2.2 动物细胞工程（第3课时）-【爱上生物课】2024-2025学年高二生物备课通关优质课件（人教版2019选择性必修3）

第2节动物细胞工程 第二章细胞工程 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？ 情景导入 “（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？ 克隆猴的诞生与传统繁殖方式有什么不同？技术？ 动物体细胞核移植技术 生殖方式： 无性生殖 情景导入 思考：1.克隆猴的过程中最大的困难是什么？ 最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。 2.植物细胞具有全能性，所以可以直接利用其体细胞培育出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗？ 不能。因为动物细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。 一、动物细胞核移植技术 1. 概念： 将动物的一个细胞的细胞核，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。 2. 原理： 动物细胞核具有全能性。 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 3. 生殖方式： 无性生殖 →保持优良性状 4. 分类： 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 核供体不同 --细胞分化程度低，全能性容易表现 --细胞分化程度高，全能性难以表现 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 问题1:为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？ 原因一：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。 原因二：非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 问题2：为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ 是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。 在生物学上，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分子、细胞或个体。 一般指DNA分子扩增，还包括单克隆抗体技术。 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。 分子水平： 细胞水平： 个体水平： 一、动物细胞核移植技术 二、体细胞核移植的过程 1997年，美国的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t。 能否依据“多莉羊”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？ 一、动物细胞核移植技术 合作探究：请同学们自主阅读教材P52，小组合作思考讨论完成问题。 1.动物细胞核移植技术的概念？ 2.动物细胞核移植技术的原理？生殖方式？ 3.卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？ 4.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？ 5.诱导融合的方法？融合的结果？ 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？ 二、体细胞核移植的过程 1.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）什么是供体和受体？ 供体：提供细胞核的个体 受体：MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）的卵母细胞 选择10代以内 二、体细胞核移植的过程 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）卵母细胞为什么要“去核”？ 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） 5）“去核”的方法是什么？ 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。 1.过程 二、体细胞核移植的过程 1.过程 电融合法 将整个供体细胞注入卵母细胞 6）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。 实质是直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内 7）如何使两个细胞发生融合？ 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。 二、体细胞核移植的过程 1.过程 激活 重构胚 9）激活重构胚目的是？ 激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。 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。 8）如何激活重构胚？ 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。 二、体细胞核移植的过程 1.过程 重构胚 早期胚胎 (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 10）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。 11）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。 表现型 = 基因型 + 环境 二、体细胞核移植的过程 1.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；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些。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。 二、体细胞核移植的过程 培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。 2.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？ 及时训练 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 √ 及时训练 2.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 √ 小结 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 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 (1)畜牧业： 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 （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。 B. 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。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 （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 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 （4）保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量 白鳍豚 金丝猴 2022年6月，世界首例克隆北极狼在北京诞生。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 2.存在的问题 P55拓展应用第2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。 三、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 2.存在的问题 到社会中去 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？ 【到社会中去】 小结 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 畜牧业 保护濒危物种 医药卫生 练习与应用 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 练习与应用 一.概念检测 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 练习与应用 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，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大熊猫及其生存环境, 对此你有什么看法? 是否赞成克隆大熊猫，学生的回答只要言之有理，就应该予以支持，并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，都应该保护好大熊猫的生存环境，否则即使成功克隆了大熊猫，它们没有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。 二.拓展应用 感谢观看 孙悟空拔毛 jasmine Lavf58.33.100 Lavf58.33.100 Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$