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

该高中生物学课件聚焦动物体细胞核移植技术和克隆动物，以《西游记》“毫毛变猴”传说与克隆猴“中中”“华华”实例导入，衔接克隆概念（分子、细胞、个体层次），系统讲解核移植原理、过程、应用及问题，搭建连贯知识支架。 其亮点在于融合科学思维（如“趁热打铁”题辨析克隆遗传物质来源）、探究实践（核移植过程问题链引导思考），含动画视频、技术对比表格等。通过实例分析与课堂小结，助学生构建知识体系，培养理性思维与社会责任，教师可借实例提升教学效率。

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 “（悟空）拔一把毫毛，丢在口里嚼碎，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。 思考：毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？ 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”。 问题探讨 克隆猴“中中”“华华”诞生 克隆猪 克隆牛 克隆羊 　从1996年“多莉羊”成功诞生后，短短20年，人们已成功获得多种克隆动物。 　为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？ 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”。 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。 PCR技术 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 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。 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 2.原理： 动物细胞核的全能性 一、动物细胞核移植技术 3.生殖方式： 无性生殖 受体细胞：接受细胞核的细胞（即去核的卵母细胞） 供体细胞：提供细胞核的细胞 1 卵母细胞 C母猴子宫 B母猴 A母猴 成纤维细胞 细胞质 细胞核 早期胚胎 “中中”“华华” 分娩 发育 重组细胞 妊娠 遗传物质： 主要来自于A， 一小部分来自于B， 与C无关。 注意：克隆动物属于无性繁殖，不遵循孟德尔遗传定律。 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 4.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？ 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 1 5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因 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 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。 1．下列有关核移植的说法，错误的是(　　) A．通过核移植得到的细胞称为重构胚 B．哺乳动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植 C．核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖 D．动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关 趁热打铁 D 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。 能否根据所学知识，进行优质奶牛的快速繁育？ 认真阅读P53图2-18，思考下列问题： 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哪个时期？ 2. “ 去核”去的是什么？去核的方法？ 3. 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？ 4. 诱导融合的方法？融合的结果？ 5. 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？ 6.该实验可以证明？ 二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例） 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期 从供体高产奶牛取体细胞, 显微操作去核 （实际上是去除纺锤体-染色体复合物） 动物细胞培养 将供体细胞注入去核卵母细胞 ①体积大，易操作； ②细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质； ③营养物质丰富。 P54去核方法是：显微操作法，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。这些方法，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。 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。 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 二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例） 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？ 培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，一般都选用传代10代以内，保证了供体细胞正常的遗传基础。 电融合法使两细胞融合 供体核进入卵母细胞 形成重构胚 激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程 早期胚胎 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） 将胚胎移入（受体）代孕母牛 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛） 相关信息： 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。 思考：用上述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？ ② 生物性状还受环境因素的影响。 ① 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 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。 动物细胞核移植 早期胚胎培养 动物细胞培养 胚胎移植 重构胚 早期胚胎 通过电融合法使两细胞融合， 用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程 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 细胞培养 通过显微操作去核 供体 体细胞 生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛 该过程中应用到的技术 ______________ ______________ ______________ ______________ 动物细胞培养 动物细胞核移植 早期胚胎培养 胚胎移植 课堂小结： 1.采集的卵母细胞应培养至MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）。 2.选择MⅡ期卵母细胞的原因：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;营养物质丰富。 3.卵母细胞去核：方法为显微操作（去核）法。通常是显微操作去除纺锤体-染色体复合物。也可以采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法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。 4.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：保证供核不被破坏，操作也更方便。 5.诱导细胞融合的方法：电融合法，形成重构胚。 6.激活重构胚的方法：物理（电刺激）或化学（Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）方法。 7.克隆动物的培养并非全在体外，还需在代孕个体子宫内孕育。 相关要点 (1)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞(　　) (2)动物细胞核移植时去核是指去掉卵母细胞中被核膜包被起来的细胞核(　　) (3)激活重构胚常用的方法有电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等(　　) × × 细胞质遗传物质来自供体细胞和去核卵母细胞 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 √ 趁热打铁 1.图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是 A.e的性状表现不受来源于b中的基因控制 B.图中涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植等 C.d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件 D.e的诞生体现了a细胞的全能性 √ 趁热打铁 21 2.（2025·陕西西安·二模）大熊猫是我国珍稀濒危物种，部分个体存在繁殖障碍。科研人员为增加大熊猫种群数量，计划利用核移植技术结合胚胎移植技术培育后代，过程如图所示。下列叙述错误的是（    ） A．对供体细胞培养时，需保证其增殖能力与核的完整性，为核移植提供优质供体核 B．过程②去核的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期，以利于核融合 C．重构胚激活时可通过电刺激等物理方法，使其完成细胞分裂和发育进程 D．丁熊猫的遗传物质完全来自甲熊猫，代孕丙熊猫为胚胎发育提供营养和场所 D 趁热打铁 【详解】A、供体细胞培养的目的是维持细胞增殖能力、保证细胞核结构与功能完整，为核移植提供合格的供体核，A正确； B、减数第二次分裂中期（MII期）的卵母细胞，细胞质中含有能促进核重编程的物质，是核移植的理想受体，利于后续核融合与胚胎发育，B正确； C、电刺激等物理方法可激活重构胚，使其从静止状态进入细胞分裂和发育阶段，C正确； D、丁熊猫的遗传物质主要来自甲熊猫（供体核），但卵母细胞的细胞质（来自乙熊猫）也含有少量遗传物质，D错误。 故选D。 3.（2026·安徽滁州·一模）我国科学家经过多年的试验，成功得到体细胞克隆猴。为了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注入重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理。培育克隆猴的流程如下图，下列叙述错误的是（　　） A．该过程体现了猴的体细胞核具有全能性 B．用灭活的病毒短暂处理有利于诱导细胞融合 C．“去核”的“核”其实是纺锤体与染色体的复合物 D．Kdm4d的mRNA和TSA均通过修饰DNA来影响基因表达 D 修饰组蛋白/影响组蛋白的乙酰化修饰 趁热打铁 【详解】A、该过程是将体细胞核移植到去核卵母细胞中，最终发育成完整个体（克隆小猴），体现了猴的体细胞核具有全能性，A正确、 B、用灭活的病毒（如仙台病毒）进行短暂处理，是动物细胞融合的常用诱导手段，有利于诱导体细胞与去核卵母细胞融合，B正确； C、将卵母细胞培养到减数第二次分裂中期后，进行去核操作，去核事实上是去除卵母细胞的纺锤体-染色体结构，C正确； D、Kdm4d的mRNA通过翻译得到组蛋白去甲基化酶，通过修饰组蛋白来影响基因表达，TSA通过抑制组蛋白脱乙酰酶，来影响组蛋白的乙酰化修饰，进而影响基因表达，它们均不是通过修饰DNA来影响基因表达的，D错误。 故选D。 图为克隆猴——“中中”和“华华”过程流程图，请回答下列有关问题： (1)动物细胞培养一般分为___________和传代培养两个阶段过程。在前一阶段，贴壁的细胞会出现___________现象，所以要进行传代培养。 (2)与胚胎细胞核移植技术相比，体细胞核移植技术的成功率更低，原因是___________。 (3)①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至___________时期再进行，目前使用的去核方法是___________。 (4)在猕猴体细胞核移植实验中，若最终获得的克隆猴与供体猴性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因：___________。 (5)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有___________。克隆猴的成功，说明了动物_____________________具有全能性。 原代培养 接触抑制 动物体细胞分化程度高，表达全能性十分困难 减数第二次分裂中期 显微操作 卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆猴的性状有影响 动物细胞培养、动物细胞核移植、（早期）胚胎移植 体细胞的细胞核 24 1.应用前景 体细胞核移植在畜牧业、医药卫生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 (1)畜牧业： 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。 25 （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。 乳腺生物反应器 换成核移植过程相关细胞 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 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； 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。 27 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 iPS细胞 各种细胞组织或器官 胚胎干细胞 取出 诱导 移植 治疗性克隆 iPS细胞治疗 细胞发生转化 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 治疗性克隆与iPS细胞治疗 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 29 体细胞核移植技术 诱导iPS细胞 过程 细胞的来源 操作难度 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 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，直接影响它们今后的应用。 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 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。 （1）过程：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。 （2）细胞的来源： 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。 （3）操作难度： 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。 30 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 P54-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。 （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 裸鼠肿瘤动物模型 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 （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 白鳍豚 金丝猴 北方白犀牛 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 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 2.存在的问题 1．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)。请结合图示回答下列相关问题。 (1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用____________________酶处理。 (2)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是______________。 (3)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是________________________________________________。 (4)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有____________________________。转基因奶牛克隆成功，说明了动物________________具有全能性。 趁热打铁 胰蛋白(或胶原蛋白) 有丝分裂 使克隆出的动物个体的核遗传物质几乎全部来自供体细胞 动物细胞核移植、动物细胞培养 体细胞的细胞核 2. 根据体细胞核移植技术的特点进行推断，体细胞核移植技术可以用来( ) ①有效提高濒危动物的遗传多样性 ②提高某些良种家畜自然繁殖率 ③解决人体器官移植供体来源短缺的问题 ④为科学研究提供实验动物 ⑤ 构建转基因克隆动物，作为生物反应器，大规模生产珍贵医 用蛋白 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.③④⑤ 趁热打铁 D 理论基础 动物细胞核的全能性 无性生殖 原理 生殖方式 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 核移植过程 应用前景 畜牧生产 保护濒危物种 医药卫生 课堂小结 科研领域 一.概念检测 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 练习与应用 38 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 39 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，学生的回答只要言之有理，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 40 孙悟空拔毛 jasmine Lavf58.46.101 $