2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

希普：首例胚胎移植成功 哈里森:首创动物组织体外培养法 张明觉：发现哺乳动物精子获能现象 格登、童第周：体细胞核移植成功 试管家兔诞生 米尔斯坦和科勒：创立单克隆抗体技术 胚胎分割移植成功 埃文斯：成功分离和培养小鼠的胚胎干细胞 克隆羊多莉诞生 山中伸弥：获得诱导多能干细胞 单细胞基因组测序进行遗传病筛查的试管婴儿诞生 我国科学家首次培育了体细胞克隆猴 1890年 1907年 1951年 1958年 1959年 1975年 1978年 1981年 1996年 2006年 2014年 2017年 讨论：毫毛来自于体细胞。在现实中，如何能用体细胞“变”出一个个体呢？ 第二节 动物细胞核移植技术是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，进而发育成动物个体的技术 动物细胞核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植 体细胞核移植难度大于胚胎细胞核移植：胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易 非人灵长类体细胞核移植异常困难：供体细胞核在去核卵母细胞中难以恢复分化前的状态；对非人灵长类动物胚胎操作技术不完善 细胞核移植 早期胚胎 卵裂…… 胚胎移植 C母绵羊子宫 多莉羊 分娩 妊娠 多莉羊的培育过程 Ｂ母绵羊 乳腺细胞 细胞核 卵细胞 Ａ母绵羊 细胞质 融合后的卵细胞 “多莉” 是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了分化了的动物细胞核具有全能性。 第二章 细胞工程 动物体细胞核移植和克隆动物 一、体细胞核移植的过程 二、 体细胞核移植技术的应用前景及存在问题 采集卵母细胞， 体外培养至MⅡ期 高产奶牛（供体） 取体细胞培养 一、体细胞核移植的过程 MⅡ期卵母细胞已发育成熟，具有受精能力，细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。 采集卵母细胞， 体外培养至MⅡ期 高产奶牛（供体） 取体细胞培养 显微操作去核 一、体细胞核移植的过程 也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核或使其中的DNA变性。 采集卵母细胞， 体外培养至MⅡ期 高产奶牛（供体） 取体细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 显微操作去核 一、体细胞核移植的过程 将供体细胞直接注入去核卵母细胞能够（降低去核操作可能导致的破坏）提高成功率，且操作简便。 采集卵母细胞， 体外培养至MⅡ期 高产奶牛（供体） 取体细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 显微操作去核 通过电融合使细胞融合，形成重构胚 一、体细胞核移植的过程 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。 采集卵母细胞， 体外培养至MⅡ期 高产奶牛（供体） 取体细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 显微操作去核 通过电融合使细胞融合，形成重构胚 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过程 胚胎植入受体（代孕） 生出遗传性状与供体基本一致的奶牛 一、体细胞核移植的过程 新生个体的细胞质基因一部分来自去核卵母细胞，核基因一般分来自供体细胞。 第二节 取卵母细胞，体外培养至MⅡ期 供体细胞 重构胚 去核卵母细胞 显微操作去核 胚胎 代孕 电融合 激活 早期胚胎培养 胚胎移植 分娩 注入 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过程 一、体细胞核移植的过程 1. 在将体细胞的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？ 为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。 一、体细胞核移植的过程 2. 你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了 100%的复制吗？为什么？ 克隆动物绝大部分DNA来自体细胞供体(核供体)动物的细胞核，但其细胞核外的DNA，即线粒体中的DNA同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以克隆动物不是对核供体动物进行完全相同的复制。 一、体细胞核移植的过程 2. 你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了 100%的复制吗？为什么？ 此外，即便动物的遗传基础完全相同，但由于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，所以从这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行100%的复制。 一、体细胞核移植的过程 3. 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。 一、体细胞核移植的过程 一、体细胞核移植的过程 3. 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。 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一些，研究表明 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。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异,这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。 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。 一、体细胞核移植的过程 二、 体细胞核移植技术的应用前景及存在问题 第二节 二、 体细胞核移植技术的应用前景及存在问题 应 用 前 景 畜牧生产 保护濒危动物 医药卫生 治疗人类疾病 科研 存在的问题 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 有望增加濒危物种的存活数量 转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白 ①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； ①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 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，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助 ①成功率非常低 ②各个技术环节有待进一步改进 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 到社会中去 我国科学家已成功地克隆了牛、羊和猪等多种哺乳动物，这些研究成果目前已经转化为生产力了吗？请你查阅资料、专利文献等，了解以下信息：哪些成果已经在生产实践上得以应用，其经济价值如何？哪些成果还没有在生产实践中得到推广，其限制因素是什么？ 第二节 克隆牛“康康”和“双双” 第二章 细胞工程 动物体细胞核移植和克隆动物 $$