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19张ppt）

(共19张PPT)
本节聚焦:
什么是动物细胞核移植技术？
动物体细胞核移植的基本过程是什么？
体细胞核移植技术的应用前景有哪些？
怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？
选择性必修3/第2章/细胞工程/
第2节 动物细胞工程
——动物体细胞核移植技术和克隆动物
“（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(cù)。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。
一、动物细胞核移植技术
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？
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”。
在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗
其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢
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
一、动物细胞核移植技术
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。
动物细胞核的全能性
3.类型:
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:
2.原理:
难度低
原因：
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，导致了胚胎发育率低；
对非人灵长类动物胚胎操作的技术尚不完善。
难度高
①胚胎细胞核移植:
②体细胞核移植:
核移植
体细胞或者胚胎细胞
一、动物细胞核移植技术
4.过程:
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
动物体细胞核移植属于无性生殖
（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）
（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；
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。
特别提醒：
一、动物细胞核移植技术
二、体细胞核移植的过程
体细胞克隆牛是如何做的？
采集卵母细胞，体外培养至MⅡ期。
显微操作去核
高产奶牛(供体)
取体细胞，进行细胞培养。
将供体细胞注入去核卵母细胞。
通过电融合法使细胞融合，形成重构胚。
胚胎移入受体（代孕）
用物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程。
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛。
二、体细胞核移植的过程
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
两细胞融合
激活重构胚
采集牛卵母细胞，体外培养到MⅡ期
去核的卵母细胞
供体细胞培养
核移植
高产奶牛（供体）
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
显微操作去核
取体细胞
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
动物体细胞核移植
有关体细胞核移植的问题
该过程中应用到的技术:
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.
选择MⅡ期卵母细胞的原因:
含有促进细胞核表现全能性的物质和营养条件;细胞体积大，易于操作。
供体细胞的选择和培养条件:
一般选用传代10代以内的细胞，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。
二、体细胞核移植的过程
有关体细胞核移植的问题
2.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞动物进行了100%的复制吗？为什么？
不是。
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环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同；
③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。
1.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须对卵母细胞进行去核操作？
为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。
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。
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。
①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。
②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。
③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。目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。
有关体细胞核移植的问题
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
二、体细胞核移植的过程
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。这些方法时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）
二、体细胞核移植的过程
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；
1.培育的转基因克隆动物可作为生物反应器，生产医用蛋白；
保护濒危物种，增加动物的存活数量。
应用前景：
畜牧业：
医药卫生：
2.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。
3.以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经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。
科研：
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，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。
保护濒危物种：
存在的问题
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
3.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）
4.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；
2.核移植的理论研究较为滞后；
概述
过程
动物细胞核移植
结果
生殖方式
原理
分类
动物细胞核移植
动物细胞培养
动物细胞融合
胚胎移植
早期胚胎培养
前景和问题
畜牧生产、保护濒危物种、
医药卫生、治疗人类疾病、
科研
成功率低、
环节有待改进、
健康问题
课堂小结
一、概念检测
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，利用组织培养培育岀新个体
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
练习与应用
D
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 （ ）
练习与应用
A.该技术涉及物细胞培养、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
练习与应用
二、拓展应用
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,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。
练习与应用
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。一些研究考认为，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，你也可以调査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。
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。