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许昌实验中学万沛沛一、教学目标：1．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。

2．培养理解分析、信息获取、归纳总结和交流合作能力。

3．体验科学发现、技术发明和社会发展之间的关系。

二、教学重点和难点：用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。

三、教学方法：讲解讲述、阅读指导、讨论引导、归纳总结等。

四、课时安排：1课时五、教学过程：Ⅰ、课前准备：1、搜集相关电子图片（西游记的孙悟空）和克隆动物的图片，并制作成教学课件。

2．制定学生课前预习的学案，并及时检查，了解学生情况，制定上课计划。

Ⅱ、新课讲授：（屏幕展示课前寄语）上课前先送给同学们5个词：博学，审问，明辨，慎思，笃行，希望同学们在学习过程中能广览知识，对问题多思，多问多辩，并切实力行，用我们的努力开启“成功基因”的表达。

好，言归正传，今天我们共同探究的课题是关于克隆动物的培育过程。

【导入】投影幻灯片1——西游记插图我们每个同学几乎都看过《西游记》，其实唐僧师徒西天取经途中，最大的一个科学发现就是——无性繁殖。

他们发现女儿国的女人生孩子不需要与男人结婚，只要喝一口子母河的水，就可以如愿以偿。

同时也开了男人也可以怀孕生子的科学先河。

在西游记中，人们最崇拜的一位偶像，怕是要数孙悟空了。

孙悟空不但有神出鬼没的七十二变，更神奇的是：他只要从自己身上拔出一根毫毛，放在嘴边一吹，就可以变出无数个跟自己一模一样的小猴子。

复制自身，这不就是克隆技术吗？所以说孙悟空是当之无愧的克隆技术的鼻祖。

这个克隆猴的古代神话如今正逐渐变成现实：2000年，科学家第一次成功地用猴的胚胎细胞克隆出了猴。

2007年，又成功地用一只成年猴的体细胞克隆出了猴胚胎，离发育成猴只有一步之遥。

你还知道哪些克隆动物？提示：投影幻灯片2——（展示成果图片）十几年来，克隆动物家族在不断壮大。

在羊之后，已经出现了猴、猪、牛、猫、鼠、兔等13位成员。

大家知道，将离体的植物组织或细胞在适当的条件下培养，可获得完整植株，我们称之为植物组织培养。

克隆动物能采用类似的方法吗？（学生阅读P47第三段后回答）提示：细胞全能性的比较——高度分化的植物细胞的全能性动物细胞，因此不能用类似植物组织培养的方法直接将离体的植物组织器官或细胞培养成完整的动物个体。

【正课】投影幻灯片3——克隆羊多利的培育过程师：克隆羊多利使我们最熟悉的克隆动物，他是怎样培育出来的呢？生：介绍克隆羊多利的培育过程。

由此导入课题——动物体细胞核移植技术和克隆动物。

投影幻灯片4——定义师：什么是动物核移植和克隆动物生：（总结）动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。

师：（分析）我们可以把培育克隆动物成两大阶段：核移植和胚胎移植。

师：（讲述）用于核移植的核供体细胞既可以用分化程度较低的动物胚胎细胞，也可以用高度分化的成年动物的体细胞。

胚胎细胞核移植和体细胞核移植的原理、方法基本相同，只是体细胞分化程度高，恢复其全能性比胚胎细胞困难得多。

如何进行体细胞核移植呢？（一）体细胞核移植技术过程1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达（Lucinda）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3～4 t。

投影幻灯片5——高产奶牛（1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。

提示：可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达。

卢辛达的产奶量很高，说明它有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。

投影幻灯片6——克隆高产奶牛的体细胞核移植过程流程图（2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？提示：首先从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。

从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。

用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。

核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。

投影幻灯片7——讨论：听完了过程介绍，可能一些同学已经发现了问题。

1、多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，有不同之处，找出操作过程的不同点？多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核卵母细胞；多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。

2、上述哪一种措施更科学？并说明理由？卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功；将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。

投影幻灯片7（讨论题），组织学生进一步讨论分析：3、为什么通过核移植的方法能够克隆出完整的动物个体？——原理提示：其实是利用了动物体细胞核的全能性和卵细胞质的全能性。

4、用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞。

这是为什么？提示：培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。

因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。

5、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么要对卵母细胞去核？卵母细胞起什么作用？（为什么选择卵母细胞作为核移植的受体细胞?）提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，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。

6、你认为应用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？提示：克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体中的DNA是来自于受体卵母细胞。

所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。

此外，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，核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、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。

7、总体来看，和动物的自然繁殖相比，用体细胞核移植技术克隆动物有什么特点？提示：自然繁殖属于有性生殖，用体细胞核移植技术克隆动物属于无性生殖，因此不会出现性状分离与自由组合，能基本保持母本的优良性状。

过渡：这项技术在生产生活中有哪些应用呢？（二）体细胞核移植技术的应用前景①如果学生提出了一些应用体细胞核移植技术的合理设想，就据此进行小结，并对其在构建生物反应器和器官移植两方面的应用借助课件加以适当点拨；②如果有学生提出克隆人引起课堂纷争，那就告诉他们以后会有专题涉及，本节暂不讨论；③如果学生一时提不出设想，那就让他们阅读P49两段正文和P50第1段，通过下列问题进行引导，再做总结。

【问题1】在畜牧生产中，怎样保持良种家畜产奶量大、生长快、瘦肉多等优良性状？濒危动物自然繁殖率低，怎样增加这些动物的存活数量？能无限制地推广你的解决办法吗？【总结1】利用体细胞核移植技术克隆动物（生殖性克隆），可以——A、促进优良畜群繁育B、扩大濒危动物种群【问题2】（投影幻灯片人乳铁蛋白）乳铁蛋白是一种铁结合性糖蛋白，广泛存在于哺乳动物的分泌物中。

研究报道，乳铁蛋白具有多种生物学功能。

乳铁蛋白具有抗肿瘤活性。

乳铁蛋白是人类母乳中的一种天然蛋白，不仅能提高机体免疫力，还是婴幼儿生长发育不可或缺的功能成分。

据权威预测，人乳铁蛋白全球市场在50亿美元以上。

你如何获得大量的人乳铁蛋白？资料信息：中国科学家2008年10月宣布成功培育人乳铁蛋白转基因奶牛【总结2】体细胞核移植与转基因技术相结合，培育转基因克隆动物，还可以用来——制备生物反应器，生产珍贵的营养和药物蛋白【问题3】能利用体细胞核移植技术来解决器官移植的供体来源短缺的问题吗？资料信息：英国PPL公司2001年获得转基因克隆猪，可望用于异种器官移植。

（这种基因敲除猪含有特异性的基因，可使人对猪器官产生排斥作用的免疫系统失活。

）投影幻灯片5（体细胞核移植技术用于人类疾病治疗）资料信息：我国科学家已于2009年2月2日宣布成功克隆人类胚胎）【总结3】利用体细胞核移植技术克隆人类胚胎（治疗性克隆），分离胚胎干细胞，经过定向诱导分化，形成人体相应的细胞、组织和器官，可望——提供器官移植供体。

补：利用体细胞核移植技术克隆动物，还可以——为科学研究提供实验动物。

过渡：动物体细胞核移植技术的应用前景让人充满期待和惊叹。

但核移植技术的发展，至今也不过五六十年的历史（课外读P51：动物核移植技术发展简史）。

因此，它必然也会存在一些问题。

历史地来看，这些问题既在过去的发展过程中难以避免，又必须在今后的发展中，也可能由你去加以解决，使之更好地造福于人类。

（三）体细胞核移植技术存在的问题请学生课后阅读P49小知识、P50第2段后自行归纳。

【结语】动物核移植技术的诞生、发展和应用情况表明：技术的发明创新，往往源于实践的需要，并以科学的发展作为基础，最终又会通过其实践应用来推动科学的进步，影响社会的发展以及人们思想观念的变化。

【拓展延伸】如果你掌握了这套体细胞核移植技术，你想用它来解决什么问题？【开阔视野】哪些生物技术属于“克隆”？1.动物个体的克隆（体细胞核移植和胚胎移植）2.植物组织培养3.营养生殖（扦插、嫁接）4.动物细胞培养5.PCR技术进行DNA扩增【课后反思】动物体细胞核移植技术和克隆动物，是动物细胞工程的重点内容，也是近几年来的热点问题，通过电视和书报，学生对它们有一定的了解，如“多利”、中国的“克隆牛”。

本部分内容与必修1中的细胞分化和全能性、必修3的动物细胞培养和胚胎移植有紧密的联系，动物细胞核的全能性是它的原理，因此在高考中可能会成为热点内容。

虽然学生有所了解，但这部分内容比较抽象，难理解，所以在教学过程中先以学生感兴趣的内容入手，如西游记中的孙悟空，把它比喻为克隆的鼻祖，来激发学生学习的热情。

在实际讲课中我发现存在些问题：1、部分学生对核移植过程中为什么是通过电刺激而不是用灭活的病毒使两细胞融合不好理解。