2.2.3动物细胞工程动物体细胞核移植技术和克隆动物课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第二章细胞工程第2节动物细胞工程第3课时

动物体细胞核移植技术和克隆动物选必三P52授课教师：XXXWxW

毫毛来自体细胞，科学技术发展到现在，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。(3)结果：形成

并发育成新胚胎，最终发育成

。动物细胞核移植技术和克隆动物1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，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。(1)供体细胞/供核：传代10代以内的动物细胞（的细胞核）。(2)受体细胞：

。去核的MⅡ中期的卵母细胞【P52相关信息】减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。文中所说的“去核”是去除该复合物。用卵母细胞的原因：①细胞体积大，易操作。②细胞质内含有促使细胞核表达全能性的物质。③营养丰富。动物个体重组细胞

去核的同时吸走第一极体动物细胞核移植技术和克隆动物4.动物体细胞核移植中的技术难点：在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。主要原因：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操作的技术尚不完善。2.原理：动物细胞核的全能性、（细胞膜的流动性）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。一、体细胞核移植的过程（以体细胞克隆牛为例）阅读P53页，了解体细胞核移植的过程，并思考下列问题。1、整个过程用了哪些技术？2、新生牛的性别、基因与供体动物还是受体动物相同？3、繁殖方式属于有性繁殖还是无性繁殖？4、原理？动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植与供体相同无性繁殖动物细胞核的全能性一、体细胞核移植的过程（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将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：保证供核不被破坏，操作也更方便，使克隆动物更像供体动物。体细胞供体(核供体)动物【思考】为什么是直接将供体细胞注入去核卵母细胞，而不是只注入细胞核？核移植技术最初确实是用微型吸管将供体细胞的细胞核吸出，再注入到去核卵母细胞内，后来才发展出直接将供体细胞注入到去核卵母细胞透明质内，再诱导（电刺激等）两个细胞融合的方法。这种方法操作简单，对卵母细胞损伤较小，所以现在较为常用。一、体细胞核移植的过程（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：（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）【P53相关信息】重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。【P54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。供体细胞去核的(MⅡ期的次级)卵母细胞

重组胚胎

克隆动物

一、体细胞核移植的过程克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。(1)克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。(2)克隆动物的(部分)细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。克隆动物的遗传特点：结合图2-18及前面所学知识，思考并讨论以下问题。为了使核移植的胚胎或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。选必三P54思考·讨论：有关体细胞核移植的问题1．在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？2．你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？不是对核供体动物进行100%的复制①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；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；3.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。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。

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。选必三P54思考·讨论：有关体细胞核移植的问题1.对比多莉羊和高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核次级卵母细胞；多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。求同存异卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功。将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物。高产奶牛的克隆过程操作简便。2.多莉羊和高产奶牛的克隆过程,哪一种更科学且易操作？1.应用前景：二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（1）畜牧生产：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（2）医药卫生：

通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育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。（3）治疗人类疾病：①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；②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；

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。1.应用前景：二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（4）科研方面：①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；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，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助（5）保护濒危动物：有望增加濒危物种的存活数量。白鳍豚大熊猫金丝猴2.

存在的问题：二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）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。（3）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。＋易出现早衰（多利羊猜想）随堂练习1.判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。（

）(2)体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。(

)(3)经细胞核移植培育出的新个体只有供体的遗传性状。(

)2.下列有关克隆的叙述，不正确的是（

）

A.生物体通过体细胞进行的无性繁殖

B.将某种瘤细胞体外培养繁殖成大量细胞

C.扦插和嫁接实质上也是克隆

D.将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA中√√D克隆：是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。随堂练习

3．下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述错误的是()

A．该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植

B．通常采用MⅡ中期卵母细胞作为受体细胞

C．可通过显微操作法除去卵母细胞核

D．克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制DD[克隆动物绝大部分遗传物质来自供体细胞核，但细胞质内的遗传物质来自受体卵母细胞，其次生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物并不是对提供体细胞的动物进行完全复制。]随堂练习

4.乙马的卵母细胞核被甲马的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂发育成重组胚胎，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一匹小马。下列叙述正确的是()A．直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎B．小马的性状与甲马完全相同C．此项技术可用于保护濒危物种D．该过程可以很好地证明动物细胞的全能性CC[克隆过程中细胞质遗传物质来自一方，而细胞核中遗传物质来自另一方，所以小马的性状与甲马不完全一致。该过程只能说明动物细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞的全能性。]随堂练习

5.

下图为哺乳动物(羊)的生殖过程，下列叙述不正确的是()DA．个体2为克隆动物，c细胞为高度分化的体细胞B．个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同C．产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的D．e细胞为完成减数分裂的卵细胞D[据题图可知，个体2是通过细胞核移植技术形成的克隆动物，c细胞为高度分化的体细胞，选项A正确；个体2的遗传物质主要来自c细胞提供的细胞核，少部分来自b细胞提供的细胞质，因此其遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同，选项B正确；个体1是通过有性生殖产生的，个体2是通过克隆技术产生的，属于无性生殖，选项C正确；在核移植过程中，去核卵细胞一般选用处于MⅡ中期的卵细胞，而不是完成减数分裂的卵细胞，选项D错误。]6．2018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：(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_________________________________________________________。通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目______(填“减半”“加倍”或“不变”)。(2)哺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_______________________________。(3)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_____(填“相同”或“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。随堂练习

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不变小于胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易相同不同一、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（）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。练习与应用

（书本P55）D一、概念检测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（）练习与应用

（书本P55）CA．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