第3節

動物細胞工程（第3課時）動物體細胞核移植技術和克隆動物【本節聚焦】1、什么是動物細胞核移植技術？2、動物體細胞核移植的基本過程是什么？3、體細胞核移植技術的應用前景有哪些？4、怎樣理性看待體細胞核移植技術存在的問題？第2章細胞工程學習目標、重難點核心素養1、理解動物細胞核移植技術和克隆動物的概念。2、掌握動物細胞核移植技術的分類。3、簡述體細胞核移植技術的過程。4、體細胞核移植技術的應用前景和存在的問題。1.科學思維:結合具體實例，用文字和圖示表述體細胞核移植的內涵和過程。2.生命觀念:基于對高產奶牛體細胞核移植技術過程的理解，闡明動物體細胞核移植的概念，認識生命的發生、發展過程。3.社會責任:了解核移植技術應用及克隆動物存在的問題，關注社會議題，并進行理性判斷。1.教學重點：(1)動物細胞培養的過程及條件。(2)用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。2.教學難點：用動物體細胞核移植技術克隆動物的過程。中國古代的奇思妙想

《西游記》中的孫悟空神通廣大，他“拔一把毫毛望空噴去即變作三二百個小猴”，2017年，中國的科學家將這一幕變成了現實，克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。克隆猴的誕生與傳統繁殖方式有什么不同？技術？無雌雄配子結合，遺傳信息來自于細胞核動物體細胞核移植技術無性生殖情境導入一、動物細胞核移植技術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。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用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物2.原理：動物細胞核的全能性3.種類：胚胎細胞核移植：體細胞核移植：細胞分化程度

，表現全能性

；細胞分化程度

，表現全能性

。

低相對容易高十分困難這說明什么？整個細胞隨分化程度的提高，分化潛能逐漸減弱，全能性受到限制。一、動物細胞核移植技術思考1：為什么體細胞克隆猴的誕生能夠轟動世界?有什么困難嗎？原因：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。思考2：為什么要進行克隆猴的研究？研發新藥時，進行藥物的篩選。克隆鼠、兔等不能嗎？

鼠和兔等哺乳動物與人類的親緣關系比較遠，用它們篩選出來的藥物對人類的效果不好甚至沒有作用。自然界的猴？①自然界的猴繁殖慢，②自然界的猴基因型不同，會干擾實驗結果。③有時用轉基因猴進行藥物篩選效果更好1．下列有關核移植的說法，錯誤的是(

)A．通過核移植得到的細胞稱為重構胚B．哺乳動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植C．核移植得到克隆動物的過程屬于無性生殖D．動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度無關趁熱打鐵D細胞核移植早期胚胎卵裂……胚胎移植C母綿羊子宮多莉羊分娩妊娠Ｂ母綿羊乳腺細胞細胞核卵細胞Ａ母綿羊細胞質融合后的卵細胞從1996年“多莉羊”成功誕生后，短短20年，人們已成功應用體細胞核移植技術，克隆了牛、羊、豬和猴等多種哺乳動物。普通奶牛產奶量年平均水平僅為3～4t，現有一頭名叫盧辛達的奶牛，年產奶量為30.8t，能否依據“多莉”的培育過程，進行優質奶牛的快速繁育？請同學們設計出相應的體細胞核移植的過程流程圖。二、體細胞核移植的過程二、體細胞核移植的過程思考：觀看視頻，與你設計的體細胞核移植過程圖對比，有什么不同呢？你認為其中最困難的是什么？1、選擇卵母細胞作為核移植受體細胞的原因？采集的卵母細胞應培養至什么時期？2、卵母細胞去核的方法？“去核”去的是什么？3、注入去核的卵母細胞的是整個供體細胞還是供體細胞的細胞核？為什么？4、誘導融合的方法？融合的結果？5、什么是重構胚？激活重構胚的方法？用這些方法處理重構胚的目的？6、該過程用到了哪些動物細胞工程的技術手段？

問題匯總，大家一起思考下列問題（以體細胞克隆牛為例）二、體細胞核移植的過程（1）找出圖中的供體細胞和受體細胞？供體受體選擇10代以內當傳代至10-50代左右時，部分細胞核型可能會老化或DNA損傷，存在失去分裂能力或癌變風險，而10代以內的細胞一般保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。供體細胞和受體提供了什么？有什么要求？供體一般選用傳代10代以內的細胞，為什么？供體：_______________________________；受體：____________________。提供一個細胞的細胞核的動物去核的卵母細胞二、體細胞核移植的過程二、體細胞核移植的過程（2）為何選用MⅡ期卵母細胞？在體外培養到MⅡ期去核：顯微操作法次級卵母細胞卵母細胞體積大，易操作②含有激發和促使細胞核全能性表達的物質和營養條件。③卵黃多，營養物質豐富。去核位置？去核時，由于MⅡ期卵母細胞核的位置靠近第一極體，用微型吸管一般一并吸出第一極體正常排出的卵子即處于MⅡ期實際上是去除紡錘體-染色體復合物“去核”去的是什么？（3）卵母細胞為什么要“去核”？保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。補充：核移植技術中普遍使用的去核方法目前核移植技術中普遍使用的去核方法是顯微操作去核法。還有人采用梯度離心、紫外光短時間照射、化學物質處理等方法。這些方法時在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。使DNA變性失活，達到去核的目的。沒有刺破卵母細胞膜，對卵母細胞傷害小。梯度離心、紫外光短時間照射、化學物質處理二、體細胞核移植的過程目的？指人工重新構建的胚胎，具有發育成完成個體的能力。（4）注入“去核卵母細胞”的是“整個供體細胞”還是“供體細胞的細胞核”？為什么？原因：①對卵母細胞損傷較小；

②保證供體細胞的細胞核不被破壞，操作方便。直接將供體細胞注入去核卵母細胞的透明帶內√顯微注射法二、體細胞核移植的過程（5）誘導融合的方法？？

融合的結果？電融合法供體核進入卵細胞，形成重構胚（6）什么是重構胚？

激活重構胚的方法？

激活重構胚的目的？物理或化學方法使其完成細胞分裂和發育進程（如電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等）2025/4/20二、體細胞核移植的過程（7）為了早期胚胎移植能成功，對受體（代孕）動物有何要求？移植到同種、生理狀態相同的其他雌性動物子宮中。（8）動物體細胞核移植技術證明了？（原理）該技術證明了：已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性。生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛（9）從遺傳物質的角度來分析，克隆動物是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎？③克隆動物在個體發育過程中有可能發生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。②性狀是基因與環境共同作用的結果，克隆動物所處的環境與核供體細胞生活的環境不會完全相同。①克隆動物細胞核的遺傳物質來自供體動物細胞核，但細胞質中的遺傳物質同時來自供體細胞和受體卵母細胞；2．科學家利用小鼠的成纖維細胞成功培育了克隆鼠，培育過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(

)A．細胞A為培育到MⅡ期的卵母細胞B．克隆鼠的遺傳物質主要來自小鼠的成纖維細胞C．利用胚胎干細胞作為核供體更難培育克隆鼠D．在培養瓶中培養成纖維細胞時會出現細胞貼壁和接觸抑制現象趁熱打鐵C重構胚通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞早期胚胎用物理或化學方法激活重構胚采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養到MⅡ期去核的卵母細胞將供體細胞顯微注入去核的卵母細胞高產奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核供體細胞培養從供體身上取體細胞將胚胎移入受體（代孕）母牛體內使其完成細胞分裂和發育思考：請根據以下關鍵詞，構建體細胞核移植過程思維導圖二、體細胞核移植的過程重構胚通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞早期胚胎用物理或化學方法激活重構胚采集牛卵巢中的卵母細胞，在體外培養到MⅡ期去核的卵母細胞將供體細胞顯微注入去核的卵母細胞高產奶牛（供體）生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛通過顯微操作去核供體細胞培養從供體身上取體細胞將胚胎移入受體（代孕）母牛體內早期胚胎培養動物細胞培養胚胎移植動物細胞核移植使其完成細胞分裂和發育該過程用到哪些技術手段？

動物細胞融合二、體細胞核移植的過程體細胞核移植過程思維導圖2、克隆技術：在生物學上包含分子、細胞、個體3個層次，即分子克隆、細胞克隆、個體克隆。1、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。克隆其實就是復制，可以發生在不同的水平，不同的層次。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：動物細胞培養技術、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）[思考]為何不稱為“克隆技術”而是“核移植技術”？[思考]分子克隆、細胞克隆、個體克隆分別用什么技術?二、體細胞核移植的過程1.應用前景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。加速家畜遺傳改良進程、促進優良畜群繁育三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題(1)畜牧業：（2）醫藥衛生領域A.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B.在治療人類疾病時，轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；C.以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經過誘導分化能形成相應的細胞、組織或器官，將它們一直給患者時可以避免免疫排斥反應。（2）醫藥衛生領域三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題（3）科學研究領域A.研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發育及衰老過程B.克隆一批遺傳背景相同的動物，可通過對比來分析致病基因C.克隆特定疾病模型的動物，為研究該疾病的致病機制和開發相應的藥物提供幫助（4）保護瀕危物種：有望增加瀕危物種的存活數量中華眼鏡蛇大型東烏桑巴拉葉片角變色龍黑草黃弄蝶三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題思考：多利羊視頻說明了體細胞核移植技術存在什么問題？2.存在的問題(1)該技術的成功率非常低。(3)相對于技術研究，核移植的理論研究較為滯后，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。(2)絕大多數克隆動物存在健康問題，表現出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發育困難、臟器缺陷和免疫失調等。思考

：體細胞核移植技術與誘導iPS細胞作為當下動物細胞工程研究的熱點，相比之下二者有什么相似或不同之處？請預測它們應用前景的差異。三、體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題體細胞核移植技術VS誘導iPS細胞體細胞核移植技術和誘導iPS細胞都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的。結果：細胞：較高要求，細胞分化程度越高，胞成功率越低細胞：來源廣，成纖維、脂肪干細胞等都可誘導成iPS細胞技術：操作復雜技術：相對簡單，更適合用于生產實踐前景:研究生成的干細胞在基因表達、DNA甲基化等方面的差異3.(2022·河南許昌高二期中)根據體細胞核移植技術的特點進行推斷，體細胞核移植技術可以用來(

)①有效提高瀕危動物的遺傳多樣性②提高某些良種家畜自然繁殖率③解決人體器官移植供體來源短缺的問題④為科學研究提供實驗動物⑤

構建轉基因克隆動物，作為生物反應器，大規模生產珍貴醫用蛋白A.①②③④⑤B.①②③④C.②③④⑤D.③④⑤趁熱打鐵D理論基礎動物體細胞核的全能性胚胎細胞核移植原理：類型：體細胞核移植采集卵母細胞，在體外培養到MⅡ期從供體高產奶牛身上取體細胞顯微操作去核對體細胞進行培養去核的卵母細胞供體細胞電融合法將供體細胞注入去核的卵母細胞重構胚用物理或化學方法激活重構胚，使其完成

細胞分裂和發育早期胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛體內生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛動物體細胞核移植技術和克隆動物理論基礎應用前景畜牧業保護瀕危物種醫藥衛生本節小結1．下列有關核移植的說法，錯誤的是(

)A．通過核移植得到的細胞稱為重構胚B．哺乳動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植C．核移植得到克隆動物的過程屬于無性生殖D．動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度無關趁熱打鐵D2．培育克隆蛙的基本過程如圖所示。下列敘述不正確的是(

)A．①過程可以用紫外線破壞細胞核B．若把皮膚細胞換成胚胎細胞則可以提高成功率C．體細胞核移植技術的基礎是動物細胞培養D．該過程可說明生物體性狀的遺傳只由細胞核控制趁熱打鐵D3．體細胞核移植技術在畜牧業、醫藥衛生以及其他領域有著廣泛的應用前景。下列關于體細胞核移植技術的應用前景及存在問題的敘述，錯誤的是(

)A．可使人類更深入地了解胚胎發育及衰老的過程B．以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞誘導形成的組織、器官等，可避免免疫排斥反應C．復活已滅絕的但仍保持完整細胞的動物D．有研究者指出，絕大多數克隆動物存在健康問題，如