資源簡介

(共23張PPT)
選擇性必修三《生物技術與工程》
第2章 細胞工程
第2節 動物細胞工程（第三課時）
動物體細胞核移植技術和克隆動物
工廠化生產
目錄
課堂小結
探究新知
04
情境導入
03
02
01
課堂練習
一.動物細胞核移植技術
二.體細胞核移植的過程
三.體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
中國古代的奇思妙想
《西游記》中孫悟空“拔一把毫毛望空噴去即變作三二百個小猴”。
克隆猴“中中”和“華華”
2017年，中國科學家將這一幕變成現實，克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。
問題:
克隆猴的誕生與傳統繁殖方式有什么不同？運用什么技術？
情境導入
——
動物體細胞核移植技術
4
01
1.概念：
將動物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育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。
4.分類：
2.原理：
3.生殖方式:
胚胎細胞核移植：
細胞分化程度低，恢復全能性容易
體細胞核移植：
細胞分化程度高，恢復全能性不容易
動物細胞核的全能性
無性生殖
動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植
一、動物細胞核移植技術
體細胞或者胚胎細胞
克隆動物
卵母細胞
動物細胞
取核
去核
移入
重組細胞
發育
新胚胎
發育
克隆動物
5.在體細胞核移植中，非人靈長類動物體細胞核移植非常困難：
①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其分化前的功能狀態，這導致了胚胎發育率低；
②另對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術尚不完善。
我國科學家經過多年努力，攻克了這些障礙，終于成功獲得了世界上首例體細胞克隆猴。
一、動物細胞核移植技術
①卵母細胞選擇
②供體細胞的選擇和培養
③卵母細胞去核
④供體細胞注入去核卵母細胞
⑤重構胚胎的激活、胚胎移植
注入
融合
⑥分娩獲得克隆動物
移入
二、體細胞核移植的過程
2.一般選用10代以內的細胞，為什么？
問
7
02
【思考 討論】
體積大、營養多、容易操作；
營養物質豐富，為發育提供充足營養
含有促使細胞核表達全能性的物質
②選擇高產奶牛(供體)
因為10代以內的細胞
保證了供體細胞正常的遺傳基礎。
1.為何選用MⅡ卵母細胞
問
①采集卵母細胞，體外培養至MⅡ期
二、體細胞核移植的過程
8
01
③通過顯微操作去核
紡錘體——染色體復合物
3.卵母細胞去核的原因是什么？
問
為使核移植動物的核遺傳物質全部來自供體的細胞；
并防止細胞染色體的數量發生變化
二、體細胞核移植的過程
原因
9
01
梯度離心、 化學物質處理
紫外光短時間照射
4.觀看視頻思考：
卵母細胞去核的方法是什么？
方法：顯微操作法
二、體細胞核移植的過程
卵母細胞去核方法
使DNA變性失活，達到去核的目的。
沒刺破卵母細胞膜，對卵母細胞傷害小。
10
④將供體細胞注射入去核的卵母細胞
5.將供體細胞整個注入去核卵母細胞中的原因？
問
對卵母細胞損傷較小；
保證供體細胞的細胞核不被破壞， 操作方便。
二、體細胞核移植的過程
11
01
⑤通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞，形成重構胚。
重構胚是指人工重新構建的胚胎，具有發育成完成個體的能力。
6.什么是重構胚？處理重構胚的目的是什么？
問
用物理或化學方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程
將胚胎移入受體
(代孕)母牛體內
克隆犢牛
二、體細胞核移植的過程
12
01
重構胚
7.克隆動物是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？
問
克隆動物遺傳物質
細胞核的DNA
來自于供體動物的細胞核
線粒體中的DNA
供體細胞和卵母細胞
生活環境：
性狀
可能發生基因突變、染色體變異等可遺傳變異
出生與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛
8.新生牛的性別？
與供體相同
二、體細胞核移植的過程
01
早期胚胎培養
動物細胞培養
胚胎移植
動物細胞融合
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，在體外培養到MⅡ期
去核的卵母細胞
供體細胞培養
將供體細胞注入去核的卵母細胞
通過顯微操作去核
高產奶牛（供體）
從供體身體的某一部位（如耳）上取體細胞
生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛
9.該過程中應用到了哪些技術？
動物細胞核移植
動物細胞培養
動物細胞融合
早期胚胎培養
胚胎移植
動物體細胞的細胞核具有全能性
問
10.該技術證明了什么？
問
二、體細胞核移植的過程
克隆技術：
克隆包含分子、細胞、個體3個層次，即分子克隆、細胞克隆、個體克隆。
克隆動物：
用核移植的方法得到的動物
克隆是指通過無性生殖而產生的遺傳上均一的生物群，即具有完全相同的遺傳組成的一群細胞或者生物的個體。
分子克隆：單克隆抗體技術、PCR技術（一般指DNA分子擴增）
細胞克隆：動物細胞、植物細胞培養技術（由一個細胞分裂所形、成的細胞群體）
個體克隆：植物組織培養技術、核移植技術（指基因型完全相同的個體或、群體）
為何不稱為“克隆技術”而是“核移植技術”？
二、體細胞核移植的過程
體細胞核移植在畜牧業、醫藥衛生以及其他領域有著廣泛的應用前景。
（1）在畜牧生產中
加速家畜 、促進優良畜群繁育。
遺傳改良進程
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
應用前景
（2）醫藥衛生領域
①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珍貴的醫用蛋白。
乳腺生物反應器
換成核移植過程相關細胞
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
應用前景
②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。
治療性克隆
③患者的核移植胚胎干細胞經過誘導分化，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。
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
應用前景
病人
取核
去核卵母細胞
重構胚胎
各種細胞組織或器官
誘導
取出
體細胞
核移植
移植
成纖維細胞
取出
轉入相關因子
iPS細胞
各種細胞組織或器官
胚胎干細胞
取出
誘導
移植
治療性克隆
iPS細胞治療
細胞發生轉化
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
治療性克隆與iPS細胞治療
①研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發育及衰老過程；
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相應的藥物提供幫助。
（3）在科研領域：
（4）在保護瀕危物種方面：該技術有望增加瀕危物種的存活數量
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
應用前景
（1）成功率低：
克隆胚胎移植成功率平均不到10%
許多克隆動物表現出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發育困難、臟器缺陷、免疫缺陷等。
需要與發育生物學、細胞生物學和分子遺傳學等學科更深層次的理論研究相結合；
（3）健康問題：
（2）理論研究較為滯后：
三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題
存在的問題
概述
過程
動物細胞核移植
結果
生殖方式
原理
分類
動物細胞核移植
動物細胞培養
動物細胞融合
胚胎移植
早期胚胎培養
前景和問題
畜牧生產、保護瀕危物種、
醫藥衛生、治療人類疾病、科研
成功率低、環節有待改進、健康問題
課堂小結
1.如圖是克隆猴的培育過程。下列有關敘述錯誤的是(　　)

A．a細胞是卵母細胞 B．克隆猴的性狀主要與乙相同
C．重組細胞具有全能性 D．①過程常用顯微操作技術
課堂練習
克隆猴的遺傳物質絕大部分來自甲，性狀主要與甲相同
B　
2．下圖是利用體細胞核移植技術克隆優質奶牛的簡易流程圖，有關敘述正確的是(　　)
B　
課堂練習
A．后代丁的遺傳性狀由甲和丙的遺傳物質共同決定
B．過程①需要提供95%空氣和5%CO2的混合氣體
C．過程②常使用顯微操作去核法對受精卵進行處理
D．體細胞核移植技術說明動物體細胞具有全能性
甲和乙
卵母細胞
細胞核
B　

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