2.2动物细胞工程（第3课时）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

温故知新 19．人心肌细胞中的肌钙蛋白由三种结构不同的亚基组成，即肌钙蛋白T(cTnT)、肌钙蛋白I(cTnI)和肌钙蛋白C(cTnC)，其中cTnI在血液中含量上升是心肌损伤的特异性指标。为制备抗cTnI的单克隆抗体，科研人员进行了如下图所示实验。据图分析回答下列问题： (1)细胞培养中，为防止有害代谢物的积累，可采用________________的方法。每隔2周用cTnI作为抗原注射小鼠1次，共注射3次，其目的是________________________________；最后一次免疫后第3天，取脾脏内部分组织制成细胞悬液与骨髓瘤细胞诱导融合，常用的化学诱导因素是____________。 (2)甲、乙、丙中，只含杂交瘤细胞的是________，过程②表示将乙细胞接种到多孔培养板上，进行抗体检测，之后稀释、培养、再检测，并多次重复上述操作，其目的是筛选获得__________________________________。 1. 理解动物体细胞核具有全能性。 2. 简述克隆动物的核移植基本过程。 3. 发现克隆技术的应用和存在的问题。 第2章 细胞工程 第2节 动物细胞工程 三 动物体细胞核移植技术和克隆动物 情境导入 “（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。 克隆猴：“中中”和“华华” 中国古代的奇思妙想 思考 毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？ 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。 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"。 核移植相当于孙悟空的“魔法”。 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。 2.原理： 动物细胞核的全能性 3.生殖方式： 无性生殖 卵母细胞 动物体细胞 去核 取核 移入 重组细胞 新胚胎 克隆动物 发育 发育 用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。 体细胞或者胚胎细胞的细胞核 →保持优良性状 4.种类： 胚胎细胞核移植和体细胞核移植 二、体细胞核移植的过程 (1)为什么选择卵母细胞作为核移植受体细胞？ 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 ③卵黄多，营养物质丰富 供体：提供细胞核的个体； 有重要利用价值的动物的体细胞。 ★方法： 显微操作去核法 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。 优点： 使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破透明带或卵母细胞质膜，对卵母细胞伤害小。 (4)卵母细胞去核的原因是什么？ 保证克隆动物的遗传物质尽可能来自于有重要利用价值的动物。 实际是去除纺锤体-染色体复合物 (5)“核”的实质是什么？ 二、体细胞核移植的过程 (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 （8）动物体细胞核移植技术证明了？(原理) 已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。 （9）克隆动物遗传物质来源？ 核遗传物质: 全部来自 。 供体动物的细胞核 质遗传物质: 一部分来自 细胞， 另一部分来自 。 供体 受体卵母细胞 无性生殖 6.胚胎移植 二、体细胞核移植的过程 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 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 动物细胞核移植 有关体细胞核移植的问题 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。 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环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同； ③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。 体细胞核移植技术 诱导iPS细胞 过程 都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的 细胞的来源 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 操作难度 涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作 技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践 应用前景 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。 有关体细胞核移植的问题 思考.讨论 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。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 ①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：作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；用于器官移植，可以避免发生免疫排斥反应。 ③了解胚胎发育及衰老过程；通过比对遗传背景相同的克隆动物分析致病基因；克隆特定疾病模型的动物，用于研究致病机制和开发相应的药物。 ④增加濒危物种的存活数量 2.存在的问题 ①体细胞核植移技术成功率非常低。 ②相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后。 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。 一、概念检测 练习与应用P55 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 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P55 检测提升 3.(2023山东聊城期中)“中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猕猴，它们也是国际上首例利用体细胞克隆技术获得的非人灵长类动物。如图表示培育“中中”和“华华”的流程。下列相关叙述正确的是(　　) C A.图示过程中利用的技术有核移植和干细胞移植技术等 B.这两只克隆猕猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎 C.融合细胞的培养过程需要无菌、无毒的环境和营养等条件 D.利用A猴的胚胎干细胞核移植获得克隆猕猴的难度更大些 4．(2025·济宁高二期中)种间体细胞核移植(iSCNT)将供体动物体细胞与来自不同种、科、目或纲的家畜(驯养动物)的去核卵母细胞融合并激活，以获得较多的重构胚，进而获得动物个体，是体细胞核移植(SCNT)中极具潜力的研究方向之一。下列叙述正确的是(　　) 检测提升 A.同一动物体经iSCNT技术获得的多个重构胚中，遗传物质可能不完全相同 B.iSCNT技术的原理是动物体细胞的细胞核具有全能性，操作过程中可用Ca2+激活重构胚 C.iSCNT技术必须将供体细胞的细胞核取出，然后注入去核的卵母细胞 D.若从动物体内采集到的体细胞数目较少，可用添加动物血清的固体培养基进行培养 A 检测提升 5.有部分人体内缺乏乳糖酶，饮用鲜牛奶后会导致肠胃不适、消化不良。“低乳糖奶牛”的诞生，有望给乳糖不耐受症患者提供“放心奶”。如图是“低乳糖奶牛”的培育过程，相关叙述正确的是(　　) A.犊牛的性状和黑白花奶牛的性状完全一致 B.去核的卵母细胞可用去核的乳腺细胞代替 C.犊牛的出生体现了动物细胞的全能性 D.体细胞核移植技术可用于提供人类器官移植所需的供体和保护濒危动物 D (1)目前完成①的方法有____________、梯度离心、紫外线短时间照射及化学物质处理等。 (2)过程③中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是 。 (3)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与__________一样的全套基因，这种繁殖方式属于____________。 (4)若研究发现该高产奶牛b线粒体发达，故它的产奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？__________。你的依据是 。 检测提升 线粒体中的基因一般通过细胞质传递给后代，而小牛d的细胞质主要来自奶牛a 6．下图表示利用高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛的过程。 显微操作法 卵母细胞体积大、易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质 受精卵 无性繁殖 不具有 病人 取核 去核卵母细胞 重构胚胎 各种细胞组织或器官 诱导 取出 体细胞 核移植 移植 成纤维细胞 取出 转入相关因子 各种细胞组织或器官 iPS细胞 取出 胚胎干细胞 诱导 移植 治疗性克隆 iPS细胞治疗 细胞发生转化 体细胞核移植技术与诱导iPS细胞比较 归纳.小结 6.供体细胞注入卵母细胞的优点 __________________ 7.诱导融合的方法____________________ 8.融合的结果______________________________ 9.重构胚概念_________________________________________ 1.采集的卵母细胞应培养至_____________________ 2.选择MⅡ期卵母细胞的原因 ①____________________________________ ②_________________________ ③_________________________ 3.卵母细胞去核的方法_________________ 4.“去核”去的是什么？________________________ 5.去核的原因________________________________________________________ MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期） 卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富 细胞体积大，易于操作 显微操作（去核）法 纺锤体-染色体复合物 含有促进细胞核表现全能性的物质 使核移植得到的胚胎或动物核内遗传物质全部来自有重要利用价值的动物 对供体细胞损伤较小 电融合法 供体核进入卵母细胞，形成重构胚 人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力 课堂小结 二、体细胞核移植的过程 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 通过显微操作去核 将供体细胞注射入去核的卵母细胞 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 通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎 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 $