【生物】動物細胞工程第3課時課件-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修3

三

動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物第二章

第2節(jié)第二章

細胞工程本節(jié)聚焦什么是動物細胞核移植技術(shù)？動物體細胞核移植的基本過程是什么？體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有哪些？怎樣理性看待體細胞核移植技術(shù)存在的問題？2.3動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物“（悟空）拔一把毫毛，丟在口中嚼碎，望空噴去，叫一聲‘變！’，即變作三二百個小猴，周圍攢簇（cù）。”這是《西游記》中的一段描述，展示了中華先賢的想象力。[思考]毫毛來自體細胞，我們能用體細胞“變”出一群猴嗎？2017年，中國的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實，他們利用體細胞核移植技術(shù)成功克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。課本P52[思考]克隆猴用到了什么技術(shù)？動物細胞核的全能性將動物的一個細胞的細胞核，移入去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。1.概念:2.原理:供體提供受體（MⅡ中期的卵母細胞）3.生殖方式：無性生殖4.種類：①胚胎細胞核移植：②體細胞核移植：細胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易細胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復(fù)其____前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了_____________；胚胎發(fā)育率低②對非人靈長類動物_____進行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化體細胞核移植的困難原因（非人靈長類動物）一、動物細胞核移植技術(shù)用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。閱讀教材P52，回答下列問題：《金版學(xué)案》P60-61例1體細胞核移植的過程根據(jù)教材P53圖圖2-18，回答下列問題：1.找出圖中的供體細胞和受體細胞？采集的卵母細胞應(yīng)培養(yǎng)至什么時期？2.選擇卵母細胞作為核移植受體細胞的原因？3.卵母細胞去核的方法？“去核”去的是什么？4.（P54思考討論1）體細胞核移植前，為什么必須先對卵母細胞進行去核操作？5.注入“去核卵母細胞”的是“整個供體細胞”還是“供體細胞的細胞核”？

為什么？6.誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？7.什么是重構(gòu)胚？激活重構(gòu)胚的方法？激活重構(gòu)胚的目的？8.克隆牛的遺傳物質(zhì)和供體還是受體相同？將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)(1)采集卵母細胞，體外培養(yǎng)到減數(shù)分裂Ⅱ中期(次級卵母細胞)(3)取供體細胞，體外培養(yǎng)(2)(4)(5)融合，形成重構(gòu)胚(6)(7)二、體細胞核移植的過程課本P53③卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。②卵母細胞卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。①卵母細胞體積大，易于操作(去核：去除“紡錘體—染色體”復(fù)合物）使DNA變性失活，達到去核的目的。沒有刺破卵母細胞膜，對卵母細胞傷害小。②梯度離心③紫外光短時間照射④化學(xué)物質(zhì)處理動物細胞培養(yǎng)技術(shù)一般選用10代以內(nèi)的細胞，是因為_________________________________10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型1、選擇卵母細胞作為核移植受體細胞的原因？要對卵母細胞作何處理？2.卵母細胞去核的方法？“去核”去的是什么？為什么要去核？(P54討論1及P54相關(guān)信息)去核原因：保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大限度來自優(yōu)良供體的體細胞。“供體”要求？遺傳性狀優(yōu)良(雌雄都可)二、體細胞核移植的過程課本P53①保證供體細胞的細胞核不被破壞②操作方便。人工重新構(gòu)建的胚胎,具有發(fā)育成完整個體的能力。將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)3、注入去核的卵母細胞的是整個供體細胞還是供體細胞的細胞核？為什么？4、誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？5、什么是重構(gòu)胚？激活重構(gòu)胚的方法？用這些方法處理重構(gòu)胚的目的？供體細胞注入卵母細胞的優(yōu)點(好處）?二、體細胞核移植的過程課本P531.動物細胞核移植技術(shù)概念？2.為什么用供體猴的一個細胞核進行移植就可以培育出與它幾乎一樣的克隆猴？3.生殖方式：動物細胞核的全能性閱讀教材P52，回答下列問題：概念：動物細胞核移植技術(shù)是將動物一個細胞的

移入

中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成

，繼而發(fā)育成

的技術(shù)。細胞核去核的卵母細胞新胚胎動物個體原

理無性生殖[思考]通過體細胞核移植得到的克隆動物遺傳物質(zhì)來源有哪些？①核遺傳物質(zhì)全部來自___________________。②質(zhì)遺傳物質(zhì)一部分來自______細胞，

另一部分來自____________。供體動物的細胞核供體受體卵母細胞P54【思考.討論】2.你認為用上述體細胞核移植技術(shù)培育的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復(fù)制嗎？為什么？不是①克隆動物絕大部分DNA來自供體動物的細胞核，但線粒體中的DNA（細胞質(zhì)中的DNA）同時來自供體細胞和受體卵母細胞。②環(huán)境也會影響克隆動物的性狀，其環(huán)境與供體不完全相同。③可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。[思考]該過程中應(yīng)用到的技術(shù)有哪些？動物細胞培養(yǎng)動物細胞核移植胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)動物細胞融合性別與供體一致動物細胞核具有全能性顯微操作去核細胞培養(yǎng)電融合法用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，

使其完成細胞分裂和發(fā)育進程生出與

遺傳物質(zhì)

的犢牛早期胚胎培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞融合動物細胞核移植技術(shù)體細胞核移植流程歸納：

的卵母細胞供體細胞采集

細胞，在體外培養(yǎng)到

期從供體身上取

細胞將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)基礎(chǔ)技術(shù)核心技術(shù)卵母MⅡ體去核重構(gòu)胚供體奶牛早期胚胎注入顯微注射法基本相同【例2】下圖為哺乳動物(羊)的生殖過程示意圖,下列敘述錯誤的是()A.個體②為克隆動物,細胞c為高度分化的體細胞B.個體②的遺傳性狀與提供細胞c的羊不完全相同C.產(chǎn)生動物個體①與動物個體②的生殖方式是不同的D.細胞e為完成減數(shù)分裂的卵細胞D練習(xí)冊P61【例3】中國科學(xué)院團隊對雌性獼猴進行克隆,成功獲得“中中”和“華華”兩姐妹,突破了現(xiàn)有技術(shù)無法體細胞克隆非人靈長類動物的世界難題,為建立模擬人類疾病的動物模型、研究疾病機理、研發(fā)治療藥物帶來光明前景。下圖為“中中”和“華華”培育的流程,相關(guān)敘述錯誤的是()

A.這說明已分化的動物體細胞的細胞核是具有全能性的B.該過程屬于無性生殖,圖中的卵子實際上是次級卵母細胞C.圖中的③過程是指動物胚胎的體外培養(yǎng)過程D.“中中”和“華華”的性別由纖維細胞的遺傳物質(zhì)決定C《金版學(xué)案》P61-62例3《金版學(xué)案》P62例4C二、體細胞核移植的過程1.在將體細胞的核移植到卵母細胞之前，為什么必須先對卵母細胞進行去核操作？為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。思考·討論有關(guān)體細胞核移植的問題課本P543.體細胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細胞相比，有什么相似或不同之處？請你預(yù)測它們應(yīng)用前景的差異。利用體細胞核移植技術(shù)和誘導(dǎo)iPS細胞都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的。通過體細胞核移植技術(shù)可以生成帶有核供體細胞遺傳物質(zhì)的胚胎干細胞；誘導(dǎo)iPS細胞需要在細胞中表達幾個關(guān)鍵基因，將細胞逆轉(zhuǎn)到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。體細胞核移植技術(shù)對核供體細胞有較高要求；誘導(dǎo)成為iPS細胞的細胞來源相對廣些。體細胞核移植技術(shù)涉及采集卵母細胞、去核、融合等復(fù)雜的操作；誘導(dǎo)iPS細胞的技術(shù)流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實踐。請同學(xué)們閱讀教材第54頁最后兩段，了解體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題?？寺⊙蚨嗬退膭?chuàng)造者安樂死后的克隆羊多利三、體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用前景及存在的問題課本P54二、體細胞核移植的應(yīng)用前景及存在的問題1.應(yīng)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。（2）醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域A.建立轉(zhuǎn)基因體細胞系，再利用此技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。乳腺生物反應(yīng)器課本P54(1)通過建立轉(zhuǎn)基因體細胞系，再利用體細胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；(2)在治療人類疾病時，轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；(3)以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)。2.在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域治療性克隆體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景

首先用高分子化學(xué)材料——聚羥基乙酸制成所需人體器官的形狀，然后植入人的細胞（這只展出的老鼠身上植入的是它自己的細胞），縫合在裸鼠背上。經(jīng)過細胞快速生長，人造模子會自己降解消失，器官與老鼠成為一體，最后可移植到人體上。這種全身無毛的老鼠叫裸鼠，沒有免疫力，這樣才不會對那只“人耳”產(chǎn)生排異反應(yīng)。這項技術(shù)能應(yīng)用于人體組織、器官的再造。這項科研技術(shù)成熟后，人身上缺少或損壞的組織器官都可以修補上。人造耳朵有望用于器官移植一只在背上長出了“人耳”的活老鼠（一）應(yīng)用前景2.在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：三、體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用前景及存在的問題課本P543、在科研領(lǐng)域：①研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；②克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因；③克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。（一）應(yīng)用前景三、體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用前景及存在的問題課本P54（一）應(yīng)用前景4、在保護瀕危物種方面：該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量中華眼鏡蛇黑草黃弄蝶白鰭豚三、體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用前景及存在的問題課本P54（二）存在問題許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調(diào)等。易出現(xiàn)早衰（多利羊猜想）。胚胎移植—動物幼體產(chǎn)出概率＜10％(1)成功率低(2)克隆動物存在健康問題(3)克隆動物食品的安全性問題存在爭議三、體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用前景及存在的問題

一些研究者認為，克隆動物的端粒比較短，基因表達不正常，早衰是一種必然現(xiàn)象。另一些研究者則認為，克隆動物的遺傳物質(zhì)是正常的，目前發(fā)現(xiàn)的早衰跡象是在克隆過程中的一些技術(shù)問題造成的；或者克隆動物在發(fā)育過程中出現(xiàn)了變異，早衰只是偶然現(xiàn)象。拓展課本P54本節(jié)小結(jié)理論基礎(chǔ)動物體細胞核的全能性胚胎細胞核移植原理：類型：體細胞核移植采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛身上取體細胞顯微操作去核對體細胞進行培養(yǎng)去核的卵母細胞供體細胞電融合法將供體細胞注入去核的卵母細胞重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成

細胞分裂和發(fā)育早期胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物理論基礎(chǔ)應(yīng)用前景畜牧業(yè)保護瀕危物種醫(yī)藥衛(wèi)生1.

假設(shè)世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它"復(fù)生"的方案中可行的是（

）A.

將野驢的基因?qū)爰殷H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一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用課本P552.2017年，某國批準(zhǔn)了首例使用細胞核移植技術(shù)培育"三親嬰兒"的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（）CA.該技術(shù)涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術(shù)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課本P55一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用15.(2023·廣東)異種器官移植被認為是未來解決器官短缺問題最有效的途徑之一。2022年10月,我國科學(xué)家團隊將轉(zhuǎn)基因編輯豬的肝臟、腎臟、心臟、角膜、皮膚和骨骼移植到猴的身上。下圖為相關(guān)技術(shù)流程圖,下列分析正確的是()A.分離出豬細胞,在細胞培養(yǎng)過程中通入CO2的目的是為細胞生長提供碳源B.核移植時需用到去核的卵母細胞,并用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚C.基因修飾克隆豬胚胎移植前,要對受體進行免疫檢查,以防止發(fā)生免疫排斥反應(yīng)D.猴的免疫系統(tǒng)識別異體器官為“非己”成分而對其進行攻擊,體現(xiàn)其免疫監(jiān)視的基本功能B小本P278.科學(xué)家將黑鼠卵丘細胞(卵巢內(nèi)卵細胞周圍的體細胞)的核物質(zhì)注入去核的棕鼠卵母細胞內(nèi),激活以后,移入白鼠的子宮,白鼠最終產(chǎn)下一只克隆鼠。這只克隆鼠的體色和性別是()A.黑色雌鼠 B.白色雌鼠C.棕色雄鼠 D.灰色雌鼠9.下列不屬于體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用的是()A.保護瀕危物種B.大量生產(chǎn)紫杉醇C.獲得組織、器官用于異種移植D.加速家畜遺傳改良進程,促進優(yōu)良畜群繁育A小本P26B1