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 课件（共25张PPT）

(共25张PPT)
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
（第三课时）
动物细胞核移植技术基本过程
动物细胞核移植技术应用前景
动物细胞核移植技术存在问题
目录
“（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，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。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
2017年，我国科学家通过动物细胞核移植技术首次培育了体细胞克隆猴
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。
2.原理：
动物细胞核的全能性
一、动物体细胞核移植技术
卵母细胞
动物细胞
去核
取核
移入
重组细胞
发育
新胚胎
发育
克隆动物
3.生殖方式：
无性生殖
克隆动物：
用核移植的方法得到的动物
克隆（clone）是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆其实就是复制，可以发生在不同的水平，不同的层次。
一、动物体细胞核移植技术
“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．
一、动物体细胞核移植技术
4.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
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
为什么非人灵长类动物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
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。
具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物
一、动物体细胞核移植技术
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,
显微操作去核法
（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
次级卵母细胞
去核时，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
一、动物体细胞核移植技术
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）
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。
一、动物体细胞核移植技术
动物细胞核移植
早期胚胎培养
动物细胞培养
胚胎移植
动物细胞融合
重构胚
早期胚胎
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
高产奶牛（供体）
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
1.该过程中应用到的技术
______________
______________
______________
______________
______________
动物细胞核移植
动物细胞培养
动物细胞融合
早期胚胎培养
胚胎移植
体细胞核移植的过程
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？
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；
一、动物体细胞核移植技术
2.采集的卵母细胞应培养至_____________________
3.选择MⅡ期卵母细胞的原因
①_________________________________________________
②_________________________
③_________________________
4.卵母细胞去核的方法_________________
5.“去核”去的是什么？__________________________
MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）
含有促进细胞核表现全能性的物质
细胞体积大，易于操作
显微操作（去核）法
纺锤体-染色体复合物
去核时，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
卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
6.去核的原因
________________________________________________________
7.供体细胞注入卵母细胞的优点 _____________________________
8.诱导融合的方法____________________
9.融合的结果______________________________
10.重构胚概念_________________________________________
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
对卵母细胞损伤较小
注意：实质是直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
电融合法
供体核进入卵母细胞，形成重构胚
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力
11.激活重构胚的方法
①物理方法_______________________
②化学方法___________________________________
12.以上方法处理重构胚的目的
_____________________________________________________
13.实验结论
__________________________________________________
电刺激
Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂
激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程
证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性
①畜牧业领域：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
二、体细胞核移植技术的应用前景
②保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量
③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。
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。
乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的转基因羊
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
二、体细胞核移植技术的应用前景
④在科研领域：
A.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；
B.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；
C.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。
裸鼠肿瘤动物模型
二、体细胞核移植技术的应用前景
三、体细胞核移植技术存在问题
①成功率低
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
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
克隆概念的深入理解
克隆具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞、器官或个体。如果克隆当动词用，就表示整个无性繁殖的过程。在生物学中克隆有4个不同层次的含义。
（1）分子水平：如DNA复制。
（2）细胞水平：如动物细胞培养。
（3）器官水平：如利用细胞培育出新器官。
（4）个体水平：如克隆动物。
对点练2 下图是核移植与克隆动物的相关图解，下列叙述错误的是( )。
C
A.图示过程说明高度分化的动物细胞核仍具有全能性
B.用于核移植的供体细胞一般选自优良个体
C.采集的卵母细胞培养到②时期表示减数分裂Ⅱ后期
D.选用去核卵母细胞的主要原因是其细胞质有利于体细胞核的全能性表达
[解析] 克隆动物的成功说明动物体细胞核具有全能性，A正确；用于核移植的供体细胞一般选自优良个体，B正确；采集的卵母细胞通常培养到减数分裂Ⅱ中期，C错误；去核卵母细胞的细胞质中含有利于细胞核全能性表达的物质，D正确。
[2022·重庆月考] 阅读下列材料，回答问题。
某国研究人员称，他们在实验室中从成年母牛耳朵上提取皮肤细胞，将它的细胞核放入去除细胞核的其他母牛的卵细胞的空壳中，并用电刺激方法促使其融合。在细胞分化4天形成被称为囊胚的胚胎干细胞团后，研究人员将它们植入代孕母牛体内，经过5至6周孕育成早期胚胎。
然后研究人员从这一克隆牛胚胎中提取出心脏、骨骼和肾脏等细胞，并将其放在三维“支架”上形成相应组织。这些组织被重新植入提供皮肤细胞的母牛体内，3个月中，母牛免疫系统都没有出现排异迹象。而且，研究人员还发现，用克隆方法培育出的这些组织，具有与普通牛组织类似的功能。
深化拓展·育技能
（1）将成年母牛耳朵上的皮肤细胞的细胞核移入去核的其他母牛的卵细胞的空壳中，并用电刺激方法促使其融合的过程，这个过程被称作________。
核移植
[解析] 根据克隆的基本过程可知，将成年母牛耳朵上的皮肤细胞的细胞核移入去核的其他母牛的卵细胞的空壳中，并用电刺激方法促使其融合的过程被称作核移植。
（2）将胚胎干细胞团植入代孕母牛体内，并使其孕育成早期胚胎，该胚胎发育成的小牛为____（填“雌”或“雄”）性。
雌
[解析] 根据题意分析可知，克隆牛的细胞核来自成年母牛耳朵上提取的皮肤细胞，具有成年母牛的全部遗传信息，所以该胚胎发育成的小牛为雌性。
（3）克隆牛的DNA绝大多数来自________________________牛的DNA，少部分来自____________________牛的________DNA。按理论推测，克隆组织在移植过程中可能出现排斥反应，但在该实验中，克隆组织在移植过程中未出现排斥反应，说明分布在细胞表面的组织相容性抗原是由____DNA控制的。
提供耳朵上皮肤细胞的母
提供卵细胞空壳的母
线粒体
核
[解析] 根据题意分析可知，克隆牛的遗传信息除了线粒体中的来自为克隆牛提供无核卵细胞的牛，其他全部来自为克隆牛提供细胞核的牛，所以克隆牛的DNA绝大多数来自提供耳朵上皮肤细胞的母牛的DNA，少部分来自提供卵细胞空壳的母牛的线粒体DNA。克隆牛的组织被重新植入提供皮肤细胞的母牛体内，而克隆牛的遗传信息除了线粒体中的来自为克隆牛提供无核卵细胞的牛，其他全部来自为克隆牛提供细胞核的牛，说明分布在细胞表面的组织相容性抗原是由核DNA控制的。