2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物课件(共25张PPT1份视频)2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共25张PPT)
第二节动物细胞工程
3.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。
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
01
动物体细胞核移植技术
目录 /CONTENTS
动物体细胞核移植技术和克隆动物
动物细胞核移植技术
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。
动物细胞核移植技术
2.原理：
动物细胞核的全能性
3.生殖方式：
无性生殖
4.分类：
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
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
5.非人灵长类动物的体细胞核移植的困难原因
动物细胞核移植技术
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对非人灵长类动物胚胎进行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，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
克隆高产奶牛为例
体细胞核移植的过程
体细胞核移植的过程---卵母细胞选择
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期。
1.为何选用MⅡ期卵母细胞？
①卵母细胞体积大，易操作
②细胞质中具有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
MⅡ期:减数分裂Ⅱ中期
通过显微操作去核
体细胞核移植的过程---卵母细胞去核
2.卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的核遗传物质全部来自优良供体细胞。
核：纺锤体-染色体复合物
体细胞核移植的过程---供体细胞的选择和培养
高产奶牛(供体)
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养。
提供细胞核的个体
有重要利用价值的动物的体细胞。
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
体细胞核移植的过程---供体核移植到去核卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，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。
4、将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？
保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便；
对卵母细胞的损伤较小。
3、注入卵母细胞中的是供体细胞还是细胞核？
供体细胞
重构胚
体细胞核移植的过程---重构胚胎的激活、胚胎移植
用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
将胚胎移入受体
(代孕)母牛体内
体细胞核移植的结果
5、克隆动物的遗传物质来源？
①细胞核遗传物质全部来自供体细胞；
②细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；
6、克隆动物是对供体动物进行了100%的复制吗？
①克隆动物细胞核遗传物质全部来自供体细胞；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生物性状还会受到动物生存环境的影响；
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。
7、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。
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。
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。
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。
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。
动物体细胞核移植的过程
该过程中应用到的技术？
动物细胞培养（基础）
动物细胞核移植
早期胚胎培养
胚胎移植
该过程的原理？
动物细胞核的全能性
动物细胞融合
克隆动物的性别？
供体
体细胞核移植技术的应用前景
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生、其他领域（科研领域、保护濒危物种）有着广泛的应用前景。
一、畜牧生产
加速家畜遗传改良进程、
促进优良畜群繁育。
体细胞核移植技术的应用前景
二、在医药卫生领域：
①通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白。
乳腺生物反应器
体细胞核移植技术的应用前景
二、在医药卫生领域：
②在治疗人类疾病时，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，经过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。
三、在科研领域：
体细胞核移植技术的应用前景
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。
四、在保护濒危物种方面：
体细胞核移植技术的应用前景
该技术有望增加濒危物种的存活数量
黑草黄弄蝶
白鳍豚
金丝猴
体细胞核移植技术的存在的问题
1、成功率低：
2、理论研究较为滞后
3、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、免疫缺陷等。
总结
概念
动物细胞核移植技术
过程
应用
种类
原理
供体
受体
结果
在医药方面
在保护濒危物种方面
在科研方面
过程
在畜牧方面
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
练习与应用
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（ ）
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
练习与应用