2.2.3動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物課件高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

1

克隆動(dòng)物是使用親本的什么細(xì)胞培育而成的?2

這些克隆動(dòng)物的生殖方式屬于?1996年英國(guó)伊恩

·

維爾穆特思考

：2017年

“中中”華華”3.克隆動(dòng)物培育過(guò)程中最大的困難是什么?動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到限制，

不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體，4

如

何激發(fā)動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)其全能性呢?細(xì)胞核移植技術(shù)母羊AO

卵細(xì)胞去核肛母羊BA乳腺細(xì)胞取核植入●

重組卵細(xì)胞體外培養(yǎng)胚胎移植分娩Y1母羊C

克隆羊一多莉體細(xì)胞-Part.01第2節(jié)

動(dòng)物細(xì)胞工程三動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物重組細(xì)胞取核用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物動(dòng)物體細(xì)胞體外培養(yǎng)體細(xì)胞

受體動(dòng)物體細(xì)胞核2.

原理

動(dòng)物細(xì)胞核的全能性

注射

激活3.

生

殖

方無(wú)

性

生

殖→

保持優(yōu)良性狀

整(

融合式

：

卵母細(xì)胞供體

卵母細(xì)胞

去核卵母細(xì)胞

“中中”“華華”將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重

新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。(

一)動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)體細(xì)胞或者胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核卵母細(xì)胞去核

發(fā)育發(fā)育

克隆動(dòng)物1.概

念

：體

細(xì)

胞

胚胎移植(@新胚胎移入克隆胚胎具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長(zhǎng)類動(dòng)物在體細(xì)胞核移植中，非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物體細(xì)胞核移植非常困難◎供體的細(xì)胞核在去核卵母細(xì)胞中不能完全恢復(fù)其分化前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了胚胎發(fā)育率低。自對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物胚胎進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。我國(guó)科學(xué)家成功獲得了世界上首例體細(xì)胞克隆猴。胚胎細(xì)胞核移植細(xì)胞分化程度低

，表現(xiàn)全能性容易體細(xì)胞核移植細(xì)胞分化程度高

，表現(xiàn)全能性十分困難動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植4.種類

：克隆技術(shù)：是一個(gè)很廣的概念，凡指新形成的事、物與

親本一致的現(xiàn)象均可稱為“克隆”。在生物學(xué)上，克隆是無(wú)性繁殖，具體地說(shuō)，是指一個(gè)共同的祖

先，通過(guò)無(wú)性繁殖的方法產(chǎn)生出來(lái)的一群遺傳特性相同的分子、細(xì)胞或個(gè)體。分子水平：一般指DNA

分子擴(kuò)增細(xì)胞水平：由一個(gè)細(xì)胞分裂所形成的細(xì)胞群體。個(gè)體水平：指基因型完全相同的個(gè)體或群體。思

考

：下列克隆分別用什么技術(shù)?動(dòng)物克隆—

動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)

植物克隆

—

植物組織培養(yǎng)技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞克隆一動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)DNA克隆

-PCR

技術(shù)(二)體細(xì)胞核移植的過(guò)程1997

年，美國(guó)的一個(gè)奶牛場(chǎng)有一頭名叫盧辛達(dá)的奶牛，年產(chǎn)

奶量為30.8t,

創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國(guó)

高產(chǎn)奶牛場(chǎng)奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國(guó)奶牛產(chǎn)奶量

年平均水平僅為3～4t。思考：依據(jù)“多莉羊”的培育過(guò)程，如何進(jìn)行優(yōu)質(zhì)奶牛的快速繁育?取卵母細(xì)胞

體外培養(yǎng)至

MⅡ期注入供體細(xì)胞培養(yǎng)體細(xì)胞核移植技術(shù)的流程激活早期胚胎培養(yǎng)顯微操作去核去核

卵母

細(xì)胞克隆

動(dòng)物代孕動(dòng)物重構(gòu)胚電融合胚胎分娩采集卵母細(xì)胞MⅡ期去核去核卵母細(xì)胞將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞細(xì)胞融合重構(gòu)胚↓用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚將胚胎移入受

體(代孕)動(dòng)物體內(nèi)生出與

供體

遺傳物質(zhì)基本

相同的克隆動(dòng)物體細(xì)胞核移植過(guò)程取供體細(xì)胞供體細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)(

1)為什么選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)

胞る體積大，易操作目含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)?營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。收集牛卵巢，采集卵母細(xì)胞(研究人員正在使用設(shè)備從牛的卵

巢采集卵母細(xì)胞),在體外培養(yǎng)

到MⅡ期(減Ⅱ中期)(此時(shí)的細(xì)胞核核膜核仁消失，

為紡錘體-染色體復(fù)合物)(2)為何要培養(yǎng)到MⅡ期

?此時(shí)的卵母細(xì)胞發(fā)育成熟，

細(xì)胞質(zhì)中具有激活重構(gòu)胚以

及早期胚胎發(fā)育的必需物質(zhì)。1

卵母細(xì)胞的培養(yǎng)MⅡ期的次級(jí)卵母細(xì)胞(1)方法

濕微操作去核法其

它

：梯度離心、紫外線短時(shí)間照

射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法。優(yōu)

點(diǎn)

在沒(méi)有穿透卵母細(xì)胞透明帶的情細(xì)胞傷害小。(2)卵母細(xì)胞去核的原因?為了使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物提供的體細(xì)胞。(3)“去核”實(shí)際去的是什么?是去除紡錘體-染色體復(fù)合物2

卵母細(xì)胞去核況下去核或使DNA

變性，對(duì)卵母MⅡ期的次級(jí)卵母細(xì)胞3

供體細(xì)胞的選擇和培養(yǎng)(1)供體：提供細(xì)胞核的個(gè)體；供體細(xì)胞：有重要利用價(jià)值的動(dòng)物的體細(xì)胞。(2)培養(yǎng)過(guò)程中，

一般選用傳代10代以

內(nèi)的細(xì)胞，為什么?高產(chǎn)奶牛(供體)

因?yàn)楫?dāng)傳代至10-50代左右時(shí)。部分細(xì)胞核型可能會(huì)發(fā)生變化，

而10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細(xì)胞，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)(1)將整個(gè)供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)?一保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。當(dāng)傳遞線粒體DNA:實(shí)質(zhì)是直接將供體細(xì)胞注入去

核卵母細(xì)胞的透明帶內(nèi)(2)兩個(gè)細(xì)胞發(fā)生融合的方法電融合法--供體核進(jìn)入卵母

細(xì)胞，形成重構(gòu)胚。4

供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞將整個(gè)供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞電融合法(1

)重構(gòu)胚：是指人工重新構(gòu)建的胚胎，具

有發(fā)育成完成個(gè)體的能力。(2)如何激活重構(gòu)胚?用物理或化學(xué)方法(如電刺激、

Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚胎(3)激活重構(gòu)胚目的是?使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程。如電刺激、

Ca2+

載體、乙醇、蛋白酶合成抑

制劑等早期胚胎5重構(gòu)胚的激活重構(gòu)胚(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)證明了?(原理)

已分化的動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性(2)從遺傳物質(zhì)的角度分析，克隆動(dòng)物是

對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?一克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)來(lái)源核遺傳物質(zhì)：全部來(lái)自供體動(dòng)物的細(xì)胞核

質(zhì)遺傳物質(zhì)：一部分來(lái)自供

體

細(xì)

受體卵母細(xì)胞目

生

物

性

狀

赴部貧來(lái)景的影響?？寺?dòng)物在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中有可能發(fā)

生基因突變、染色體變異等可遺傳變異植早期胚胎(代孕)母牛體內(nèi)無(wú)性生殖生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛6

胚胎移克隆動(dòng)物動(dòng)物細(xì)胞融合胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法激活早期胚胎↓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)基本相同的犢牛供體細(xì)胞將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞去核的卵母細(xì)胞電融合法從供體動(dòng)物身上取體細(xì)胞對(duì)體細(xì)胞↓進(jìn)行培養(yǎng)采集卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期顯微操作，

去動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1.采集的卵母細(xì)胞應(yīng)培養(yǎng)至

MⅡ期(減數(shù)分裂Ⅱ中期)2.選擇MⅡ期卵母細(xì)胞的原因

卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富

細(xì)

胞

體

積

大

，

易

于

操

作

含有促進(jìn)細(xì)胞核表現(xiàn)全能性的物質(zhì)3.

卵母細(xì)胞去核的方法

顯微操作(去核)法4.“去核”去的是什么?

紡錘體

-

染色體復(fù)合物

5.

去核的原因使核移植得到的胚胎或動(dòng)物核內(nèi)遺傳物質(zhì)全部來(lái)自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物6

.

供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)對(duì)供體細(xì)胞損傷較小

7.誘導(dǎo)融合的方法

電

融

合

法 8.融合的結(jié)果供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚

9.重構(gòu)胚概念

人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力

(三)體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景1在畜牧生產(chǎn)中：加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育2018年，中國(guó)西北農(nóng)林科技大學(xué)成功克隆荷斯坦奶?！版ゆぁ?其

核供體為年產(chǎn)奶量超10噸的精英母牛。后續(xù)批量克隆的奶牛群體乳蛋白含量提升12,繁殖效率提高30%。藥用蛋白基因啟動(dòng)子乳腺生物反應(yīng)器②轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞代孕母羊2

在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：如果科學(xué)家獲得了一個(gè)藥用蛋白基因，如何生產(chǎn)大量藥用蛋白?

一通過(guò)建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系，再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)

基因克隆動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；含藥用蛋白

的乳汁①

將DNA注入分離

純化藥用

蛋白③以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官，

將它們移植給患者時(shí)可以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。胚胎干細(xì)胞胰島細(xì)胞

血細(xì)胞心肌細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞肝細(xì)胞②在治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以用于異種移植。取細(xì)胞取核去核的卵母細(xì)胞病人

核移植◎重組細(xì)胞器官移植(治療性克隆)成纖維細(xì)胞取出轉(zhuǎn)入相關(guān)因子細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)化iPS細(xì)胞誘導(dǎo)各種細(xì)胞組織或器官-iPS

細(xì)胞治療體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS

細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處?

請(qǐng)你預(yù)測(cè)它們應(yīng)用前景的差異。各種細(xì)胞組織或器官治療性克隆胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)核移植重構(gòu)胚胎移植移植取出

體細(xì)胞去核卵母細(xì)胞病人取

出取核體細(xì)胞核移植技術(shù)誘導(dǎo)iPS細(xì)胞過(guò)程都能生成干細(xì)胞，但它們的過(guò)程是完全不同的細(xì)胞的來(lái)源對(duì)核供體細(xì)胞有較高要求，一般情況下體細(xì)胞的分化程度越高，生成干細(xì)胞的成功

率就越低可誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞的細(xì)胞來(lái)源相對(duì)廣些，研究表明成纖維細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、

T淋巴細(xì)胞等都可以操作難度涉及采集卵母細(xì)胞、去

核、融合等復(fù)雜的操作技術(shù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，可能更適合用于生產(chǎn)實(shí)踐體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS

細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處?

請(qǐng)你預(yù)測(cè)它們應(yīng)用前景的差異。(3)其他領(lǐng)域：⊙研究克隆動(dòng)物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程；自克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物，可以通過(guò)它們之間的對(duì)比來(lái)分析致病基因；克隆特定疾病模型的動(dòng)物，還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。(4)在保護(hù)瀕危物種方面該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。北方白犀牛是全球最瀕危的哺乳動(dòng)物之一，截至2024年，僅剩兩只雌性個(gè)

體(納金和法圖),且均為不孕老齡，物種已處于功能性滅絕邊緣。為挽

救這一物種，科學(xué)家嘗試通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)(克隆)結(jié)合基因編輯進(jìn)

行干預(yù)

。北方白犀牛金絲猴白鰭豚(四)體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題相關(guān)資料：培育克隆羊多莉時(shí)，共獲得了277個(gè)融合的細(xì)胞，早

期發(fā)育成功的胚胎卻只有29個(gè)，移植后成功懷孕的母羊

僅有1只，成功率只有0.36%。培育體細(xì)胞克隆猴時(shí)，用了127個(gè)卵母細(xì)胞，獲得109個(gè)核移植胚胎，移植給21只代孕母猴，只有6只成

功懷孕，最后只誕生了2只健康的小猴，成功率為1.57%。多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，壽命

只有7歲，而普通羊的平均壽命是I2歲

。(1)成功率低：克隆胚胎移植成功率非常低，各個(gè)技術(shù)

環(huán)節(jié)有待進(jìn)一步改進(jìn)。(2)健康問(wèn)題：許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過(guò)大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟

器缺陷、免疫缺陷等。(3)理論研究較為滯后：需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺

傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合；“多莉”存活不足7年，遠(yuǎn)低于平均壽命練習(xí)與應(yīng)用一.

概念檢測(cè)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(

D

)A.將野驢的基因?qū)爰殷H的受精卵中，培育出新個(gè)體B.將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體C.將野驢的體細(xì)胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體D.將野驢的體細(xì)胞核移植到家驢的去核卵母細(xì)胞中，經(jīng)孕育培

育出新個(gè)體請(qǐng)。其培育過(guò)程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.

該技術(shù)涉及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞核移植等操作

◎

去核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(xì)胞捐獻(xiàn)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(shí)擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者的部分基核移植精子體外受精受精卵捐獻(xiàn)者卵母細(xì)胞取核母親卵母細(xì)胞“三親嬰兒”2.2017年，某國(guó)批準(zhǔn)了首例使用細(xì)胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申C體外培養(yǎng)MⅡ

期

卵母細(xì)胞慶二、拓展應(yīng)用1.大熊貓是我國(guó)的國(guó)寶。盡管我國(guó)政府采取了許多保護(hù)措施，

但由于大熊貓的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的數(shù)量