2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件(共25张PPT)-2022-2023学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

(共25张PPT)
问题探讨
“（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
第2节 动物细胞工程
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
第2章 细胞工程
2023/10/31
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
1、概念：
将动物一个细胞的______移入去核的__________中，使这个重新组合的细胞发育成______，继而发育成________的技术；
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
2、原理：
动物细胞核的全能性
3、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
细胞核
卵母细胞
新胚胎
动物个体
供体
受体
VS
胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞
体细胞核移植（难度高）
胚胎细胞核移植（难度低）
“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体细胞的细胞核具有全能性．
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
小羊长得像谁？
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？
4.体细胞核移植过程
从高产奶牛（供体）
取体细胞
从卵巢中采集卵母细胞
体外培养到MⅡ中期
(减数第二次分裂中期)
动物细胞培养
显微操作去核
去“核”，通常是显微操作去除纺锤体-染色体复合物，也可以用梯度离心、紫外线、化学物质处理使DNA变性。
将供体细胞注入去核卵母细胞
有重要利用价值的动物的体细胞
一般选用传代10代以内的细胞。
①卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富；
②细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
去核原因：保证克隆动物的核基因全部来自有利用价值的动物提供的细胞。
保持正常的二倍体核型
重构胚：人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力
将供体细胞注入去核卵母细胞
电融合法使两细胞融合供体核进入卵母细胞，形成重构胚
电刺激
早期胚胎
Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
4.体细胞核移植过程
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便，对卵母细胞损伤较小。
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？
将胚胎移入（受体）代孕母牛
生出与供体遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）
大部分DNA来自供体细胞核，但核外还有少部分DNA（线粒体DNA）来自受体卵母细胞。
早期胚胎
4.体细胞核移植过程
早期胚胎培养
胚胎移植
克隆动物不是对供体动物的100％的复制
①克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞。
②生物性状还受环境因素的影响。
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。
1、整个过程用了哪些技术？
2、新生牛的性别？性状表现与三个亲本都相关吗？
3、繁殖方式？
思考：
动物细胞培养、动物体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
与供体相同，性状与代孕母牛无关
无性繁殖
4.体细胞核移植过程
一般指DNA分子复制。
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。
补充：克隆与无性繁殖
例：克隆动物、植物组织培养
保护濒危物种，增加存活数量
克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白
畜牧生产
医药卫生
治疗疾病
保护物种
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
以患者作为供体培育人核移植胚胎干细胞
转基因克隆动物可以作为异种移植的供体
治疗性克隆
（二）体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
科研方面：使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程，分析致病基因，研究疾病的致病机制，开发相应药物。
治疗性克隆
治疗性克隆主要解决什么问题呢？
供体器官不足
免疫排斥问题
病人
取体细胞
去核的受体卵母细胞
核移植
胚胎干细胞
胰岛细胞
血细胞
心肌细胞
神经细胞
肝细胞
免疫匹配的移植
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。
体细胞核移植技术存在的问题：
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）核移植的理论研究较为滞后，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。
胚胎移植－动物幼体产出 概率＜10％
1）成功率低
(1)克隆动物的制备体现了动物细胞的全能性(　　)
(2)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞(　　)
(3)减数分裂Ⅱ中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物
(　　)
(4)重构胚具有发育成完整个体的能力(　　)
判断正误
×
×
√
√
1.生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是
A.将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体
B.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成
　新个体
D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
典题应用
及时反馈　知识落实
√
2.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)。请结合图示回答下列相关问题：
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用__________________酶处理。
胰蛋白(或胶原蛋白)
解析　常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。
(2)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是_________。
有丝分裂
(3)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是_________________________________________________。
使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞
(4)将重组细胞在培养液中培养成的重构胚移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是____________________________________________________
_______________________。
生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的
性状还受环境因素的影响
解析　生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。
(5)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有___________________________。转基因奶牛克隆成功，说明了动物_______________具有全能性。
动物细胞核移植、动物细胞培养
体细胞的细胞核
解析　该克隆动物的培育过程中涉及动物细胞核移植、动物细胞培养等技术。转基因奶牛克隆成功，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。