2.2 动物细胞工程（第三课时）（教学课件）-【上好课】2024-2025学年高二生物同步精品课堂（人教版2019选择性必修3）

选择性必修三《生物技术与工程》 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程（第三课时） 动物体细胞核移植技术和克隆动物 工厂化生产 目录 课堂小结 探究新知 04 情境导入 03 02 01 课堂练习 一.动物细胞核移植技术 二.体细胞核移植的过程 三.体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 中国古代的奇思妙想 《西游记》中孙悟空“拔一把毫毛望空喷去即变作三二百个小猴”。 克隆猴“中中”和“华华” 2017年，中国科学家将这一幕变成现实，克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。 问题: 克隆猴的诞生与传统繁殖方式有什么不同？运用什么技术？ 情境导入 —— 动物体细胞核移植技术 3 4 01 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。 4.分类： 2.原理： 3.生殖方式: 胚胎细胞核移植： 细胞分化程度低，恢复全能性容易 体细胞核移植： 细胞分化程度高，恢复全能性不容易 动物细胞核的全能性 无性生殖 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 一、动物细胞核移植技术 体细胞或者胚胎细胞 克隆动物 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 5.在体细胞核移植中，非人灵长类动物体细胞核移植非常困难： 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另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。 一、动物细胞核移植技术 ①卵母细胞选择 ②供体细胞的选择和培养 ③卵母细胞去核 ④供体细胞注入去核卵母细胞 ⑤重构胚胎的激活、胚胎移植 注入 融合 ⑥分娩获得克隆动物 移入 二、体细胞核移植的过程 2.一般选用10代以内的细胞，为什么？ 问 7 02 【思考 讨论】 体积大、营养多、容易操作； 营养物质丰富，为发育提供充足营养 含有促使细胞核表达全能性的物质 ②选择高产奶牛(供体) 因为10代以内的细胞 保证了供体细胞正常的遗传基础。 1.为何选用MⅡ卵母细胞? 问 ①采集卵母细胞，体外培养至MⅡ期 二、体细胞核移植的过程 8 01 ③通过显微操作去核 纺锤体——染色体复合物 3.卵母细胞去核的原因是什么？ 问 为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞； 并防止细胞染色体的数量发生变化 二、体细胞核移植的过程 原因 9 01 梯度离心、 化学物质处理 紫外光短时间照射 4.观看视频思考： 卵母细胞去核的方法是什么？ 方法：显微操作法 二、体细胞核移植的过程 卵母细胞去核方法 使DNA变性失活，达到去核的目的。 没刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。 10 ④将供体细胞注射入去核的卵母细胞 5.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？ 问 对卵母细胞损伤较小； 保证供体细胞的细胞核不被破坏， 操作方便。 二、体细胞核移植的过程 11 01 ⑤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。 重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。 6.什么是重构胚？处理重构胚的目的是什么？ 问 用物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇和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 将胚胎移入受体 (代孕)母牛体内 克隆犊牛 二、体细胞核移植的过程 12 01 重构胚 7.克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？ 问 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 供体细胞和卵母细胞 生活环境： 性状 可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异 出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 8.新生牛的性别？ 与供体相同 二、体细胞核移植的过程 01 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 通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞 用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 供体细胞培养 将供体细胞注入去核的卵母细胞 通过显微操作去核 高产奶牛（供体） 从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 9.该过程中应用到了哪些技术？ 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 动物体细胞的细胞核具有全能性 问 10.该技术证明了什么？ 问 二、体细胞核移植的过程 克隆技术： 克隆包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。 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。 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、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） 为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ 二、体细胞核移植的过程 体细胞核移植在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。 （1）在畜牧生产中 加速家畜 、促进优良畜群繁育。 遗传改良进程 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 应用前景 （2）医药卫生领域 ①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 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，可作为异种移植的供体。 治疗性克隆 ③患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 应用前景 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 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 治疗性克隆与iPS细胞治疗 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。 （3）在科研领域： （4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 应用前景 （1）成功率低： 克隆胚胎移植成功率平均不到10% 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、免疫缺陷等。 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）健康问题： （2）理论研究较为滞后： 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 存在的问题 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、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.如图是克隆猴的培育过程。下列有关叙述错误的是(　　)   A．a细胞是卵母细胞 B．克隆猴的性状主要与乙相同 C．重组细胞具有全能性 D．①过程常用显微操作技术 课堂练习 克隆猴的遗传物质绝大部分来自甲，性状主要与甲相同 B　 2．下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是(　　) B　 课堂练习 A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定 B．过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体 C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理 D．体细胞核移植技术说明动物体细胞具有全能性 甲和乙 卵母细胞 细胞核 B　 $$