动物体细胞核移植技术和克隆动物 【新教材 备课精讲精研】 高二生物高效课件（人教版2019选择性必修3）

《西游记》中的孙悟空神通广大，他“拔一把毫毛丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变’!即变作三二百个小猴”。孙悟空这样神奇的本领曾令我们无限神往。【问题探讨】第2节动物细胞工程三动物体细胞核移植技术和克隆动物新课程标准核心素养1.概述动物细胞核移植技术的含义及类型。2.简述动物体细胞核移植的基本过程。3.说出体细胞核移植技术的应用前景。1.科学思维——结合具体实例，用文字和图示表述体细胞核移植的内涵和过程。2.社会责任——了解体细胞核移植技术已取得的进展和尚未解决的问题。理性看待体细胞核移植技术存在的问题。一、动物细胞核移植

将动物一个细胞的______移入______________中，使这个______________发育成_______，继而发育成_________的技术，称为动物体细胞核移植技术。1.概念：细胞核去核的卵母细胞重新组合的细胞新胚胎动物个体用动物体细胞核移植技术得到的动物称为克隆动物。2.原理：动物细胞核的全能性。3.类型：①胚胎细胞核移植：胚胎细胞分化程度__，表现全能性________低相对容易②体细胞核移植：动物体细胞分化程度__，表现全能性________高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核移植4.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其____前的功能状态，这导致了_____________；胚胎发育率低②对非人灵长类动物_____进行操作的技术尚不完善。胚胎分化非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。5、体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期从供体高产奶牛取体细胞

显微操作去核（实际上是去除纺锤体-染色体复合物）

动物细胞培养将供体细胞注入去核卵母细胞（1）选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因：①卵母细胞体积大，易操作②含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件（2）将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：保证供核不被破坏，操作也更方便。电融合法使两细胞融合供体核进入卵母细胞形成重构胚激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程早期胚胎用物理或化学方法：（电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂）将胚胎移入（受体）代孕母牛生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）（3）该过程中应用到的技术动物细胞核移植动物细胞培养动物细胞融合早期胚胎培养胚胎移植

目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法，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。这些方法时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。相关信息有关体细胞核移植的问题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？

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。2.你认为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？不是对核供体动物进行100%的复制。①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。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。

利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。

通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。

目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。易错提醒：(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，而不是动物细胞的全能性。(4)核移植技术中的供体是提供细胞核的动物个体；受体是代孕的雌性动物个体，而非提供去核卵母细胞的动物个体。(5)动物体细胞核移植过程中，涉及的技术手段不仅有核移植技术，还有动物细胞融合技术、动物细胞培养技术，以及早期胚胎培养技术和胚胎移植技术等。

三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（1）畜牧生产：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（2）医药卫生：①通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；②在治疗人类疾病时，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；③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，将它们一直给患者时可以避免免疫排斥反应。（3）在科研领域：①研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；②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。裸鼠肿瘤动物模型早衰（4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存货数量白鳍豚金丝猴2.存在的问题：（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，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，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。【典例】下列有关体细胞核移植技术的说法，错误的是(

) A.体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功，成功率非常高 B.克隆技术的各个环节有待于进一步改进 C.大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题 D.克隆动物食品的安全性问题仍然存在争议

解析：尽管体细胞核移植技术已经在许多种动物中获得成功，但其成功率仍然非常低。A【典例】在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(

)

A.卵原细胞 B.初级卵母细胞

C.次级卵母细胞 D.卵细胞

解析：克隆哺乳动物时，一般将动物的一个体细胞的细胞核移入一个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。通常作为核移植受体细胞的是去核的次级卵母细胞，C正确。C【变式训练】下列关于高产奶牛克隆过程的叙述，错误的是(

) A.供体牛体细胞在进行体外培养时，会发生细胞贴壁和接触抑制的现象 B.培养至MⅡ中期的卵母细胞的细胞质中含有能促进细胞核全能性表达的物质 C.通过电融合法促进供体与去核受体细胞两两融合，供体核进入卵母细胞 D.胚胎移植时，应将重组细胞直接移入代孕母牛的子宫

D概述过程动物细胞核移植结果生殖方式原理分类动物细胞核移植动物细胞培养动物细胞融合胚胎移植早期胚胎培养前景和问题畜牧生产、保护濒危物种、医药卫生、治疗人类疾病、科研成功率低、环节有待改进、健康问题【课堂小结】(1)动物胚胎细胞分化程度低、表现全能性相对容易。()(2)需要用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。()(3)采集的卵母细胞需要在体外培养到MⅠ中期。()(4)利用显微操作技术，将供体细胞注入卵母细胞的细胞质后，需要用电融合等方法诱导细胞核融合以形成重构胚。()提示：利用显微操作技术，将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带下，需要用电融合等方法诱导细胞融合以形成重构胚。(5)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。()√√××【基础过关】√(6)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。()解析：转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可以避免免疫排斥反应。(7)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。()(8)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。()解析：目前体细胞克隆技术成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。×√×【当堂检测】1.2018年1月25日，在生物学顶尖学术期刊“细胞”(Cell)以封面文章的形式在线发表一项猕猴繁殖的新技术，该繁殖技术的过程如下图所示，请问该技术属于生物技术中的哪种技术手段(

)BA.胚胎细胞核移植技术

B.体细胞核移植技术C.单倍体育种技术

D.杂交育种技术2.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，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是(

) A.将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体 B.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体 C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体 D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体C3.(2018·全国Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题： (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指______________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是______________