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

该高中生物学课件聚焦动物体细胞核移植技术和克隆动物，系统阐述原理、过程、应用及问题。以《西游记》“毫毛变猴”情境及2017年克隆猴案例导入，通过问题探讨对比植物与动物细胞全能性差异，搭建前后知识联系的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过绘制流程图、对比胚胎与体细胞核移植难易等方法，结合克隆奶牛实例拆解操作步骤，融入生命观念（核全能性）和态度责任（生殖性克隆伦理讨论）。采用问题驱动和实例教学，学生能深化理解，教师可高效开展教学。

第2节 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 第2章 选择性必修三：生物技术与工程 细胞工程 学习目标 核心素养要求 1.说出核移植的原理是利用动物细胞核的全能性。 2.阐明动物细胞核移植一般是将体细胞移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。 3.举例分析体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1. 生命观念：阐明动物细胞核移植技术的概念和原理。 2. 科学思维：以文字和图示表述体细胞核移植的过程。 3.社会责任：说明体细胞核移植的应用及对生殖性克隆人等社会议题进行理性判断。 动物体细胞核移植技术和克隆动物 选择性必修三：生物技术与工程 内容1 动物细胞核移植技术 内容2 体细胞核移植的过程 本节目录 内容聚焦 内容3 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 “（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？ 2017年，我国科学家通过动物细胞核移植技术首次培育了体细胞克隆猴。 【问题探讨】 【思考1】克隆猴的过程中最大的困难是什么？ 最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。 【思考2】由于植物细胞具有全能性，所以可以直接利用其体细胞培育出克隆植物。可以直接利用动物细胞培育出克隆动物吗？ 不能。因为动物细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以动物通过体细胞核移植技术得到克隆动物。 体细胞得到的 【问题探讨】 1.克隆猴用到了什么技术？ 2.为什么用供体猴的一个细胞核进行移植，就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？ 动物体细胞核移植技术。 动物细胞核具有全能性。 3.胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同？ 为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？ 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。 请同学们快速阅读课本P52页回答以下问题 内容1 动物细胞核移植技术 将动物的一个细胞的 ，移入 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成 的技术。 细胞核 一、动物细胞核移植技术 1. 概念 2. 原理 3. 生殖方式 体细胞或者胚胎细胞的细胞核 动物细胞核的全能性 卵母细胞 动物细胞 去核 取核 移入 重组细胞 发育 新胚胎 发育 克隆动物 无性生殖 得到的动物称为克隆动物 →保持优良性状 内容1 动物细胞核移植技术 去核的卵母细胞 新胚胎 动物个体 4. 种类 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植 内容1 动物细胞核移植技术 种类 难易程度 原因 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 分化程度低，全能性容易表现 分化程度高，全能性难表现 相对容易 十分困难 【讨论】为什么非人灵长类动物体细胞核移植非常困难？ 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 ； 分化 ②对非人灵长类动物 进行操作的技术尚不完善。 胚胎 胚胎发育率低 【思考1】为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ 克隆（Clone）技术 是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。 在生物学上，克隆是无性繁殖，在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。 分子克隆： 细胞克隆： 个体克隆： 单克隆抗体技术、PCR技术（一般指DNA分子扩增） 动物细胞培养技术、植物细胞培养技术 植物组织培养技术、核移植技术 内容1 动物细胞核移植技术 【资料】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30.8t，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3～4t。 内容2 体细胞核移植的过程 能否依据“克隆猴”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？ 阅读课本53页图2-18，绘制体细胞核移植流程图，详细分析每个实验步骤，思考回答下列问题： 1.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？采集的卵母细胞应培养至？ 卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？ 2.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？为什么？ 3.诱导融合的方法？融合的结果？ 4.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？ 5.动物体细胞核移植技术证明了？（原理） 6.该过程中应用到的技术? 7.新生牛的性别、基因与谁相同？繁殖方式和原理是什么？ 内容2 体细胞核移植的过程 卵母细胞的选择 将供体细胞 注入去核卵母细胞 重构胚的激活 卵母细胞去核 高产奶牛（供体） 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 内容2 体细胞核移植的过程 体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例） 供体细胞的培养 1. 卵母细胞的选择 卵母细胞的选择 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 。 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(如促成熟因子（MPF）其水平 高低可影响供体染色体的状态和复制) ③卵黄多，营养物质丰富 (1)为什么选择卵母细胞作为核移植受体细胞？ (2)为何要培养到MⅡ期？ 正常排出的卵细胞即处于MⅡ期，此时卵母细胞已发育成熟，细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。 内容2 体细胞核移植的过程 MⅡ 期（减Ⅱ中期） 2. 供体细胞的选择和培养 供体： 提供细胞核的个体。 【讨论】供体细胞一般都选用传代培养多少代以内的细胞，为什么？ 10代， 因为当传代至10-50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 高产奶牛（供体） 内容2 体细胞核移植的过程 取体细胞进行培养 ②梯度离心 ③紫外光短时间照射、④化学物质处理 3. 卵母细胞去核 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。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。 卵母细胞去核 使克隆动物的核遗传物质全部来自供体细胞 内容2 体细胞核移植的过程 (2)方法： (3)②③④上述方法的优点： (4)卵母细胞去核的原因： (1)“核”的实质： 纺锤体-染色体复合物 ①显微操作法（主） 将供体细胞 注入去核卵母细胞 4. 供体细胞注入去核卵母细胞 (1)将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？ ①保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便②对卵母细胞损伤较小； ③传递线粒体DNA (2)如何使两个细胞发生融合？ 电融合法 实质： 内容2 体细胞核移植的过程 直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内 5. 重构胚的激活 (1)重构胚： 是指人工重新构建的胚胎， 具有发育成完成个体的能力。 (3)激活重构胚目的： 使其完成细胞分裂和发育过程，形成 早期胚胎才能进行胚胎移植。 重构胚 (2)激活重构胚方法： 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）激活重构胚胎 早期胚胎 内容2 体细胞核移植的过程 17 6. 胚胎移植 【思考】从遗传物质的角度分析，克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？ (代孕)母牛体内 生出与供体奶牛遗传 物质基本相同的犊牛 不是 ①克隆动物遗传物质来源 核遗传物质: 质遗传物质: 全部来自供体动物的细胞核 一部分来自供体细胞，另一部分来自受体卵母细胞 克隆动物 早期胚胎 内容2 体细胞核移植的过程 ②生物性状还受环境因素的影响 ③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因 突变、染色体变异等可遗传变异。 表现型 = 基因型 + 环境 18 1.整个过程中应用到了哪些技术？ 2.动物体细胞核移植技术证明了什么？ 动物体细胞的细胞核具有全能性。 动物细胞培养； 动物细胞融合； 早期胚胎培养； 胚胎移植； 动物细胞核移植 内容2 体细胞核移植的过程 【小结】 1、下列对动物核移植技术的描述中，错误的是（ ） A. 哺乳动物核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植 B. 体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的核 C. 体细胞核移植过程中通常采用处于减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞作为受体细胞 D. 通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制 D 习题检测 2、在体细胞克隆猴培育过程中,为调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注人了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂(TSA)处理，具体流程如图所示。下列相关叙述不正确的是（ ） A. 常用显微操作法去除由核膜包被的卵母细 胞的细胞核 B. 去核时使用的梯度离心、紫外线照射和化学 物质处理等方法都没有穿透卵母细胞透明带 C. 灭活的仙台病毒可使细胞膜上的蛋白质和脂质分子重新排布，利于融合 D. 组蛋白去甲基化和乙酰化的表观遗传修饰都有利于重构胚的分裂和发育 A 习题检测 1.在畜牧生产中 加速家畜 、促进优良畜群繁育。 遗传改良进程 2018年，中国西北农林科技大学成功克隆荷斯坦奶牛“妞妞”，其核供体为年产奶量超10吨的精英母牛。后续批量克隆的奶牛群体乳蛋白含量提升12%，繁殖效率提高30%。 一、体细胞核移植技术的应用前景 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 2.在医药卫生领域 （1）建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为_____________生产珍贵的医用蛋白。 生物反应器 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 乳汁中分泌 人抗胰蛋白酶的转基因羊 一、体细胞核移植技术的应用前景 （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 2.在医药卫生领域 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 （3）器官移植 以患者作为供体培育的人核移植 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 反应。 (治疗性克隆) 心脏移植 肾脏移植 2. 医药卫生领域 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 胚胎干 免疫排斥 25 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的 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 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 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 3. 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。 裸鼠肿瘤动物模型 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 4. 保护濒危物种领域 该技术有望增加濒危物种的存活数量 北方白犀牛是全球最濒危的哺乳动物之一，截至2024年，仅剩两只雌性个体(纳金和法图），且均为不孕老龄，物种已处于功能性灭绝边缘。为挽救这一物种，科学家尝试通过体细胞核移植技术（克隆）结合基因编辑进行干预。 北方白犀牛 金丝猴 白鳍豚 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 一、体细胞核移植技术的应用前景 29 培育克隆羊多莉时，共获得了277个融合的细胞，早期发育成功的胚胎却只有29个，移植后成功怀孕的母羊仅有1只，成功率只有0.36%。 培育体细胞克隆猴时，用了127个卵母细胞，获得109个核移植胚胎，移植给21只代孕母猴，只有6只成功怀孕，最后只诞生了2只健康的小猴，成功率为1.57%。 多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，寿命只有7岁，而普通羊的平均寿命是12岁。 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 二、体细胞核移植技术存在的问题 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： 韦尔穆特与克隆羊多莉 克隆羊多莉真身标本 “多莉”存活不足7年，远低于平均寿命 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 二、体细胞核移植技术存在的问题 到社会中去 2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！ 中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。 自绵羊“多利”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。 2003 年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003 年 12月，我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。 中国政府反对生殖性克隆、支持治疗性克隆 内容3 体细胞核移植技术的应用前景 1、体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。下列关于体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题的叙述,错误的是（ ） A. 利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育 B. 从“多莉”再到“中中”“华华”，体细胞核移植技术发展到今天相当成熟， 成功率较高 C. 利用体细胞核移植技术培育后代可以避免细胞核供体的线粒体遗传病 基因传递给技术后代 D. 有研究者指出，绝大多数克隆动物存在健康问题，如体形过大、脏器 缺陷、免疫失调等 B 习题检测 2.（2025·广东惠州·二模）犏牛是牦牛与黄牛杂交产生的后代，它融合了双亲的优良性状，但其雄性不育缺陷长期制约着良种扩繁。如图表示克隆犏牛的培育过程，下列叙述，正确的是（     ） A．克隆犏牛的成功，证明了动物体细胞具有全能性 B．该技术通过激活重构胚，使其完成减数分裂并开始发育 C．耳缘细胞作为核供体是因为其已高度分化，不再分裂 D．克隆得到的雄性犏牛依然会表现出雄性不育的特征 D 习题检测 3.2018年1月，中国科学院宣布世界首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生，标志着我国在非人灵长类动物克隆领域取得重大突破。下图为克隆猴的诞生过程简图，下列相关叙述正确的是（　　） A．克隆猴“中中”的遗传物质全部来自B猴，与A猴和C猴无关 B．该技术说明高度分化的动物体细胞具有全能性 C．若B猴成纤维细胞核中某基因发生突变，则该突变可能会遗传给克隆猴“中中” D．C猴因需要为克隆猴提供早期发育所需的营养物质从而影响克隆猴的基因型 C 习题检测 4.（2024·河北邯郸·二模）体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生、拯救濒危动物等方面有着广泛的应用前景。下列关于动物细胞核移植技术应用的叙述，错误的是（   ) A．哺乳动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植的 B．克隆动物与供核动物的遗传性状完全相同，原因是遗传物质主要分布在 细胞核中 C．利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产 医用蛋白 D．将患者细胞核移植到胚胎干细胞，诱导重组干细胞发育形成的器官可避 免免疫排斥反应 B 习题检测 ◎本讲小结 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 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 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? 是否赞成克隆大熊猫，只要言之有理，就应该予以支持，并且还应该让他们认识到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 练习与应用 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。 练习与应用 二、拓展应用 孙悟空拔毛 jasmine $