【生物】动物细胞工程第3课时 2023-2024学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修3）

聚焦学习目标：

1.掌握动物体细胞核移植的概念及基本过程2.阐明体细胞核移植技术的应用前景3.理性看待体细胞核移植技术存在的问题

第2节动物细胞工程第3课时

动物体细胞核移植技术与克隆动物1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，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。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。2.原理：动物细胞核的全能性4.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，表现全能性容易减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期)的卵母细胞细胞分化程度高，表现全能性十分困难3.生殖方式：无性生殖一.动物细胞核移植技术供体一个细胞的细胞核受体相关消息：减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期)的卵母细胞中的“核”其实是：文中所说的“去核”是去除纺锤体-染色体复合物核：纺锤体-染色体复合物5.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一般指DNA分子扩增，如PCR技术，还包括单克隆抗体技术。由一个细胞分裂所形成的细胞群体，如动物细胞培养技术、植物细胞培养技术。分子水平：细胞水平：个体水平：在生物学上，克隆是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。延伸拓展：克隆（Clone)克隆技术：是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。指基因型完全相同的个体或群体，如植物组织培养技术、核移植技术。1)选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？采集的卵母细胞应培养至

；2)卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？3)注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？4)诱导融合的方法？融合的结果？5)什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？6)该过程用到了哪些动物细胞工程的技术手段？

自主学习：

阅读P53图2-18，思考下列问题二.体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例)1.卵母细胞去核2)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。1)去核的原因保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。二.体细胞核移植的过程3)“去核”实际上是去除纺锤体-染色体复合物，由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管一般一并吸出第一极体。次级卵母细胞第一极体MⅡ期：减数第二次分裂中期2.核移植操作将供体细胞整个注入去核卵母细胞1)操作简单，对卵母细胞损伤较小；2)保证供体细胞的细胞核不被破坏。3.诱导细胞融合的方法和结果：电融合法；形成重构胚。4.重构胚2)激活方法：用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂)激活。1)概念：是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。3)激活重构胚的目的：使其完成细胞分裂和发育进程。早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合重构胚早期胚胎两细胞融合激活重构胚采集牛卵母细胞，体外培养到MⅡ期去核的卵母细胞供体细胞培养核移植高产奶牛（供体)生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛显微操作去核取体细胞将胚胎移入受体（代孕)母牛体内动物体细胞核移植5.整个过程中应用到的技术1)动物细胞培养2)动物细胞融合3)早期胚胎培养4)胚胎移植5)动物细胞核移植2)细胞质中的DNA（线粒体中的DNA)同时来自供体细胞和受体卵母细胞，一部分性状和卵母细胞受体一致；3)生物性状还受到环境因素的影响，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同。6.克隆动物的性状表现表现型

=

基因型

+

环境1)克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，绝大多数性状和核供体一致；采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期从供体高产奶牛身上取体细胞显微操作

去核对体细胞

进行培养去核的卵母细胞供体细胞电融合法将供体细胞注入去核的卵母细胞重构胚使其完成细胞分裂和发育早期胚胎将胚胎移入受体（代孕)母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞核移植技术用物理或化学方法激活重构胚（如电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)思考1：用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？思考2：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。①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。②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一些，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。治疗性克隆与iPS细胞治疗病人取核去核卵母细胞重构胚胎各种细胞组织或器官诱导取出体细胞核移植移植成纤维细胞取出转入相关因子iPS细胞各种细胞组织或器官胚胎干细胞取出诱导移植治疗性克隆iPS细胞治疗细胞发生转化③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。应用前景畜牧生产医药卫生科研保护濒危物种加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育①转基因克隆动物作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白②治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异体移植③以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥①研究克隆动物，使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程②克隆遗传背景相同的动物，分析致病基因③克隆特定疾病模型的动物，研究致病机制，开发相应药物增加濒危物种，增加存活数量1.体细胞核移植技术的应用前景三.应用前景及存在的问题1)体细胞核移植技术成功率非常低2)核移植的理论研究较为滞后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，免疫失调等。2.存在的问题相关资料：培育克隆羊多莉时，共获得了277个融合的细胞，早期发育成功的胚胎却只有29个，移植后成功怀孕的母羊仅有1只，成功率只有0.36%。培育体细胞克隆猴时，用了127个卵母细胞，获得109个核移植胚胎，移植给21只代孕母猴，只有6只成功怀孕，最后只诞生了2只健康的小猴，成功率为1.57%。多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，寿命只有7岁，而普通羊的平均寿命是12岁。存在问题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、科研成功率低、理论研究滞后、健康问题课堂小结1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生”的方案中可行的是A.将野驴的基因导人家驴的受精卵中，培域植育出新个体B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育出新个体C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体D.将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，经孕育培育出新个体2.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。据图分析下列叙述错误的是A.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代C.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因3.下图为哺乳动物(羊)的生殖过程示意图,下列叙述错误的是(

)A.个体②为克隆动物,细胞c为高度分化的体细胞B.个体②的遗传性状与提供细胞c的羊不完全相同