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25张ppt）
文档属性
| 名称 | 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25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 9.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-03 23:52:17 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物
讨论：毫毛来自于体细胞。在现实中，如何能用体细胞“变”出一个个体呢？
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、动物体细胞核移植技术和克隆动物
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：
卵母细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
卵母细胞指MⅡ中期的卵母细胞
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
动物体细胞分化程度高，表现其全能性十分困难，因此动物体细胞核移植难度明显高于胚胎细胞核移植。在体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。
主要原因一方面是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；另一方面是对非人灵长类动物胚胎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，终于成功获得了体细胞克隆猴。
细胞核移植
早期胚胎
卵裂……
胚胎移植
C母绵羊子宫
多莉羊
分娩
妊娠
多莉羊的培育过程
Ｂ母绵羊
乳腺细胞
细胞核
卵细胞
Ａ母绵羊
细胞质
融合后的卵细胞
“多莉” 是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了分化了的动物细胞核具有全能性。
动物体细胞核移植属于无性生殖
（1）供体：一般选用传代10代以内的细胞。
特别提醒：
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：
（2）受体：去核的减Ⅱ中期的卵母细胞
（去核是保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞）
去“核”，通常是显微操作去除纺锤体-染色体复合物，也可以用紫外线、化学物质处理使DNA变性
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，具体地说，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。
拓展：克隆与无性繁殖
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？
将供体细胞注入去核卵母细胞
收集牛卵巢，采集卵母细胞
高产奶牛（供体）
显微操作去核
取供体奶牛耳部细胞培养
将胚胎植入受体
生出与供体遗传物质基本相同的犊牛
高产奶牛的克隆过程
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚
思考：
1.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？
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
（一）体细胞核移植的过程
1、整个过程用了哪些技术？
2、新生牛的性别、基因？
3、繁殖方式？
4、原理？
思考：
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
与供体相同
无性繁殖
动物细胞核的全能性
思考-讨论 P54
1、在将体细胞的细胞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？
2、你认为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？为什么？
为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。并防止细胞染色体的数量发生变化
不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞
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。
提示：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一些，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。日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。
1、对比多莉羊和高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？
多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核次级卵母细胞；
多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。
拓展思考
卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，
用它作受体更容易成功
2、多莉羊和高产奶牛的克隆过程,哪一种更科学且易操作？
将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物。
高产奶牛的克隆过程操作简便。
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，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
3.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？
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
二、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
应 用 前 景 畜牧生产
保护濒危动物
医药卫生
治疗人类疾病
科研
存在的问题
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
有望增加濒危物种的存活数量
转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白
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；
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，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助
①成功率非常低
②各个技术环节有待进一步改进
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
4、体细胞核移植技术的应用前景
（1）畜牧业领域：高产奶牛
伊利挤奶站的奶牛
克隆动物作为生物反应器，生产大量医用蛋白
克隆动物（也经过转基因操作）的细胞、组织、器官可作为异种移植的供体
乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的转基因羊
（2）医药卫生领域：---与基因工程的综合应用
种间克隆白肢野牛
种间克隆摩弗伦野羊
利用核移植繁殖优良、濒危动物
首先用高分子化学材料——聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。
人造耳朵有望用于器官移植
一只在背上长出了“人耳”的活老鼠。
练习与应用
1.D 2.C
拓展应用
1.提示：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。
2.提示：在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。
2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物
讨论：毫毛来自于体细胞。在现实中，如何能用体细胞“变”出一个个体呢？
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、动物体细胞核移植技术和克隆动物
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：
卵母细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
卵母细胞指MⅡ中期的卵母细胞
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
动物体细胞分化程度高，表现其全能性十分困难，因此动物体细胞核移植难度明显高于胚胎细胞核移植。在体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。
主要原因一方面是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；另一方面是对非人灵长类动物胚胎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，终于成功获得了体细胞克隆猴。
细胞核移植
早期胚胎
卵裂……
胚胎移植
C母绵羊子宫
多莉羊
分娩
妊娠
多莉羊的培育过程
Ｂ母绵羊
乳腺细胞
细胞核
卵细胞
Ａ母绵羊
细胞质
融合后的卵细胞
“多莉” 是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了分化了的动物细胞核具有全能性。
动物体细胞核移植属于无性生殖
（1）供体：一般选用传代10代以内的细胞。
特别提醒：
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：
（2）受体：去核的减Ⅱ中期的卵母细胞
（去核是保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞）
去“核”，通常是显微操作去除纺锤体-染色体复合物，也可以用紫外线、化学物质处理使DNA变性
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，具体地说，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。
拓展：克隆与无性繁殖
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？
将供体细胞注入去核卵母细胞
收集牛卵巢，采集卵母细胞
高产奶牛（供体）
显微操作去核
取供体奶牛耳部细胞培养
将胚胎植入受体
生出与供体遗传物质基本相同的犊牛
高产奶牛的克隆过程
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚
思考：
1.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？
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
（一）体细胞核移植的过程
1、整个过程用了哪些技术？
2、新生牛的性别、基因？
3、繁殖方式？
4、原理？
思考：
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
与供体相同
无性繁殖
动物细胞核的全能性
思考-讨论 P54
1、在将体细胞的细胞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？
2、你认为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？为什么？
为使核移植动物的遗传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。并防止细胞染色体的数量发生变化
不是，克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（如线粒体DNA）来自受体卵母细胞
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。
提示：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一些，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。日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。
1、对比多莉羊和高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？
多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核次级卵母细胞；
多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。
拓展思考
卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，
用它作受体更容易成功
2、多莉羊和高产奶牛的克隆过程,哪一种更科学且易操作？
将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物。
高产奶牛的克隆过程操作简便。
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，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
3.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？
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
二、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
应 用 前 景 畜牧生产
保护濒危动物
医药卫生
治疗人类疾病
科研
存在的问题
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
有望增加濒危物种的存活数量
转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白
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；
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，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助
①成功率非常低
②各个技术环节有待进一步改进
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
4、体细胞核移植技术的应用前景
（1）畜牧业领域：高产奶牛
伊利挤奶站的奶牛
克隆动物作为生物反应器，生产大量医用蛋白
克隆动物（也经过转基因操作）的细胞、组织、器官可作为异种移植的供体
乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的转基因羊
（2）医药卫生领域：---与基因工程的综合应用
种间克隆白肢野牛
种间克隆摩弗伦野羊
利用核移植繁殖优良、濒危动物
首先用高分子化学材料——聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。
人造耳朵有望用于器官移植
一只在背上长出了“人耳”的活老鼠。
练习与应用
1.D 2.C
拓展应用
1.提示：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。
2.提示：在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。