2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件-2026-2027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干细胞（胚胎干细胞、成体干细胞、iPS细胞）和动物体细胞核移植技术展开，以《西游记》克隆猴情境导入，通过回顾干细胞知识搭建学习支架，系统衔接核移植技术的概念、过程及应用。 其亮点在于采用对比表格整合干细胞类型，结合问题驱动分析核移植步骤，融入中国克隆猴案例，体现生命观念与科学思维。通过多利羊视频等素材增强探究实践，帮助学生构建知识网络，教师可高效开展教学，提升学生生物学科核心素养。

回顾 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。 胚胎干细胞 分布 特点 应用实例 在体外分化成心肌细胞、 神经元细胞和造血干细胞等 必须从胚胎中获取 ，涉及伦理问题；因而限制了在医学上的应用。 局限性 1.胚胎干细胞(ES细胞) 成体组织或器官内 造血干细胞（骨髓、外周血和脐带血中） 神经干细胞（神经系统中） 精原干细胞（睾丸中） 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 成体干细胞 分布 举例 特点 应用实例 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） 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 造血干细胞→ 神经干细胞→ 治疗细胞损伤造成的疾病 回顾 ①诱导过程无须破坏胚胎； ②iPS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。 可治疗镰状细胞贫血症； 在治疗阿尔兹海默病、心血管疾病等的研究也取得新进展 因此，普遍认为iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 诱导小鼠成纤维细胞得到的类似胚胎干细胞的一种细胞 ①将特定基因或特定蛋白导入细胞 （成纤维细胞、已分化的T细胞、B细胞） 诱导多能干细胞 概念 制备方法 应用 优点 ②用小分子化合物诱导形成。 回顾 取成纤维细胞 转入相关因子 细胞转化为iPS细胞 诱导iPS细胞定向分化为多种组织细胞 移植回病人体内 移植 取成纤维细胞等 iPS细胞 转入相关因子 细胞发生转化 分化 胰岛细胞 神经元 血细胞 肠上皮细胞 心肌细胞 肝细胞 病人 iPS细胞用于治疗人类疾病示意图 诱导iPS细胞及其应用 4 干细胞的种类 来源或存在部位 作用 有无组织特异性 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 诱导多能干细胞(iPS细胞) 早期胚胎 造血干细胞 神经干细胞 精原干细胞 主要在骨髓、外周血和脐带血中 神经系统 睾丸 分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能 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 无 有 体外诱导成纤维细胞、B细胞或T细胞等产生 类似于胚胎干细胞，能分化为成体的任何一种细胞，有形所有组织和器官甚至个体的潜能 无 5 中国古代的奇思妙想 《西游记》中的孙悟空神通广大，他“拔一把毫毛望空喷去即变作三二百个小猴”， 2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。 克隆猴的诞生与传统繁殖方式有什么不同？技术？ 动物体细胞核移植技术 无性生殖 情境导入 2.2 动物细胞工程 （三）动物体细胞核移植技术和克隆动物 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 7 卵母细胞 动物细胞 取核 去核 移入 重组细胞 发育 新胚胎 发育 克隆动物 去核的卵母细胞 一、动物细胞核移植技术 1.概念/基本过程： 2.原理： 动物细胞核的全能性 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.种类： 胚胎细胞核移植： 体细胞核移植： 细胞分化程度 ， 表现全能性 ； 细胞分化程度 ， 表现全能性 。 低 相对容易 高 十分困难 这说明什么？ 整个细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。 一、动物细胞核移植技术 思考1：为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界?有什么困难吗？ ①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； ②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。 思考2：为什么要进行克隆猴的研究？ 研发新药时，进行药物的筛选。 一、动物细胞核移植技术 ①自然界的猴繁殖慢， ②自然界的猴基因型不同，会干扰实验结果。 ③有时用转基因猴进行药物筛选效果更好 ④避免对自然猴造成伤害！ 可以用自然界的猴进行对应实验吗？ 电融合法 采集卵母细胞， 体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 显微注入 显微操作去核 供体细胞 二、体细胞核移植的过程 重构胚 细胞核 取 显微注入 激活（物理、化学） 分裂、发育 早期胚胎 受体 （代孕）母牛体内 高产（克隆）奶牛 胚胎移植 高产奶牛 （供体） 阅读教材53页，完成概念图 电融合法 采集卵母细胞， 体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 显微注入 高产奶牛 （供体） 显微操作去核 供体细胞 二、体细胞核移植的过程 重构胚 细胞核 取 显微注入 激活（物理、化学） 分裂、发育 早期胚胎 受体 （代孕）母牛体内 高产（克隆）奶牛 胚胎移植 二、体细胞核移植的过程 分析单克隆抗体的制备过程： （1）供体细胞从哪里来？ 来自有重要利用价值的动物，培养10代以内的细胞。 （2）受体细胞是什么细胞？为什么要选择该细胞？ 卵母细胞体积大，易操作； 卵母细胞营养物质丰富； 卵母细胞细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质。 MⅡ期卵母细胞，正常排出的卵子即处于MⅡ期，此时卵母细胞已发育成熟 当传代至10-50代左右时，部分细胞核型可能会老化或DNA损伤，存在失去分裂能力或癌变风险，而10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。 （3）卵细胞“去核”去的是什么？ 纺锤体-染色体复合物 二、体细胞核移植的过程 （4）卵母细胞为什么要“去核”？ 保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。 去核时，由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管一般一并吸出第一极体 （5）核移植技术中普遍使用的去核方法 ①普遍使用的去核方法是显微操作去核法。 ②少数采用梯度离心、紫外光短时间照射、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。 二、体细胞核移植的过程 注：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。 （6）在进行动物细胞核移植操作时，注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？ （6）在进行动物细胞核移植操作时，注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？ 这种方法操作简便，注入时对卵母细胞损伤较小,也可以减少取核操作对核物质的损伤； 二、体细胞核移植的过程 去核卵母细胞 供体细胞 细胞膜 去核卵母细胞 取核 细胞膜 ①注入供体细胞核 ② 注入供体细胞 卵母细胞结构较复杂的哺乳动物等生物 透明带 （糖蛋白） 卵母细胞结构较简单的生物 电融合法 采集卵母细胞， 体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 显微注入 高产奶牛 （供体） 显微操作去核 供体细胞 二、体细胞核移植的过程 重构胚 细胞核 取 显微注入 激活（物理、化学） 分裂、发育 早期胚胎 受体 （代孕）母牛体内 高产（克隆）奶牛 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 动物细胞融合 重构胚(重组细胞) （7）如何促进供体细胞和去核的卵母细胞融合？ 电融合法（此过程相当于受精过程--透明带内两个细胞融合）。 （8）如何激活重构胚？目的是什么？ 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） 二、体细胞核移植的过程 去核卵母细胞 供体细胞 细胞膜 透明带 使其完成细胞分裂和发育进程，形成早期胚胎 （9）克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？ 不是。 ①克隆动物细胞核中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，卵母细胞细胞质中的遗传物质会影响克隆动物的性状； ②生物性状还受环境因素的影响。 二、体细胞核移植的过程 电融合法 采集卵母细胞， 体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 显微注入 高产奶牛 （供体） 显微操作去核 供体细胞 二、体细胞核移植的过程 重构胚 细胞核 取 显微注入 激活（物理、化学） 分裂、发育 早期胚胎 受体 （代孕）母牛体内 高产（克隆）奶牛 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 动物细胞融合 重构胚(重组细胞) MⅡ期卵母细胞 电融合法 采集卵母细胞， 体外培养到MⅡ期 去核的卵母细胞 显微注入 高产奶牛 （供体） 显微操作去核 供体细胞 该过程用到哪些技术手段？ 二、体细胞核移植的过程 重构胚 细胞核 取 显微注入 激活（物理、化学） 分裂、发育 早期胚胎 受体 （代孕）母牛体内 高产（克隆）奶牛 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞培养 早期胚胎培养 胚胎移植 动物细胞融合 2、克隆技术： 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。 1、克隆动物： 用核移植的方法得到的动物 克隆是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆其实就是复制，可以发生在不同的水平，不同的层次。 分子克隆：单克隆抗体技术、PCR技术（一般指DNA分子扩增） 细胞克隆：动物细胞培养技术、植物细胞培养技术（由一个细胞分裂所形、成的细胞群体） 个体克隆：植物组织培养技术、核移植技术（指基因型完全相同的个体或、群体） [思考]为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ [思考]分子克隆、细胞克隆、个体克隆分别用什么技术? 二、体细胞核移植的过程 1.应用前景 体细胞核移植在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 (1)畜牧业： 传统的杂交育种存在费时、费力、成功率低的弊端, 要得到一个优良品种往往要耗费几十年时间, 且对于牛这样 的单胎动物还会遇到很大的困难。 26 （2）医药卫生领域 A. 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物反应器生产珍贵的医用蛋白。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 重构胚 B. 在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体； （2）医药卫生领域 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 传统的杂交育种存在费时、费力、成功率低的弊端, 要得到一个优良品种往往要耗费几十年时间, 且对于牛这样 的单胎动物还会遇到很大的困难。 28 C. 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，将它们一直给患者时可以避免免疫排斥反应。 （2）医药卫生领域 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 传统的杂交育种存在费时、费力、成功率低的弊端, 要得到一个优良品种往往要耗费几十年时间, 且对于牛这样 的单胎动物还会遇到很大的困难。 29 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 （3）科学研究领域 A. 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 B. 克隆一批遗传背景相同的动物，可通过对比来分析致病基因 C.克隆特定疾病模型的动物，为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助 （4）保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量 中华眼镜蛇 大型东乌桑巴拉叶片角变色龙 黑草黄弄蝶 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 思考：多利羊视频说明了体细胞核移植技术存在什么问题？ 2.存在的问题 (1)该技术的成功率非常低。 (3)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。 (2)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。 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 体细胞核移植技术VS诱导iPS细胞 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。 结果： 细胞：较高要求，细胞分化程度越高，胞成功率越低 细胞：来源广，成纤维、脂肪干细胞等都可诱导成iPS细胞 技术：操作复杂 技术：相对简单，更适合用于生产实践 前景:研究生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异 Lavf58.20.100 $