【生物】动物细胞工程第3课时课件-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3.pptx

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1、第二章 第2节第二章 细胞工程本节聚焦本节聚焦什么是动物细胞核移植技术？动物体细胞核移植的基本过程是什么？体细胞核移植技术的应用前景有哪些？怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物“（悟空）拔（悟空）拔一把毫毛一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声叫一声变！变！，即变作，即变作三二百个小猴三二百个小猴，周围攒簇，周围攒簇（cc）。）。”这是西游记中的一段描述，展示了这是西游记中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。中华先贤的想象力。思考思考 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？2

2、017 2017年，中国的科学家将这一幕年，中国的科学家将这一幕变成了现变成了现实实，他们利用，他们利用体细胞核移植技术体细胞核移植技术成功克隆出成功克隆出两只两只猕猴猕猴“中中中中”和和“华华华华”。课本P52 思考思考 克隆猴用到了什么技术克隆猴用到了什么技术？动物细胞核的全能性将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。1.概念:2.原理:供体提供受体（M中期的卵母细胞）3.生殖方式：无性生殖4.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，表现全能性容易细胞分化程度高，表现全能性十分困难供体细胞的细胞核在去核卵母细胞

3、中不能完全恢复其_前的功能状态，这导致了_；胚胎发育率低对非人灵长类动物_进行操作的技术尚不完善。胚胎分化体细胞核移植的困难原因（非人灵长类动物）一、动物细胞核移植技术用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。阅读教材阅读教材P52P52，回答下列问题：，回答下列问题：金版学案P60-61例1体细胞核移植的过程1.1.找出图中的供体细胞和受体细胞找出图中的供体细胞和受体细胞？采集？采集的卵母细胞应培养至的卵母细胞应培养至什么时期？什么时期？2.2.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？3.3.卵母细胞去核的方法卵母细胞去核的方法？“去核去核”去的是去的是什么？什

4、么？4.4.体细胞核移植前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作体细胞核移植前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？5.5.注入注入“去核卵母细胞去核卵母细胞”的是的是“整个供体细胞整个供体细胞”还是还是“供体细胞的供体细胞的细胞核细胞核”？为什么？为什么？6.6.诱导融合的方法诱导融合的方法？融合？融合的结果？的结果？7.7.什么是重构胚什么是重构胚？激活激活重构胚的方法重构胚的方法？激活？激活重构胚的目的？重构胚的目的？8.8.克隆牛克隆牛的遗传物质和的遗传物质和供体还是受体相同供体还是受体相同？将胚胎移入受体(代孕)母牛体内(1)采集卵母细胞，体外培养到减数分裂中中期(次级卵母细胞)(3)

5、取供体细胞，体外培养(2)(4)(5)融合，形成重构胚(6)(7)二、体细胞核移植的过程课本P53卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。卵母细胞卵黄多，营养物质丰富。卵母细胞体积大，易于操作(去核：去除“纺锤体染色体”复合物）使使DNADNA变性失活变性失活，达到去核的目的。，达到去核的目的。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。梯度离心梯度离心紫外光短时间照射紫外光短时间照射化学物质处理化学物质处理动物细胞培养技术动物细胞培养技术一般选用10代以内的细胞，是因为_10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型1、选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原

6、因？要对卵母细胞作何处理？2.卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？为什么要去核？(P54讨论1及P54相关信息)去核原因：保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体的体细胞。“供体”要求？遗传性状优良(雌雄都可)二、体细胞核移植的过程课本P53保证供体细胞的细胞核不被破坏操作方便。人工重新构建的胚胎,具有发育成完整个体的能力。将胚胎移入受体(代孕)母牛体内3、注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？4、诱导融合的方法？融合的结果？5、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？供体细胞注入卵母细胞的优点(好处）?二、体细胞核移植的过程课本P531.1

7、.动物细胞动物细胞核移植技术概念？核移植技术概念？2.2.为什么用供体猴的一个细胞核进行移植为什么用供体猴的一个细胞核进行移植就可以培育出与它几乎一样的克隆猴？就可以培育出与它几乎一样的克隆猴？3.3.生殖方式：生殖方式：动物细胞核的全能性动物细胞核移植技术是动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的将动物一个细胞的 移移入入 中，中，使这个重新组合的细胞发育使这个重新组合的细胞发育成成 ，继而发育成，继而发育成 的技术。的技术。细胞核细胞核去核的卵母细胞去核的卵母细胞新胚胎新胚胎动物个体动物个体原 理无性生殖 思考思考 通过体细胞核移植得到的通过体细胞核移植得到的克隆动物遗传物克隆动物遗传物质来源

8、质来源有哪些？有哪些？核核遗传物质全部来自遗传物质全部来自_。质质遗传物质一部分来自遗传物质一部分来自_细胞，细胞，另一部分来自另一部分来自_。供体动物的细胞核供体动物的细胞核供体供体受体卵母细胞受体卵母细胞P54P54【思考【思考.讨论】讨论】2.2.你认为用上述体细胞核移植技术你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%100%的的复制吗？为什么？复制吗？为什么？不是不是克隆动物绝大部分克隆动物绝大部分DNADNA来自供体动物的细胞核，但来自供体动物的细胞核，但线粒线粒体中的体中的DNADNA（细胞质中的（细胞质中的D

9、NADNA）同时来自供体细胞和受体同时来自供体细胞和受体卵母细胞。卵母细胞。环境环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同。也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同。可能发生基因突变、染色体变异等可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异可遗传变异。思考思考 该过程中应用到的技术有哪些？该过程中应用到的技术有哪些？动物动物细胞细胞培养培养动物动物细胞细胞核移核移植植胚胎胚胎移植移植早期早期胚胎胚胎培养培养动物动物细胞细胞融合融合性别与供性别与供体一致体一致动物细胞核具有全能性动物细胞核具有全能性显微操作去核显微操作去核细胞细胞培养培养电融合法电融合法用用物理或化学方法物理或化学方法

10、激活重构胚，激活重构胚，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生出与遗传物质的犊牛早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞核移植技术体细胞核移植流程归纳：的卵母细胞供体细胞采集细胞，在体外培养到期从供体身上取细胞将胚胎移入受体（代孕）母牛体内基础技术核心技术卵母M体去核重构胚供体奶牛早期胚胎注入注入显微注射法基本相同【例【例2 2】下图为哺乳动物】下图为哺乳动物(羊羊)的生殖过程示意图的生殖过程示意图,下列叙述错误的是下列叙述错误的是()A.A.个体个体为克隆动物为克隆动物,细胞细胞c c为高度分化的为高度分化的体细胞体细胞B B.个体个体的遗传性状与提供细胞的遗传性

11、状与提供细胞c c的羊不完全的羊不完全相同相同C C.产生动物个体产生动物个体与动物个体与动物个体的生殖方式是不的生殖方式是不同同的的D D.细胞细胞e e为完成减数分裂的为完成减数分裂的卵细胞卵细胞D练习册P61【例3】中国科学院团队对雌性猕猴进行克隆,成功获得“中中”和“华华”两姐妹,突破了现有技术无法体细胞克隆非人灵长类动物的世界难题,为建立模拟人类疾病的动物模型、研究疾病机理、研发治疗药物带来光明前景。下图为“中中”和“华华”培育的流程,相关叙述错误的是()A.这说明已分化的动物体细胞的细胞核是具有全能性的B.该过程属于无性生殖,图中的卵子实际上是次级卵母细胞C.图中的过程是指动物胚胎

12、的体外培养过程D.“中中”和“华华”的性别由纤维细胞的遗传物质决定C金版学案P61-62例3金版学案P62例4C二、体细胞核移植的过程1.1.在在将将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对对卵母细胞卵母细胞进行去核操作进行去核操作？为了使核移植的胚胎或动物的为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物来自有重要利用价值的动物提供的体细胞提供的体细胞。思考思考讨论讨论有关体细胞核移植的问题课本课本P54P543.3.体细胞核移植技术与诱导体细胞核移植技术与诱导iPSiPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们

13、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。应用前景的差异。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iPSiPS细胞细胞都能生成干细胞都能生成干细胞，但它们的，但它们的过程是完全不同过程是完全不同的。的。通过通过体细胞核移植技术体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞胚胎干细胞；诱导诱导iPSiPS细胞细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到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类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术体细胞核移植技术对对核供体细胞有较高核供体细胞有较高要求；要求；诱导成为

14、诱导成为i iPSPS细胞细胞的的细胞来源相对广些细胞来源相对广些。体细胞核移植技术体细胞核移植技术涉及涉及采集卵母细胞、去核、融合采集卵母细胞、去核、融合等等复杂复杂的操作；的操作；诱导诱导i iPSPS细胞细胞的技术流程相对的技术流程相对简单简单，可能更，可能更适合用于生产实践适合用于生产实践。请同学们阅读教材第54页最后两段，了解体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。克隆羊多利和它的创造者克隆羊多利和它的创造者安乐死后的克隆羊多利安乐死后的克隆羊多利三、体细胞核移植技术应用前景及存在的问题课本P54二、体细胞核移植的应用前景及存在的问题二、体细胞核移植的应用前景及存在的问题1.应用前景

15、（1 1）畜牧业：）畜牧业：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 2）医药卫生领域）医药卫生领域A.A.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物反应器生物反应器生生产珍贵的产珍贵的医用蛋白医用蛋白。乳腺生物反应器乳腺生物反应器课本P54(1)(1)通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白应器，生产许多珍贵的医用蛋白；(2)

16、(2)在在治疗人类疾病时，转基因治疗人类疾病时，转基因克隆动物克隆动物的细胞、的细胞、组织或器官可以作为组织或器官可以作为异种移植的供体异种移植的供体；(3)(3)以以患者作为供体患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，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，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们将它们移植移植给患者时可以给患者时可以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。2.在医药卫生领域治疗性克隆体细胞核移植技术的应用前景首先用高分子化学材料聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快

17、速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。人造耳朵有望用于器官移植一只在背上长出了“人耳”的活老鼠（一）应用前景2.在医药卫生领域：三、体细胞核移植技术应用前景及存在的问题课本P543、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。（

18、一）应用前景三、体细胞核移植技术应用前景及存在的问题课本P54（一）应用前景4、在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量中华眼镜蛇中华眼镜蛇黑草黄弄蝶黑草黄弄蝶白鳍豚白鳍豚三、体细胞核移植技术应用前景及存在的问题课本P54（二）存在问题许多克隆动物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，免疫失调等。易出现早衰（多利羊猜想）。胚胎移植动物幼体产出概率10(1)成功率低(2)克隆动物存在健康问题(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议三、体细胞核移植技术应用前景及存在的问题一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为

19、，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的；或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。拓展课本P54本节小结理论基础动物体细胞核的全能性胚胎细胞核移植原理：类型：体细胞核移植采集卵母细胞，在体外培养到M期从供体高产奶牛身上取体细胞显微操作去核对体细胞进行培养去核的卵母细胞供体细胞电融合法将供体细胞注入去核的卵母细胞重构胚用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育早期胚胎将胚胎移入受体（代孕）母牛体内生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛动物体细胞核移植技术和克隆动物理论基础应用前景畜牧业保护濒危物种医药卫生1.假设世界上最后一头野驴刚死

20、亡，以下使它复生的方案中可行的是（）A.将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育出新个体B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育出新个体C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体D.将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中,经孕育培育出新个体D一、概念检测练习与应用课本P552.2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育三亲婴儿的申请。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（）CA.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C.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D.三亲婴儿同时拥有自己父亲、母亲及卵母细

21、胞捐献者的部分基因课本P55一、概念检测练习与应用15.(2023广东)异种器官移植被认为是未来解决器官短缺问题最有效的途径之一。2022年10月,我国科学家团队将转基因编辑猪的肝脏、肾脏、心脏、角膜、皮肤和骨骼移植到猴的身上。下图为相关技术流程图,下列分析正确的是()A.分离出猪细胞,在细胞培养过程中通入CO2的目的是为细胞生长提供碳源B.核移植时需用到去核的卵母细胞,并用物理或化学方法激活重构胚C.基因修饰克隆猪胚胎移植前,要对受体进行免疫检查,以防止发生免疫排斥反应D.猴的免疫系统识别异体器官为“非己”成分而对其进行攻击,体现其免疫监视的基本功能B小本P278.科学家将黑鼠卵丘细胞(卵巢

22、内卵细胞周围的体细胞)的核物质注入去核的棕鼠卵母细胞内,激活以后,移入白鼠的子宫,白鼠最终产下一只克隆鼠。这只克隆鼠的体色和性别是()A.黑色雌鼠 B.白色雌鼠C.棕色雄鼠 D.灰色雌鼠9.下列不属于体细胞核移植技术应用的是()A.保护濒危物种B.大量生产紫杉醇C.获得组织、器官用于异种移植D.加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育A小本P26B1.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究

23、，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大熊猫及其生存环境,对此你有什么看法？提示：是否赞成克隆大熊猫，只要言之有理，无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，都应该保护好大熊猫的生存环境，否则即使成功克隆了大熊猫，它们没有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。课本P55二、拓展应用练习与应用2.2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的;或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据。你也可以调查克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。提示：在搜集证据的过程中，要注意证据的来源及其真实性和可靠性，虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。课本P55二、拓展应用练习与应用课后练习：金版学案课时评价作业（九）