动物细胞工程 高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx

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1、选择性必修选择性必修3 生物技术与工程生物技术与工程2023-05-252023-05-25第第2章章 细胞工程细胞工程新课导入新课导入“悟空拔一把毫毛，丢在口中悟空拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声嚼碎，望空喷去，叫一声变！变！，即变作三二百个小猴，周围，即变作三二百个小猴，周围攒簇。攒簇。”这是这是西游记西游记中的一中的一段描述，展示了中华先贤的想象段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞体细胞“变变”出猴来吗？出猴来吗？2017年，我国科学家通过动年，我国科学家通过动物细胞核移植技术首次培育了物细胞核移植技术首次培育了体细胞克隆猴

2、。体细胞克隆猴。新课讲解新课讲解多莉的培育视频多莉的培育视频多莉的诞生多莉的诞生多莉多莉(Dolly)是一只通过现代工程创造出是一只通过现代工程创造出来的绵羊，也是世界之初第一个成功克隆来的绵羊，也是世界之初第一个成功克隆的哺乳动物。按照官方的说法，名字是按的哺乳动物。按照官方的说法，名字是按照美国乡村音乐天后多莉照美国乡村音乐天后多莉帕顿帕顿(Dolly Parton)来命名，因为多莉来命名，因为多莉帕顿拥有一对帕顿拥有一对丰满的豪乳，而多莉是由乳腺细胞发育而丰满的豪乳，而多莉是由乳腺细胞发育而来的。来的。多莉是用多莉是用将哺乳动物的成年体细胞培细将哺乳动物的成年体细胞培细胞核移植技术育出来

3、的新个体，胞核移植技术育出来的新个体，它是由苏它是由苏格兰罗斯林研究所和格兰罗斯林研究所和PPL Therapeutics生物技术公司的伊恩生物技术公司的伊恩威尔穆特和基思威尔穆特和基思坎坎贝尔领导的小组培育的。它被英国广播公贝尔领导的小组培育的。它被英国广播公司和科学美国人杂志等媒体称为世界上最司和科学美国人杂志等媒体称为世界上最著名的动物。著名的动物。多莉的诞生为多莉的诞生为“克隆克隆”这项生物技术奠这项生物技术奠基了进一步的发展，并且因此引发了公众基了进一步的发展，并且因此引发了公众对于克隆人的想象，所以她在受到赞誉的对于克隆人的想象，所以她在受到赞誉的同时也引起了争议。同时也引起了争议

4、。克隆羊克隆羊“多利多利”的培育过程的培育过程新课讲解新课讲解一、动物体细胞核移植和克隆动物一、动物体细胞核移植和克隆动物(一一)概念：概念：将动物一个细胞的将动物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，使这个中，使这个重新组合的重新组合的细胞细胞发育成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。用动物体细胞核移植的技术。用动物体细胞核移植技术得到的动物称为技术得到的动物称为克隆动物。克隆动物。(二二)原理：原理：动物细胞核的全能性。动物细胞核的全能性。(三三)类型：类型：1.胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植：胚胎细胞胚胎细胞分化程度低分化程度低，表现

5、全能性表现全能性相对容易相对容易。2.体细胞核移植：体细胞核移植：体细胞体细胞分化程度高分化程度高，表现，表现全能性全能性十分困难十分困难。因此动物体细胞核移植的。因此动物体细胞核移植的难难度明显高于度明显高于胚胎细胞核移植。胚胎细胞核移植。特别提示：特别提示：高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到限制。但是，它的细胞核仍然具有全能性，这是因为细胞核内含有保受到限制。但是，它的细胞核仍然具有全能性，这是因为细胞核内含有保持该物种遗传特性的全套遗传物质。持该物种遗传特性的全套遗传物质。克隆羊多利的诞生，说明了克隆羊多利的诞生，说明

6、了高度分化的动物体细胞核高度分化的动物体细胞核仍仍具有全能性具有全能性。新课讲解新课讲解(四四)体细胞核移植的过程：体细胞核移植的过程：(以克隆高产奶牛为例以克隆高产奶牛为例)新课讲解新课讲解克隆高产奶牛的过程：克隆高产奶牛的过程：知识归纳知识归纳1.采集的卵母细胞应培养至采集的卵母细胞应培养至M中中期期(减数分裂减数分裂中期中期)。选择选择M中期卵母细胞的原因：中期卵母细胞的原因：卵母细胞体积大，易操作，含有促使卵母细胞体积大，易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。细胞核表达全能性的物质和营养条件。2.卵母细胞去核的方法：卵母细胞去核的方法：显微操作显微操作(去核去核)法。法。通

7、常是通常是显微操作去除纺锤体显微操作去除纺锤体-染色体复合物。染色体复合物。3.将供体细胞整个注入去核卵母细胞中将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：的原因：保证供核不被破坏，操保证供核不被破坏，操作也更方便，对卵母细胞损伤较小，作也更方便，对卵母细胞损伤较小，现在较为常用。现在较为常用。4.诱导供体细胞和卵母细胞融合的方法：诱导供体细胞和卵母细胞融合的方法：电融合法电融合法，形成，形成重构胚。重构胚。5.激活激活重构胚的方法：重构胚的方法：物理物理（电刺激电刺激）或或化学化学（Ca2+载体、乙醇和蛋载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等白酶合成抑制剂等）方法。方法。思考讨论思考讨论1.在体细胞的细

8、胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的体卵母细胞的细胞细胞核？核？提示：提示：为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，的动物提供的体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。2.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了物进行了10

9、0%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？提示：提示：克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNA来自于供体细胞核，来自于供体细胞核，但但其细胞核外的其细胞核外的DNA即线粒体中的即线粒体中的DNA同时来自核供体细胞和受体卵母细胞同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以，用所以，用教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。教材中所述的方法克隆的动物不是供核动物完全相同的复制。克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同，所以从，所以从这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行100%的复

10、制。的复制。3.克隆属于有性生殖，还是无性生殖？克隆属于有性生殖，还是无性生殖？在克隆过程中是否涉及到基因在克隆过程中是否涉及到基因重组？重组？提示：提示：克隆克隆属于无性生殖。属于无性生殖。在克隆过程中，没有发生减数分裂，因此在克隆过程中，没有发生减数分裂，因此不涉及到基因重组现象。不涉及到基因重组现象。新课讲解新课讲解4.体细胞核移植技术与诱导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。预测它们应用前景的差异。提示：提示：(1)过程完全不同：过程完全不同：利用体细胞核移植技术和诱导利用体细胞核移植技术和诱导iP

11、S细胞都能生成干细胞，但它们的细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞传物质的胚胎干细胞；诱导诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态胚胎干细胞的状态。(2)技术要求不同：技术要求不同：体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞体细胞核移植技术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，它重编程为干细胞的成功率就越低；的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功

12、率就越低；可诱导成为可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些，研究表明成纤维细胞、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、脂肪干细胞等都可以诱导成为淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。细胞。体细胞核移植技体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直

13、接影响它们今后的应用。等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。(3)二者共同点：二者共同点：用于器官移植，都不会产生免疫排斥反应。用于器官移植，都不会产生免疫排斥反应。新课讲解新课讲解(五五)体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题：1.应用前景：应用前景：(1)畜牧生产：畜牧生产：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。(2)医药卫生：医药卫生：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵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。的医用蛋白。(3)治疗人类疾病：治疗人类疾病：转基因克

14、隆动物的细胞、组织或器官转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为可以作为异种移植的供体异种移植的供体；以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经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可以避免免疫排斥反应以避免免疫排斥反应。(4)科研：科研：研究克隆动物研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程程；克隆一批遗传背景相同的动物，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可以通过它们之间的对比来分析致病基因析致病基因；克隆特

15、定疾病模型的动物，还克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助开发相应的药物提供帮助。(5)保护濒危动物：保护濒危动物：有望增加濒危物种的存活数量。有望增加濒危物种的存活数量。新课讲解新课讲解2.存在的问题存在的问题：(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)相对于技术研究，相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后核移植的理论研究较为滞后，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

16、合。(3)绝大多数克隆动物绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体，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。课堂训练课堂训练1.下列有关核移植的说法错误的是下列有关核移植的说法错误的是（）A.用核移植得到的动物称为克隆动物用核移植得到的动物称为克隆动物 B.核移植的受体细胞最好是受精卵核移植的受体细胞最好是受精卵 C.核移植可以充分说明动物细胞核具有全能性核移植可以充分说明动物细胞核具有全能性 D.核移植得到的克隆动物属于无性生殖核移植得到的克隆动物属于无性生殖B2.如图是克隆羊的

17、培育流程图，相关说法错误的是（如图是克隆羊的培育流程图，相关说法错误的是（）A.卵母细胞可以从屠宰场收集，并在体外培养到减卵母细胞可以从屠宰场收集，并在体外培养到减中期中期 B.从供体羊中取上皮细胞需要用胰蛋白酶进行处理从供体羊中取上皮细胞需要用胰蛋白酶进行处理 C.在显微镜下用微型吸管将卵母细胞中的染色体在显微镜下用微型吸管将卵母细胞中的染色体-纺锤体复合物吸出纺锤体复合物吸出 D.上皮细胞细胞核进入卵母细胞后即可自行发育成胚胎上皮细胞细胞核进入卵母细胞后即可自行发育成胚胎D课堂训练课堂训练3.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿

18、三亲婴儿”的申请，的申请，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、细胞核移植等操作该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作 B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代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“三亲婴儿三亲婴儿”D.“三亲婴儿三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因C课堂训练课堂训练4.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细

19、胞核置换后，这个卵细胞经过多一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能（技术具有多种用途，但是不能（）A.有选择地繁殖某一性别的家畜有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优秀个体繁殖家畜中的优秀个体C.用于保存物种用于保存物种D.改变动物的基因型改变动物的基因型5.下列哪一项属于克隆（下列哪一项属于克隆（）A.将鸡的某个将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的片段整合到小鼠的DNA分子中分子中B.将抗药性的某基因引入草履虫的细胞内将抗药性的某基因引入草履虫的细胞内C.将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞D.将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系将某种瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系DD