2.2动物细胞工程课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦动物细胞工程，涵盖细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、体细胞核移植三大技术，以“烧伤皮肤移植”社会问题导入，通过问题链衔接原理、过程与应用，结合动植物培养基对比、iPS细胞与核移植技术比较等，构建完整知识脉络。 其特色在于以核心素养为引领，生命观念上凸显结构与功能观（如卵母细胞营养物质丰富）、进化与适应观（癌细胞接触抑制缺失）；科学思维通过“思考·讨论”（核移植去核原因分析）和对比推理（单克隆与多克隆抗体差异）培养逻辑能力；探究实践依托实验流程（单克隆抗体筛选步骤、核移植操作细节）提升动手能力。学生能联系临床应用（iPS细胞治疗），教师可借互动设计（旁栏思考、拓展应用）增强教学实效。

在治疗大面积烧伤时，通常采用的方法是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植。但对这样的病人来说，自体健康皮肤非常有限，使用他人皮肤来源又不足，而且会产生免疫排斥反应。 怎样才能获得大量的自体健康皮肤？ 能不能用自体皮肤的单个细胞培养出可供移植的皮肤？ 第2节 动物细胞工程 通过细胞培养构建的人造皮肤 动物细胞工程常用的技术包括动物细胞培养、动物细胞融合和动物细胞核移植等 动物细胞培养是动物细胞工程的基础。 取患者的皮肤干细胞进行培养 (1)定义： 是指从动物体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后在适宜的培养条件下，让这些细胞生长和增殖的技术。 一、 动物细胞培养 1、动物细胞培养 (2)原理： 细胞增殖（有丝分裂） (3)培养对象： 胚胎或幼龄动物的细胞较成体的细胞更易培养 (4)动物细胞培养的条件 动物体内的细胞之所以能够维持正常的生命活动，有些细胞还能不断增殖，是因为机体给这些细胞提供了适宜的条件，包括充足的营养、稳定的内环境等。 不包括淀粉、蔗糖等 动物细胞培养所需的基本条件 营养条件 其他条件 糖类 氨基酸 无机盐 维生素 … 无菌、无毒的环境 适宜的温度、pH、渗透压 适宜的气体环境 (1)营养 ①细胞在体外培养时，培养基中应含有细胞所需要的各种营养物质。 ②将细胞所需的营养物质按种类和所需量严格配制而成的培养基，称为合成培养基 ③由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分。 提供蛋白质、氨基酸、葡萄糖、等营养物质 提供激素、促细胞生长因子等活性物质 ④培养动物细胞一般使用液体培养基，也称为培养液 NH4NO3 1650mg MnSO4.4H2O 22.3mg CuSO4.5H2O 0.025mg 烟酸 0.5mg KNO3 1900mg ZnSO4.4H2O 8.6mg CoCl2.6H2O 0.025mg 肌醇 100mg KH2PO4 170mg H2BO3 6.2mg 甘氨酸 2mg 蔗糖 30g MgSO4·7H2O 370mg KI 0.83mg 盐酸硫胺素 0.1mg 琼脂 10g CaCl2.2H2O 440mg Na2MoO4.2H2O 0.25mg 盐酸吡哆醇 0.5mg 螯合铁盐 -- 植物组织培养 MS培养基 合成培养基 组分 提供的主要营养物质 牛肉膏 5g 碳源、氮源、磷酸盐、维生素 蛋白胨 10g 碳源、氮源、维生素 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 培养细菌 牛肉膏蛋白胨培养基 天然培养基 固体培养基 液体培养基 合成培养基 天然培养基 选择培养基(含抗生素) 鉴别培养基 物理状态 成分 作用 动物细胞培养基 (2)无菌、无毒的环境 ①在体外培养细胞时，必须保证环境是无菌、无毒的， ②即需要对培养液和所有培养用具进行灭菌处理以及在无菌环境下进行操作。 ③培养液还需要定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害 (3)温度、pH和渗透压 ①维持细胞生存必须有适宜的温度。哺乳动物细胞培养的温度多以(36.5±0.5)℃为宜 ②多数动物细胞生存的适宜pH为7.2~7.4。 ②渗透压也是动物细胞培养过程中需要考虑的一个重要环境参数。 (4)气体环境 ①动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。 ②O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 ③在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气CO2培养箱中进行培养。 维持细胞正常形态 二、动物细胞培养的过程 ①在从动物体取出的成块组织中，细胞与细胞靠在一起，彼此限制了生长和增殖 浆细胞 巨噬细胞 胶原纤维 弹性纤维 肥大细胞 成纤维细胞 ②在进行细胞培养时，首先要对新鲜取材的动物组织进行处理，或用机械的方法，或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理一段时间，将组织分散成单个细胞。 幼龄动物 取动物组织 制成细胞悬液 机械的方法 胰蛋白酶、胶原蛋白酶 P44 旁栏思考 进行动物细胞培养时常用胰蛋白酶分散细胞，这说明细胞间的物质主要是什么成分？ 用胃蛋白酶行吗？ 蛋白质 最适pH约1.5，细胞培养液pH为7.2-7.4 ③用培养液将细胞制成细胞悬液，再将细胞悬液放入培养血或培养瓶内，置于适宜环境中培养 培养瓶 培养皿 ④体外培养的动物细胞可以分为两大类： 一类细胞能够悬浮在培养液中生长增殖 另一类则需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，大多数细胞属于这种类型，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上，这种现象称为细胞贴壁。 悬浮培养的细胞会因细胞密度过大、有害代谢物积累和培养液中营养物质缺乏等因素而分裂受阻。 细胞贴壁 贴壁细胞在生长增殖时，除受上述因素的影响外，还会发生接触抑制现象，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞通常会停止分裂增殖。 癌细胞糖蛋白减少，易分散转移、无限增殖 在进行传代培养时，悬浮培养的细胞直接用离心法收集； 贴壁细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，使之分散成单个细胞，然后再用离心法收集。 将收集的细胞制成细胞悬液，分瓶培养。 ⑤细胞表面相互接触时，常会停止分裂增殖。这时就需要对细胞进行分瓶培养，让细胞继续增殖 人们通常将分瓶之前的细胞培养，即动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养。 取动物组织 制成细胞悬液 转入培养液中进行原代培养 放入CO2培养箱中培养 传代培养 【思考·讨论】 有关动物细胞培养的问题 1.幼龄动物的细胞与老龄动物的细胞比较，分化程度低的细胞与分化程度高的细胞比较，哪些细胞易培养？ 为什么？ 2.动物细胞培养与植物组织培养有什么相同和不同之处？ 幼龄动物 增殖能力强、有丝分裂旺盛 原理 营养 条件 过程 结果 无菌 合成培养 温度、pH 有丝分裂 植物组织培养 全能性 无机盐 蔗糖 植物激素 无菌 再分化需光 再分化 脱分化 个体 细胞新产品 动物细胞培养 细胞 增殖 无机盐、葡萄糖、氨基酸、动物血清 无菌 渗透压 不需光 原代培养 传代培养 大量细胞 细胞产物 三、干细胞培养及其应用 ①在一定条件下，干细胞可以分化成其他类型的细胞。 ②干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等 既能分裂、又能增殖 ①胚胎干细胞(ES细胞)存在于早期胚胎中，具有分化为成年动物体内的任何一种类型的细胞，并进一步形成机体的所有组织和器官甚至个体的潜能。 自1981年科学家首次分离得到小鼠的ES细胞后，目前科学家已经分离了兔、牛、猴和人等的ES细胞，并证明了ES细胞可以在体外分化成心肌细胞、神经元和造血干细胞等细胞。 囊胚 受精卵 胚胎干细胞 ②成体干细胞是成体组织或器官内的干细胞，包括骨髓中的造血干细胞、神经系统中的神经干细胞和睾丸中的精原干细胞等。 一般认为，成体干细胞具有组织特异性，只能分化成特定的细胞或组织，不具有发育成完整个体的能力。 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 囊胚 受精卵 胚胎干细胞 ③造血干细胞是发现最早、研究最多、应用也最为成熟的一类成体干细胞， 主要存在于成体的骨髓、外周血和脐带血中。 ④造血干细胞有着自我更新能力及分化潜能的干细胞，与组织、器官的发育、再生和修复等密切相关，因而在医学上有着广泛的应用。 淋巴样干细胞 造血干细胞 髓样干细胞 红细胞 血小板 巨噬细胞 树突状细胞 T细胞 B细胞 浆细胞 辅助性T细胞 细胞毒性T细胞 NK细胞 将正常的造血干细胞移植到病人体内，恢复病人的造血和免疫功能，已成为治疗白血病及一些恶性肿瘤放疗或化疗后引起的造血系统、免疫系统功能障碍等疾病的一种重要手段； 生长因子1 生长因子2 神经干细胞 长出神经球 去除生长因子 胶质细胞 神经元 神经干细胞在治疗神经组织损伤和神经系统退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病等)方面有重要的应用价值。 iPS细胞 ①科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞(iPS细胞)，并用iPS细胞治疗了小鼠的镰状细胞贫血。 (阿尔茨海默病、心血管疾病) ②因为诱导过程无须破坏胚胎，而且iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 分裂能力强、适应性强，易培养 成纤维细胞 重编码因子 iPS细胞 心肌 骨骼肌 肾小管 红细胞 平滑肌 肺 甲状腺 胰腺 表皮 神经 色素 【相关信息】 科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞，包括借助载体将特定基因导入细胞中，直接将特定蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞。 iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来的，已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞。 成纤维细胞、T细胞、B细胞 iPS细胞 特定基因、特定蛋白质、小分子化合物 诱导 病人 成纤维细胞 转入相关因子 细胞发生转化 iPS细胞 分化 肠上皮细胞 血细胞 神经元 胰岛细胞 肝细胞 心肌细胞 移植 练习与应用 1.判断下列有关动物细胞培养的表述是否正确。 (1)培养环境中需要O2，不需要CO2。 ( ) (2)细胞要经过脱分化形成愈伤组织。 ( ) (3)培养液中通常含有糖类、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清。 ( ) (4)培养瓶中的细胞需定期用胰蛋白酶处理， 分瓶后才能继续增殖。( ) 2.干细胞有着广泛的应用前景。下列相关叙述错误的是 A.干细胞是从胚胎中分离提取的细胞 B.造血干细胞可以分化为各种血细胞 C.不同类型的干细胞，它们的分化潜能是有差别的 D.由iPS细胞产生的特定细胞，可以在新药的测试中发挥重要作用 × × √ × A 二、拓展应用 现在关于iPS细胞的研究正在不断深入。请你从以下两个方面来查阅资料进行思考。 (1)由于诱导产生iPS细胞、促使其分化都需要时间，因此用某人特异的iPS细胞进行医疗只限于时间比较充裕的情形。从实际事故、疾病发生的不可预测性方面考虑，如果要将这些细胞用于紧急情况，应该提前采取什么措施？ (2)如果诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞的技术发展成熟，该技术可能会有哪些应用？ 建立HLA多样的iPS细胞库 不仅可以节省时间、成本，还能减轻异体干细胞移植后发生的免疫排斥反应。 治疗不育不孕症 获得足够的生殖细胞进行濒危动物克隆 获得生殖细胞并培育转基因动物 二 动物细胞融合技术与单克隆抗体 运用植物体细胞杂交技术，可以跨越不同种植物之间生殖隔离的屏障，培育出新的作物类型。 有没有技术能让不同种动物的体细胞进行杂交，培育出集不同细胞的优势于一身的动物细胞？ B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 1、动物细胞融合技术 ①动物细胞融合技术就是使两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的技术。 ②融合后形成的杂交细胞具有原来两个或多个细胞的遗传信息。 ③动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同。 ④诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等。 2N 2M 2M 2N 2N 2M 2N 2M PEG 不同DNA的两个细胞 灭活病毒 融合 有丝分裂 杂交细胞 标志：细胞核融合成一个核 【相关信息】 灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但并不破坏它们的抗原结构。 灭活病毒诱导细胞融合的原理：病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞互相凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。 动物细胞A 动物细胞B 灭活病毒 融合 有丝分裂 杂交细胞 P49：19世纪30年代，科学家曾在患肺结核、天花和麻疹等疾病的病人的病理组织中观察到多核细胞。 如何解释这一现象？ 病人体内的病毒等诱导多个体细胞融合形成了多核细胞 ⑤细胞融合技术突破了有性杂交的局限，使远缘杂交成为可能。 人们可以按照预先的设计使不同细胞融合，种间、属间、科间，甚至动物和植物之间的细胞融合都已获得了成功。 ⑥这一技术已经成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和培育生物新品种等的重要手段，特别是利用动物细胞融合技术发展起来的杂交瘤技术，为制造单克隆抗体开辟了新途径。 2、单克隆抗体及其应用 早期人们为了获得抗体，就向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。 病原体 抗原 辅助性T细胞 巨噬细胞 B细胞 浆细胞 记忆B细胞 抗体 二次免疫 局限： 产量低 纯度低 特异性差 哺乳动物感染病原体后，体内会形成相应的B淋巴细胞，这些细胞能分泌抗体，抗体识别并特异性结合病原体，从而抑制病原体的增殖等。 动物体内产生的特异性抗体的种类超过百万种，但每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。要想获得大量的单一抗体，必须克隆单一的B淋巴细胞，形成细胞群。 浆细胞 记忆B细胞 抗体 病原体 病原体 病原体 信号Ⅰ 信号Ⅱ 细胞因子 APC B细胞 辅助性T细胞 在体外培养条件下，一个B淋巴细胞是不可能无限增殖的 1975年，米尔斯坦[英]和科勒[德] 设计了一个极富创造性的实验方案。 如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞融合，所得到的融合细胞就可能大量增殖，产生足够数量的特定抗体。 用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从该小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞 注射特定的抗原 培养骨骼瘤细胞 多种B淋巴细胞 骨骼瘤细胞 用特定的选择培养基进行筛选：未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长 多种杂交细胞 将骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合 未融合细胞 融合非100%，且随机 能无限增殖，不能分泌抗体 第一次筛选：选择培养基。 细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基喋呤阻断。 人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不分裂增殖。 鼠骨髓瘤细胞中只有D途径，没有S途径。 杂交瘤细胞(既能迅速大量增殖，又能产生抗体) 对经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测。经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞 抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞(分泌的抗体能与特定抗原结合) 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖 体外培养 注射到小鼠腹腔 从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体 单克隆抗体 特异性强 灵敏度高 可大量制备 用 96 孔板培养和筛选杂交瘤细胞 (每一个孔中尽量只接种一个杂交瘤细胞) 专一抗体检验阳性： 有限稀释法、抗原-抗体杂交法 【原理】将杂交瘤细胞（AB1、AB2、AB3）培养液稀释后滴入多孔板，如果稀释度足够高，多孔板的一个孔里就可能只有1个杂交瘤细胞，培养之后(即克隆化培养)，用标记的抗原检测每个小孔上清液里是否含有我们需要的特异性的抗体（抗原抗体能结合即为阳性孔）。这样经过多次克隆化培养以及有限稀释法的筛选，就能选出需要的那种杂交瘤细胞（AB3）。 抗原决定簇 分离脾细胞 分离血清 抗体1 抗体2 抗体3 抗体4 抗体1 抗体2 抗体3 抗体4 抗体1 抗体2 抗体3 抗体4 B细胞 骨髓瘤细胞 杂交瘤细胞 细胞融合 筛选 克隆 多克隆抗体 单克隆抗体 单克隆抗体的应用 资料1 用抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕诊断试剂盒”，在妊娠第8天就可以作出诊断，这比原来的诊断方法提前了10d左右，可以避免孕妇在不知道妊娠的情况下因服用药物而对胎儿造成不利影响。该方法检测的准确率在90%以上。 Max Max Max Max Max 尿液不能超过Max线 质控线C 检测线T 阳性 阴性 无效 资料2 使用高效的细胞毒素类药物进行化疗可以有效杀伤肿瘤细胞。但细胞毒素没有特异性，在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害，这限制了它在临床上的应用。 抗体-药物偶联物通过将细胞毒素与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合，实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。 ADC通常由抗体、接头和药物(如细胞毒素)三部分组成，它的作用机制如下图所示。 讨论 1.ADC的抗体和药物各具有什么作用？ 2.除了细胞毒素，还有哪些物质理论上可以作为ADC偶联的药物？ 3.单克隆抗体诊断试剂盒和ADC在临床应用上各具有什么优势？ 4.单克隆抗体在临床上还有哪些应用？ 单克隆抗体能准确地识别抗原的细微差异，与特定抗原发生特异性结合，并且可以大量制备，因此被广泛用作诊断试剂，在多种疾病的诊断和病原体鉴定中发挥重要的作用。 利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。 甲胎蛋白（AFP）是一种特异性较强的肿瘤标志物，用甲胎蛋白作为抗原免疫小鼠，制备抗AFP单克隆抗体，并与含有放射性同位素的标记物连接，单克隆抗体携带放射性标记物通过血液可到达全身几乎所有组织。由于肿瘤细胞表面的AFP会和单克隆抗体特异性的结合，所以放射性同位素标记物就不断积累在肿瘤上。通过一定的显影技术就可以发现肿瘤所在。 在医药领域，单克隆抗体药物占有非常重要的地位。2015年，全球销售额排名前十位的药物中，单克隆抗体药物就有5种。同年，我国的单克隆抗体药物市场规模已达72亿元。 除前面介绍的单克隆抗体可以运载药物外，单克隆抗体自身也能用于治疗疾病。 脂溶性药物 水溶性药物 抗体 靶细胞 脂质体 多功能脂质体 药物进入靶细胞 一、概念检测 1.下列有关动物细胞融合与植物体细胞杂交比较的叙述，错误的是 A.它们的原理都涉及细胞膜的流动性 B.都可以用电融合法或PEG融合法诱导融合 C.融合前都需用纤维素酶或果胶酶处理细胞 D.前者主要是为了获得细胞产品，后者主要是为了获得杂种植株 2.科学家以 SARS 病毒的核衣壳蛋白为抗原，制备出了单克隆抗体。下列相关叙述正确的是 A.利用该单克隆抗体可以诊断是否感染SARS病毒 B.体外培养单个B淋巴细胞可以获得针对SARS 病毒的单克隆抗体 C.将等量 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞 D.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内，从小鼠血清中分离出的抗体为单克隆抗体 C A 三 动物体细胞核移植技术和克隆动物 “(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。”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”出猴来吗？ 核移植相当于孙悟空施的“魔法”，科学家通过它成功培育了克隆猴等克隆动物。 ①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，继而发育成动物个体的技术。 卵细胞 乳腺细胞 电击融合 囊胚 代孕母羊 克隆羊多莉 去核 ②哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。 ③由于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。 ④在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。主要原因： 一方面是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； 另一方面是对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 我国成功克隆世界屋脊濒危牛----樟子牛 我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。 克隆猴----中中、华华 一、体细胞核移植的过程 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 体积大、易操作、营养物质丰富 牛的卵巢 含有促进供体核表达全能性的物质(即成熟促进因子)，且活性很高 P52【相关信息】 减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体-染色体复合物，“去核”是去除该复合物。 第一极体 次级卵母细胞 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 牛卵巢 通过显微操作去核 (纺锤体-染色体复合物) 荧光标记核 P54【相关信息】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。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。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。 一、体细胞核移植的过程 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 牛卵巢 通过显微操作去核 (纺锤体-染色体复合物) 荧光标记核 高产奶牛(供体) 从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行培养 细胞培养 将供体细胞注入去核的卵母细胞 细胞融合 C 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 P53【相关信息】重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。 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 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 将胚胎移入受体(代孕)母牛体内 胚胎移植 【思考·讨论】 有关体细胞核移植的问题 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？ 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？ 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？ 使核移植后得到的胚胎的核遗传物质全部来自供体细胞 克隆动物的DNA 核DNA：供体体细胞 线粒体DNA：供体细胞+卵母细胞 环境不同，表达的基因不同 发育中，基因突变 供体细胞 过程 结果 核移植 诱导iPS细胞 尽量分化程度低 成纤维细胞 B细胞、T细胞 采集卵母细胞→去核→融合→重构胚→胚胎移植 诱导几个关键基因表达 生成胚胎干细胞 发育成个体 逆转到类似胚胎干细胞 2、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 ①在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 ②在医药卫生领域，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 山羊胎儿 供卵母羊 细胞分离及培养 重组DNA 阳性细胞筛选 卵母细胞 去核 植入核 细胞融合 代孕母羊 转基因克隆羊 × 普通羊 羊反应器 羊奶 转基因蛋白 ③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；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。 ⑤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。 比格犬“妈妈” 克隆的北极狼“玛雅” ④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； 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。 尽管通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物 该技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。 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，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体形过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。 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 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 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 “三亲婴儿” 捐献者卵母细胞 去核 核移植 母亲卵母细胞 取核 体外培养 MⅡ期 卵母细胞 精子 体外受精 受精卵 线粒体基因占0.2% 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①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②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③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？ 2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的哺乳动物----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，①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，②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；③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。 $