动物体细胞核移植技术和克隆动物-高二生物课件(人教版2019选择性必修3)

二 体细胞核移植的过程
问题8：实际在克隆高产奶牛时， 科学家并没有从供体细胞中取出细 胞核，而是直接将供体细胞注入去 核的卵母细胞。为什么？
卵母细胞，在体 外培养到MⅡ期
通过显微 操作去核
去核的卵母细胞
供体体细胞 供体细胞培养
对卵母细胞损伤较小； 保证供体细胞的细胞核不被破坏， 操作方便。
将供体细胞注入去 核的卵母细胞
第2.2节 动物细胞工程
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
本节聚焦: 什么是动物体细胞核移植技术？ 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？
阅读教材P52，回答下列问题： 问题1：克隆猴用到了什么技术？
动物细胞核移植技术 问题2：为什么用供体猴的一个细胞核进行移植 就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？
在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次，即分子克隆、
细胞克隆、个体克隆。
动物细胞培养技术 植物组织培养技术
单克隆抗体技术、 PCR技术
植物细胞培养技术 核移植技术
(2018·全国Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人
灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
困难②：对非人灵长类动物胚
2.神奇的速度 胎进行操作的技术尚不完善。
我国科研工作者能在10秒内对卵母细胞进行细胞去核操作，在15秒之内 将体细胞注入到卵母细胞。因为操作越快，卵细胞受损就越小，这一神 速正是实验成功的最重要基础之一。
一 动物细胞核移植技术
1.定义
动物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。
问题4：选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？ ①卵母细胞体积大，易操作；②营养物质丰富； ③含有激发细胞核全能性表达的物质
供体体细胞 （高产奶牛） 供体细胞培养
从屠宰场收集牛卵巢， 采集卵母细胞，在体外 培养到MⅡ期
二 体细胞核移植的过程
问题5：卵母细胞需要在体外培养 到什么时期？
问题6：在将供体细胞的细胞核 移入卵母细胞前，需要对卵母 细胞进行什么操作？为什么？ 去核；保证后代的遗传物质几 乎来自有重要利用价值的动物。
• 中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动 物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。
• 自绵羊“多利”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。 • 2003 年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003 年 12月，我国发布《人
类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开 展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。
外培养到MⅡ期 通过显微 操作去核
去核的卵母细胞
从供体身体的某 一部位取体细胞
供体细胞培养
将供体细胞注入去
核的卵母细胞 通过电融合法使两细
胞融合，供体核进入
卵母细胞
重构胚 用物理或化学方法激活
生出与供体奶 牛遗传物质基 本相同的犊牛
将胚胎移入受 体（代孕）母 牛体内
重构胚，使其完成细胞 分裂和发育过程
克隆人，会带来哪些伦理和道德问题？
三 体细胞核移植技术的应用前景
资料3：将大熊猫的体细胞与兔的去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育 成囊胚。利用体细胞核移植技术克隆大熊猫胚胎。
③保护濒危物种
金丝猴
白鳍豚
黑草黄弄蝶
三 体细胞核移植技术的应用前景 ④在科研领域：
A.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； B.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；
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状态， 导致胚胎发育率低。 ②对非人灵长类动物胚胎进行操作 的技术尚不完善。
克隆猴“中中”“华华”成功的秘诀
困难①：供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全
1.神秘的配方 恢复其分化前的状态，导致胚胎发育率低。
我国科研工作者研制出一种抑制剂和一种 酶在理想浓度的搭配下形成的“神秘”配 方Байду номын сангаас可以大大提升体细胞全能性。
取核
细胞发 生转化
iPS细胞 诱导
各种细胞组织或器官
移植
iPS细胞治疗
移植
核移植
重构胚胎取出
胚胎干细胞 诱导
各种细胞组织或器官
治疗性克隆
中国政府反对生殖性克隆 支持治疗性克隆
• 2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊 《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一 步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！
资料2：克隆羊多莉没过多久(6岁半)就产生了严重的疾病，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)成功率非常低
(2)克隆动物存在健康问题
原有前程可奔赴，亦有岁月可回首
拓展：克隆
克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同 的DNA分子、细胞或个体。
动物细胞核的全能性 问题3：动物细胞核移植技术分为？
胚胎细胞核移植和体细胞核移植 问题4：胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么 不同？为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？
胚胎细胞分化程度低，表现全能性容易； 体细胞分化程度高，表现全能性困难
阅读教材P52，回答下列问题：
问题5：在动物体细胞核移植中，为什么非人 灵长类动物的细胞核移植非常困难？
________(填“减半”“加倍”或“不变”)。 (不2)哺变乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植
获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是 _____________________小__于___________________________________。 (3)在哺乳胚动胎物细核胞移分植化的程过度程低中，，恢若复分全别能以性相雌对性容个易体和雄性个体的体细胞作为核供
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指______________
______________________________________________________________________
_将__动__物__的___一__个__细__胞__核__，__移___入__一__个__已__去__掉___细__胞__核__的__卵__母__细___胞__中__使__其__重__组___并__发__育 。 成通新过胚核胎移，植继方而法发获育得成的动克物隆个猴体，的与技核术供 体 相 比 ， 克 隆 猴 体 细 胞 的 染 色 体 数 目
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。
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。一些研究者认为， 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。 你也可以调查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。
问题7：卵母细胞的去核方法？ ”去核“去的是什么？
纺锤体-染色体复合物
卵母细胞，在体 外培养到MⅡ期
通过显微 操作去核
去核的卵母细胞
供体体细胞 供体细胞培养
相关信息 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。
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( C )
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
体。通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或 “不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。相同
不同
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
( D)
A .将野驴的基因导人家驴的受精卵中，培域植育出新个体 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
①畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
三 体细胞核移植技术的应用前景
资料2：将病人的体细胞与去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成相应 的细胞、组织或器官，再将它们移植给病人时可以避免发生免疫排斥反应。
②治疗性克隆
治疗性克隆与iPS细胞治疗
转入相 关因子
成纤维细胞
取出 病人
体细胞
取出
去核卵母细胞
二 体细胞核移植的过程
卵母细胞，在体 外培养到MⅡ期
问题9：使用什么方法使供体细胞和
通过显微
卵母细胞融合？融合后的细胞称为？
操作去核
供体体细胞
重构胚：具有发育成完整个体的能力 去核的卵母细胞
供体细胞培养
问题10：融合后的细胞可以直接发 育成胚胎吗？激活重构胚的方法？
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）激活重构胚， 使其完成细胞分裂和发育过程
早期胚胎
总结：动物体细胞核移植的过程
①采集卵母细胞 ③卵母细胞去核
②供体细胞的选择和培养
⑤重构胚胎 的激活、胚 胎移植
融合
注入
④将供体细胞注入去核的卵母细胞
⑥分娩获得克隆动物
三 体细胞核移植技术的应用前景
资料1：将导入人乳铁蛋白基因的细胞与去核卵母细胞重新组合后，培育 出人乳铁蛋白转基因克隆奶牛。
C.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。
裸鼠肿瘤动物模型
早衰
四 体细胞核移植技术存在的问题
四 体细胞核移植技术存在的问题 资料1：在进行克隆羊多莉的实验中，科学家当时一共培育了277个胚胎， 最后只有多利成功出生。体细胞克隆技术的低成功率，一直到现在也没有 明显改善。
将供体细胞注入去 核的卵母细胞
通过电融合法使两细 胞融合，供体核进入 卵母细胞 重构胚
激活方法：物理 或化学方法
早期胚胎
二 体细胞核移植的过程
采集牛卵巢中的 卵母细胞，在体
高产奶牛（供体）
问题11：克隆出的小牛的对体细胞 供体奶牛进行了100%的复制吗？
克隆动物的细胞质遗传物质来自受 体卵母细胞的细胞质
2.原理
动物细胞核的全能性
动物细胞 卵母细胞
取核 移入
去核
重组细胞 发育 新胚胎 发育
克隆动物
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“克隆猴”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？
二 体细胞核移植的过程
任务：建构克隆高产奶牛的流程：
问题1：供体细胞来自于哪里？
问题2：供体细胞一般都选用传代10代以内的细 胞，为什么？
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。 问题3：受体细胞来自于哪里？ 卵母细胞
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。
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？