细胞全能性和克隆

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1、7.47.45 5 细胞分化、植物细胞的全能性、细胞分化、植物细胞的全能性、 克隆技术克隆技术1.1.知道：知道：的概念和意义；的概念和意义； 的概念及其应用；的概念及其应用； 的概念；的概念； 克隆技术的应用及其可能带来的社会伦理问题克隆技术的应用及其可能带来的社会伦理问题2.2.比较：比较：细胞分裂和细胞分化；细胞分裂和细胞分化； 植物细胞全能性与动物细胞核的全能性。植物细胞全能性与动物细胞核的全能性。3.3.结合实例，结合实例，学习学习克隆技术的一般操作过程和应用领域。克隆技术的一般操作过程和应用领域。4.4.感悟感悟植物组织培养技术的价值和作用；植物组织培养技术的价值和作用；体会体会克

2、隆等高新克隆等高新科技的双刃剑；科技的双刃剑；增强增强科学研究以造福人类的使命感。科学研究以造福人类的使命感。细细胞胞分分裂裂细胞分化细胞分化受精卵是如何发育成一个个体的？多细胞生物的多细胞生物的发育发育通过通过细胞分裂细胞分裂和和细胞分化细胞分化实现。实现。受精卵受精卵分裂分裂分化分化一、细胞分化一、细胞分化各种体细胞各种体细胞意义：【意义：【P.90“小金鱼小金鱼”】 通过细胞分化产生通过细胞分化产生不同结构和功能的细胞不同结构和功能的细胞， 表现为表现为细胞的多样性细胞的多样性，并由此进一步，并由此进一步形成组形成组 织、器官和系统织、器官和系统，完成各种生理活动和个体完成各种生理活动和

3、个体 发育。发育。 细胞分化是生物正常发育的基础，也是形成细胞分化是生物正常发育的基础，也是形成 各种各种组织组织的基础。的基础。1.细胞分化的意义细胞分化的意义2.细胞分化的定义：细胞分化的定义： 逐渐逐渐发生发生上的上的差异差异。4.细胞分化的特点：细胞分化的特点：（1 1）全程性：）全程性：贯穿于个体发育全过程，胚胎时期最为明显。贯穿于个体发育全过程，胚胎时期最为明显。（2 2）稳定、不可逆性：）稳定、不可逆性：分化终端细胞不再分裂分化终端细胞不再分裂。（。（P.90）3.细胞分化的分子基础细胞分化的分子基础(关键关键)：蛋白质合成上的差异蛋白质合成上的差异。 【当细胞合成特异蛋白质时，

4、就出现分化。】【当细胞合成特异蛋白质时，就出现分化。】 思考：你的神经细胞和肝细胞在思考：你的神经细胞和肝细胞在DNA、mRNA、 蛋白质蛋白质上是否相同？上是否相同？ 如何用如何用核酸分子杂交核酸分子杂交实验证明你的结论？实验证明你的结论？思考：不同细胞具有不同形态结构和功能的直接原因是什么？思考：不同细胞具有不同形态结构和功能的直接原因是什么？核酸分子杂交技术检测基因及其表达核酸分子杂交技术检测基因及其表达制作特定的基因探针（带标记的制作特定的基因探针（带标记的DNADNA单链），对人的单链），对人的3 3种细胞中提取的总种细胞中提取的总DNADNA的限制酶切割片段、总的限制酶切割片段、总

5、RNARNA进行进行碱基互补配对。结果如下：碱基互补配对。结果如下：探针细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因+_血红蛋白基因+_+_胰岛素基因+_+实验方法探针与DNA 片段单链杂交探针与RNA 杂交结论：结论：不同类型的细胞在发育过程中表达一套特有的基因，其产不同类型的细胞在发育过程中表达一套特有的基因，其产物影响细胞的形态结构和生理功能。物影响细胞的形态结构和生理功能。分化过程中基因组不变，基分化过程中基因组不变，基因选择性表达。因选择性表达。再再分分化化脱脱分分化化植物组织培养技术植物组织培养技术愈伤组织愈伤组织19581958年年 美

6、国斯蒂瓦特（美国斯蒂瓦特（F.StewardF.Steward）韧皮部细胞韧皮部细胞(分化后的细胞分化后的细胞)思考思考 这种生殖方式应该属于何种生殖方式？这种生殖方式应该属于何种生殖方式？ 为什么一个体细胞可以发育成一棵完整为什么一个体细胞可以发育成一棵完整的植株？的植株？无性生殖无性生殖同一生物体所有体细胞含有相同的遗传物同一生物体所有体细胞含有相同的遗传物质，包含生物生长发育所需要的全部遗传质，包含生物生长发育所需要的全部遗传信息（全套基因）。信息（全套基因）。二、细胞全能性：二、细胞全能性：2.植物细胞具有全能性。植物细胞具有全能性。即植物体中的即植物体中的每个活细每个活细胞胞，不仅具

7、有亲本的全部遗传信息，而且还有，不仅具有亲本的全部遗传信息，而且还有发发育成完整植株育成完整植株的能力。的能力。1.定义：定义：单个细胞经细胞分裂和分化单个细胞经细胞分裂和分化后后仍具有仍具有 形成完整生物体的潜能。形成完整生物体的潜能。即：细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。即：细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能。 受精卵发育的全能性最高。受精卵发育的全能性最高。全能性全能性不仅强调具有全部的遗传信息（物质基础），不仅强调具有全部的遗传信息（物质基础）， 还强调有发育成完整个体的能力。还强调有发育成完整个体的能力。细胞的全能性细胞的全能性是是植物组织培养植物组织培养和和克隆技术克隆技术的

8、理论基础的理论基础。3 3、植物细胞全能性的应用：、植物细胞全能性的应用： 条件条件 过程：过程： 意义：意义：a.a.离体状态离体状态b.b.无菌条件无菌条件c.c.适宜环境：适宜环境：控制温度、控制温度、pHpH值、光照值、光照 糖类、无机盐、维生素、糖类、无机盐、维生素、 植物激素等物质基础植物激素等物质基础思考思考：什么叫愈伤组织？脱分化？再分化？：什么叫愈伤组织？脱分化？再分化？植物植物组织细胞组织细胞愈伤组织愈伤组织根和芽根和芽脱分化脱分化再分化再分化完整完整植株植株快速繁殖经济植物；快速繁殖经济植物；保留杂种优势；保留杂种优势；保存种质资源；保存种质资源；培育转基因植物培育转基因

9、植物非洲爪蟾肠上皮的实验证明上述属于何种生殖方式？实验结论？核移植的两种方法：显微注射；电融合三、克隆技术三、克隆技术卵细胞卵细胞母绵羊母绵羊去核卵去核卵母绵羊母绵羊乳腺细胞乳腺细胞电融合电融合胚胎移植胚胎移植早期胚胎早期胚胎多利羊多利羊分娩分娩分裂分化分裂分化融合细胞融合细胞C C母绵羊子宫母绵羊子宫妊娠妊娠（P.100）谁是谁是“多利多利” 的的“母亲母亲”？“多利多利”性别？性别？实验结论？实验结论？1.1.概念：概念：3.3.动物克隆技术过程动物克隆技术过程 不用雌、雄两性生殖细胞，仅用不用雌、雄两性生殖细胞，仅用的的部分组织或部分组织或，通过，通过细胞分裂和分化细胞分裂和分化而产而产

10、生生的新个体的过程。的新个体的过程。去核去核卵卵体体细胞核细胞核融合细胞融合细胞（移核卵）（移核卵）动物动物个体个体n成功培育成功培育“多利多利”羊的实验可以得出怎样的结论？羊的实验可以得出怎样的结论？哺乳动物中哺乳动物中高度分化的高度分化的体细胞核体细胞核仍保持着全能性仍保持着全能性；卵细胞的细胞质能够调节细胞核的脱分化。卵细胞的细胞质能够调节细胞核的脱分化。注入注入 / 电融合等电融合等分裂分裂分化分化2.2.证明全能性的技术：证明全能性的技术：植物组织培养；植物组织培养； 动物细胞核移植。动物细胞核移植。1.A羊的卵细胞核被羊的卵细胞核被B羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次羊的体细胞

11、核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入分裂，再植入C羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是术具有多种用途，但是 A 有选择地繁殖某一性别的家畜有选择地繁殖某一性别的家畜 B 繁殖家畜中的优秀个体繁殖家畜中的优秀个体 C 用于保存物种用于保存物种 D 改变动物的基因型改变动物的基因型2.科学家将科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核雌黑鼠乳腺细胞的细胞核移入移入白鼠去核的卵细胞白鼠去核的卵细胞内，内，待发育成早期胚胎后移植入待发育成早期胚胎后移植入褐鼠的子宫褐鼠的子宫，该褐鼠产下小鼠的体色和，该褐鼠产下小鼠的体色和性别是性别是 A

12、黑、雌黑、雌 B 褐、雌褐、雌 C 白、雄白、雄 D 黑、雄黑、雄3.为了解决不孕症，为了解决不孕症，1978年诞生了世界上第一例年诞生了世界上第一例“试管婴儿试管婴儿”。为了证明高度分化的动物体细胞的细胞核仍然保持有全能性，为了证明高度分化的动物体细胞的细胞核仍然保持有全能性，1997年第一只年第一只问世。问世。“试管婴儿试管婴儿”和克隆动物的生殖和克隆动物的生殖方式是方式是A.都属于有性生殖都属于有性生殖 B.前者属于有性生殖，后者属于无性生殖前者属于有性生殖，后者属于无性生殖C.都属于无性生殖都属于无性生殖 D.前者属于无性生殖，后者属于有性生殖前者属于无性生殖，后者属于有性生殖DAB4

13、.4.动物克隆技术应用【动物克隆技术应用【P.96P.96】克隆技术是园艺业和畜牧业中克隆技术是园艺业和畜牧业中繁育遗传性状稳繁育遗传性状稳定的优质品种和良种家畜定的优质品种和良种家畜的理想手段。的理想手段。挽救挽救珍稀物种珍稀物种。结合转基因技术和克隆技术，培育结合转基因技术和克隆技术，培育“转基因克转基因克隆生物隆生物”（杂合子），（杂合子），以保留优良性状，为人类提以保留优良性状，为人类提供大量的优质动物、器官和相关的药物等。供大量的优质动物、器官和相关的药物等。 【若有性生殖，则部分后代丢失目的基因】【若有性生殖，则部分后代丢失目的基因】医学上：医学上：克隆克隆自身自身器官器官，替换自

14、己病变的器官。，替换自己病变的器官。【既满足了器官来源，又避免的异体移植的免疫排斥反应。】【既满足了器官来源，又避免的异体移植的免疫排斥反应。】现在已经能够对现在已经能够对胚胎干细胞胚胎干细胞进行进行体外定向诱导体外定向诱导，直接形成特定的直接形成特定的组织细胞，无需组织细胞，无需经过胚胎发育阶经过胚胎发育阶段，减少了伦理段，减少了伦理上的负担。上的负担。5 5、动物克隆技术与社会伦理、动物克隆技术与社会伦理克隆技术还不够成熟，成功率低，克隆胚胎经克隆技术还不够成熟，成功率低，克隆胚胎经常出现遗传发育问题，存在一定的隐患。常出现遗传发育问题，存在一定的隐患。克隆技术引发的社会问题克隆技术引发的

15、社会问题(伦理、道德、法律伦理、道德、法律)：人口数量将难以控制；影响人类进化。人口数量将难以控制；影响人类进化。父母、子女的世代观念及相关的道德、法律、伦理规父母、子女的世代观念及相关的道德、法律、伦理规 范受到挑战。范受到挑战。利用克隆人进行非法活动，非法对待克隆人等；利用克隆人进行非法活动，非法对待克隆人等； 甚至危及人类整体的利益。甚至危及人类整体的利益。集中表现在它与现有的集中表现在它与现有的社会观念社会观念的冲突上。的冲突上。我国的态度？四不原则？我国的态度？四不原则？对待克隆人的态度：对待克隆人的态度：生存能力不佳，反证有性生殖的优越性）生存能力不佳，反证有性生殖的优越性）“多利

16、羊多利羊”的性别是什么？的性别是什么？ （细胞核移植，细胞培养，胚胎移植等）（卵细胞大，便于操作；能通过发育直接表现出性状来） 如何获得卵细胞如何获得卵细胞？（使用促性腺激素） 遗传上：全面比较、分析细胞核和细胞质中的遗传物质。遗传上：全面比较、分析细胞核和细胞质中的遗传物质。 生理上：线粒体的来源。生理上：线粒体的来源。 【提示：从细胞核、细胞质分别分析】【提示：从细胞核、细胞质分别分析】高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍然保持全能性。高度分化的哺乳动物体细胞的细胞核仍然保持全能性。卵细胞的细胞质能调节细胞核的脱分化和分裂。卵细胞的细胞质能调节细胞核的脱分化和分裂。与鲤鲫核质杂交鱼相比，培育

17、多利羊的与鲤鲫核质杂交鱼相比，培育多利羊的突破之处突破之处何在？何在？【供核细胞是高度分化的体细胞，而不是胚胎细胞。】【提示：遗传上、生理上、心理上】治疗性克隆治疗性克隆特定器官，用于疾病治疗，特定器官，用于疾病治疗， 其过程仅部分基因得到表达。其过程仅部分基因得到表达。生殖性克隆生殖性克隆完整个体，用于人类辅助生育，完整个体，用于人类辅助生育， 其过程为基因组的全面表达。其过程为基因组的全面表达。人口数量的控制，人口数量的控制，影响人类的进化，影响人类的进化， （有性生殖的优越性（有性生殖的优越性?）世代观念及相关的家庭和道德、法律、伦理规范受到挑战。世代观念及相关的家庭和道德、法律、伦理规

18、范受到挑战。技术不成熟，成功率低，克隆胚胎常出现遗传发育问题，存在技术不成熟，成功率低，克隆胚胎常出现遗传发育问题，存在 一定隐患。一定隐患。利用克隆人进行非法活动，非法对待克隆人；甚至危及人类利用克隆人进行非法活动，非法对待克隆人；甚至危及人类 整体的利益。整体的利益。【技术具有通用性】【技术具有通用性】培育生物学和医学的实验动物；培育生物学和医学的实验动物；改良并快速繁殖家畜品种（如核质杂交鱼）；改良并快速繁殖家畜品种（如核质杂交鱼）；园艺业和畜牧业中繁育遗传性状稳定的优质品种和良种家畜园艺业和畜牧业中繁育遗传性状稳定的优质品种和良种家畜治疗人体疾病：克隆自身器官，替换自己病变的器官。治疗

19、人体疾病：克隆自身器官，替换自己病变的器官。【既满足了器官来源，又避免的异体移植的免疫排斥反应。】【既满足了器官来源，又避免的异体移植的免疫排斥反应。】（如干细胞克隆特定器官，用于器官移植；克隆体细胞，用于筛选药物等）（如干细胞克隆特定器官，用于器官移植；克隆体细胞，用于筛选药物等）挽救濒危动物（如白暨豚等），以保护生物多样性。挽救濒危动物（如白暨豚等），以保护生物多样性。结合转基因技术和克隆技术，培育结合转基因技术和克隆技术，培育“转基因克隆生物转基因克隆生物”（杂合（杂合子），子），以保留优良性状，为人类提供大量的优质动物、器官和相关以保留优良性状，为人类提供大量的优质动物、器官和相关的药物等。的药物等。 【若有性生殖，则部分后代丢失目的基因】【若有性生殖，则部分后代丢失目的基因】 禁止生殖性克隆人禁止生殖性克隆人【四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验】【四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验】不反对治疗性克隆。不反对治疗性克隆。 试管动物试管动物克隆动物克隆动物转基因转基因动物动物比较：比较：试管动物、克隆动物与转基因动物试管动物、克隆动物与转基因动物