动物细胞工程+第3课时+示范教案

第2节动物细胞工程第3课时

◆教学目标

1．阐明动物细胞核移植技术的概念和原理。

2．概述体细胞核移植的过程。

3．认同体细胞移植技术具有广阔的应用前景，客观分析该技术存在的问题。

◆教学重难点

【教学重点】

概述体细胞核移植的过程。

【教学难点】

概述体细胞核移植的过程。

◆教学过程

【新课引入】

【教师活动】

“悟空拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，往空中喷去，叫一声‘变！’即变作三二百个小猴，周围攒簇。”这是《西游记》中的一段描述，展示了作者的想象力。从生物学角度来说，毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？

引导学生通过“动物体细胞和移植技术和克隆动物”的学习来尝试解答这个问题。

【新知讲解】

一、动物体细胞核移植技术

展示资料：

资料：2017年“中中”和“华华”的出生轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。他们是首次使用体细胞核移植技术培育成功的灵长类动物，核移植技术相当于孙悟空实施的“魔法”。

1．概念

动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。

2．分类

根据提供细胞核的种类不同，分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。

阅读课本，思考：

（1）这两种核移植技术你认为哪种难度更高？

（2）动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的核移植非常困难。为什么？

【学生活动】思考、回答问题。

（1）动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞。

（2）一方面是供体细胞的细胞和在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，导致胚胎发育率低。另一方面是对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术不完善。

过渡：我国科学家利用体细胞核移植技术，我国已经成功克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物，以克隆高产奶牛为例，你能设计如何克隆高产奶牛吗？

二、动物体细胞核移植过程

【学生活动】思考、回答问题。

首先取出高产奶牛的体细胞的细胞核，与去核的卵母细胞进行组合，产生早期胚胎，将胚胎移植到母牛体内，生出小牛。

【教师活动】

教师展示体细胞的核移植流程图。

引导学生阅读课本53页，分析以下问题。

1．卵母细胞需要在体外培养到什么时期，这个时期的细胞核是什么形式？

2．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？

3．在克隆高产奶牛过程中，并没有取出细胞核，而是直接将供体细胞注入去核的卵母细胞，为什么？

拓展：最初，在进行动物细胞核移植操作时，使用玻璃微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入去核卵母细胞内。后来，研究者发现直接将供体细胞注入卵母细胞膜外的透明带内，然后将两种细胞融合，这种方法操作简便，且对卵母细胞损伤较小。

4．如何促进去核卵细胞与供体细胞的融合？

5．重构胚可以直接发育成胚胎吗？

6．该技术的原理是什么？

7．你认为用上述体细胞核移植技术的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？

【学生活动】思考、回答问题。

1．减数分裂II期中期（M Ⅱ期）。之所以选用这个时期，是因为这个时期的细胞质中存在胚胎一些早期发育的必需因子。

M Ⅱ期细胞无核膜，所以核实际上是纺锤体——染色体复合物。去核就是去除该复合物。

拓展：目前去核方法主要是显微操作法。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。

2．如果不去掉受体卵母细胞核，则新获得的细胞中遗传物质就是供受体遗传物质的总和，得到的不是供体的克隆体。

3．通过拓展资料来回答。

4．通过电刺激的方法促进融合

5．重构胚需要激活，使用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）可以激活重构胚。

6．原理是动物细胞核的全能性。

7．克隆动物绝大部分DNA来自体细胞供体动物的细胞核，但其细胞核外的DNA，即线粒体中的DNA同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以用这种方法不能对供体动物进行完全相同的复制。

三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

1．体细胞核移植技术的应用前景

【教师活动】展示资料。

资料1：我国首例克隆高产奶牛“康康”在山东莱阳农学院诞生。后来通过杂交技术，克隆牛后代与当地大黄牛杂交培育出来的新型高档肉牛，被命名为“山东布莱凯特黑牛”，开启了克隆牛技术产业化的序幕。

资料2：利用体细胞核移植技术培育人乳铁蛋白转基因克隆奶牛。将导入人乳铁蛋白基因的细胞与去核卵母细胞重新组合后，培育出转基因克隆牛。通过分泌乳汁来得到更多的人乳铁蛋白。

资料3：利用体细胞核移植技术可提供移植的细胞、组织或器官。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，将他们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。

资料4：利用体细胞移植技术可以克隆大熊猫胚胎。将大熊猫的体细胞与兔的去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成囊胚。

阅读以上资料，你认为体细胞核移植有哪些应用前景？

【学生活动】思考、回答问题。

①在畜牧生产中，可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

②在医疗卫生领域，可以生产医用蛋白；可提供相应的供体组织或器官移植给患者，避免免疫排斥，另外可以更加深入进行研究，如了解胚胎发育及衰老过程，可以研究致病机制，开发相应药物。

③在保护濒危物种方面，有望增加濒危物种的存活数量。

2．体细胞核移植技术存在的问题

【教师活动】教师讲述：体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物，但是该技术还存在着很多问题。

①成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。

②理论研究较为滞后。

③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。

教师展示拓展资料：2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物—多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只获了7岁，而普通绵阳的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。

观点1：克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是必然的。

观点2：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变异，早衰只是偶然现象。

教师引导学生课下查阅资料寻找证据，并指目前，相关研究仍在继续深入，人类对克隆