2021-2022学年高二生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.3动物体细胞核移植技术与单克隆抗体课件（28张ppt）

(共28张PPT)
第二节 动物细胞工程（三）
三、动物细胞核移植技术和克隆动物
（一）动物细胞核移植
1、概念
2、原理
3、类型
4、非人灵长类动物体细胞核移植的困难
1、概念
动物细胞核移植是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，继而发育为动物个体的技术。
2、原理
动物细胞的细胞核具有全能性。
3、类型
种类 难易程度 原因
胚胎细胞核移植 相对容易 分化程度低，全能性容易表现
体细胞核移植 十分困难 分化程度高，全能性难表现
4、非人灵长类动物体细胞核移植的困难
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。
我国自主培育的体细胞克隆牛
（二）体细胞核移植的过程
1、过程
2、思考讨论
1、过程
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。
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
细胞培养
去核
融合
激活
取供体细胞
采集卵母细胞
供体细胞
MII期卵母细胞
重构胚
胚胎移植
生出与供体遗传物质基本相同的克隆动物
去核的卵母细胞
细胞培养
注入
早期胚胎培养
相关信息：
减数分裂Ⅱ中期（M Ⅱ 期）卵母细胞中的“核”其实是纺锤体-染色体复合物。文中所说的“去核”是去除该复合物。
目前动物细胞核移植技术中普遍使用的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。
有关体细胞核移植的问题
1. 受体细胞为什么选用MⅡ的卵母细胞？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？
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。
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。
结合图2-18及前面所学知识，思考并讨论以下问题。
有关体细胞核移植的问题
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性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；
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。
结合图2-18及前面所学知识，思考并讨论以下问题。
有关体细胞核移植的问题
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。
结合图2-18及前面所学知识，思考并讨论以下问题。
（三）体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1、应用
2、存在问题
1、应用
畜牧生产 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
医药卫生领域 通过建立转基因细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白
治疗人类疾病 (1)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)患者自身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，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。
科学研究 (1)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;
(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。
保护濒危物种 有望增加濒危物种的存活数量。
2、存在问题
（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。
（2）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。
（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，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
总之，体细胞核移植技术的研究仍在继续深入，人类对克隆技术的应用还有许多问题需要解决。期待在不远的将来，克隆技术能更好造福于人类。
到社会中去
我国科学家已成功地克隆了牛、羊和猪等多种哺乳动物，这些研究成果目前已经转化为生产力了吗？请你查阅资料、专利文献等，了解以下信息：哪些成果已经在生产实践上得以应用，其经济价值如何？哪些成果还没有在生产实践中得到推广，其限制因素是什么？
思考与探索
动物细胞培养要经过脱分化过程吗？为什么？
脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株，必须先脱分化，然后进行再分化，形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种，快速繁育种苗、培育无病毒植株等，这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化。
动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。
当堂检测
1．下图是某克隆羊培育过程模式图，试分析获得该克隆羊的生殖方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是(　　)
A．无性生殖、Aa、雌激素
B．无性生殖、aa、雄激素
C．有性生殖、aa、雄激素
D．有性生殖、AA、雌激素
B
2．如图表示核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述中不正确的是(　　)
A．图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性
B．用于核移植的供体细胞①一般都选用传代10代以内的细胞
C．采集的卵母细胞培养到的②时期表示减数第二次分裂中期
D．选用去核卵母细胞的主要原因是其细胞质可使体细胞核的全能性表达
A
3．一只羊的卵细胞被另一只羊的体细胞核移植后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下了一只羊羔，这种克隆技术具有多种用途，但是不能(　　)
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优良个体
C．用于保存物种
D．改变动物的基因型
D
4．将鱼的体细胞核植入去核的卵细胞中，所得重组细胞可培育为克隆鱼。下图中能正确表示动物克隆技术原理的是( 　　)
C
5．细胞工程中选择合适的生物材料是成功的关键。下列选择不合理的是(　　)
A．选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞
B．选择胚胎细胞作为核供体可提高克隆动物的成功率
C．选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗
D．选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体
A
6．如图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图，下列各项有关表述错误的是(　　)
A．克隆羊“多莉”的主要性状与甲羊一致，因为其细胞核基因来自甲羊
B．克隆羊“多莉”的培育过程中采用了核移植技术
C．乙羊的去核卵细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件
D．此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
D
7．中国科学院孙强团队对流产雌性猕猴进行克隆，成功获得“中中”和“华华”，突破了现有技术无法体细胞克隆非人灵长类动物的世界难题，为建立人类疾病的动物模型，研究疾病机理，研发诊治药物带来光明前景。如图为“中中”和“华华”培育的流程，相关叙述正确的是(　　)
A．过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，体现细胞膜的选择透过性
B．过程②在培养基中加入动物血清，可为成纤维细胞核全能性的激发提供物质
C．“中中”“华华”与过程③中代孕母猴性状相似
D．与模型小鼠相比，模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物
D
8．(不定项)美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功地在实验室里培育出新的动脉血管。这种血管的外形和功能都与真的血管一样，这一研究成果是生物组织培养领域的重大进展。下列关于以上技术的叙述中，正确的是(　 　)
A．该过程不属于“克隆”
B．可能要利用去核卵母细胞
C．关键是激发血管细胞的全能性
D．关键是激发血管细胞发育成血管的潜能
BD
9．(不定项)我国科学家以雌性猕猴胎儿成纤维细胞为核供体，成功克隆出两只猕猴，成为全球首例细胞克隆灵长类动物。有关叙述正确的是(　 　)
A．培育出的两只猕猴均为雌性
B．若取猕猴的体细胞核进行克隆则难度明显较高
C．这项技术证明高度分化的动物体细胞具有全能性
D．克隆猕猴的成功为大量培育灵长类遗传病模型动物提供可能
ABD
帮范儿
再会