资源简介

(共43张PPT)
第2节 动物细胞工程
第2章 细胞工程
第三课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物
高中生物学·人教版(2019)·选择性必修3
01
动物细胞核移植技术
02
体细胞核移植的过程
目录
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
04
练习与应用
“（悟空）拔一把毫毛，丢在口里嚼碎，望空喷去，叫一声变！即变作三二百个小猴，周围攒簇。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。
课堂导入
思考：毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。
课堂导入
克隆猴“中中”“华华”诞生
动物细胞核移植技术
01
探究新知
受体细胞：接受细胞核的细胞（即去核的卵母细胞）
供体细胞：提供细胞核的细胞
一、动物细胞核移植技术
1.概念
2.原理
3.生殖方式
4.种类
卵母细胞
动物细胞
取核
去核
移入
重组细胞
发育
新胚胎
发育
克隆动物
将动物一个细胞的_______移入_____________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。
细胞核
去核的卵母细胞
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
动物细胞核的全能性
无性生殖
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
动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
一、动物细胞核移植技术
思考
1.克隆猴“中中”和“华华”的诞生震惊了全世界，非灵长类动物的体细胞核移植非常困难，原因是什么？
①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
2.为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
克隆是一个很广的概念，凡是新形成的事物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次：
单克隆抗体技术、PCR技术（一般指DNA分子扩增）
分子克隆：
细胞克隆：
个体克隆：
动物细胞培养技术、植物细胞培养技术
植物组织培养技术、核移植技术
体细胞核移植的过程
02
探究新知
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
减数分裂Ⅱ中期（正常排出的卵子一般处于MⅡ期）
思考
1.为什么选MⅡ期卵母细胞作为细胞核的受体细胞？
①体积大，易操作；
②细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质；
③卵黄多，营养物质丰富。
去核：显微操作
去核的卵母细胞
2.卵母细胞去核的原因是什么 “去核”去的是什么？
保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞；
“核”是纺锤体-染色体复合物。
第一极体
次级卵母细胞
（由于MⅡ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）
MⅡ期的次级卵母细胞
思考
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
3.视频中卵母细胞去核的方法是什么？
卵母细胞去核视频
方法：显微操作法（最常用）
其他方法：梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等。
优点：在没有穿透卵母细胞透明的情况下去核或使其中的DNA变性，对卵母细胞伤害小。
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
去核：显微操作
去核的卵母细胞
思考
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
高产奶牛(供体)
取体细胞进行培养
供体细胞
4.用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？
因为当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
思考
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
5.将整个供体细胞注入去核卵母细胞中有何优点？
去核的卵母细胞
供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
①对卵母细胞损伤较小；
②保证供体细胞的细胞核不被破坏；
③操作方便。
直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
形成重构胚
电融合法使两细胞融合
思考
6.什么是重构胚？
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
早期胚胎
重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。
7.激活重构胚的方法有哪些？
物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等)
8.重构胚激活后是否直接进行移植？
激活的重构胚必须完成细胞分裂和发育进程,形成早期胚胎才能进行胚胎移植。
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
二、体细胞核移植的过程（以克隆高产奶牛为例）
早期胚胎
思考
高产奶牛(供体)
对代孕母体要求：繁殖能力强
9.你认为用体细胞核移植技术培养的克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
不是
克隆犊牛
②生物性状还受环境因素的影响。
①克隆动物遗传物质来源
核遗传物质:
全部来自
供体动物的细胞核
质遗传物质:
一部分来自 细胞，
另一部分来自____________
供体
受体卵母细胞
③克隆动物在个体发育过程中可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。
表现型 = 基因型 + 环境
用物理或化学
方法激活重构胚
使其完成细胞分裂和发育
对体细胞 进行培养
采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身上取体细胞
显微操作 去核
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
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
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
归纳小结：体细胞核移植的过程
思考
10.整个过程中应用到了哪些技术？
动物细胞培养；
动物细胞融合；
早期胚胎培养；
胚胎移植；
动物细胞核移植
11.动物体细胞核移植技术证明了什么？
动物体细胞的细胞核具有全能性。
交互模拟实验
单击上方链接
1.实验链接
2.操作方法
打开界面
请先点击相应步骤按钮再根据语音和操作反馈提示进行操作
3.实验界面预览
动物体细胞核移植模拟实验
1.传统医药实验常以小鼠为研究对象，但因其与人类遗传背景相差较远而存在诸多弊端。2018年中国科研团队利用一只流产的雌性猕猴胚胎的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”，她们的诞生具有重大意义。以下相关叙述错误的是（　　）
A．去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞
B．这对“姐妹花”是经无性繁殖产生的，依据的原理有动物细胞核的全能性
C．克隆这对猕猴时利用的体细胞核移植技术比胚胎细胞核移植技术更容易成功
D．克隆猴与人类遗传背景更接近，以其为模型研发药物对治疗人类疾病具有一定的参考价值
习题巩固
C
2.（2024·河北保定·二模）下图是某克隆羊培育过程模式图，下列叙述错误的是（ ）
A．该克隆羊的遗传物质来自A羊和B羊，基因型为aa
B．从A羊卵巢采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期
C．使用电刺激等方法激活重组细胞使其完成细胞分裂和发育
D．将重组细胞移植到C羊子宫的过程为细胞核移植过程
习题巩固
D
胚胎移植
3.（2025·广东惠州·二模）犏牛是牦牛与黄牛杂交产生的后代，它融合了双亲的优良性状，但其雄性不育缺陷长期制约着良种扩繁。如图表示克隆犏牛的培育过程，下列叙述，正确的是（ ）
A．克隆犏牛的成功，证明了动物体细胞具有全能性
B．该技术通过激活重构胚，使其完成减数分裂并开始发育
C．耳缘细胞作为核供体是因为其已高度分化，不再分裂
D．克隆得到的雄性犏牛依然会表现出雄性不育的特征
习题巩固
D
有丝分裂
体细胞核
易获取、分裂能力稳定
4.2018年1月，中国科学院宣布世界首例体细胞克隆猴“中中”和“华华”诞生，标志着我国在非人灵长类动物克隆领域取得重大突破。下图为克隆猴的诞生过程简图，下列相关叙述正确的是（　　）
A．克隆猴“中中”的遗传物质全部来自B猴，与A猴和C猴无关
B．该技术说明高度分化的动物体细胞具有全能性
C．若B猴成纤维细胞核中某基因发生突变，则该突变可能会遗传给克隆猴“中中”
D．C猴因需要为克隆猴提供早期发育所需的营养物质从而影响克隆猴的基因型
C
体细胞核
习题巩固
体细胞核移植技术的应用
前景及存在的问题
03
探究新知
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（一）应用前景
1.在畜牧生产中
加速家畜 、促进优良畜群繁育。
遗传改良进程
2018年，中国西北农林科技大学成功克隆荷斯坦奶牛“妞妞”，其核供体为年产奶量超10吨的精英母牛。后续批量克隆的奶牛群体乳蛋白含量提升12%，繁殖效率提高30%。
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（一）应用前景
2.在医药卫生领域
①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_____________生产珍贵的医用蛋白。
生物反应器
乳腺生物反应器
换成核移植过程相关细胞
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（一）应用前景
2.在医药卫生领域
②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于
__________。
异种移植
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（一）应用前景
2.在医药卫生领域
③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，将它们移植给患者时可以避免发生______________。
治疗性克隆
免疫排斥反应
病人
取核
去核卵母细胞
重构胚胎
各种细胞组织或器官
诱导
取出
体细胞
核移植
移植
成纤维细胞
取出
转入相关因子
iPS细胞
各种细胞组织或器官
胚胎干细胞
取出
诱导
移植
治疗性克隆
iPS细胞治疗
细胞发生转化
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
治疗性克隆与iPS细胞治疗
体细胞核移植技术 诱导iPS细胞
过程
细胞的来源
操作难度
都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的
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，它重编为干细胞的成功率就越低
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、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞
涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作
技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践
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、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（一）应用前景
3.在科研领域
①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。
②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。
③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。
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（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。
白鳍豚
金丝猴
北方白犀牛
北方白犀牛是全球最濒危的哺乳动物之一，截至2024年，仅剩两只雌性个体（纳金和法图），且均为不孕老龄，物种已处于功能性灭绝边缘。为挽救这一物种，科学家尝试通过体细胞核移植技术（克隆）结合基因编辑进行干预。
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（二）存在的问题
1.成功率低：
克隆胚胎移植成功率平均不到10%
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、免疫缺陷等。
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；
3.健康问题：
2.理论研究较为滞后：
韦尔穆特与克隆羊多莉
克隆羊多莉真身标本
“多莉”存活不足7年，远低于平均寿命
习题巩固
1.（2024·河北邯郸·二模）体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生、拯救濒危动物等方面有着广泛的应用前景。下列关于动物细胞核移植技术应用的叙述，错误的是（ ）
A．哺乳动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植的
B．克隆动物与供核动物的遗传性状完全相同，原因是遗传物质主要分布在细胞核中
C．利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产医用蛋白
D．将患者细胞核移植到胚胎干细胞，诱导重组干细胞发育形成的器官可避免免疫排斥反应
B
不完全相同
习题巩固
2.体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。下列关于体细胞核移植技术的应用前景及存在问题的叙述，错误的是（　　）
A.利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
B.从“多莉”再到“中中”“华华”，体细胞核移植技术发展到今天已相当成熟，成功率较高
C.利用体细胞核移植技术培育后代可以避免细胞核供体的线粒体遗传病基因传递给后代
D.有研究者指出，绝大多数克隆动物存在健康问题，如体型过大、脏器缺陷、免疫失调等
B
非常低
理论基础
动物细胞核的全能性
无性生殖
原理
生殖方式
采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ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
核移植过程
应用前景
畜牧生产
保护濒危物种
医药卫生
课堂小结
科研领域
练习与应用
04
一、概念检测
1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，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
教材P55
练习与应用
D
一、概念检测
2.2017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( )
教材P55
练习与应用
C
A.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、
母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
二、拓展应用
1.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，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？
教材P55
练习与应用
是否赞成克隆大熊猫，学生的回答只要言之有理，就应该予以支持；并且还应该让他们认识到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。
二、拓展应用
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。
教材P55
练习与应用
在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到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。
3.（2025·陕西西安·二模）大熊猫是我国珍稀濒危物种，部分个体存在繁殖障碍。科研人员为增加大熊猫种群数量，计划利用核移植技术结合胚胎移植技术培育后代，过程如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．对供体细胞培养时，需保证其增殖能力与核的完整性，为核移植提供优质供体核
B．过程②去核的卵母细胞需培养至减数第二次分裂中期，以利于核融合
C．重构胚激活时可通过电刺激等物理方法，使其完成细胞分裂和发育进程
D．丁熊猫的遗传物质完全来自甲熊猫，代孕丙熊猫为胚胎发育提供营养和场所
练习与应用
D
4.（2026·安徽滁州·一模）我国科学家经过多年的试验，成功得到体细胞克隆猴。为了提高胚胎的发育率和妊娠率，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA处理。培育克隆猴的流程如下图，下列叙述错误的是（　　）
A．该过程体现了猴的体细胞核具有全能性
B．用灭活的病毒短暂处理有利于诱导细胞融合
C．“去核”的“核”其实是纺锤体与染色体的复合物
D．Kdm4d的mRNA和TSA均通过修饰DNA来影响基因表达
练习与应用
D
修饰组蛋白/影响组蛋白的乙酰化修饰
练习与应用
5.2019年1月24日，我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱体细胞克隆猴在中国诞生，开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的BMAL1（生物节律基因）敲除猴A6的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建的一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是（ ）
A．体细胞核移植技术的基础是动物细胞培养
B．5只克隆猴细胞的核基因型与核供体细胞的完全一致
C．取自新鲜卵巢的卵母细胞可以直接作为受体细胞使用
D．该研究可以弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
C
培养到MⅡ期
练习与应用
6.2019年7月21日代孕猫在胚胎移植66天后顺利分娩，我国首例完全自主培育的克隆猫“大蒜”诞生。“大蒜”是一只非常可爱的短毛猫，小猫现在健康状况良好。这次成功培育克隆猫是世界为数不多的成功案例之一，标志着我国在克隆领域又迈进了一大步。如图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图，请回答下列有关问题：
练习与应用
(1)动物组织经处理后的初次培养称为 。动物细胞的体外培养需要满足营养物质的供应，适宜的温度、pH和渗透压， 的环境以及气体环境。
(2)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，一般要在卵母细胞培养至 （时期）再进行，目前普遍使用的去核方法是 。
(3)克隆猫“大蒜”与死亡的“大蒜”的性状表现不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因： 。
(4)“大蒜”克隆成功，说明了 具有全能性。
显微操作法
无菌无毒
MⅡ
原代培养
动物体细胞的细胞核
生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制
（卵母细胞细胞质中的遗传物质也能影响克隆动物的性状）

展开更多......

收起↑