高中生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物（共34张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中生物人教版（2019）选择性必修3 2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物（共34张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 7.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-29 21:40:38 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
“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。
西游记中的这段描述，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？
中华先贤的奇思妙想：
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。
一般指DNA分子扩增
由一个细胞分裂所形成的细胞群体
指基因型完全相同的个体或群体
分子水平：
细胞水平：
个体水平：
克隆是无性繁殖，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体
克隆
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
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
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。
1、概念：
一、动物细胞核移植技术
分化了的动物细胞细胞核具有全能性
2、原理：
一、动物细胞核移植技术
世界上第一例经体细胞核移植出生的动物
①胚胎细胞核移植
②体细胞核移植
分化程度低，表现全能性容易
分化程度高，表现全能性困难
为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
3、种类：
一、动物细胞核移植技术
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
为什么非人灵长类动物的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分化前的状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
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
细胞核移植
早期胚胎
卵裂……
胚胎移植
C母猴子宫
中中、华华
分娩
妊娠
Ｂ母猴
乳腺细胞
细胞核
卵细胞
Ａ母猴
细胞质
融合后的卵细胞
中中、华华的培育过程
动物体细胞核移植属于无性生殖
①细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质
②细胞体积大，便于操作
③卵黄多，营养物质丰富
（3）卵母细胞的特点：
（去核是保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞）
特别提醒
（1）供体：一般选用传代10代以内的细胞
（2）受体：去核的减Ⅱ中期的卵母细胞
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。
能否依据“多莉”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？
二、动物体细胞核移植的过程
①卵母细胞选择
MⅡ中期的卵母细胞
从屠宰场收集牛卵巢，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MⅡ期
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质
②卵母细胞体积大，便于操作
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
二、动物体细胞核移植的过程
通过显微操作去核
a.卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞
MⅡ中期卵母细胞中的”核”其实是纺锤体—染色体复合物
b.卵母细胞去核的方法
显微操作去核法
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
②卵母细胞去核
二、动物体细胞核移植的过程
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
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)
③供体细胞的选择和培养
一般选用传代10代以内的细胞
二、动物体细胞核移植的过程
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
电融合法
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
④将供体细胞注入去核卵母细胞
供体核进入卵母细胞，形成重构胚
二、动物体细胞核移植的过程
核移植技术最初确实是用微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内
后来才发展出直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明带内，再诱导（电刺激等）两个细胞融合的方法
这种方法操作简单，对卵母细胞损伤较小
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
⑤重构胚胎的激活、胚胎移植
(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)
早期胚胎
二、动物体细胞核移植的过程
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
⑥分娩获得克隆动物
二、动物体细胞核移植的过程
补充流程图：
1、整个过程用了哪些技术？
2、原理？
动物细胞培养
动物体细胞核移植
动物细胞融合
早期胚胎培养
胚胎移植
动物细胞核的全能性
用上述体细胞核移植技术培养的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？
性别与供体相同，基因大部分相同；表现型不一定相同
①含有去核卵母细胞的细胞质DNA
②培育过程中可能出现基因突变
③表现型=基因型+环境的共同作用
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？
都能生成干细胞，但过程不同
通过体细胞核移植技术可以生成带有供体细胞核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，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。
1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
2、培育的转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白
3、克隆动物细胞、组织、器官可作为移植的供体；更深入了解胚胎发育及衰老过程、克隆特定疾病模型动物等
4、保护濒危物种，增加动物的存活数量
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
人的核移植胚胎干细胞经诱导分化可用于自身的器官移植
三、体细胞核移植技术的应用前景
（1）畜牧生产
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
通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育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
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
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，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应
（2）医药卫生
三、体细胞核移植技术的应用前景
治疗性克隆与iPS细胞治疗
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
（3）科研领域
三、体细胞核移植技术的应用前景
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。
白鳍豚
金丝猴
三、体细胞核移植技术的应用前景
（4）保护濒危动物
种间克隆白肢野牛
种间克隆摩弗伦野羊
2）克隆动物存在健康问题
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，免疫失调等。易出现早衰（多利羊猜想）
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
1）成功率低
四、体细胞核移植技术存在的问题
【例2】下图为哺乳动物(羊)的生殖过程示意图,下列叙述错误的是( )
A.个体②为克隆动物,细胞c为高度分化的体细胞
B.个体②的遗传性状与提供细胞c的羊不完全相同
C.产生动物个体①与动物个体②的生殖方式是不同的
D.细胞e为完成减数分裂的卵细胞
判断有性生殖和无性生殖的方法
（1）从概念上判断
①有性生殖是指由两性生殖细胞结合而成的受精卵或有性配子直接发育成个体的生殖方式
②无性生殖是指不经过两性生殖细胞的结合，而由亲本直接产生子代的生殖方式
（2）从培养细胞的种类上判断
②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖
①组织培养中培养的不是体细胞，而是有性配子或受精卵时，属于有性生殖
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
“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。
西游记中的这段描述，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？
中华先贤的奇思妙想：
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。
一般指DNA分子扩增
由一个细胞分裂所形成的细胞群体
指基因型完全相同的个体或群体
分子水平：
细胞水平：
个体水平：
克隆是无性繁殖，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体
克隆
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
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
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。
1、概念：
一、动物细胞核移植技术
分化了的动物细胞细胞核具有全能性
2、原理：
一、动物细胞核移植技术
世界上第一例经体细胞核移植出生的动物
①胚胎细胞核移植
②体细胞核移植
分化程度低，表现全能性容易
分化程度高，表现全能性困难
为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
3、种类：
一、动物细胞核移植技术
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
为什么非人灵长类动物的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分化前的状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
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
细胞核移植
早期胚胎
卵裂……
胚胎移植
C母猴子宫
中中、华华
分娩
妊娠
Ｂ母猴
乳腺细胞
细胞核
卵细胞
Ａ母猴
细胞质
融合后的卵细胞
中中、华华的培育过程
动物体细胞核移植属于无性生殖
①细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质
②细胞体积大，便于操作
③卵黄多，营养物质丰富
（3）卵母细胞的特点：
（去核是保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞）
特别提醒
（1）供体：一般选用传代10代以内的细胞
（2）受体：去核的减Ⅱ中期的卵母细胞
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。
能否依据“多莉”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？
二、动物体细胞核移植的过程
①卵母细胞选择
MⅡ中期的卵母细胞
从屠宰场收集牛卵巢，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MⅡ期
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质
②卵母细胞体积大，便于操作
③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
二、动物体细胞核移植的过程
通过显微操作去核
a.卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞
MⅡ中期卵母细胞中的”核”其实是纺锤体—染色体复合物
b.卵母细胞去核的方法
显微操作去核法
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
②卵母细胞去核
二、动物体细胞核移植的过程
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
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)
③供体细胞的选择和培养
一般选用传代10代以内的细胞
二、动物体细胞核移植的过程
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
电融合法
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
④将供体细胞注入去核卵母细胞
供体核进入卵母细胞，形成重构胚
二、动物体细胞核移植的过程
核移植技术最初确实是用微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内
后来才发展出直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明带内，再诱导（电刺激等）两个细胞融合的方法
这种方法操作简单，对卵母细胞损伤较小
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
⑤重构胚胎的激活、胚胎移植
(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)
早期胚胎
二、动物体细胞核移植的过程
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
⑥分娩获得克隆动物
二、动物体细胞核移植的过程
补充流程图：
1、整个过程用了哪些技术？
2、原理？
动物细胞培养
动物体细胞核移植
动物细胞融合
早期胚胎培养
胚胎移植
动物细胞核的全能性
用上述体细胞核移植技术培养的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？
性别与供体相同，基因大部分相同；表现型不一定相同
①含有去核卵母细胞的细胞质DNA
②培育过程中可能出现基因突变
③表现型=基因型+环境的共同作用
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？
都能生成干细胞，但过程不同
通过体细胞核移植技术可以生成带有供体细胞核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，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。
1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
2、培育的转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白
3、克隆动物细胞、组织、器官可作为移植的供体；更深入了解胚胎发育及衰老过程、克隆特定疾病模型动物等
4、保护濒危物种，增加动物的存活数量
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
人的核移植胚胎干细胞经诱导分化可用于自身的器官移植
三、体细胞核移植技术的应用前景
（1）畜牧生产
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
通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育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
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
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，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应
（2）医药卫生
三、体细胞核移植技术的应用前景
治疗性克隆与iPS细胞治疗
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
（3）科研领域
三、体细胞核移植技术的应用前景
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。
白鳍豚
金丝猴
三、体细胞核移植技术的应用前景
（4）保护濒危动物
种间克隆白肢野牛
种间克隆摩弗伦野羊
2）克隆动物存在健康问题
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，免疫失调等。易出现早衰（多利羊猜想）
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
1）成功率低
四、体细胞核移植技术存在的问题
【例2】下图为哺乳动物(羊)的生殖过程示意图,下列叙述错误的是( )
A.个体②为克隆动物,细胞c为高度分化的体细胞
B.个体②的遗传性状与提供细胞c的羊不完全相同
C.产生动物个体①与动物个体②的生殖方式是不同的
D.细胞e为完成减数分裂的卵细胞
判断有性生殖和无性生殖的方法
（1）从概念上判断
①有性生殖是指由两性生殖细胞结合而成的受精卵或有性配子直接发育成个体的生殖方式
②无性生殖是指不经过两性生殖细胞的结合，而由亲本直接产生子代的生殖方式
（2）从培养细胞的种类上判断
②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖
①组织培养中培养的不是体细胞，而是有性配子或受精卵时，属于有性生殖