干细胞工程学案

高二生物同步教学学案选修三现代生物科技专题第二章第四节干细胞工程编制：刘国菊审核：王绍洁日期：2011-5-3班级姓名第四节干细胞工程课前预习（10分钟）凡事预则立，不预则废。一、学习目标1、描述干细胞的特征，举例说出干细胞的分类。2、简述干细胞工程。3、举例说出造血干细胞移植。4、举例说出胚胎干细胞移植。德育目标：利用互联网搜集有关干细胞研究进展的资料，培养学生利用信息技术手段获取信息的能力和分析问题的能力，并培养协调配合的团队精神。二、自主学习：1.干细胞：（1）概念：具有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的原始细胞称为干细胞。（2）分类：①＿＿＿＿＿＿：具有形成机体集体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。如＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿。②＿＿＿＿＿＿：具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体，如＿＿＿＿＿＿。③＿＿＿＿＿＿：只能分化成某一类型的细胞，如＿＿＿＿＿＿。2.干细胞工程：（1）概念：干细胞工程是指在＿＿＿＿＿＿对干细胞进行操作，包括＿＿＿＿＿＿、定向诱导、＿＿＿＿＿＿、基因修饰和组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需要的＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）造血干细胞的基本特征：＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。造血干细胞祖细胞造血祖细胞成熟血细胞造血干细胞的来源：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿。（3）胚胎干细胞移植：①胚胎干细胞定向诱导分化：胚胎干细胞具有＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿，在不同诱导因子的作用下，可以定向分化为不同的细胞。②胚胎干细胞移植的操作过程：建立＿＿＿＿＿＿→＿＿＿＿＿＿为各种功能性细胞或相应的干细胞→＿＿＿＿＿＿到患者体内。课堂互动学习情境导入：据报道，哥伦比亚大学医学中心5月25日宣布牙齿再生技术获得新突破，研究人员成功在动物口腔内进行了牙齿再生实验，在患者的口腔内植入一个托架，并将患者体内的干细胞引导至需要牙齿再生的地方。这意味着未来人们就可将该技术应用于临床实验领域。（）学导结合：一、干细胞的分类用概念图表示出干细胞的分类。二、干细胞工程1、造血干细胞移植阅读课本相关内容，回答以下问题：①造血干细胞是如何进行增殖分化的？②临床使用的造血干细胞的来源有哪些？③比较三种造血干细胞移植的优点和缺点。优点缺点骨髓移植外周血干细胞移植脐带血干细胞移植2、胚胎干细胞移植①举例说明如何进行胚胎干细胞的定向诱导分化。②用文字和→表示出胚胎干细胞移植的操作过程。③举例说明胚胎干细胞移植的应用。④胚胎干细胞移植技术已经成熟了吗？还面临哪些挑战？不对称性的有丝分裂分化高二生物同步教学学案选修三现代生物科技专题第二章第四节干细胞工程编制：刘国菊审核：王绍洁日期：2011-5-3班级姓名1.供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解。（1）“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因_______的结果。（2）重组的新细胞经过发育，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用技术。（3）若将上述技术用于白血病人的骨髓移植，且图中患者是O型血，提供卵细胞的女性是AB型血的，则骨髓移植成功后患者的血型是________型。（4）科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养？______（5）按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是_______________（6）我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对克隆人?(至少写出二条理由)答案：(1)全能性（1分）选择性表达（1分）（2）胚胎分割（1分）(3)0型（1分）(4)卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核基因程序性表达的物质(1分)(5)解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题(1分)（6）（2分）①严重违反了人类伦理道德②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子第五节：克隆技术课前预习（10分钟）凡事预则立，不预则废。【学习目标】1.说出有性生殖和无性生殖的含义。2．简述克隆的含义及在不同水平上的克隆技术的含义。3.描述克隆技术的发展历程。4.举例说出克隆的基本条件。二、自主学习：1、克隆的概念“克隆”从英文“clone”音译而来，其定义是无性繁殖系，在生物学领域有3个不同层次的含义。现在引申出的概念：遗传背景完全相同的一个群体。1）DNA水平，特定DNA片段通过重组DNA技术插入到一个载体（如质粒和病毒等）中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”。2）在细胞水平，克隆是指由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。比如：使一个单一细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物（如细菌或病毒）侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由同一个B细胞分裂而成，这样一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。3）在个体水平，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如：两个同卵双胞胎即为一个克隆。因为他（她）们来自同一个受精卵细胞，所以遗传背景完全一样。生物个体的克隆可分为植物个体的克隆、动物个体的克隆。二、细胞核移植技术和动物体细胞克隆1、概念:是一种利用显微操作技术将某种动物细胞的细胞核移入同种或异种动物的去除细胞核的成熟卵细胞内放入技术。2、种类哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。3、体细胞核移植的大致过程是（请以克隆羊为例，写出过程）注：选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。4、体细胞核移植技术（克隆技术）的应用：（1）加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育；（2）保护濒危物种，增大存活数量；（3）生产珍贵的医用蛋白；（4）作为异种移植的供体；（5）用于组织器官的移植等。5、体细胞核移植技术存在的问题：高二生物同步教学学案选修三现代生物科技专题第二章第四节干细胞工程编制：刘国菊审核：王绍洁日期：2011-5-3班级姓名克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。课堂互动学习一、核移植阅读以下材料，思考并回答问题。（1）核移植技术一鲤鲫鱼的培养过程：20世纪70年代，我国科学家用核移植技术成功地培育出将鲤鱼和鲫鱼优点集于一身的、可正常繁殖的鲤鲫。具体方法是：他们用极细的玻璃管，从鲫鱼未受精的卵细胞中吸出细胞核，再用同样的方法，从鲤鱼的囊胚细胞中吸出细胞核，然后把鲤鱼囊胚细胞的核移植入去核的鲫鱼未受精卵中，形成一个组装细胞，经过精心培育长成鲤鲫，这种鱼已在北京等地推广。核移植实验不仅在鱼类获得了成功，在此之前，国外的科学家用两栖类做实验也获得了成功。科学家用核移植的方法获得了克隆鱼、克隆两栖动物之后，在20世纪80—90年代，又陆续培养出了克隆牛、羊、兔、猴、小鼠等克隆哺乳动物。思考：鲤鲫鱼既有鲤鱼的特点又有鲫鱼的特点说明什么?（2）克隆羊多莉一Dolly的诞生过程思考：1、Dolly的性状和B羊完全相同说明什么问题?2、Dolly体内的遗传物质全部来自B羊吗?为什么?3、科学家们设计用B、C羊的目的是什么？如果只用A羊能获得一只小羊吗?意义：克隆动物不仅可以作为生物学和医学研究的实验动物，而且对于改良动物品种获得更优秀动物个体用于生产、治疗人类疾病、保护濒危动物等，都有重要的应用价值。【例题】现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。（1）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是，从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养。然后再从培养细胞中取出_______注入B品种牛的_______卵母细胞，经过某处刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为_______，将该胚胎移入代孕母牛的_______中，通过培育可达到目的。（2）一般来说，要想大量获得这种克隆牛比较难，原因之一是卵母细胞的数量______，为解决这一问题，可以用____激素处理B品种母牛。（3）克隆牛的产生说明_____具有全能性。克隆牛的性状主要表现____品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自______个亲本，细胞质来自______性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成______（相同，不同）。小结、动物细胞核的移植技术项目细胞核的移植概念利用一个细胞的细胞核（供体核）来取代另一个细胞中的细胞核，形成一个重建的“合子”原理动物体细胞核具有全能性过程结果获得与供体遗传物质基本相同的个体意义①有利于遗传疾病的治疗，优良品种的培育②对物种的优化、濒危动物的保护和转基因动物的扩群有重要意义③降低畜牧业的成本，缩短育种年限，提高生产效率课堂互动学习一、核移植（说明生物的性状遗传既受细胞核遗传物质的控制，又受细胞质遗传物质的控制）（2）克隆羊多莉一Dolly的诞生过程1、生物的性状主要受细胞核控制）2、不是，因为A羊为Dolly提供了细胞质，所以只有核物质来自于B羊3、通过此设计来比较Dolly的性状和哪只羊相似，以此证明Dolly的遗传物质主要来自于B羊例、B．[生物——选修3现代生物技术专题]（1）细胞核去核重组胚胎子宫（2）不足，促性腺（3）动物体细胞核A两雌不同