【高中生物】动物体细胞核移植技术和克隆动物 高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

第2节 动物细胞培养（第3课时）第2章 第第3 3课时课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术的动物体细胞核移植技术的概念及基本过程概念及基本过程？动物体细胞核移植技术的动物体细胞核移植技术的应用前景应用前景有哪些？有哪些？怎样理性看待体细胞核移植技术怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题存在的问题？【情景导入】“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声变！，即变作三二百个小猴，周围攒簇（c）。”这是西游记中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变变”出一群猴吗出一群猴吗？2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实变成了现实，他们利用体细体细胞核移植技术胞核移植技术成功克隆出两只猕猴猕猴“中中”和“华华”。在这之前，科学家培育了在这之前，科学家培育了胚胎细胞胚胎细胞克隆猴克隆猴，你知道两者有什么不同吗，你知道两者有什么不同吗?其实，自其实，自19961996年首个体细胞克隆动物年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞体细胞克隆猴克隆猴的诞生能轰动世界呢的诞生能轰动世界呢?一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术1.概念：将动物的一个细胞的将动物的一个细胞的细胞核细胞核，移入，移入去核的卵母细胞去核的卵母细胞中，使这个重中，使这个重新组合的细胞发育成新组合的细胞发育成新胚胎新胚胎，继而发育成，继而发育成动物个体动物个体的技术。的技术。2.原理：动物体细胞核的全能性卵母细胞卵母细胞动物细胞动物细胞去核去核取核取核移入移入重组细胞重组细胞发育发育新胚胎新胚胎发育发育克隆动物克隆动物3.生殖方式：无性生殖用核移植方法得到的动物称为用核移植方法得到的动物称为克隆动物克隆动物4.分类：胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：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低，恢复全能性容易细胞分化程度细胞分化程度高高，恢复全能性，恢复全能性十分困难十分困难5.动物体细胞核移植的困难原因：供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复不能完全恢复其其分化分化前的功前的功能状态，这导致了能状态，这导致了胚胎发育率低胚胎发育率低；对非人灵长类动物对非人灵长类动物胚胎胚胎进行操作的技术尚不完善。进行操作的技术尚不完善。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术 “多莉多莉”是世界上是世界上第一例第一例经体细胞核经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了分移植出生的动物。这一巨大进展证明了分化了的化了的动物细胞核动物细胞核具有全能性具有全能性我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上获得了世界上首例体细胞克隆猴首例体细胞克隆猴。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术受体细胞：受体细胞：MM中中期的卵母细胞期的卵母细胞为何不称为为何不称为“克隆技术克隆技术”而是而是“核移植技术核移植技术”？在生物学上包含分子、细胞、个体在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次个层次，即，即分子克隆分子克隆、细胞克隆细胞克隆、个体个体克隆克隆。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的现象均可称为“克隆克隆”。单克隆抗体技术、单克隆抗体技术、PCR技术技术动物细胞培养技术动物细胞培养技术植物细胞培养技术植物细胞培养技术植物组织培养技术植物组织培养技术核移植技术核移植技术一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术 1997 1997年，美国威斯康星州的一个奶年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫牛场有一头名叫卢辛达卢辛达的奶牛，年产奶量为的奶牛，年产奶量为30.8 t30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。，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量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为水平仅为3 34 t4 t。能否依据“多莉”的培育过程，进行优质奶牛的快速繁育？一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术认真阅读P53图2-18，思考下列问题：一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术1.1.供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？2.2.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？3.3.受体细胞去核的方法？受体细胞去核的方法？“去核去核”去的是什么？为什么去的是什么？为什么“去核去核”？5.5.诱导融合的方法？融合的结果？诱导融合的方法？融合的结果？6.6.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？7.7.该过程用到哪些技术手段？该过程用到哪些技术手段？4 4.为什么核移植操作是将为什么核移植操作是将供体细胞供体细胞整个注入去核卵母细胞中？整个注入去核卵母细胞中？1.1.供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术 一一般般选选用用传传代代1010代代以以内内的的细细胞胞，因因为为1010代代以以内内的的细细胞胞一一般般能能保保持持正正常常的的二二倍倍体体核核型型，保保证证了了供供体体细胞正常的遗传基础。细胞正常的遗传基础。2.2.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？受体细胞：减数分裂受体细胞：减数分裂中期（中期（MM期期）的）的卵母细胞卵母细胞细胞体积比较大，易操作细胞体积比较大，易操作;卵黄多，营养丰富；卵黄多，营养丰富；细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术3.3.受体细胞去核的方法？受体细胞去核的方法？“去核去核”去的是什么？为什么去的是什么？为什么“去核去核”？常用的是常用的是显微操作显微操作(去核去核)法法。还有。还有梯度离心、紫外光短时间照射和化学梯度离心、紫外光短时间照射和化学物质处理物质处理等。等。“去核去核”去的是去的是实际上是去除实际上是去除纺锤体纺锤体-染色体复合物染色体复合物，由于由于MM期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管一般一并吸出第一极体。一般一并吸出第一极体。使DNA变性失活，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。4 4.为什么核移植操作是将为什么核移植操作是将供体细胞供体细胞整个注入去核卵母细胞中？整个注入去核卵母细胞中？对卵母细胞损伤较小；对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术5.5.诱导融合的方法？融合的结果诱导融合的方法？融合的结果？电融合法电融合法；形成重构胚胎。；形成重构胚胎。6.6.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？用用物理物理或或化学化学方法方法(如电刺激、如电刺激、CaCa2+2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂)激活激活重构胚重构胚是指是指人工人工重新构建的重新构建的胚胎胚胎，具有发育成，具有发育成完整个体完整个体的能力的能力。目的：目的：使其完成细胞分裂和发育进程。使其完成细胞分裂和发育进程。将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内7.7.该过程用到哪些技术手段？该过程用到哪些技术手段？一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术重构胚早期胚胎电融合法用物理或 化学方法激活重构胚，使其完成 细胞分裂和发育将胚胎移入受体（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到M期去核的卵母细胞供体细胞培养供体细胞注入去核的卵母细胞显微操作去核高产奶牛（供体）取体细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞核移植动物细胞核移植、动物细胞核移植、动物细胞培养动物细胞培养基础基础动物细胞融合、动物细胞融合、早期胚胎培养、早期胚胎培养、胚胎移植。胚胎移植。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术 体细胞核移植方法生产的克隆动物，并不是对体细胞供体动物进行了100%的复制，为什么？出生与出生与供体奶牛供体奶牛遗传遗传物质物质基本相同基本相同的犊牛的犊牛（克隆牛）（克隆牛）克隆动物克隆动物绝大部分绝大部分DNA来自供体动物来自供体动物的细胞核的细胞核，但，但线粒体中的线粒体中的DNA（细胞质细胞质中的中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵）同时来自供体细胞和受体卵母细胞母细胞；环境也会影响克隆动物的性状，其性状环境也会影响克隆动物的性状，其性状与供体不完全相同与供体不完全相同；可能发生基因突变、染色体变异等可可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异遗传变异。二、动物体细胞核移植技术的应用前景二、动物体细胞核移植技术的应用前景（1）在畜牧生产中）在畜牧生产中加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育 体细胞核移植技术体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生在畜牧业、医药卫生以及以及保护濒危物种等其他保护濒危物种等其他领域领域有着广泛的应用前景。有着广泛的应用前景。二、动物体细胞核移植技术的应用前景二、动物体细胞核移植技术的应用前景（2 2）在医药卫生领域：）在医药卫生领域：建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为生生 物反应器物反应器，生产珍贵的医用蛋白。乳腺生物反应器乳腺生物反应器二、动物体细胞核移植技术的应用前景二、动物体细胞核移植技术的应用前景（2 2）在医药卫生领域：）在医药卫生领域：治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的异种移植的供体供体。患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。治疗性克隆二、动物体细胞核移植技术的应用前景二、动物体细胞核移植技术的应用前景（3 3）在科研领域：）在科研领域：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；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。二、动物体细胞核移植技术的应用前景二、动物体细胞核移植技术的应用前景（4 4）在保护濒危动物领域：）在保护濒危动物领域：该技术有望增加濒危物种的存活数量该技术有望增加濒危物种的存活数量（不能提高生物多样性）（不能提高生物多样性）黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴三、动物体细胞核移植技术三、动物体细胞核移植技术存在的问题（1 1）该技术的）该技术的成功率非常低成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。各个技术环节有待进一步改进。（2 2）相对于技术研究，核移植的）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后理论研究较为滞后，需要与发育生物，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。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 3）绝大多数克隆动物）绝大多数克隆动物存在健康问题存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体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。型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。课堂小结