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1、2.2.1 动物体细胞核动物体细胞核移植技术和克隆动物移植技术和克隆动物学习目标学习目标1.1.掌握通过动物体细胞核移植掌握通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。技术克隆动物的过程。2.2.了解动物体细胞核移植技术了解动物体细胞核移植技术的应用前景和存在的问题。的应用前景和存在的问题。思考思考:动物细胞全能性特点？动物细胞全能性特点？1 1、分化潜能变窄：随着细胞分化程、分化潜能变窄：随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。能变窄，这是指整体细胞而言。2 2、细胞核细胞核仍具有全能性：细胞核，仍具有全能性：细胞核，它含有保持物种遗
2、传性所需的全套它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化细胞的失基因，因此高度分化细胞的细胞细胞核核仍具有全能性仍具有全能性 我们能否用植物组织培养的我们能否用植物组织培养的方法使动物细胞发育成动物个体？方法使动物细胞发育成动物个体？根据动物细胞核仍具有全能性根据动物细胞核仍具有全能性的特点的特点,怎样将动物细胞的全能性怎样将动物细胞的全能性表达；把两种动物的优良性状集合表达；把两种动物的优良性状集合在一块儿在一块儿?思考：思考：动物体细胞核移植技术动物体细胞核移植技术试管动物（婴儿）培养过程试管动物（婴儿）培养过程卵细胞卵细
3、胞精子精子体外受精体外受精受精卵受精卵胚胎胚胎新个体新个体母体子宫内母体子宫内孕育、产出孕育、产出克隆羊培育过程克隆羊培育过程黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊乳白面绵羊乳腺细胞核腺细胞核细胞核移植细胞核移植重组细胞重组细胞电脉冲刺激电脉冲刺激早期胚胎早期胚胎胚胎移植胚胎移植另一头绵羊的子宫另一头绵羊的子宫妊娠、出生妊娠、出生克隆羊多利克隆羊多利1、过程、过程供体细胞（供核）供体细胞（供核）细胞培养细胞培养体细胞体细胞卵母细胞（减中期：供质）卵母细胞（减中期：供质）去核去核无核卵母细胞无核卵母细胞注入注入细胞细胞融合融合杂种杂种细胞细胞构建重组胚胎构建重组胚胎胚胎移植胚胎移植代孕母体
4、代孕母体新个体新个体(与母体相同与母体相同的个体的个体)归纳归纳:1共分成两大阶段共分成两大阶段;核移植和胚胎移植核移植和胚胎移植2取卵细胞作受体细胞的原因是取卵细胞作受体细胞的原因是:它是最大的细胞它是最大的细胞,易操作易操作,它发它发育可直接表达性状育可直接表达性状3严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质所以有两个亲本的性状2、概念、概念:将一个动物的细胞核，移入另一个将一个动物的细胞核，移入另一个去核的卵母细胞中，使其重组发育去核的卵母细胞中，使其重组发育成一个胚胎，最终发育成动物个体成一个胚胎，最终发育成动物个体3、结果：、结果：得到克
5、隆动物得到克隆动物4、原理、原理:动物细胞的全能性动物细胞的全能性1.在体细胞的细胞核移植到受体卵母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细胞之前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？卵母细胞的核？提示：为使核移植的胚胎或动物的提示：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遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞，在供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将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。破坏。2.用于核移植的供体细胞一般都选用用于核移植的供体细胞一般都选用传代传
6、代10代以内的细胞，想一想，这代以内的细胞，想一想，这是为什么？是为什么？提示：培养的动物细胞一般当传代提示：培养的动物细胞一般当传代至至10105050代左右时，部分细胞核型代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而可能会发生突变，而1010代以内的细代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代采用传代1010代以内的细胞。代以内的细胞。.你认为用上述体细胞核移植方法生产的你认为用上
7、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克隆动物，是对体细胞供体动物进行了了100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？提示：克隆动物绝大部分提示：克隆动物绝大部分DNADNA来自于供体细胞核，来自于供体细胞核，但其核外还有少量的但其核外还有少量的DNADNA，即线粒体中的，即线粒体中的DNADNA是来是来自于受体卵母细胞。用教材中所述的方法克隆的自于受体卵母细胞。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。此外，即便动物不是供核动物完全相同的复制。此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很
8、大关系，核供体动物习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物体动物100%100%的复制。的复制。前景前景前景前景1、加快家畜遗传改良进程、加快家畜遗传改良进程2、保护频危物种、保护频危物种3、器官移植、器官移植4、利用生物反应器生产生物蛋白、利用生物反应器生产生物蛋白存在问题存在问题成功率低成功率低存在健康问题存在健康问题（一）思考与探究
9、（一）思考与探究1.幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低的与分化程度高的组织细胞化程度低的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于培养？思考一下，比较，哪一种更易于培养？思考一下，这是什么道理？这是什么道理？提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。
10、同样，织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，所以更容易培养。所以更容易培养。2.动物细胞培养要经过脱分化的过程动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？吗？为什么？提示：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结提示：脱分化又称去分化，是指分化细胞失去特有的结构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何构和功能变为具有未分化细胞特性的过程。植物的任何一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但一部分，甚至单个细胞都具有长成完整植株的能力。但要发育成完整植株，必须先脱分化，脱分化的细胞具有要发育成完整植株
11、，必须先脱分化，脱分化的细胞具有发育成任何组织的能力，然后进行再分化，形成完整植发育成任何组织的能力，然后进行再分化，形成完整植株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育株。植物细胞培养主要用于农林生产中的作物、苗木育种，快速繁育种苗、培育无病毒植株等，这就要求植物种，快速繁育种苗、培育无病毒植株等，这就要求植物的组织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用的组织或细胞先进行脱分化。动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因途，一般而言，动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整高度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了发
12、育成完整个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或个体的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所向分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使其分化成所需要的组织或器官。需要的组织或器官。3、能利用体细胞核移植技术克隆高产奶、能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达吗？请说明理由。牛卢辛达吗？请说明理由。提示：可以用体细胞核移植技术克隆高产提示：可以用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛达。卢辛达的产奶量很高，说明奶牛卢辛达。卢辛达的产奶量很高，说明它有高
13、产奶的遗传基础，利用卢辛达的体它有高产奶的遗传基础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来细胞克隆的奶牛其遗传物质基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范围如果精心培育和饲养，有可能在世界范围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改可得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。良进程。4、如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务、如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交给你，你将如何对它进行克隆？交给你，你将如何对它进行克隆？提示：首先从卢辛达耳朵（
14、也可用别的组织、器提示：首先从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，官，耳朵在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。在体外培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培从屠宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细养成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞
15、核的卵再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞核的卵母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植母细胞，使其完成减数分裂和发育过程。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎胚胎在体外短时间培养后，挑选正常卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体内。植入经同期发情处理的受体母牛体内。5.体细胞核移植技术在研究和应用上体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。了解这方面的前沿动态。提示：在研究方面，克隆动物基因组重提示：在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。大规模应用还有一定距离。