2.2.3动物体细胞核移植技术与克隆动物课件-高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

第二章细胞工程第2节

动物细胞工程人教版·选择性必修3（第三课时）动物体细胞核移植技术与克隆动物问题探究：“（悟空）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，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？

照片中两只可爱的小猴，分别叫"中中"和"华华"，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。

你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗?其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly）诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢?2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实。问题探究：克隆猴“中中”和“华华”诞生过程示意图问题探究：思考·讨论：1.克隆猴用到了什么技术？2.为什么用供体猴的一个细胞核进行移植，就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？

动物体细胞核移植技术。

动物细胞核具有全能性。1.动物细胞核移植技术一、体细胞核移植的过程①概念：

将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经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的技术。胚胎细胞核移植③分类：体细胞核移植较容易较难②原理：动物细胞核具有全能性。分化程度低，全能性易表现分化程度高，全能性难表现非人灵长类动物体细胞核移植非常困难的两个原因：①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；②非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。一、体细胞核移植的过程相关概念：动物的一个细胞的细胞核去掉核的卵母细胞形成重新组合的细胞并发育成新胚胎，继而发育成动物个体。用动物细胞核移植技术得到的动物称为克隆动物，是一种无性生殖。供体：受体：结果：克隆动物动物细胞核移植的概念理解02体细胞核移植的过程二体细胞核移植的过程自主学习：阅读P53图2-18，思考下列问题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

；

卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？2.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？3.诱导融合的方法？融合的结果？4.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？5.该过程用到哪些技术手段？

二体细胞核移植的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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出1）为何选MⅡ期的卵母细胞？原因：①其细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，易操作；③卵母细胞营养物质丰富。2）卵母细胞为什么要“去核”？原因：保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞。二体细胞核移植的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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞2）卵母细胞为什么要“去核”？原因：保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞。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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞。3）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞。3）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞。3）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。早期胚胎用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+

载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞。3）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。早期胚胎用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+

载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程胚胎移植（第3节讲）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4）从遗传物质的角度来分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？克隆动物细胞核的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；克隆牛一、体细胞核移植的过程思考·讨论：有关体细胞核移植的问题6、克隆牛的性别与哪头牛相同？为什么？

性别与供体牛相同，因为哺乳动物的性别是由性染色体组成决定，克隆牛的染色体全都来自供体牛。7、你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆小牛，是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，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。克隆动物遗传物质细胞核的DNA来自于供体动物的细胞核线粒体中的DNA供体细胞和受体卵母细胞生活环境：不是对核供体动物进行100%的复制。代孕母牛？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期去核：显微操作法实际上是去除纺锤体-染色体复合物注意将细胞核和第一极体一并吸出高产奶牛(供体)从供体高产奶牛身体的某一部位（如耳）上取体细胞,进行培养供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞。3）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？优点：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。早期胚胎用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+

载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程胚胎移植（第3节讲）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克隆牛4）从遗传物质的角度来分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？克隆动物细胞核的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；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用物理或化学方法激活重构胚，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一、体细胞核移植的过程思考·讨论：有关体细胞核移植的问题8、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。二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题采集卵母细胞，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课堂小结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）二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题由一个细胞分裂所形成的细胞群体。指基因型完全相同的个体或群体。

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DNA分子、细胞或个体。一般指DNA分子扩增。①

动物细胞克隆②

动物克隆③

植物克隆④

DNA克隆动物细胞培养核移植植物组织培养PCR技术知识扩展：克隆与无性繁殖分子水平：细胞水平：个体水平：思考·讨论：下列克隆分别用什么技术？（1）在畜牧生产中，加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。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通过建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。乳腺生物反应器（2）医药卫生领域换成核移植过程相关细胞三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.

应用前景②治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植。（2）医药卫生领域三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.

应用前景猪的内脏构造、大小、血管分布与人的极为相似在器官供体的基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。③以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经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。（2）医药卫生领域三、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。（3）在科研领域三、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。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（3）在科研领域生物节律紊乱模型体细胞克隆猴2019年1月23日，中国科学家正式宣布世界首批由体细胞克隆而来的疾病模型猴的诞生。

克隆猴的来源是一只节律基因BMAL1被敲出的猕猴，以它为体细胞来源克隆出了5只遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴。（4）在保护濒危动物领域：该技术有望增加濒危物种的存活数量。黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（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。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题2.存在的问题胚胎移植→动物幼体产出概率＜10％01

2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。知识·拓展（P55）

一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的；或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。【概念检测】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.将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育出新个体

B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育岀新个体

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练习与应用教材P55D二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题【概念检测】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（

）练习与应用教材P55C二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题

A.该技术涉及物细胞培养、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【扩展应用】1.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也