2.2.3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

1

克隆动物是使用亲本的什么细胞培育而成的?2

这些克隆动物的生殖方式属于?1996年英国伊恩

·

维尔穆特思考

：2017年

“中中”华华”3.克隆动物培育过程中最大的困难是什么?动物细胞的全能性受到限制，

不能经培养直接发育成完整个体，4

如

何激发动物细胞表达其全能性呢?细胞核移植技术母羊AO

卵细胞去核肛母羊BA乳腺细胞取核植入●

重组卵细胞体外培养胚胎移植分娩Y1母羊C

克隆羊一多莉体细胞-Part.01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重组细胞取核用核移植的方法得到的动物称为克隆动物动物体细胞体外培养体细胞

受体动物体细胞核2.

原理

动物细胞核的全能性

注射

激活3.

生

殖

方无

性

生

殖→

保持优良性状

整(

融合式

：

卵母细胞供体

卵母细胞

去核卵母细胞

“中中”“华华”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。(

一)动物细胞核移植技术体细胞或者胚胎细胞的细胞核卵母细胞去核

发育发育

克隆动物1.概

念

：体

细

胞

胚胎移植(@新胚胎移入克隆胚胎具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物在体细胞核移植中，非人灵长类动物体细胞核移植非常困难◎供体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。自对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。我国科学家成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。胚胎细胞核移植细胞分化程度低

，表现全能性容易体细胞核移植细胞分化程度高

，表现全能性十分困难动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植4.种类

：克隆技术：是一个很广的概念，凡指新形成的事、物与

亲本一致的现象均可称为“克隆”。在生物学上，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分子、细胞或个体。分子水平：一般指DNA

分子扩增细胞水平：由一个细胞分裂所形成的细胞群体。个体水平：指基因型完全相同的个体或群体。思

考

：下列克隆分别用什么技术?动物克隆—

动物体细胞核移植技术

植物克隆

—

植物组织培养技术动物细胞克隆一动物细胞培养技术DNA克隆

-PCR

技术(二)体细胞核移植的过程1997

年，美国的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产

奶量为30.8t,

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3～4t。思考：依据“多莉羊”的培育过程，如何进行优质奶牛的快速繁育?取卵母细胞

体外培养至

MⅡ期注入供体细胞培养体细胞核移植技术的流程激活早期胚胎培养显微操作去核去核

卵母

细胞克隆

动物代孕动物重构胚电融合胚胎分娩采集卵母细胞MⅡ期去核去核卵母细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞细胞融合重构胚↓用物理或化学方法激活重构胚将胚胎移入受

体(代孕)动物体内生出与

供体

遗传物质基本

相同的克隆动物体细胞核移植过程取供体细胞供体细胞细胞培养(

1)为什么选择卵母细胞作为核移植受体细

胞る体积大，易操作目含有促使细胞核表达全能性的物质☒营养物质丰富。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(减Ⅱ中期)(此时的细胞核核膜核仁消失，

为纺锤体-染色体复合物)(2)为何要培养到MⅡ期

?此时的卵母细胞发育成熟，

细胞质中具有激活重构胚以

及早期胚胎发育的必需物质。1

卵母细胞的培养MⅡ期的次级卵母细胞(1)方法

湿微操作去核法其

它

：梯度离心、紫外线短时间照

射和化学物质处理等方法。优

点

在没有穿透卵母细胞透明带的情细胞伤害小。(2)卵母细胞去核的原因?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。(3)“去核”实际去的是什么?是去除纺锤体-染色体复合物2

卵母细胞去核况下去核或使DNA

变性，对卵母MⅡ期的次级卵母细胞3

供体细胞的选择和培养(1)供体：提供细胞核的个体；供体细胞：有重要利用价值的动物的体细胞。(2)培养过程中，

一般选用传代10代以

内的细胞，为什么?高产奶牛(供体)

因为当传代至10-50代左右时。部分细胞核型可能会发生变化，

而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。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(1)将整个供体细胞注入去核卵母细胞的优点?一保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。当传递线粒体DNA:实质是直接将供体细胞注入去

核卵母细胞的透明带内(2)两个细胞发生融合的方法电融合法--供体核进入卵母

细胞，形成重构胚。4

供体细胞注入去核的卵母细胞将整个供体细胞注入卵母细胞电融合法(1

)重构胚：是指人工重新构建的胚胎，具

有发育成完成个体的能力。(2)如何激活重构胚?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)激活重构胚胎(3)激活重构胚目的是?使其完成细胞分裂和发育过程。如电刺激、

Ca²+

载体、乙醇、蛋白酶合成抑

制剂等早期胚胎5重构胚的激活重构胚(1)动物体细胞核移植技术证明了?(原理)

已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性(2)从遗传物质的角度分析，克隆动物是

对体细胞供体动物进行了100%的复制吗?一克隆动物遗传物质来源核遗传物质：全部来自供体动物的细胞核

质遗传物质：一部分来自供

体

细

受体卵母细胞目

生

物

性

状

赴部贫来景的影响。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植早期胚胎(代孕)母牛体内无性生殖生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛6

胚胎移克隆动物动物细胞融合胚胎移植早期胚胎培养重构胚用物理或化学方法激活早期胚胎↓将胚胎移入受体(代孕)母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛供体细胞将供体细胞注入去核的卵母细胞去核的卵母细胞电融合法从供体动物身上取体细胞对体细胞↓进行培养采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期显微操作，

去动物细胞核移植技术动物细胞培养1.采集的卵母细胞应培养至

MⅡ期(减数分裂Ⅱ中期)2.选择MⅡ期卵母细胞的原因

卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富

细

胞

体

积

大

，

易

于

操

作

含有促进细胞核表现全能性的物质3.

卵母细胞去核的方法

显微操作(去核)法4.“去核”去的是什么?

纺锤体

-

染色体复合物

5.

去核的原因使核移植得到的胚胎或动物核内遗传物质全部来自有重要利用价值的动物6

.

供体细胞注入卵母细胞的优点对供体细胞损伤较小

7.诱导融合的方法

电

融

合

法 8.融合的结果供体核进入卵母细胞，形成重构胚

9.重构胚概念

人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力

(三)体细胞核移植技术的应用前景1在畜牧生产中：加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育2018年，中国西北农林科技大学成功克隆荷斯坦奶牛“妞妞”,其

核供体为年产奶量超10吨的精英母牛。后续批量克隆的奶牛群体乳蛋白含量提升12,繁殖效率提高30%。药用蛋白基因启动子乳腺生物反应器②转基因体细胞代孕母羊2

在医药卫生领域：如果科学家获得了一个药用蛋白基因，如何生产大量药用蛋白?

一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；含药用蛋白

的乳汁①

将DNA注入分离

纯化药用

蛋白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发生免疫排斥反应。胚胎干细胞胰岛细胞

血细胞心肌细胞神经细胞肝细胞②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。取细胞取核去核的卵母细胞病人

核移植◎重组细胞器官移植(治疗性克隆)成纤维细胞取出转入相关因子细胞发生转化iPS细胞诱导各种细胞组织或器官-iPS

细胞治疗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。各种细胞组织或器官治疗性克隆胚胎干细胞诱导核移植重构胚胎移植移植取出

体细胞去核卵母细胞病人取

出取核体细胞核移植技术诱导iPS细胞过程都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的细胞的来源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，生成干细胞的成功

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、

T淋巴细胞等都可以操作难度涉及采集卵母细胞、去

核、融合等复杂的操作技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践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。(3)其他领域：⊙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；自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。(4)在保护濒危物种方面该技术有望增加濒危物种的存活数量。北方白犀牛是全球最濒危的哺乳动物之一，截至2024年，仅剩两只雌性个

体(纳金和法图),且均为不孕老龄，物种已处于功能性灭绝边缘。为挽

救这一物种，科学家尝试通过体细胞核移植技术(克隆)结合基因编辑进

行干预

。北方白犀牛金丝猴白鳍豚(四)体细胞核移植技术存在的问题相关资料：培育克隆羊多莉时，共获得了277个融合的细胞，早

期发育成功的胚胎却只有29个，移植后成功怀孕的母羊

仅有1只，成功率只有0.36%。培育体细胞克隆猴时，用了127个卵母细胞，获得109个核移植胚胎，移植给21只代孕母猴，只有6只成

功怀孕，最后只诞生了2只健康的小猴，成功率为1.57%。多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，寿命

只有7岁，而普通羊的平均寿命是I2岁

。(1)成功率低：克隆胚胎移植成功率非常低，各个技术

环节有待进一步改进。(2)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。(3)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；“多莉”存活不足7年，远低于平均寿命练习与应用一.

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

◎

去核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核移植精子体外受精受精卵捐献者卵母细胞取核母亲卵母细胞“三亲婴儿”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C体外培养MⅡ

期

卵母细胞庆二、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