2.2.3 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

该高中生物学课件围绕动物细胞培养、单克隆抗体制备及体细胞核移植与克隆动物展开，以《西游记》“毫毛变猴”引入克隆猴实例，衔接动物细胞培养技术，构建从基础操作到核移植应用的知识脉络，为学生提供清晰学习支架。 其亮点在于通过问题驱动（如卵母细胞去核原因）和案例分析（多莉羊、克隆猴），结合科学思维与探究实践，帮助学生理解细胞核全能性等生命观念，提升逻辑分析与自主探究能力，教师可借助结构化流程和实例增强教学直观性，助力学生高效掌握生物技术原理与应用。

取动物组织 用机械法或用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理 分散成单个细胞 解决 悬浮生长 贴壁生长 (大多数） 细胞密度过大、有害代谢物积累、营养物质缺乏等 接触抑制 传代培养 细胞悬液 原代培养 分瓶 培养 ①原代培养：指动物组织经处理后的初次培养。 ②细胞贴壁：大多数细胞需要贴附于某些基质表面才能增殖，这类细胞往往贴附在培养瓶的瓶壁上。 ③接触抑制：当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞停止分裂增殖的现象。 ④传代培养：分瓶后的细胞培养。 加培养液 在培养皿或培养瓶内 悬浮培养的细胞:直接用离心法收集 贴壁细胞:用胰蛋白酶处理分散成单个细胞，用离心法收集 细胞分裂受阻 ②制成细胞悬液，分瓶培养 ①收集细胞 相关概念 【回顾】动物细胞培养的过程 体外培养的动物生长类型 2 02 动物细胞融合技术 动物细胞培养技术 给小鼠注射特定的抗原 多种B淋巴细胞（免疫） 骨髓瘤细胞 多种细胞 杂交瘤细胞 单克隆抗体 能分泌所需抗体 的杂交瘤细胞 第一次筛选 第二次筛选 诱导融合 选择培养基 克隆化培养，专一抗体检验 体外培养或小鼠腹腔内增殖 既能迅速增殖又能产生专一抗体 原理： 细胞膜的流动性、 细胞增殖 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。 【回顾】单克隆抗体的制备 2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 西游记中的这段描述，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？ 【奇思妙想】 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”。 毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？ 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。 6 01 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 为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ 一、动物细胞核移植技术 克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。 1.定义： 2.三个层次： DNA（分子）、细胞、个体 思考：下列克隆分别用什么技术： 动物细胞克隆—— 动物克隆—— 植物克隆—— DNA克隆—— 动物细胞培养 核移植 植物组织培养 PCR技术 克隆就是无性繁殖 【拓展·克隆的定义】 克隆（Clone）技术：是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。 8 01 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： 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 无性生殖 难度小 难度大 一、动物细胞核移植技术 9 01 ①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 ②对非人灵长类动物_____进行操作的技术尚不完善。 胚胎 分化 5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因 具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物 2017年我国培育世界上 首例体细胞克隆猴 一、动物细胞核移植技术 10 自主学习：阅读P53图2-18，思考下列问题 1.体细胞和卵母细胞从哪里来？ 2.卵母细胞需要在体外培养至什么时期？ 3.卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？ 4.图中注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？ 5.诱导融合的方法？融合的结果？ 6.什么是重构胚？激活重构胚的方法？激活重构胚的目的？ 01 采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 高产奶牛(供体) 1）为何选MⅡ期的卵母细胞？ 原因： ①其细胞质中含有激发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。 去核：显微操作 取体细胞 去核的卵母细胞 供体细胞 （克隆高产奶牛）体细胞核移植过程： 二、体细胞核移植的过程 13 01 通过显微操作去核 梯度离心 紫外光短时间照射 化学物质处理 使DNA变性失活，达到去核的目的。 没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。 纺锤体——染色体复合物 方法：显微操作法 二、体细胞核移植的过程 14 01 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的透明带 2）将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？ 优点： 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。 电融合法 3）激活重构胚目的是？ 目的：激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程。 激活方法：①物理方法；②化学方法 重构胚 早期胚胎 （克隆高产奶牛）体细胞核移植过程： 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进程 二、体细胞核移植的过程 15 01 (代孕)母牛体内 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 4）动物体细胞核移植技术证明了？（原理） 该技术证明了：已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 克隆动物 5）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？ 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； 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。 早期胚胎 （克隆高产奶牛）体细胞核移植过程： 二、体细胞核移植的过程 （P54思考·讨论） 01 2）卵母细胞为什么要“去核”？ 原因：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。 采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 高产奶牛(供体) 去核：显微操作 取体细胞 去核的卵母细胞 供体细胞 （克隆高产奶牛）体细胞核移植过程： 二、体细胞核移植的过程 （P54思考·讨论） 二、体细胞核移植的过程 【思考·讨论】 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。 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，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。 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。 18 01 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 早期胚胎培养 动物细胞培养 胚胎移植 动物细胞融合 动物细胞核移植技术 二、体细胞核移植的过程 19 01 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。 1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，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3～4 t。 （一） 应用前景 （1）在畜牧生产中 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 20 01 （2）医药卫生领域： A.利用此技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。 乳腺生物反应器 （一） 应用前景 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 21 01 （2）医药卫生领域： B.治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。 治疗性克隆 （一） 应用前景 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 22 01 （2）医药卫生领域： C. 患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。 （一） 应用前景 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 23 01 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。 （3）在科研领域： （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 （一） 应用前景 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 24 01 （1）成功率低： 克隆胚胎移植成功率平均不到10% 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、免疫缺陷等。 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）健康问题： （2）理论研究较为滞后： （二） 存在的问题 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 25 01 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。 【拓展应用】P55 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 操作过程 应用前景 畜牧业 保护濒危物种 医药卫生 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 【练习与应用】 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 【练习与应用】 孙悟空拔毛 jasmine 中科院克隆猴的描述 jasmine $