2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物及其应用-课件(共22张PPT) 2025--2026学年高二下册《生物》（人教版）选必修3

(共22张PPT)
动
物
细
胞
工
程
动物体细胞核移植技术和克隆动物及其应用
高中生物选择性必修三
追根溯源找“克隆”
克隆 是英文clone的音译，而英文clone则起源于希腊文Klone，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖
是指一个细胞或个体以无性繁殖方式产生遗传物质完全相同的一群细胞或一群个体
在动物繁殖学中，克隆是指不通过精子和卵子的受精过程而产生遗传物质完全相同新个体的一门胚胎生物技术
拓宽思路
1
植物组织
培养
？
2
思考
动物细胞
培养
理论基础
植物细胞的全能性
1.为什么在动物体细胞培养中不能表现出细胞的全能性？
理论基础
细胞的增殖
2.让动物细胞的全能性得以体现的关键是？
处于MⅡ期的卵母细胞中含有的激活重构胚的因子是动物细胞核全能性表现的物质基础
这些因子会于受精作用后在发育过程中逐渐降解或灭活
故 将体细胞的细胞质换成处于MⅡ期的卵母细胞的细胞质有利于动物细胞核全能性的表现
如:促成熟因子（MPF）
其水平高低可影响供体染色质的状态和复制
动物体细胞核移植技术
动物体细胞核移植技术
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
动物体细胞核移植技术是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
细胞工程是指应用细胞生物学、分子生物学和发育生物学等多学科的原理和方法，通过细胞器、细胞或组织水平上的操作，有目的地获得特定的细胞、组织、器官、个体或其产品的一门综合性的生物工程。
1997年的多莉羊
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植
Mammalian nuclear transfer can be divided into embryonic cell nuclear transfer and somatic cell nuclear transfer
相对容易
因为分化程度低，全能性容易表现
因为分化程度高，全能性较难表现
相对困难
动物体细胞核移植技术
对高产奶牛克隆过程的质疑
疑惑
说好的“移核”为何变成“移细胞”？
在移植操作中，最重要的就是要保证供体细胞核的全能性，为了规避取核操作中细胞核受损的风险，科学家在操作时通常采用将整个供体细胞注入去核卵母细胞的方法，这样，最
大限度地保护了供体细
胞的细胞核。
高产奶牛克隆过程
1
2
供体
受体
提供细胞核的个体
MⅡ期的卵母细胞
一般指具有重要利用价值的动物的体细胞
卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质
卵母细胞体积大，易操作
卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
(要求传代10代以内)
高产奶牛克隆过程
3
4
去核原因
去核方法
使克隆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
目前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
高产奶牛克隆过程
促融
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
激活
用电刺激、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进程
归纳总结
动物细胞核的全能性
理论基础
动物细胞培养技术 动物细胞融合技术
核移植技术 早期胚胎培养 胚胎移植技术
涉及的生物技术手段
克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同
关于性状
克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同
克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系
体细胞核移植技术的应用前景
例 2019年1月23日，我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱体细胞克隆猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的 BMALI （生物节律基因）敲除猴 A6 的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是( )
A. 体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
B. 5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
C. 体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接做受体细胞
D. 该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
克隆
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
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分子水平
细胞水平
个体水平
再谈克隆
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
非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因
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，这导致了胚胎发育率低
对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善
恭喜中国 标志着我国将率先开启以猕猴作为实验动物模型的时代
体细胞核移植技术与诱导iPS细胞
禁止生殖性克隆
允许治疗性克隆
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。
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
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
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
1
畜牧业
器官移植，利用生物反应器进行药物生产
2
医疗卫生
研究生物的发育、衰老、疾病致病机理等
3
科学研究
该技术有望增加濒危物种的存货数量
4
其它领域
体细胞核移植技术的应用前景
2
利用生物反应器进行药物生产
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
医疗卫生领域
医疗卫生领域
异种移植
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
2024年1月10日，美国马里兰大学医学院发布声明称，其与马里兰大学医学中心的医生合作，把转基因猪的心脏移植到一名心脏病晚期患者体内，这是世界首例转基因异种心脏移植手术
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
胚胎干细胞的应用
医疗卫生领域
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
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
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
01
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科学研究领域
体细胞核移植技术的应用前景
2023年1月25日，克隆猴“夏夏”和“华华”登上《细胞》杂志封面，这意味着我国科学家成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题。请回答下面的问题：
（1）“中中”和“华华”的培育涉及到的胚胎工程技术有______________________________。
（2）对猴体细胞进行培养时，须现将组织分散成许多单个细胞，原因是____________________
____________________________________________________________。为了保证无菌，除了对培养液和所有培养用具进行无菌处理，还需要__________________________________，以防培养过程中的污染。此外，还需要_______________________的气体条件。
（3）进行核移植时，需要将猴体细胞核取出后，注入_______期的去核卵母细胞。去除卵母细胞核的常用方法是______________________。
（4）克隆灵长类动物的重要意义在于___________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________。
成块的组织中细胞与细胞靠在一起，彼此限制了细胞的生长和增殖
早期胚胎培养、胚胎移植
添加一定量的抗生素
95%空气和5% CO2
MⅡ
显微操作去核法
由于人也属于灵长类动物，因此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；用克隆动物制作疾病模型，能使人们更好地追踪研究疾病的发展过程和治疗疾病
B
相对于技术研究，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。
C
绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
A
该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。
体细胞核移植技术存在的问题