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40张ppt、含3份视频）

(共40张PPT)
第二章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
人教版·选择性必修3
（第三课时）
动物体细胞核移植技术和克隆动物
目录 /CONTENTS
01
02
体细胞核移植技术
应用前景及存在的问题
中华先贤的奇思妙想
“悟空”拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声“变”，即变作二三百个小猴。
从社会中来
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”（如下图)。克隆猴的过程当然不会像孙悟空吹口气那么简单，最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。
从社会中来
问题探讨
问题
我们能否利用类似植物组织培养获得完整植物体的方法培养动物细胞，使其发育成一个完整的个体？
不能，高度分化的植物细胞仍保持着全能性，而动物细胞的全能性会随细胞分化程度的提高逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。因此，目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体。
思维发散
动物体细胞核移植技术
实现方法：
1.克隆猴用到了什么技术？
2.为什么用供体猴的一个细胞核进行移植，就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？
动物体细胞核移植技术。
动物细胞核具有全能性。
3.胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同？ 为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？
动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
动物细胞核移植技术
一
请同学们快速阅读课本P52页回答以下问题
1.概念：
将动物的一个细胞的 ，移入去核的 细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新 ，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 。
2.原理：
动物 的全能性
4.种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，表现全能性容易
减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母细胞
细胞分化程度高，表现全能性十分困难
3.生殖方式：
无性生殖
供体
一个细胞的细胞核
受体
细胞核
卵母
胚胎
克隆动物
细胞核
动物细胞核移植技术
一
延申：为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、细胞克隆、个体克隆。
克隆技术：是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。
单克隆抗体技术、
PCR技术
动物细胞培养技术
植物细胞培养技术
植物组织培养技术
核移植技术
克隆技术
动物细胞核移植技术
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。
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
克隆就是无性繁殖
延申：为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
动物细胞核移植技术
一
5. 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
动物细胞核移植技术
一
1997年美国从胚胎细胞“克隆了”两只猴子
2017年我国培育世界上首例体细胞克隆猴
动物细胞核移植技术
一
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时期？
2.卵母细胞去核的方法？
“去核”去的是什么？
3.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？
4.诱导融合的方法？融合的结果？
5.什么是重构胚？
激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？
6.该过程用到了哪些动物细胞工程的技术手段？
阅读P53图2-18，思考下列问题
（以体细胞克隆牛为例）
体细胞核移植的过程
二
13
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
（以体细胞克隆牛为例）
体细胞核移植的过程
二
动物体细胞核移植技术的过程
(1）核移植的受体细胞是什么？
①体积大，便于操作
②卵黄多，营养物质丰富
③其细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质（主要原因）
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
去核：
去核的卵母细胞
减数第二次分裂中期
(2)选择这样的受体细胞有什么好处？
处于减数第二次分裂中期（MⅡ期）的卵母细胞
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
显微操作
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
去核：显微操作
去核的卵母细胞
(3)卵母细胞去核的方法是？
①显微操作法
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
②梯度离心
③紫外光短时间照射
④化学物质处理
使DNA变性失活，达到去核的目的。
②③④没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
去核：显微操作
去核的卵母细胞
(3)卵母细胞去核的方法是？
显微操作法
(4)卵母细胞“去核”去掉的是什么？
纺锤体-染色体复合物
(5)去核的原因是？
保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞
高产奶牛(供体)
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
第一极体
次级卵母细胞
（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）
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
显
微
操
作
去
核
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛(供体)
去核：显微操作
取体细胞
去核的卵母细胞
供体细胞
动物体细胞核移植技术的过程
(6)供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？
一般选用10代以内的细胞，且，不选生殖细胞。
因为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；生殖细胞的染色体数只有体细胞的一半。
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
将供体细胞注入去核卵母细胞
去核的卵母细胞
供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
形成重构胚
早期胚胎
(7)为什么核移植操作是将整个供体细胞注入去核卵母细胞中？
①操作方便；
②对卵母细胞损伤较小；
③保证供体细胞的细胞核
不被破坏
(8)诱导融合的方法？
电融合法
电融合法
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
激活重构胚，使其分裂，发育
去核的卵母细胞
供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
电融合法
激活方法：①物理方法；②化学方法
形成重构胚
早期胚胎
(9)融合的结果是？
供体核进入卵母细胞，形成重构胚
(10)激活重构胚的方法？
电刺激法；
Ca2+载体、乙醇和
蛋白酶合成抑制剂
电融合法
动物体细胞核移植技术的过程
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
激活方法：①物理方法；②化学方法
去核的卵母细胞
供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
电融合法
激活方法：①物理方法；②化学方法
形成重构胚
早期胚胎
电融合法
动物体细胞核移植技术的过程
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
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）
23
动物细胞培养
动物细胞融合
重构胚
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
通过显微操作去核
高产奶牛（供体）
从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
体细胞核移植的小结
二
动物细胞核移植技术
整个过程中用到的技术有哪些？
动物细胞培养；
动物细胞融合；
早期胚胎培养；
胚胎移植；
动物细胞核移植
实验结论是？
证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性
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。
◎相关信息
P54
体细胞核移植方法生产的克隆动物，并不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，为什么？
思考.讨论
动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同。
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：
不是对核供体动物进行100%的复制。
体细胞核移植的过程
二
（以体细胞克隆牛为例）
目录 /CONTENTS
01
02
体细胞核移植技术
应用前景及存在的问题
27
01
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
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。
1.应用前景
（1）在畜牧生产中
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及保护濒危物种等其他领域有着广泛的应用前景。
28
01
A.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
1.应用前景
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
（2）医药卫生领域：
换成核移植过程相关细胞
29
01
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。
治疗性克隆
1.应用前景
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
（2）医药卫生领域：
30
01
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。
1.应用前景
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
（2）医药卫生领域：
31
01
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。
（4）在保护濒危物种方面：
1.应用前景
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
该技术有望增加濒危物种的存活数量
（3）在科研领域：
32
01
2、存在的问题
（1）成功率低：
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。
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）健康问题：
（2）理论研究较为滞后：
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
二
33
01
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。
P55
拓展应用
用物理或化学方法激活重构胚
通过显微操作去核
课堂小结
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
一、概念检测
P55
№ 课后习题
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（ ）
C
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
一、概念检测
P55
№ 课后习题
1.下列关于脊椎动物体细胞核移植技术的叙述,正确的是 (　　)
A.去核的各个时期的卵母细胞都可作为核受体
B.绵羊的乳腺细胞可作为核供体,其成熟的红细胞不可
C.细胞质可调控同源细胞核的发育,不可调控异源细胞核的发育
D.核移植会用到显微注射技术,不会用到电融合技术
B
当堂检测
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
D
当堂检测
3.一只羊的卵母细胞的细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,经过多次分裂,再植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。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.繁殖家畜中的优秀个体
C.用于保存物种
D.改变动物的基因型
D
当堂检测
结束语