生物动物体细胞核移植技术和克隆动物课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修三

第3节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？4.怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？第二章

细胞工程“（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”出一群猴吗？2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。核移植相当于孙悟空的“魔法”问题探讨P52-1一、动物细胞核移植技术1.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，继而发育成动物个体的技术。卵母细胞动物细胞取核去核移入重组细胞发育新胚胎发育克隆动物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3.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度

，表现全能性

；细胞分化程度

，表现全能性

。

低相对容易高十分困难这说明什么？整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。P52-2P52-3一、动物细胞核移植技术思考1：为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界?有什么困难吗？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对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。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。思考2：为什么要进行克隆猴的研究？研发新药时，进行药物的筛选。克隆鼠、兔等不能吗？

鼠和兔等哺乳动物与人类的亲缘关系比较远，用它们筛选出来的药物对人类的效果不好甚至没有作用。自然界的猴？①自然界的猴繁殖慢；

②自然界的猴基因型不同，会干扰实验结果；③有时用转基因猴进行药物筛选效果更好P52-31．下列有关核移植的说法，错误的是(

)A．通过核移植得到的细胞称为重构胚B．哺乳动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植C．核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖D．动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关趁热打铁D3.过程:采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体)2）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。去核：显微操作取体细胞去核的卵母细胞供体细胞1）何为供体、受体？供体：提供细胞核的个体受体：MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）卵母细胞一.动物细胞核移植技术P53图2-18此时卵母细胞已发育成熟，细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。3.过程:3）P54-思考·讨论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？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。4）“核”的实质是什么？（P52页）一.动物细胞核移植技术P53图2-18采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期高产奶牛(供体)去核：显微操作取体细胞去核的卵母细胞供体细胞3.过程:采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期去核：显微操作去核的卵母细胞5）“去核”的方法是什么？

目前普遍使用的去核方法是显微操作去核法。一.动物细胞核移植技术P53图2-18显微操作去核第一极体次级卵母细胞去核时，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

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。P54相关信息P53图2-18优点：这些方法在没有刺破透明带或卵母细胞质膜，使DNA变性失活，达到去核的目的。对卵母细胞伤害小。去核的卵母细胞供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带电融合法激活方法：①物理方法；②化学方法重构胚早期胚胎3.过程:一.动物细胞核移植技术选择10代以内6）P54-思考·讨论2.供体一般选用传代10代以内的细胞，为什么？

当传代至10-50代左右时，部分细胞核型可能会老化或DNA损伤，存在失去分裂能力或癌变风险，而10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。P53图2-18去核的卵母细胞供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞的透明带7）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。电融合法8）激活重构胚目的是？激活方法：①物理方法；②化学方法重构胚早期胚胎3.过程:

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)激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。一.动物细胞核移植技术P53图2-18选择10代以内(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动物早期胚胎3.过程:9）动物体细胞核移植技术证明了？（原理）该技术证明了：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。10）从遗传物质的角度分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？②生物性状还受环境因素的影响。①克隆动物遗传物质来源核遗传物质:全部来自

。供体动物的细胞核质遗传物质:一部分来自

细胞，另一部分来自

。供体受体卵母细胞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。一.动物细胞核移植技术P53图2-18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细胞核移植动物细胞培养细胞融合体细胞核移植用到的技术早期胚胎培养胚胎移植激活重构胚使其完成

细胞分裂和发育过程一.动物细胞核移植技术P53图2-182、克隆技术：在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。1、克隆动物：用核移植的方法得到的动物克隆是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆其实就是复制，可以发生在不同的水平，不同的层次。分子克隆：单克隆抗体技术、PCR技术（一般指DNA分子扩增）细胞克隆：动物细胞培养技术、植物细胞培养技术（由一个细胞分裂所形、成的细胞群体）

个体克隆：植物组织培养技术、核移植技术（指基因型完全相同的个体或、群体）[思考]为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？[思考]分子克隆、细胞克隆、个体克隆分别用什么技术?二、体细胞核移植的过程1.如图是某克隆羊培育过程模式图，试分析获得该克隆羊的生殖方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是A.无性生殖、Aa、雌激素B.无性生殖、aa、雄激素C.有性生殖、aa、雄激素D.有性生殖、AA、雌激素√课

堂

练

习1.图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是A.e的性状表现不受来源于b中的基因控制B.图中涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植等C.d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件D.e的诞生体现了a细胞的全能性提供质基因遗传物质由a提供未体现√课

堂

练

习习题检测图为克隆猴——“中中”和“华华”过程流程图，请回答下列有关问题：(1)动物细胞培养一般分为___________和传代培养两个阶段过程。在前一阶段，贴壁的细胞会出现___________现象，所以要进行传代培养。(2)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是___________。(3)①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至___________时期再进行，目前使用的去核方法是___________。(4)在猕猴体细胞核移植实验中，若最终获得的克隆猴与供体猴性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因：___________。(5)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有___________。克隆猴的成功，说明了动物_____________________具有全能性。原代培养接触抑制动物体细胞分化程度高，表达全能性十分困难减数第二次分裂中期显微操作卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆猴的性状有影响动物细胞培养、动物细胞核移植、（早期）胚胎移植体细胞的细胞核1.应用前景体细胞核移植在畜牧业、医药卫生及其他领域有着广泛的应用前景。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)畜牧业：P54-1（2）医药卫生领域A.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P54-1B.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；C.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。（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P54-1三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（3）科学研究领域A.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B.克隆一批遗传背景相同的动物，可通过对比来分析致病基因C.克隆特定疾病模型的动物，为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助（4）保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量中华眼镜蛇大型东乌桑巴拉叶片角变色龙黑草黄弄蝶P54-1三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题思考：多利羊视频说明了体细胞核移植技术存在什么问题？2.存在的问题(1)该技术的成功率非常低。③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。②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。P54-22017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二.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题体细胞核移植技术

VS诱导iPS细胞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。结果：细胞：较高要求，细胞分化程度越高，胞成功率越低细胞：来源广，成纤维、脂肪干细胞等都可诱导成iPS细胞技术：操作复杂技术：相对简单，更适合用于生产实践前景:研究生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异P54-思考·讨论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。1．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)。请结合图示回答下列相关问题。(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用____________________酶处理。(2)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是______________。(3)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是________________________________________________。(4)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有____________________________。转基因奶牛克隆成功，说明了动物________________具有全能性。趁热打铁胰蛋白(或胶原蛋白)有丝分裂使克隆出的动物个体的核遗传物质几乎全部来自供体细胞动物细胞核移植、动物细胞培养体细胞的细胞核2.

根据体细胞核移植技术的特点进行推断，体细胞核移植技术可以用来(

)

①有效提高濒危动物的遗传多样性

②提高某些良种家畜自然繁殖率

③解决人体器官移植供体来源短缺的问题

④为科学研究提供实验动物

⑤

构建转基因克隆动物，作为生物反应器，大规模生产珍贵医用蛋白

A.①②③④⑤B.①②③④C.②③④⑤D.③④⑤趁热打铁D理论基础动物体细胞核的全能性胚胎细胞核移植原理：类型：体细胞核移植采集卵母细胞，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动物体细胞核移植技术和克隆动物理论基础应用前景畜牧