核移植去核去核核移植核移植戈登和同事从蛙的肠上皮细胞取核戈登和同事从蛙的肠上皮细胞取核并移植到去核的卵中，其中并移植到去核的卵中，其中4%核移核移植发育成了蝌蚪。植发育成了蝌蚪。童第周等将黑斑蛙成体红细胞核童第周等将黑斑蛙成体红细胞核移植到去核未收精的卵中，使重移植到去核未
11、收精的卵中，使重组细胞发育成了正常的蝌蚪。组细胞发育成了正常的蝌蚪。可见，动物成熟的体细胞的细胞可见，动物成熟的体细胞的细胞核仍然具有脱分化和使其后代细核仍然具有脱分化和使其后代细胞再分化实现全能性的能力。胞再分化实现全能性的能力。童第周童第周等人的实验证明，早期等人的实验证明，早期胚胎细胞核具有发育的全能性。胚胎细胞核具有发育的全能性。低等两栖动物：紫外线破坏处理低等两栖动物：紫外线破坏处理高等哺乳动物：显微去核针吸出高等哺乳动物：显微去核针吸出肠上皮细胞核移植：肠上皮细胞核移植：1%2%的重组细胞形成蝌蚪的重组细胞形成蝌蚪囊胚细胞核移植：囊胚细胞核移植：50%的重组细胞形成的重组细胞形成蝌
12、蚪或可育成蛙蝌蚪或可育成蛙胚胎细胞核胚胎细胞核的的移植成功率远高于成体细胞移植成功率远高于成体细胞2 2、哺乳动物、哺乳动物细胞细胞核移植实验：核移植实验：（1）存在难度：相对于鱼类相对于鱼类和蛙，哺乳动物和蛙，哺乳动物的卵细胞的卵细胞体积小（人体积小（人的的卵细胞直径约卵细胞直径约为为100微米），核移植要借助精密的显微操作仪和微米），核移植要借助精密的显微操作仪和高效率的细胞融合法。同时，哺乳动高效率的细胞融合法。同时，哺乳动物核移植得到的胚胎需要在体内物核移植得到的胚胎需要在体内发育发育。（2）核移植的基本过程：（71）第一步：是是将小鼠将小鼠囊胚细胞囊胚细胞的的细胞核细胞核,移入到一个
13、已经去掉细胞核移入到一个已经去掉细胞核的的受精卵中，形中，形成成重组重组细胞细胞，（核移植），（核移植）将将重组重组细胞体外培养，细胞体外培养，发育成发育成早期早期胚胎（囊胚胚胎（囊胚）（胚胎体外培）（胚胎体外培养）。养）。第二步：将将早期胚胎移植到早期胚胎移植到同步孕（同期发情）的鼠（的鼠（同种动物）的同种动物）的子宫中中（胚胎（胚胎移植）移植），使其最终发育为动物个体。该个体叫，使其最终发育为动物个体。该个体叫克隆动物克隆动物，该过程叫，该过程叫动物的克隆繁殖。繁殖。不过，以哺乳动物成熟的体细胞为核供体的体细胞克隆直到不过，以哺乳动物成熟的体细胞为核供体的体细胞克隆直到“多莉多莉”的问世才
14、算成功。的问世才算成功。（3）绵羊“多莉”克隆过程：1 1、证明了高度分化的、证明了高度分化的细胞经过一定技术处理，也细胞经过一定技术处理，也可以回复到类似受精卵时期的可以回复到类似受精卵时期的功能，功能，表现出全能性；（表现出全能性；（高度分化的细胞，其高度分化的细胞，其细胞核具有全能性细胞核具有全能性）2 2、证明了在胚胎和个体发育中，、证明了在胚胎和个体发育中，细胞质具有调控细胞核细胞质具有调控细胞核（包括异源的细胞核）（包括异源的细胞核）发育的发育的作用作用1 1、重组卵细胞、重组卵细胞最初分裂最初分裂时，虽然时，虽然复制了复制了DNADNA，但基因的，但基因的转录并未开始。转录并未开
15、始。2 2、供体核、供体核DNADNA（乳腺细胞的核（乳腺细胞的核DNADNA）开始开始丢失丢失了源于乳腺细胞的了源于乳腺细胞的调节蛋白调节蛋白，正是这些调，正是这些调节蛋白最初阻止了核基因的表达。节蛋白最初阻止了核基因的表达。3 3、经过、经过三次分裂后三次分裂后，原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞的细胞质中的蛋白因子替，原乳腺细胞的调节蛋白便全部被卵细胞的细胞质中的蛋白因子替换了，因此换了，因此核核DNADNA被重新编排被重新编排，胚细胞，胚细胞开始表达自己的基因，进而调控胚在代孕母亲子开始表达自己的基因，进而调控胚在代孕母亲子宫中的进一步发育。宫中的进一步发育。a.体细胞体细胞克隆成功的
16、意义克隆成功的意义：b、克隆羊成功的分子细胞生物学机理克隆羊成功的分子细胞生物学机理：P72 c.营养限制性培养营养限制性培养:将这些乳腺细胞先保持在含有将这些乳腺细胞先保持在含有10%牛血清的培养基中，在与卵细胞融合前，将牛血牛血清的培养基中，在与卵细胞融合前，将牛血清的浓度降到清的浓度降到0.5%，这种牛，这种牛血清饥饿处理血清饥饿处理使乳腺细胞处于细胞周期的使乳腺细胞处于细胞周期的G0阶段。由于培养阶段。由于培养过程中通过过程中通过降低血清浓度限制降低血清浓度限制了细胞增殖所必需的某些营养，因此教材中将这种培养方了细胞增殖所必需的某些营养，因此教材中将这种培养方式称为式称为营养限制性培养营养限制性培养。营养限制性培养的目的是营养限制性培养的目的是通过减少细胞中基因的表达利于通过减少细胞中基因的表达利于供体供体细胞细胞核的一系列变化和细胞融合后基因表达的分子开关的启动，提高克隆的成功率。核的一系列变化和细胞融合后基因表达的分子开关的启动，提高克隆的成功率。电电脉冲处理脉冲处理为了高效率促进细胞融合为了高效率促进细胞融合。G0阶段是细胞停止分裂但仍保持代谢活性的休眠阶段，阶段是细胞停
