2.2 动物细胞工程（第三课时）-2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修3）

2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 “（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 来自悟空的体细胞 是否可以实现？ 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培育出两只克隆猴“中中”和“华华” 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。 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： 胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易 体细胞分化程度高，表现全能性十分困难 3.生殖方式： 无性生殖 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 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。 收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期。 从供体高产奶牛身体某一部位（如耳）上取体细胞 通过显微操作去核 动物细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 体细胞核移植的过程 （以体细胞克隆牛为例） 诱导细胞融合的方法 vs 激活重构胚的方法 电融合法使两细胞融合 供体核进入卵母细胞 形成重构胚 激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程 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） 将胚胎移入受体（代孕）母牛 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛） 人工重新建构的胚胎，具有发育成完整个体的能力。 【思考 讨论】 高产奶牛(供体) 因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 1.为什么选择MⅡ期的卵母细胞？ 2.供体细胞一般选用10代以内的细胞，为什么？ 有关体细胞核移植的问题 ①卵母细胞体积大，易操作。 ③含有促使细胞核全能性表达的物质。 动物细胞培养 采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期）。 ②营养物质丰富，为发育提供充足营养。 通过显微操作去核 方法：①显微操作法 ② 梯度离心 ③紫外光短时间照射 ④化学物质处理 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。 实际上是去除纺锤体—染色体复合物 3.卵母细胞去核的原因是什么？方法是？ 注意：去核时，由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管吸出细胞核和第一极体 保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞； 将供体细胞注射入去核的卵母细胞 *直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内 4.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？ 保证供体细胞的细胞核不被破坏， 操作方便。 重构胚 5.克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？ 克隆动物遗传物质 细胞核的DNA 线粒体中的DNA 生活环境： 性状 出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 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。 来自于供体动物的细胞核 供体细胞和卵母细胞 可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异 早期胚胎培养 动物细胞培养 胚胎移植 动物细胞核移植 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、化学方法激活 重构胚 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 通过显微 操作去核 高产奶牛（供体） 从供体身体 上取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 1.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 动物细胞融合 2.处理重构胚的目的是什么？ 激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程 3.该技术证明了什么？ 证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 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 D 【现学现用】 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 C 动物个体1 动物个体2 a b c d e f 3.如图为某哺乳动物生殖过程。请回答下列问题。 （1）动物个体1产生的生殖方式是 。 （2）动物个体2是通过 获取的克隆动物；个体2的细胞质基因来自于 ，遗传性状与 基本相同； 原因是 。 （3）e细胞是 。 有性生殖 核移植 b细胞 提供c细胞个体 个体2细胞核基因来自c细胞，因此 个体2的性状与提供c基本相同。 去核的卵母细胞 二、体细胞核移植技术的应用前景 （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。 1.应用前景： 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。 （2）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； 药用蛋白基因 启动子 ①将DNA注入 绵羊受精卵 代孕母羊 药用 蛋白 分离纯化 含药用 蛋白的乳汁 ② ③ ④ 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； （2）在医药卫生领域 ③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，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。 （3）在科研领域 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。 （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。 黑草黄弄蝶 白鳍豚 金丝猴 2.体细胞核移植技术存在的问题 （1）成功率低 克隆胚胎移植成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进 （2）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）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、免疫缺陷等 韦尔穆特与克隆羊多莉 克隆羊多莉真身标本 “多莉”存活不足7年，远低于平均寿命 孙悟空拔毛 jasmine $$