2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3-2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件(共20张PPT)

(共20张PPT)
第2节：动物细胞工程
新旧教材变化：
1. 本节内容属于旧教材选修3第2章第2节的内容。
2. 卵母细胞中的“核”其实是纺锤体-染色体复合物。
3. 过程图中“重组胚胎”改为“重构胚”。
4. 过程图变简洁。
1.概念：
将动物的一个细胞的细胞核，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。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物.
2.原理：
动物(体)细胞核的全能性
3.种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
受体细胞：MⅡ中期的卵母细胞
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
（一）理论基础：
生殖方式：
无性生殖
动物体细胞核移植技术
一
克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
拓展：
克隆
1.定义：
2.三个层次：
DNA（分子）、细胞、个体
思考：下列克隆分别用什么技术：
动物细胞克隆——
动物克隆——
植物克隆——
DNA克隆——
动物细胞培养
核移植
植物组织培养
PCR技术
4.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
非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物
动物体细胞核移植技术
一
2017年我国培育世界上首例体细胞克隆猴
1997年美国从胚胎细胞“克隆了”两只猴子
2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所(上海)、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生(苏州)；12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。
世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”在中国诞生
思考
1、为什么要进行克隆猴的研究？
2、用克隆鼠、兔等不能进行药物筛选吗？
3、用自然界的猴进行药物筛选不可以吗？为什么一定要克隆猴进行药物筛选？
2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所(上海)、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生(苏州)；12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。
世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”在中国诞生
思考
1、为什么要进行克隆猴的研究？
研究人类疾病发病机制、研发新药时进行药物的筛选。
2、用克隆鼠、兔等不能进行药物筛选吗？
鼠和兔等哺乳动物与人类的亲缘关系较远，用它们筛选出来的药物对人类的效果不好甚至没有作用。
3、用自然界的猴进行药物筛选不可以吗？为什么一定要克隆猴进行药物筛选？
①自然界的猴繁殖慢，后代数目少
②自然界的猴基因型不同（遗传背景不同），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
我国科研工作者能在10秒内对卵母细胞进行细胞去核操作，在15秒之内将体细胞注入到卵母细胞。因为操作越快，卵细胞受损就越小，这一神速正是实验成功的最重要基础之一。
克隆猴“中中”“华华”在成功的秘诀
我国科研工作者研制出一种抑制剂和一种酶在理想浓度的搭配下形成的“神秘”配方，可以大大提升体细胞全能性。
1.神秘的配方
2.神奇的速度
动物体细胞核具有全能性
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。
思考、动物体细胞克隆猴的成功说明了什么？
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 ；
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.该实验可以证明？
6.该过程用到哪些技术手段？
（以体细胞克隆牛为例）
动物体细胞核移植技术
一
（二）体细胞核移植过程：
重构胚P53
早期胚胎
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞
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
供体细胞培养
将供体细胞注入去核的卵母细胞
高产奶牛（供体）
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
通过显微操作去核
从供体身体的某一部位上取体细胞
1.该过程中应用到的技术
动物细胞培养、
动物细胞核移植
胚胎移植
2.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因:
②含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
3.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：
对卵母细胞损伤较小；
保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。
直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
①卵母细胞体积大，易操作
（二）体细胞核移植过程：
4.卵母细胞去核的方法：
。
显微操作（去核）法
纺锤体-染色体复合物
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
次级卵母细胞
第一极体
6、卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。
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。
梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理
5.“去核”去的是什么？
7、克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？
克隆动物遗传物质
细胞核的DNA
来自于供体动物的细胞核
线粒体中的DNA
供体细胞和受体卵母细胞
生活环境：
（二）体细胞核移植过程：
①畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
（三）体细胞核移植的应用前景
动物体细胞核移植技术
一
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
（三）体细胞核移植的应用前景
动物体细胞核移植技术
一
② 医药卫生领域：
B. 治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。
C. 患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。
D. 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；
E. 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；
F.克隆特定疾病模型的动物，能为研究该疾病的致病机制和开发相
应的药物提供帮助。
（三）体细胞核移植的应用前景
动物体细胞核移植技术
一
治疗性克隆
③ 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）体细胞核移植的应用前景
动物体细胞核移植技术
一
一
体细胞核移植技术存在的问题
1、成功率低：
2、健康问题：
3、研究较为滞后。
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。
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。
【拓展应用】P55
动物体细胞核移植技术
一
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 P55
一、概念检测
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（ ）
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
C
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
应用前景 畜牧生产
医药卫生
科研
保护濒危物种
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
①作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白
②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体移植
③以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥
①使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程
②分析致病基因
③研究致病机制，开发药物
增加濒危物种存活数量