【课件】2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件人教版（2019）高中生物选择性必修3

1、第2节动物细胞培养三 动物体细胞核移植技术和克隆动物2017年11月27日和12月5日,克隆猴“中中”和“华华”先后在上海诞生。克隆猴的诞生，标志着我国克隆技术走在了世界前列。灵长类动物是和人类最相似的实验动物，对研究人类的生殖、发育和疾病等有着重要意义。克隆动物涉及的生物技术：体细胞核移植技术、动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术等。其中核心技术是体细胞核移植技术。一、动物细胞核移植1动物细胞核移植技术概念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，继而发育为动物个体的技术。2哺乳动物核移植分类种类难易程度原因胚胎细胞核移植相对

2、容易分化程度低，全能性容易表现体细胞核移植十分困难分化程度高，全能性难表现将供体细胞注入去将供体细胞注入去核的卵母细胞。核的卵母细胞。二、体细胞核移植过程从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(左边照片为研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MII期从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行培养高产奶牛高产奶牛(供体供体)通过显微操作去核。通过显微操作去核。通过电融合法使两细胞通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。细胞，形成重构胚。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)激活重构胚，使其完成细胞分裂和发

3、育进程生出与供体奶牛遗传生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛物质基本相同的犊牛将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内二、体细胞核移植过程取供体细胞采集卵母细胞供体细胞去核卵母细胞重构胚将胚胎移入受体(代孕)母牛体内生出与供体遗传物质基本相同的克隆动物将供体细胞注入去核的卵母细胞1.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?2. 用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗?为什么?为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。不是；克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的

4、遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞。此外，生物性状还受环境因素的影响。3.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处?请你预测它们应用前景的差异。体细胞核移植技术获得的重构胚和iPS细胞都具有发育的全能性;不同之处:体细胞核移植技术需对卵母细胞进行去核操作，诱导iPS细胞需要借助载体将特定基因导入细胞。前景:体细胞核移植技术主要应用于畜牧生产获得克隆动物、医药卫生领域治疗人类疾病;iPS细胞除用于治疗人类疾病外，也可用于对体细胞编程机理、细胞再生机理等的研究。(1)原理：动物细胞核的全能性。(2)供体：有重要利用价值的动物的体细胞。(3)受体：M期卵母细胞选择原因：a.体积

5、大，易操作；b.M期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。去核原因：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。去核方法：常用显微操作去核；也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核或使其中的DNA变性。(4)克隆动物遗传物质来源核内遗传物质：全部来自供体细胞。细胞质中的遗传物质：一部分来自核供体细胞，另一部分来自受体卵母细胞。(1)诱导动物细胞融合常用的方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法；激活重构胚的常用方法有电刺激、Ca2载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等。(2)克隆动物技术属于无性繁殖技术。(3)动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞

6、的全能性。(1)克隆动物的制备体现了动物细胞的全能性()(2)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞()(3)减数分裂中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体染色体复合物()(4)重构胚具有发育成完整个体的能力()三、体细胞核移植技术的应用前景及存在问题1.应用前景畜牧生产加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育医药卫生领域 生产珍贵的医用蛋白治疗人类疾病(1)转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；(2)患者自身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，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。科学研究(1)研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程; (2)

7、克隆一批遗 传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因;(3)克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。保护濒危物种 有望增加濒危物种的存活数量。(1)加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。(2)生产珍贵的医用蛋白。(3)用于细胞、组织或器官移植，可以避免发生免疫排斥反应。(4)使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。(5)分析致病基因，研究疾病的致病机制，开发相应药物。(6)增加濒危物种的存活数量。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在问题1.应用前景(1)该技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。 (2) 核移植的理论研究较为滞后，

8、需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。(3)绝大多数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。2.存在问题克隆牛的繁育过程，会涉及3头牛，即提供卵母细胞的牛A、提供体细胞的牛B，以及代孕母牛C。克隆牛的表型与上述哪些牛有关？为什么？都有关；因为克隆牛细胞质中的基因有一部分来自提供卵母细胞的牛A，细胞核中的基因和细胞质中的另一部分基因来自提供体细胞的牛B，代孕母牛C提供了克隆牛早期发育的环境，所以克隆牛的表型与A、B、C 3头牛都有关。(1)体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。( )(2)克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体治疗人类疾病，而且可以避免免疫排斥反应。( )(3)一些研究者指出，绝大多数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。( )(4)目前，体细胞克隆技术的成功率虽然比较高，但是各个技术环节还有待进一步改进。( )生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以