2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物-【堂堂清】2024-2025学年高二生物下学期同步精品课件（2019人教版选择性必修3）

2.2.3 动物体细胞核移植技术 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？ 情境创设 “(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。”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？ 在某种程度上得到了实现。2017年， 我国科学家已经通过动物细胞核移植技术，成功培育了体细胞克隆猴。 视频：体细胞克隆猴 动物细胞核移植技术·概念和原理 01 1.概念：将动物的一个细胞的 ，移入 中， 使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成 的技术。 2.原理： 。 3.类型：① 核移植：细胞分化程度 ，表现全能性相对容易； ② 核移植：细胞分化程度 ，表现全能性十分困难； 克隆动物 细胞核 去核的卵母细胞 新胚胎 动物个体 动物细胞核的全能性 胚胎细胞 低 体细胞 高 动物体细胞核移植和胚胎细胞核移植相比，哪个难度更大？ 思考 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物 动物细胞核移植技术·概念和原理 01 【扩展】在体细胞核移植中，非人灵长类动物(如猴)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 前的功能状态， 导致了 ； ②对非人灵长类动物胚胎进行操作的 技术 。 胚胎发育率低 分化 尚不完善 但我国科学家经过多年努力，2017年已成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。 下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程： 动物细胞核移植技术·过程 01 ①采集卵母细胞： 从屠宰场收集牛 ，采集卵母细胞， 在体外培养到 期。 卵巢 MⅡ 为什么要选用处于MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞？ 思考 ①细胞体积大，便于操作； ②营养物质丰富； ③含有激发细胞核表达全能性的物质。 →即次级卵母细胞； （具备受精能力） 主要原因← 动物细胞核移植技术·过程 01 ②卵母细胞去核: 通过 去核。 显微操作 显微操作去核 【扩展】去核方法： 梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。 注：这些方法是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。 →普遍使用； [扩展]上述方法，对卵细胞的损伤较小，但这些方法可能无法精确控制对细胞核的影响，容易造成周围细胞质的损伤，或者无法完全去除细胞核。 动物细胞核移植技术·过程 01 ②卵母细胞去核: 通过 去核。 显微操作 →普遍使用； 提示：为了使核移植胚胎或动物的 全部来自 有重要利用价值的动物提供的体细胞。 提示：这里的“核”其实是 。 核遗传物质 纺锤体-染色体复合物 将体细胞的细胞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？这里的“核”指的是什么？ 思考 动物细胞核移植技术·过程 01 ③从供体高产奶牛身体的某一部分(如耳)上取 ，进行培养。 体细胞 供体细胞从哪里来？ 思考 来自有重要利用价值的动物。 注：一般选培养10代以内的细胞。 动物细胞核移植技术·过程 01 ④将 注入 。 供体细胞 去核的卵母细胞(透明带内) 注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？为什么？ 思考 供体细胞。 原因：操作简便， 对卵母细胞损伤较小。 [扩展] 透明带是包裹在卵母细胞和早期胚胎外的一层非细胞结构，主要起保护作用。 动物细胞核移植技术·过程 01 ⑤形成重构胚：通过 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：用 方法激活重构胚。 电融合法 物理或化学 什么是重构胚，激活重构胚的目的是什么？ 思考 提示： 重构胚是指： ，具有发育成完整个体的能力； 激活重构胚的目的是： 。 →电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂 人工重新构建的胚胎 使其完成细胞分裂和发育进程 动物细胞核移植技术·过程 01 ⑥将胚胎移入受体( )母牛体内。 ⑦生出与 奶牛遗传物质基本相同的犊牛。 代孕 供体 →注：代孕母体没有为新个体提供遗传物质， 新个体的性状与代孕母体基本没有关系。 →注：克隆牛。 动物细胞核移植技术·过程 01 去核的卵母细胞 体细胞的细胞核 重组细胞 早期胚胎 将胚胎移植到受体母牛体内 生出小牛 从牛 采集卵母细胞, 在体外培养到 期； 从供体高产奶牛上取 ，进行培养； 将供体细胞注入去核的 卵母细胞（ 内） 通过显微操作将卵母细胞去核 卵巢 通过 使两细胞融合， 形成重构胚 将胚胎移入 体内 生出克隆牛 动物体细胞核移植过程中，涉及的技术手段有哪些？ 思考 动物细胞培养 动物细胞融合 早期胚胎培养 胚胎移植 MII 体细胞 透明带 电融合法 受体(代孕)母牛 用物理或化学方法,激活重构胚； 动物细胞核移植技术·过程 01 克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？ 思考 提示： （填“是”或“不是”）对供体动物进行了100%的复制； 原因：①克隆动物细胞核遗传物质来自 ， 但其细胞质遗传物质来自 ； ②性状是 与 共同作用的结果， 克隆动物所生活的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同； ③克隆动物在个体发育过程中有可能发生： 、 等可遗传变异； 不是 基因突变 基因 环境 染色体变异 供体细胞 供体细胞和去核卵母细胞 动物细胞核移植技术·过程 01 动物细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖？并分析原因。 思考 提示： ； 原因：动物细胞核移植最终得到的个体的细胞核中的 遗传物质 。 无性生殖 完全来自同一个个体，不是精卵受精得到的 动物细胞核移植技术·过程 01 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。 思考 动物细胞核移植技术·过程 01 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。 思考 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。 动物细胞核移植技术·判断正误P36 01 (1)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞(　　) (2)重构胚具有发育成完整个体的能力(　　) (3)激活重构胚常用的方法有电刺激、Ca2＋载体、乙醇、 蛋白酶合成抑制剂等(　　) × 细胞核遗传物质来自供体细胞， 细胞质遗传物质来自供体细胞和去核卵母细胞。 √ √ 1．通过体细胞核移植技术培育克隆牛的过程中，未涉及的操作是(　　) A．从供体取出组织用动物细胞培养技术培养 B．用灭活的病毒促进体细胞核与MⅡ期的去核卵母细胞融合 C．用物理或化学方法激活重构胚，使其完成发育进程 D．选择合适时期的胚胎进行移植，使其发育成完整个体 动物细胞核移植技术·落实思维方法P36 01 B 电融合法，×; 动物细胞核移植技术·落实思维方法P36 01 2．华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年没有野生华南虎出现的报告，一些专家认为野生华南虎已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。 (1)克隆华南虎的遗传性状与虎 (填字母)基本一致。 (2)A、B、C3只虎没有提供遗传物质的是 。 (3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律？ 。为什么？ 。 A C 不遵循 克隆属于无性生殖，而孟德尔的遗传定律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用 动物细胞核移植技术·落实思维方法P36 01 2．华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年没有野生华南虎出现的报告，一些专家认为野生华南虎已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。 (4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合，以获得新物种“虎—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望？ 。 原因是: . 。 不能 高度分化的动物细胞全能性受到限制， 虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 体细胞核移植技术的应用前景·畜牧生产 02 ①加速家畜 进程、促进优良畜群繁育； 遗传改良 ①转基因克隆动物作为 ，生产珍贵的 。 ②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于 。 体细胞核移植技术的应用前景·医药卫生领域 02 生物反应器 医用蛋白 异种移植 乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的 转基因羊（生物反应器） 转基因克隆动物的细胞、组织、器官 可作为异种移植的供体 ③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发生 反应。 体细胞核移植技术的应用前景·医药卫生领域 02 免疫排斥 体细胞核移植技术的应用前景·科学研究 02 ①研究克隆动物可使人类更深入地了解 及 。 衰老过程 胚胎发育 体细胞核移植技术的应用前景·科学研究 02 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 ； ③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的 和 提供帮助。 分析致病基因 致病机制 开发相应的药物 体细胞核移植技术的应用前景·保护濒危物种方面 02 ①保护 ，增加濒危物种的存活数量 濒危物种 2022年6月，世界首例克隆北极狼 在北京诞生。 2023年我国成功克隆雪域高原濒危 牛种阿沛甲咂牛。 体细胞核移植技术存在的问题 02 ① : 成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进。 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，如体形过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。 成功率低 理论研究较为滞后 存在健康问题 克隆胚胎移植成功率平均不到10% 随堂小练·书本P55 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 D 随堂小练·书本P55 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（ ） C 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 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $$