2.2.3动物细胞工程动物体细胞核移植技术和克隆动物课件-2025-2026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 实验1：两种美西螈细胞核移植 结论：美西螈皮肤颜色遗传是由细胞核控制的。 温故知新 问题探讨 结论：生物体形态结构的特点取决于细胞核还是细胞质有关？ 伞藻嫁接实验 伞藻核移植实验 甲 乙 甲 乙 甲假根 乙假根 甲柄 乙柄 去核 核移植 细胞核 伞藻嫁接与核移植实验 问题探讨 母绵羊B 母绵羊C的子宫中 “多莉” 新的卵细胞 发育成胚胎 母绵羊A 去细胞核 取细胞核 未受精的卵细胞 乳腺上皮细胞 像谁？ 知识梳理 一、动物核移植技术 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。 动物细胞核具有全能性 3. 类型： 2. 原理： （1）胚胎细胞核移植： （2）体细胞核移植： 细胞分化程度低，恢复全能性容易 细胞分化程度高，恢复全能性十分困难 4. 生殖类型： 无性生殖 5 知识梳理 二、动物体细胞核移植技术 非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因： 供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其 前的功能状态，这导致了 ； 胚胎发育率低 对非人灵长类动物 进行操作的技术尚不完善。 胚胎 分化 知识梳理 知识梳理 从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期。 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，进行细胞培养。 通过显微操作去核 将供体细胞注射入去核的卵母细胞 通过电融合法是两细胞融合，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 出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 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）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。 知识梳理 重构胚 早期胚胎 电融合法：供体细胞 注入去核的卵母细胞 激活重构胚 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 供体细胞培养 显微操作去核 高产奶牛 （供体） 取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 1. 选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？ 卵母细胞体积大，易操作 含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件 动物细胞核移植、动物细胞融合 知识梳理 重构胚 早期胚胎 电融合法，供体细胞 注入去核的卵母细胞 激活重构胚 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 供体细胞培养 显微操作去核 高产奶牛 （供体） 取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 2. 去核的方式是？ 方法：常用的是显微操作(去核)法。还有梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。 特点：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。 3. 去核去的是什么？ 纺锤体-染色体复合物 4. 为何去核？ 保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。 动物细胞核移植、动物细胞融合 知识梳理 知识梳理 重构胚 早期胚胎 电融合法，供体细胞 注入去核的卵母细胞 激活重构胚 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 供体细胞培养 显微操作去核 高产奶牛 （供体） 取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 5. 将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因? 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。 方法：直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内 动物细胞核移植、动物细胞融合 知识梳理 知识梳理 重构胚 早期胚胎 电融合法，供体细胞 注入去核的卵母细胞 激活重构胚 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 供体细胞培养 显微操作去核 高产奶牛 （供体） 取体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 动物细胞培养 动物细胞核移植、动物细胞融合 早期胚胎培养 胚胎移植 6. 什么是重构胚？ 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。 7. 过程中应用到的技术有哪些？ 动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、早期 胚胎培养、胚胎移植。 知识梳理 有关体细胞核移植的问题 思考 ∙ 讨论 二、动物体细胞核移植技术 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(供体)。 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？ 不是对核供体动物进行100%的复制。 ①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞。 ②克隆动物与核供体动物生活的环境也不完全相同，也不能称之为100%的复制。 知识梳理 有关体细胞核移植的问题 思考 ∙ 讨论 二、动物体细胞核移植技术 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。 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。 知识梳理 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 （一）体细胞核移植技术的应用前景 （1）畜牧生产： 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。 （2）医药卫生： 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；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； 知识梳理 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 （一）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。 （3）科研方面： 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 （4）保护濒危动物： 有望增加濒危物种的存活数量。 知识梳理 二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 （二）体细胞核移植技术存在的问题 （1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。 （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）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。 （1）克隆动物的制备体现了动物细胞的全能性 （　 　） （2）克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞 （ 　　） （3）减数分裂Ⅱ中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物 （　 　） （4）重构胚具有发育成完整个体的能力 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 知识梳理 小结 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 练习与应用 一、概念检测 D 22 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 练习与应用 C 一、概念检测 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 23 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? 练习与应用 一、概念检测 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。 24 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。 练习与应用 一、概念检测 25 (2018·全国Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题： (1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指 . 通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。 (2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是________________________________。 (3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体。通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。 将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中使其重组并发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术　 不变 小于 胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易　 相同 不同 26 中科院克隆猴的描述 jasmine $