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

2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？ 讨论 问题∙探讨 西游记中的这段描述，展示了中华先贤的想象力。 S z L w h 问题∙探讨 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克隆出两只猕猴“中中”和“华华”（如下图)。 S z L w h S z L w h 问题∙探讨 “中中”和“华华”的产生是有性生殖还是无性生殖？ 思考 S z L w h 克隆 是英文clone的音译，而英文clone则起源于希腊文Klone，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖 是指一个细胞或个体以无性繁殖方式产生遗传物质完全相同的一群细胞或一群个体 在动物繁殖学中，克隆是指不通过精子和卵子的受精过程而产生遗传物质完全相同新个体的一门胚胎生物技术 问题∙探讨 S z L w h 一、动物细胞核移植技术 1 植物组织 培养 ？ 2 思考 动物细胞 培养 理论基础 植物细胞的全能性 1.为什么在动物体细胞培养中不能表现出细胞的全能性？ 理论基础 细胞的增殖 2.让动物细胞的全能性得以体现的关键是？ 处于MⅡ期的卵母细胞中含有的激活分裂分化的因子，是动物细胞核全能性表现的物质基础 这些因子会于受精作用后在发育过程中逐渐降解或灭活 故 将体细胞的细胞质换成处于MⅡ期的卵母细胞的细胞质有利于动物细胞核全能性的表现 S z L w h 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： 细胞分化程度低，表现全能性容易 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 因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 S z L w h 非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因 二、体细胞核移植的过程 供体细胞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 对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善 恭喜中国 标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代 S z L w h 应用体细胞核移植技术，我国已成功地克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物。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。 一、动物细胞核移植技术 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”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？ S z L w h 一、动物细胞核移植技术 重构胚 S z L w h 一、动物细胞核移植技术 受体细胞为什么选用卵母细胞？ 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。 S z L w h 二、体细胞核移植的过程 3.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因： 对卵母细胞损伤较小； 保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。 2. 采集的卵母细胞，为什么要培养到MⅡ期？ 正常排出的卵子即处于MⅡ期，此时卵母细胞已发育成熟，细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。 次级卵母细胞 第一极体 MⅡ期： 减数第二次分裂中期 1. 卵细胞“去核”去的是什么？ 纺锤体-染色体复合物 思考 S z L w h 二、体细胞核移植的过程 动物细胞培养 屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，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） 从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞 将供体细胞注入去核的卵母细胞 动物细胞核移植 S z L w h 二、体细胞核移植的过程 去核的卵母细胞 供体细胞培养 重构胚 将供体细胞注入去核的卵母细胞 动物细胞核移植 电融合法使两细胞融合 供体核进入卵母细胞 形成重构胚 S z L w h 二、体细胞核移植的过程 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进程 物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂） 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） 早期胚胎 重构胚 S z L w h 思考 4.体细胞核移植过程用了哪些技术？ 动物细胞培养 核移植 早期胚胎培养、胚胎移植 二、体细胞核移植的过程 S z L w h 与供体相同 无性繁殖 动物细胞核的全能性 5. 新生牛的性别、基因与谁相同？繁殖方式和原理是什么？ 思考 6. 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 来自于供体动物的细胞核 线粒体中的DNA 供体细胞和卵母细胞 生活环境。 性状 可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异 出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 二、体细胞核移植的过程 S z L w h 7. 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？ 思考 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。 S z L w h 8. 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。 二、体细胞核移植的过程 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。 S z L w h 三、体细胞核移植技术的应用前景 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 1 畜牧业 器官移植，利用生物反应器进行药物生产 2 医疗卫生 研究生物的发育、衰老、疾病致病机理等 3 科学研究 该技术有望增加濒危物种的存活数量 4 保护濒危物种 S z L w h 三、体细胞核移植技术的应用前景 异种移植 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 2022年1月10日，美国马里兰大学医学院发布声明称，其与马里兰大学医学中心的医生合作，把转基因猪的心脏移植到一名心脏病晚期患者体内，这是世界首例转基因异种心脏移植手术 S z L w h 三、体细胞核移植技术的应用前景 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发生免疫排斥反应 胚胎干细胞的应用 S z L w h 三、体细胞核移植技术的应用前景 利用生物反应器进行药物生产 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 S z L w h 三、体细胞核移植技术的应用前景 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 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 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 01 02 03 S z L w h 四、体细胞核移植技术存在的问题 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。 绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。 该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。 1 2 3 S z L w h 课堂小结 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 S z L w h 练习∙反馈 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 应用：拯救濒危物种，增加濒危物种的存活数量。 S z L w h 练习∙反馈 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 应用：研究致病机理， 为优生优育提供技术保障。 S z L w h 谢谢观看! S z L w h 珠珠的电脑 (珠) - 中科院克隆猴的描述 jasmine Lavf58.45.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$