【課件】2.2.3動物體細胞核移植技術和克隆動物-（人教版2019選擇性必修3）

2.2動物細胞工程動物體細胞核移植技術和克隆動物新教材?人教版?選擇性必修三【教學過程】TeachingProcess1.概念圖3.教學總結、綜合2.課堂教

學內容4.課堂練習鞏固典型習題規(guī)律總結克隆動物建立模型核移植技術細胞核移植早期胚胎卵裂……胚胎移植C母綿羊子宮多莉羊妊娠分娩卵細胞Ａ母綿羊細胞質Ｂ母綿羊乳腺細胞細胞核重組細胞C代孕母羊

到社會中去照片中兩只可愛的小猴，分別叫"中中"和"華華"，它們誕生于2017年，一出生就轟動了全世界，這是我國科學家的研究成果。你知道它們是如何培育出來的嗎?在這之前，科學家培育了胚胎細胞克隆猴，你知道兩者有什么不同嗎?其實，自1996年首個體細胞克隆動物多莉羊（Dolly）誕生以來，人類已經(jīng)成功克隆了馬、牛和豬等大型家畜，但為什么體細胞克隆猴的誕生能轟動世界呢?1996年如：多莉羊（1）動物細胞核移植技術：將動物的一個細胞的細胞核，移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，最終發(fā)育為動物個體。動物細胞核移植胚胎細胞核移植體細胞核移植（2）原理：動物細胞核的全能性（3）分類：4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程動物胚胎細胞分化程度____，表現(xiàn)全能性______________動物體細胞分化程度____，表現(xiàn)全能性________________低相對容易高十分困難因此，動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植在體細胞核移植中，非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難。主要原因：①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其分化前的功能狀態(tài)，這導致了胚胎發(fā)育率低；②對非人靈長類動物胚胎操作的技術尚不完善。我國科學家經(jīng)過多年努力，攻克了這些障礙，終于成功獲得了體細胞克隆猴。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（3）分類：4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚是指人工重新構建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞一般指DNA分子擴增由一個細胞分裂所形成的細胞群體指基因型完全相同的個體或群體分子水平：細胞水平：個體水平：①克隆是無性繁殖，具體地說，是指一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的DNA分子、細胞或個體。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞：有關體細胞核移植的問題4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞②受體細胞：體外培養(yǎng)到MⅡ中期

(減數(shù)第二次分裂中期)選材原因：

A.卵母細胞體積大，易操作。

B.細胞質中存在激活重構需要的因子。如促成熟因子（MPF）-其水平高低可影響供體染色質的狀態(tài)和復制。注入卵母細胞的是供體細胞還是其細胞核?

最初是"細胞核"，也是"核移植"這一名詞的含義和來源。

后來直接將供體細胞注入去核卵母細胞的透明帶內，再用病毒介導或電脈沖等方法使其融合。

優(yōu)點∶操作簡單，對卵母細胞損傷較小。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞④刺激手段：A.電融合法使供受體細胞融合，形成重構胚。B.物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。如電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等③在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？為使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質全部來供體細胞，在供體細胞的細胞核移至受體細胞之前，必須將受體細胞的遺傳物質去掉或將其破壞。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞⑤你認為用上述體細胞核移植技術培育的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？為什么？

克隆動物絕大部分DNA來自體細胞供體（核供體）動物的細胞核，但其細胞核外的DNA，即線粒體中的DNA同時來自核供體細胞和受體卵母細胞。所以，用教材中所述的方法克隆動物不是對核供體動物進行完全相同的復制。

此外，即便動物的遺傳基礎完全相同，但由于動物的發(fā)育及一些行為、習性的形成與所處環(huán)境有很大關系，克隆動物所生活的環(huán)境與核供體動物生活的環(huán)境不會完全相同，所以從這一角度看，克隆動物也不是對核供體動物進行100%的復制。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞⑥體細胞核移植技術與誘導iPS細胞相比，有什么相似或不同之處?請你預測它們應用前景的差異。都能生成干細胞，但過程完全不同。A.通過體細胞核移植技術可以生成帶有核供體細胞遺傳物質的胚胎干細胞；誘導iPS細胞需要在細胞中表達幾個關鍵基因，將細胞逆轉到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。B.體細胞核移植技術對核供體細胞有較高要求，一般情況下體細胞的分化程度越高，它重編程為干細胞的成功率就越低；可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣一些，研究表明成纖維細胞、B淋巴細胞、脂肪干細胞等都可以誘導成為iPS細胞。C.體細胞核移植技術涉及采集卵母細胞、去核、融合等復雜的操作；誘導iPS細胞的技術流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實踐。目前科學家還在研究由這兩種技術生成的干細胞在基因表達、DNA甲基化等方面的差異，這些研究成果也將直接影響它們今后的應用。⑦動物體細胞核移植技術的原理是什么？

該過程用到哪些技術手段？

動物細胞核的全能性動物體細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)和胚胎移植4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞⑧用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，想一想，這是為什么？培養(yǎng)的動物細胞一般當傳代至10～50代左右時，部分細胞核型可能會發(fā)生變化，其細胞遺傳物質可能會發(fā)生突變，而10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型。因此，在體細胞核移植中，為了保證供體細胞正常的遺傳基礎，通常采用傳代10代以內的細胞。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞⑨對比多莉羊和課本高產(chǎn)奶牛的克隆過程，找出操作過程的不同點？討論分析上述哪一種措施更科學？并說明理由？

多莉克隆過程的受體細胞是去核卵細胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過程的受體細胞是去核卵母細胞；多莉克隆過程是將供體細胞核注入受體細胞，而高產(chǎn)奶牛的克隆過程是將供體細胞注入受體細胞。

卵母細胞當中的細胞周期蛋白含量、活性比卵細胞高，用它作受體更容易成功，將供體細胞注入受體細胞，使克隆動物更像供體動物，操作也方便。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程（4）過程：重構胚早期胚胎通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞用物理或化學方法激活重構胚，使其完成細胞分裂和發(fā)育過程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核的卵母細胞高產(chǎn)奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核從供體身體的某一部位上取體細胞(5)體細胞核移植技術的應用前景①畜牧業(yè)：加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程②醫(yī)藥衛(wèi)生領域：A.建立轉基因體細胞系，再利用此技術培育的轉基因克隆動物可作為生物反應器生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。乳腺生物反應器(5)體細胞核移植技術的應用前景4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程(5)體細胞核移植技術的應用前景4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程②醫(yī)藥衛(wèi)生領域：B.治療人類疾病時，轉基因克隆動物的細胞、組織或器官，可作為異種移植的供體。C.患者的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化，能形成相應的細胞、組織或器官可用于移植以避免免疫排斥反應。D.研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；E.克隆一批遺傳背景相同的動物，可通過對比來分析致病基因；F.克隆特定疾病模型的動物，能為研究該疾病的致病機制和開發(fā)相應的藥物提供幫助。(5)體細胞核移植技術的應用前景4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程③保護瀕危物種：有望增加瀕危物種的存活數(shù)量中華眼鏡蛇大型東烏桑巴拉葉片角變色龍黑草黃弄蝶(5)體細胞核移植技術的應用前景4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程①成功率低，各技術環(huán)節(jié)有待改進。②核移植的理論研究較為滯后，需要與發(fā)育生物學、細胞生物學和分子遺傳學等更深層次的理論研究相結合。③克隆動物存在健康問題，許多表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。研究仍在繼續(xù)深入，許多問題需要解決。(6)體細胞核移植技術存在的問題4.動物細胞核移植技術一.動物細胞工程一.概念檢測1.假設世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它"復生"的方案中可行的是（

）A.將野驢的基因導入家驢的受精卵中，培育出新個體B.將野驢的體細胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個體C.將野驢的體細胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個體D.將野驢的體細胞核移植到家驢的去核卵母細胞中，經(jīng)孕育培育出新個體D練習與應用（P55）一.概念檢測2.2017年，某國批準了首例使用細胞核移植技術培育"三親嬰兒"的申請。其培育過程可選用如下技術路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（

）CA.該技術涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細胞捐獻者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給"三親嬰兒"D."三親嬰兒"同時擁有自己父親、母親及卵母細胞捐獻者的部分基因練習與應用（P55）二.拓展應用1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護措施，但由于大熊貓的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的