动物体细胞核移植技术和克隆动物课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第3课时

动物体细胞核移植技术和克隆动物本节聚焦:1.什么是动物细胞核移植技术？2.动物体细胞核移植的基本过程是什么？3.体细胞核移植技术的应用前景有哪些？第二章

第2节

动物细胞工程从社会中来2017年我国科学家培育世界上首例体细胞克隆猴。1997年美国科学家从胚胎细胞“克隆了”两只猴子。从社会中来核移植1.克隆猴用到了什么技术？动物细胞核具有全能性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？动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植3.胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同？为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？从社会中来1.哺乳动物核移植的类型及特点2.非人灵长类动物体细胞核移植非常困难的两个原因种类难易程度原因胚胎细胞核移植体细胞核移植较容易较难分化程度低，全能性易表现分化程度高，全能性难表现(1)供体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。从社会中来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。3.克隆动物(1)供体：(2)受体：(3)结果：4.动物细胞核移植的概念理解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。从社会中来一、体细胞核移植的过程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，思考下列问题一、体细胞核移植的过程

从高产奶牛（供体）取体细胞

动物细胞培养

显微操作去核

将供体细胞注入去核卵母细胞电融合法使两细胞融合早期胚胎激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程形成重构胚将胚胎移入（受体）代孕母牛采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）一、体细胞核移植的过程相关信息：

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

梯度离心紫外光短时间照射

化学物质处理

使DNA变性失活，达到去核的目的。

没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。通过显微操作去核纺锤体——染色体复合物二体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）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(1)材料的选择：①供体：一般选优良动物的传代10代以内的细胞。②受体：一般为减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)的次级卵母细胞。(2)选择MⅡ期卵母细胞的原因：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卵母细胞卵黄多，营养物质丰富。二体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）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(3)卵母细胞去核的方法，“去核”去的是什么？显微操作（去核）法去除的为纺锤体-染色体复合物。(4)将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？

去核时，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。直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内二体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）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(5)诱导融合的方法？融合的结果？电融合法供体核进入卵母细胞，形成重构胚人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。(6)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？激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程电刺激或Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂二体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）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(8)该过程用到哪些技术手段？动物细胞培养、动物细胞核移植、早期胚胎培养、动物细胞融合胚胎移植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已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性(9)物细胞核移植说明？(7)新生牛的性别、基因？与供体相同二、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）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2、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。可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异1、将供体细胞的细胞核移入卵母细胞前，为什么必须先卵母细胞进行去核操作？？保证核移植的胚胎或动物的核遗传物质（基因）全部来自供体细胞。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？体细胞核移植技术的应用前景三资料1：将导入人乳铁蛋白基因的细胞与去核卵母细胞重新组合后，培育出人乳铁蛋白转基因克隆奶牛。一、畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。体细胞核移植技术的应用前景(二）、在医药卫生领域：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。乳腺生物反应器体细胞核移植技术的应用前景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；(二）、在医药卫生领域：体细胞核移植技术的应用前景资料2：将病人的体细胞与去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成相应的细胞、组织或器官，再将它们移植给病人时可以避免发生免疫排斥反应。③治疗性克隆(二）、在医药卫生领域：治疗性克隆与iPS细胞治疗思考·讨论：有关体细胞核移植的问题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。中国政府反对生殖性克隆支持治疗性克隆2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。自绵羊“多利”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。2003年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003年12月，我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。中国政府反对生殖性克隆支持治疗性克隆克隆人，会带来哪些伦理和道德问题？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体细胞核移植技术的应用前景(三)、在科研领域：体细胞核移植技术的应用前景三资料3：将大熊猫的体细胞与兔的去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成囊胚。利用体细胞核移植技术克隆大熊猫胚胎。4、保护濒危物种黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴该技术有望增加濒危物种的存活数量（不能提高生物多样性）二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题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二、体细胞核移植技术的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.体细胞核移植技术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。存在问题一、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即时练习D据图分析下列叙述错误的是（）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C2.2017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。即时练习二、拓展应用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