2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物 课件(共23张PPT)人教版高中生物选修三

(共23张PPT)
第2节 动物细胞工程
02
植物细胞工程的应用ZHIWUXIBAOGONGCHENGDEYINGYONG
03
动物体细胞核移植技术与克隆动物
DONGWUTIXIBAOHEYIZHIJISHUYUKELONGDONGWU
1.掌握动物体细胞核移植的概念及基本过程；
2.阐明体细胞核移植技术的应用前景；
3.理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
学习目标
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。
“（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。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
回顾：克隆羊多莉的诞生
移植
去细胞核
重组细胞
黑色母羊C代孕
多莉
取出白色母羊A的体细胞
收集黑色母羊B的卵母细胞
提取细胞核
早期胚胎
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，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过核移植来实现的。
动物体细胞核移植技术
1.概念：
将动物一个细胞的细胞核，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：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
（一）理论基础：
生殖方式：
无性生殖
动物体细胞核移植技术
一
胚胎细胞分化程度__，表现全能性________
低
相对容易
动物体细胞分化程度__，表现全能性________
高
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
4.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
动物体细胞核移植技术
一
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。
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。
世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”在中国诞生
思考
1、为什么要进行克隆猴的研究？
研究人类疾病发病机制、研发新药时进行药物的筛选。
2、用克隆鼠、兔等不能进行药物筛选吗？
鼠和兔等哺乳动物与人类的亲缘关系较远，用它们筛选出来的药物对人类的效果不好甚至没有作用。
一
动物细胞核移植
（以体细胞克隆牛为例）
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
（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
二
去核的卵母细胞
二
动物细胞核移植
（以体细胞克隆牛为例）
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：人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力
重构胚
早期胚胎
电融合法
用物理或化学 方法激活重构胚，使其完成细胞 分裂和发育
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
供体细胞的培养
供体细胞注入去核的卵母细胞
显微操作去核
高产奶牛（供体）
取体细胞
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
动物细胞培养、动物细胞核移植、胚胎移植
2.选择MⅡ期的卵母细胞作为核移植受体细胞的原因:
3.卵母细胞去核的方法
②含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
①卵母细胞体积大，易操作
最常用：显微操作法
使DNA变性失活，达到去核的目的。
梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理
4.卵母细胞去核的原因是什么？
确保克隆动物的遗传物质主要来自优良供体。
重构胚
早期胚胎
电融合法
用物理或化学 方法激活重构胚，使其完成细胞 分裂和发育
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
供体细胞注入去核的卵母细胞
显微操作去核
高产奶牛（供体）
取体细胞
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
5.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：
操作方便；
对卵母细胞损伤较小；
6.克隆出的小牛性状与供体奶牛是否完全一样？
克隆动物遗传物质
细胞核的DNA:
来自于供体细胞的细胞核
细胞质中的DNA:
供体细胞和去核卵母细胞
环境
证明动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性
7.实验结论：
①畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
体细胞核移植的应用前景
三
②医药卫生领域：
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。
体细胞核移植的应用前景
三
② 医药卫生领域：
B. 用患者作为供体培育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。
C. 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；
体细胞核移植的应用前景
三
③ 保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量
中华眼镜蛇
大型东乌桑巴拉叶片角变色龙
黑草黄弄蝶
体细胞核移植的应用前景
三
①畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
体细胞核移植的应用前景
三
②医药卫生领域：
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。
B. 用患者作为供体培育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。
C. 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；
③ 保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量
体细胞核移植技术存在的问题
1、成功率低：
2、健康问题：
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。
体细胞核移植的应用前景
三
克隆羊多莉没过多久(6岁半)就产生了严重的肺部疾病，由于病情来得实在太突然，难以救治，最终在2003年不得不将多利羊进行安乐死。按照普通绵羊的正常寿命为12岁来算的话，这只克隆羊还是比较年轻的。
1.2017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 （ ）
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
C
1．治疗性克隆是动物细胞工程的综合应用，它对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义。其基本流程如下图所示，请回答相关问题：
(1)过程①采用的是细胞工程中的____________技术。
(2)动物细胞进行分瓶传代培养前，需要用________处理贴满瓶壁的细胞，以便细胞继续分裂增殖。杂交瘤细胞在体外培养时，会出现上述现象吗？理由是 。在培养中，为避免毒害，常采取的措施是_______________。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养，而不是直接用体细胞进行细胞培养，原因是 。
(4)若将图中获得的组织器官移植给个体____（填A或B），则会发生免疫排斥反应。
(5)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体。通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目______，性染色体组合______.(填“相同”或“不同”)。
体细胞核移植
胰蛋白酶
不会，杂交瘤细胞能无限增殖
定期更换培养液
体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件
A
相同
不同
练习与应用
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
一、概念检测
D
练习与应用
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？
二、拓展应用
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。