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1、第第2 2章章 第第2 2节节动物细胞工程动物细胞工程三 动物体细胞核移植技术 和克隆动物 “悟空”拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声“变”，即变作三二百个小猴。西游记中的这段描述，展示了中华先贤的想象力。西游记中的这段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞变出猴来吗？毫毛来自体细胞，我们能用体细胞变出猴来吗？中华先贤的奇思妙想：一、动物体细胞核移植技术和克隆动物1、概念：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。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物3、种类：胚胎细胞核移植体细胞核移植动物细胞核的全
2、能性（细胞分化程度低，恢复全能性易）2、原理：（无性生殖）（细胞分化程度高，恢复全能性十分困难）因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植4.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因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，这导致了胚胎发育率低对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了世界上首例体细胞克隆猴。“多莉”是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了分化了的动物细胞核具有全能性。一、动物体细胞核移植技术和克隆动物自主探讨：认真阅读P5
3、3图2-18，思考下列问题：1.1.供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？2.2.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？3.3.受体细胞去核的方法？受体细胞去核的方法？“去核去核”去的是什么？为什么去的是什么？为什么“去核去核”？5.5.诱导融合的方法？融合的结果？诱导融合的方法？融合的结果？6.6.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？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？7.7.该过程用到哪些技术手段？该过程用到哪些技术手段？4 4
4、.为什么核移植操作是将为什么核移植操作是将供体细胞供体细胞整个注入去核卵母细胞中？整个注入去核卵母细胞中？1.1.供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么供体细胞一般都选用传代几代以内的细胞，为什么？一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术 一一般般选选用用传传代代1010代代以以内内的的细细胞胞，因因为为1010代代以以内内的的细细胞胞一一般般能能保保持持正正常常的的二二倍倍体体核核型型，保保证证了了供供体体细细胞胞正正常的遗传基础。常的遗传基础。2.2.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？有什么好处？受体细胞：减数分裂受体细胞
5、：减数分裂中期（中期（MM期期）的）的卵母细胞卵母细胞细胞体积比较大，易操作细胞体积比较大，易操作;卵黄多，营养丰富；卵黄多，营养丰富；细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术3.3.受体细胞去核的方法？受体细胞去核的方法？“去核去核”去的是什么？为什么去的是什么？为什么“去核去核”？常用的是常用的是显微操作显微操作(去核去核)法法。还有。还有梯度离心、紫外光短时间照射和化学梯度离心、紫外光短时间照射和化学物质处理物质处理等。等。“去核去核”实际上是去除实际上是去除纺锤体纺锤体-染色体复合物染色体复合物，由
6、于由于MM期卵母细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管一般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。一并吸出第一极体。保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。4 4.为什么核移植操作是将为什么核移植操作是将供体细胞供体细胞整个注入去核卵母细胞中？整个注入去核卵母细胞中？对卵母细胞损伤较小；对卵母细胞损伤较小；对卵母细胞损伤较小；对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。5.5.诱导融合的方法
7、？融合的结果诱导融合的方法？融合的结果？电融合法电融合法；形成重构胚胎。；形成重构胚胎。6.6.什么是重构胚？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？用用物理物理或或化学化学方法方法(如电刺激、如电刺激、CaCa2+2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂)激活激活重构胚重构胚是指是指人工人工重新构建的重新构建的胚胎胚胎，具有发育成，具有发育成完整个体完整个体的能力的能力。目的：目的：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。将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内7.7.该过程用
8、到哪些技术手段？该过程用到哪些技术手段？一、动物体细胞核移植技术一、动物体细胞核移植技术重构胚早期胚胎电融合法用物理或 化学方法激活重构胚，使其完成 细胞分裂和发育将胚胎移入受体（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到M期去核的卵母细胞供体细胞培养供体细胞注入去核的卵母细胞显微操作去核高产奶牛（供体）取体细胞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核移植动物细胞核移植、动物细胞核移植、动物细胞培养动物细胞培养基础基础动物细胞融合、动物细胞融合、早期胚胎培养、早期胚胎培养、胚胎移植。胚胎移植。思考讨论思考讨论思考讨论思考讨论你认为用上述体细胞核移植
9、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，原因：细胞核内遗传物质全部来自供体，细胞质中的遗传物质主要来自去核的卵母细胞生物性状还受到环境因素的影响1.如图是某克隆羊培育过程模式图，试分析获得该克隆羊的生殖方式、该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是典题应用A.无性生殖、Aa、雌激素B.无性生殖、aa、雄激素C.有性生殖、aa、雄激素D.有性生殖、AA、雌激素三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景：（1）畜牧生产：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题克隆动物作为克隆动物作为生物反应器
10、，生物反应器，生产大量医用蛋白生产大量医用蛋白克隆动物（也克隆动物（也经过转基因操作经过转基因操作）的细胞、组织、器官可作为）的细胞、组织、器官可作为异种异种移植的供体移植的供体乳汁中分泌人抗胰蛋白酶的转基因羊（2）医药卫生领域：-与基因工程的综合应用三、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（3）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。裸鼠肿瘤动物模型早衰三、体细胞核移植技术的应用前景
11、及存在的问题（4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存货数量白鳍豚金丝猴三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题n体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题：2）克隆动物存在健康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）3）克隆动物食品的安全性问题存在争议胚胎移植动物幼体产出 概率101）成功率低对点练5.(2022吉林长春高二期末)2019年1月24日，我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴5只生物节律紊乱的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、
12、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一批遗传背景一致的生物节律紊乱的猕猴模型。下列相关叙述错误的是A.体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性B.5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致C.体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接作为受体细胞D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足对点练12.如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是A.个体2为克隆动物，c可以为高度分化的体细胞B.个体2的遗传性状与提供b细胞的母本完全不同C.产生个体1的生殖方式为无性生殖D.e细胞为M中期的卵母细胞13.某研究人员将患有线粒体疾病妇女的受精卵中的细胞核移植到健康妇女捐献的去核的卵母细胞中，最终产下了健康的婴儿。下列叙述不正确的是A.此项技术的基础是动物细胞培养B.此项技术的原理与克隆羊“多莉”完全相同C.健康妇女捐献的卵母细胞的细胞质具有调控移入细胞核发育的作用D.婴儿出生后具有患病妇女及其丈夫以及捐献健康卵母细胞的妇女三方 的遗传特征