2.2利用动物细胞工程改良动物细胞课件-2024-2025学年高二下学期生物沪科版选择性必修3

第二章 细胞工程 利用动物细胞工程改良动物细胞 第2节（2） 动物细胞培养是在适宜的条件下使细胞生长增殖的过程 细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术 细胞核移植技术是动物克隆技术的主要手段 干细胞在生物医学工程中具有广泛的应用价值 胚胎工程快速繁育优良品种 动物细胞工程 动物细胞培养技术 细胞核移植技术 细胞融合技术 干细胞 技术 胚胎工程 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 克隆：指分子、细胞或个体的无性繁殖系。 从一个分子复制成一组分子称为分子克隆； 从一个细胞分裂生成一群细胞称为细胞克隆； 动植物个体的无性繁殖就是个体克隆。 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 2017年我国科学家培育世界上首例体细胞克隆猴。 1997年美国科学家从胚胎细胞“克隆了”两只猴子。 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生的技术路线 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 核移植 1.克隆猴用到了什么技术？ 动物细胞核具有全能性 2.为什么用供体猴的一个细胞核进行移植就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？ 动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 3.胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同？ 为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？ 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 1.哺乳动物核移植的类型及特点 2.非人灵长类动物体细胞核移植非常困难的两个原因 种类 难易程度 原因 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 较容易 较难 分化程度低，全能性易表现 分化程度高，全能性难表现 (1)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； (2)非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 用动物细胞核移植技术得到的动物称为克隆动物，是一种无性生殖。 3.克隆动物 4.动物细胞核移植的概念理解 定义：将一种动物细胞的细胞核移植至去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。 方法：显微注射 原理：动物细胞核的全能性 生殖方式：无性生殖 任务:同学们自主文字构建克隆高产奶牛的流程 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 采集牛卵巢中的卵母细胞 从供体高产奶牛取体细胞，饥饿处理 显微操作去核 （实际上是去除纺锤体-染色体复合物） 动物细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 （1）选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因： ①卵母细胞体积大，易操作 ②含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 （2）将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因： 保证供核不被破坏，操作也更方便。 电脉冲使两细胞融合 供体核进入卵母细胞 形成克隆胚胎 电脉冲激活克隆胚胎使其完成细胞分裂和发育进程 早期胚胎 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） （3）该过程中应用到的技术 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 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 从屠宰场收集牛卵巢，体外培养得到卵母细胞 从供体高产奶牛身体某一部位取体细胞，进行培养 通过显微操作去核 将供体细胞注入去核的卵母细胞 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 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 生出犊牛 （如电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等） 用物理或化学方法 激活重构胚 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 【分析与探讨】 1.体细胞和卵母细胞从哪里来？ 2.在将供体细胞的细胞核移入卵母细胞前，需要对卵母细胞进行什么操作？为什么？ 卵母细胞从屠宰场收集牛卵巢 体细胞来自于供体高产奶牛身体的某部位（如耳）上取 去核 保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞 3.实际在克隆高产奶牛时，科学家并没有从供体细胞中取出细胞核，而是直接将供体细胞注入去核的卵母细胞，你知道这是为什么吗？ 这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小，伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 4.克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？ 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 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 供体细胞和受体卵母细胞 生活环境： 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 应用前景 畜牧生产 医药卫生 科研 保护濒危物种 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 ①作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白 ②治疗人类疾病时转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异体移植 ③以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥 ①使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程 ②分析致病基因 ③研究致病机制，开发药物 增加濒危物种存活数量 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 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 存在问题 广角镜：治疗性克隆 在哺乳动物的克隆过程中，克隆后代的进一步发育还需要将早期胚胎移植入一个代孕母体的子宫内，我们将这种类型的克隆称为生殖性克隆。治疗性克隆的目的不是产生一个活体生物，而是产生胚胎干细胞，并将其在合适的条件下（如某些生长刺激型蛋白质存在）分化成各种特化细胞乃至形成组织或器官。如果人们能找到正确的条件，便能培养胚胎干细胞用于修复受损或病变器官，如用来置换因脊髓损伤或心肌梗死所损坏的细胞。 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 存在问题 3. 细胞核移植技术是克隆动物的关键技术 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 干细胞：具有自我更新和增殖、分化能力的细胞 干细胞的分类： 胚胎干细胞 成体干细胞 多能干细胞： 单能干细胞： 造血干细胞 皮肤基底层干细胞 神经干细胞 （具全能性） （不具全能性） 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 干细胞分类：胚胎干细胞 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 胚胎干细胞的功能特点： ①能在体外进行培养和传代，并在一定条件下保持分化的全能性。 ②能够分化出所有的细胞类型。 胚胎干细胞来源： 囊胚的内细胞团或是胎儿的原始生殖细胞。 干细胞分类：胚胎干细胞 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 诱导性多能干细胞（iPS 细胞）： 以通过多种技术手段将体细胞诱导形成的具有与胚胎干细胞类似分裂和分化能力的干细胞。 诱导多能干细胞分化成中脑多巴胺能前体细胞治疗帕金森 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 干细胞分类：成体干细胞 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 定义：成体干细胞是分布在成体组织中尚未分化的、具有自我更新潜能的干细胞，在组织或系统的修复和再生中起着关键作用。 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 干细胞分类：成体干细胞 多能干细胞： 单能干细胞： 造血干细胞 皮肤干细胞 胰岛干细胞 神经干细胞 4.干细胞技术是组织或器官修复和再生的主导技术 干细胞的应用 脐血干细胞移植治疗血液系统疾病。具有无来源限制、对人类白细胞抗原配型要求较低、不易受到病毒或肿瘤的污染等优点； 胰岛干细胞治疗糖尿病。将胰岛干细胞经体外诱导分化成产胰岛素的胰岛β细胞并移植给糖尿病小鼠，接受移植的小鼠血糖浓度控制良好； 皮肤干细胞治疗烧伤。皮肤干细胞是一种成体干细胞。我国科学家发现，在一定的药物诱导下，皮肤干细胞能使烧伤处的皮肤原位再生。 当前干细胞的主要被临床应用于：治疗、保健、美容方面，亦会用于一些疑难杂症的治疗和康复改善。 动物细胞培养是在适宜的条件下使细胞生长增殖的过程 细胞核移植技术是动物克隆技术的主要手段 细胞融合技术是单克隆抗体制备的重要技术 干细胞在生物医学工程中具有广泛的应用价值 胚胎工程快速繁育优良品种 动物细胞工程 动物细胞培养技术 细胞核移植技术 细胞融合技术 干细胞 技术 胚胎工程 $$