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

第2章 细胞工程 照片中两只可爱的小猴，分别叫“中中”和“华华”，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗？在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗？其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢？ 上面这些成果的取得都有赖于细胞工程的发展，培养克隆动物只是细胞工程的一个方面。近年来，细胞工程领域成果跌出，方兴未艾。 第2节 动物细胞工程 （第3课时） 02 简述干细胞在生物医学工程中有广泛的应用价值。 阐明利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体的过程，认同单克隆抗体在临床上有重要的应用价值。 阐明动物细胞培养的条件和过程。 目标 01 03 学习目标 04 阐明利用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和该技术的应用前景。 3 “（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。 西游记片段 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”。克隆猴的过程当然不会像孙悟空吹口气那么简单，最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。 毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？ 动物细胞核移植技术的概念？ 为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？ 2 3 4 1 请同学们自主阅读教材P52，完成问题。 哺乳动物核移植的类型及特点。 动物细胞核移植技术的原理？生殖方式？ 一、动物体细胞核移植技术 6 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。 卵母细胞 动物细胞 去核 取核 移入 重组细胞 新胚胎 动物个体 发育 发育 2.原理： 3.生殖方式： 动物细胞核的全能性 无性生殖 一、动物体细胞核移植技术 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 克隆动物 ②对非人灵长类动物____ 进行操作的技术尚不完善 ①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其__ __ 的功能状态， 这导致了_________ ____ ； 胚胎发育率低 胚胎 分化前 非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物。 我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。 4.种类： 一、动物体细胞核移植技术 胚胎细胞核移植： 体细胞核移植： 细胞分化程度低，表现全能性相对容易 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 4.种类： 5.非人灵长类动物体细胞核移植非常困难的原因： 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 巩固练习 (以克隆高产奶牛为例) 采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 (减数分裂Ⅱ中期) 取体细胞 进行培养 通过显微操作去核 供体细胞 问题1:为何选用MⅡ期(减数分裂Ⅱ 中期)的卵母细胞? ①其细胞质中含有促进细胞核 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。 问题2:卵母细胞为什么要“去核”？ 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。 二、体细胞核移植的过程 高产奶牛(供体) 问题3:去除的“核”是什么？ 染色体—纺锤体复合物。 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，使其完成细胞分裂和发育进程。 去核的卵母细胞 供体细胞 将供体细胞注入去核的卵母细胞。 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。 问题4:将整个供体细胞注入卵母 细胞中有何优点？ 问题6:激活重构胚的方法和目的是？ 方法:物理法（如电刺激等） 化学法（如Ca2+载体、乙醇、 蛋白酶合成抑制剂等) 目的:使其完成细胞分裂和发育进程。 早期胚胎 (以克隆高产奶牛为例) 二、体细胞核移植的过程 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。 问题5:重构胚是指？ 是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。 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 克隆动物 早期胚胎 问题7:动物体细胞核移植技术证明了？ 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 问题8:从遗传物质的角度来分析，克 隆动物是对体细胞供体动物进 行了100%的复制吗？ (以克隆高产奶牛为例) 二、体细胞核移植的过程 胚胎移植 克隆动物细胞核的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；。 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 通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞。 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 动物细胞培养 胚胎移植 核移植和动物细胞融合 动物体细胞核移植技术 细胞核移植 动物细胞培养 动物细胞融合 体细胞核移植用到的技术 胚胎移植 激活重构胚使其完成 细胞分裂和发育过程 (以克隆高产奶牛为例) 二、体细胞核移植的过程 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 2.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( ) B 巩固练习 3.我国科学家利用基因编辑技术获得一只彻底敲除BMAL1基因(控制生物节律的核心基因之一)的猕猴甲,发现其出现睡眠紊乱的症状。将该猕猴的体细胞核植入去核的卵母细胞中得到重组细胞,然后培育重组细胞得到了五只具有睡眠紊乱症状的克隆猴。相关叙述不正确的是(　　) A.猕猴甲体内各种细胞表达的基因完全相同 B.克隆猴的胚胎发育过程中会发生细胞凋亡 C.五只克隆猴的获得能够证明动物体细胞核具有全能性 D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足 A 巩固练习 4.如图所示为哺乳动物(羊)的生殖过程,下列叙述不正确的是(　　) A.个体2为克隆动物,c为高度分化的体细胞 B.个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同 C.产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的 D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞 D 巩固练习 1.在畜牧生产中 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 （一）应用前景 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 传统的杂交育种存在费时、费力、成功率低的弊端, 要得到一个优良品种往往要耗费几十年时间, 且对于牛这样 的单胎动物还会遇到很大的困难。 17 (1)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； 2.在医药卫生领域： （一）应用前景 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 (2)在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、 组织或器官可以用于异种移植； (3)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。 治疗性克隆 2.在医药卫生领域： （一）应用前景 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 3.在科研领域： ①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； 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 病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。 （一）应用前景 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 裸鼠肿瘤动物模型 4.在保护濒危物种方面： 该技术有望增加濒危物种的存活数量。 金丝猴 白鳍豚 中华眼镜蛇 （一）应用前景 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 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； ③一些研究者指出，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，如体型过大、异常肥胖、发育困难、 脏器缺陷和免疫失调等。 （二）存在的问题 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 练习与应用 23 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 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 一、概念检测 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? 提示：是否赞成克隆大熊猫，只要言之有理，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 2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的;或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据。你也可以调查克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。 提示：在搜集证据的过程中，要注意证据的来源及其真实 性和可靠性，虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。 二、拓展应用 谢谢聆听! 同学们辛苦啦！ 28 孙悟空拔毛 jasmine Lavf58.33.100 $