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1、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（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声变！变！，即变作三二百个小猴，周围攒簇（，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cc）。）。”这是西游记中的一段这是西游记中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。描述，展示了中华先贤的想象力。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。2.原理：动物细胞核的全能性4.种类：胚胎细胞核移植：体细胞核移植：细胞分化程度低，表现全能性容易减数分裂中期（M期）的卵母细胞
2、细胞分化程度高，表现全能性十分困难3.生殖方式：无性生殖动物细胞核移植技术一供体供体一个细胞的一个细胞的细胞核细胞核受体受体相关消息：减数分裂中期（M期）的卵母细胞中的“核”其实是：文中所说的文中所说的“去核去核”是是去除去除纺锤体体-染色体复合物染色体复合物核：纺锤体-染色体复合物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_前的功能状态，这导致了_；胚胎发育率低对非人灵长类动物_进行操作的技术尚不完善。胚胎分化非人灵长类动物：具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物动物体细胞核移植技术一1997年美国从胚胎细胞“克隆了”两只猴子2017年我国培育世界
3、上首例体细胞克隆猴克隆(clone)是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。DNA（分子）、细胞、个体思考：下列克隆分别用什么技术：动物细胞克隆 植物细胞克隆 动物克隆 植物克隆 DNA克隆 动物细胞培养核移植植物组织培养PCR技术克隆：克隆层次：动物细胞核移植技术简介植物细胞培养采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到M期从供体高产奶牛取体细胞 显微操作去核（实际上是去除 纺锤体-染色体复合物）动物细胞培养将供体细胞注入去核卵母细胞体细胞核移植的过程二（以（以体细胞克隆牛体细胞克隆牛为例）为例）电融合法使两细胞融合供体核进入卵母细胞形成重构胚激活重构胚使其完成细胞分裂
4、和发育进程早期胚胎用物理或化学方法：（如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂）将胚胎移入受体（代孕）母牛生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）体细胞核移植的过程二（以（以体细胞克隆牛体细胞克隆牛为例）为例）人工重新建构的胚胎，具有发育成完整个体的能力。1.1.该过程中应用到的技术该过程中应用到的技术动物细胞培养、动物细胞核移植动物细胞培养、动物细胞核移植早期胚胎培养、胚胎移植早期胚胎培养、胚胎移植2.2.选择选择卵母细胞卵母细胞作为核移植受体细胞的原因作为核移植受体细胞的原因卵母细胞体积大，易操作卵母细胞体积大，易操作含有促使细胞核表达全能性的物质含有促使细胞核表达全能性的物质
5、和营养条件和营养条件3.3.将将供体细胞供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：整个注入去核卵母细胞中的原因：对卵母细胞损伤较小；保保证供体供体细胞的胞的细胞核胞核不被破坏，操作方便。不被破坏，操作方便。另外，另外，细胞膜胞膜对核融合的障碍性核融合的障碍性较小。小。u选材原因：选材原因：A.卵母细胞体积卵母细胞体积大大，易操作。，易操作。B.细胞质中存在激活重构需要的细胞质中存在激活重构需要的因子因子。如促成熟因子（如促成熟因子（MPF）-其水平高低可影响供其水平高低可影响供体染色质的状态和复制。体染色质的状态和复制。u注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核?最
6、初是最初是细胞核细胞核，也是，也是核移植核移植这一名词这一名词的含义和来源。的含义和来源。后来直接将供体细胞注入去核卵母细胞的后来直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带透明带内，再用内，再用病毒介导病毒介导或或电脉冲电脉冲等方法使其等方法使其融合。融合。优点优点 操作操作简单简单，对卵母细胞损伤较，对卵母细胞损伤较小小。早早期期胚胚胎胎培培养养动动物物细细胞胞培培养养胚胚胎胎移移植植动动物物细细胞胞核核移移植植重构胚重构胚早期胚胎早期胚胎通过通过电融合法电融合法使两细胞融使两细胞融合，供体核进入卵母细胞合，供体核进入卵母细胞用用物理或化学方法激物理或化学方法激活重构胚活重构胚，使其完成，使其完
7、成细胞分裂和发育细胞分裂和发育过程过程将将胚胎移入受体胚胎移入受体（代孕）母牛体内（代孕）母牛体内采集牛卵巢中的采集牛卵巢中的卵母细胞，在体卵母细胞，在体外培养到外培养到MM期期去核的卵母细胞去核的卵母细胞供体细胞培养供体细胞培养将将供体细胞注入供体细胞注入去核的卵母细胞去核的卵母细胞通过通过显微显微操作操作去核去核高产奶牛高产奶牛（供体供体）从供体身体的某从供体身体的某一部位（如耳）一部位（如耳）上取上取体细胞体细胞生出生出与供体奶牛遗传与供体奶牛遗传物质基本相同物质基本相同的犊牛的犊牛体细胞核移植的过程二直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内1.1.在在将将体细胞的核移植到卵母细胞之前，
8、为什么必须先体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对对卵母细胞卵母细胞进行去核操作进行去核操作？为了为了使核移植的胚胎或动物的使核移植的胚胎或动物的核遗传物质核遗传物质全部来自全部来自有有重要利用价值的动物重要利用价值的动物提供的体细胞提供的体细胞。思考讨论 有关体细胞核移植的问题 P542.2.你认为用上述体细胞核移植你认为用上述体细胞核移植技术培育技术培育的克隆动物，是对体细的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了胞供体动物进行了100%100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？不是对核供体动物进行不是对核供体动物进行100%100%的复制。的复制。克隆动物克隆动物绝大部分绝大部分DNA
9、DNA来自来自供体动物供体动物的细胞核的细胞核，但，但细胞质中细胞质中的的DNADNA（线粒体中的（线粒体中的DNADNA）同时来自）同时来自供体细胞供体细胞和和受体卵母细胞受体卵母细胞性状是性状是基因与环境共同作用基因与环境共同作用的结果，的结果，可能发生可能发生基因突变、染色体变异基因突变、染色体变异等可遗传变异等可遗传变异；思考讨论 有关体细胞核移植的问题 P54 目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作显微操作法法，也有人采用，也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等等方法。这些
10、方法是在方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使的情况下去核或使其中的其中的DNADNA变性变性。相关信息P54体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生在畜牧业、医药卫生以及以及保护濒危保护濒危物种等其他领域物种等其他领域有着广泛的应用前景。有着广泛的应用前景。一、畜牧生产一、畜牧生产加速家畜加速家畜遗传改良进程遗传改良进程、促进促进优良畜群繁育优良畜群繁育。体细胞核移植技术的应用前景二、在医药卫生领域：二、在医药卫生领域：通过建立通过建立转基因转基因体细胞系，再利用体细胞核移体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因
11、克隆动物可以作为植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应生物反应器器，生产生产许多珍贵的许多珍贵的医用蛋白医用蛋白。乳腺生物反应器乳腺生物反应器体细胞核移植技术的应用前景二、在医药卫生领域：二、在医药卫生领域：在在治疗人类疾病治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为胞、组织或器官可以作为异种移植的供体异种移植的供体；以患者作为供体培育的人核移植以患者作为供体培育的人核移植胚胎干胚胎干细胞细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、，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组织或器官，将它们移植给患者时可以避避免免免疫排斥反应免疫排斥反应。
12、三、在科研领域：三、在科研领域：体细胞核移植技术的应用前景研究克隆动物可以使人类更深入地了解研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育胚胎发育及衰老过程及衰老过程；克隆一批遗传背景相同的动物克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；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。病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。保保护濒护濒危物种危物种：有望增加有望增加濒濒危物种的危物种的存活数量存活数量中华眼镜蛇大型东乌桑巴拉叶 片角变色龙黑草黄弄蝶体细胞核移植技术的应用前景
13、及存在的问题应用前景应用前景体细胞核移植技术的应用前景黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴2.存在的问题：（1 1）该技技术的的成功率非常低成功率非常低，各个技各个技术环节有待有待进一一步改步改进。（2 2）相）相对于技于技术研究，研究，核移植的理核移植的理论研究研究较为滞后滞后，需，需要与要与发育生物学、育生物学、细胞生物学和分子胞生物学和分子遗传学等学科更深学等学科更深层次的理次的理论研究相研究相结合。合。（3 3）绝大多数克隆大多数克隆动物物存在健康存在健康问题，表，表现出出遗传和生理和生理缺陷缺陷，如体型，如体型过大、异常肥胖、大、异常肥胖、发育困育困难、脏器缺陷和免疫器缺陷和免疫失失调等。等。【例
14、【例1】下列关于脊椎】下列关于脊椎动动物体物体细细胞核移植技胞核移植技术术的叙述的叙述,正确的正确的是是()A.去核的各个去核的各个时时期的卵母期的卵母细细胞都可作胞都可作为为核受体核受体B.绵绵羊的乳腺羊的乳腺细细胞可作胞可作为为核供体核供体,其成熟的其成熟的红细红细胞不可胞不可C.细细胞胞质质可可调调控同源控同源细细胞核的胞核的发发育育,不可不可调调控异源控异源细细胞核的胞核的发发育育D.核移植会用到核移植会用到显显微注射技微注射技术术,不会用到不会用到电电融合技融合技术术B【例【例2】下】下图为图为哺乳哺乳动动物物(羊羊)的生殖的生殖过过程示意程示意图图,下列叙述下列叙述错错误误的是的是
15、()A.个体个体为为克隆克隆动动物物,细细胞胞c为为高度高度分化的体分化的体细细胞胞B.个体个体的的遗传遗传性状与提供性状与提供细细胞胞c的羊不完全相同的羊不完全相同C.产产生生动动物个体物个体与与动动物个体物个体的生殖方式是不同的的生殖方式是不同的D.细细胞胞e为为完成减数分裂的卵完成减数分裂的卵细细胞胞D【例【例3】一只羊的卵母】一只羊的卵母细细胞的胞的细细胞核被另一只羊的体胞核被另一只羊的体细细胞核置胞核置换换后后,经过经过多次分裂多次分裂,再植入第三只羊的子再植入第三只羊的子宫宫内内发发育育,结结果果产产下下一只羊羔。一只羊羔。这这种克隆技种克隆技术术具有多种用途具有多种用途,但是不能
16、但是不能()A.有有选择选择地繁殖某一性地繁殖某一性别别的家畜的家畜B.繁殖家畜中的繁殖家畜中的优优秀个体秀个体C.用于保存物种用于保存物种D.改改变动变动物的基因型物的基因型D一、概念检测一、概念检测1.1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生复生”的方的方案中可行的是案中可行的是（）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，利用组织培养培育岀新个体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练习与应用D D据图分析下列叙述错误的是据图分析下列叙述错误的是（）A.该技术涉及物细胞培养、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练习与应用C C2.20172.2017年，某国批准了首例使用细胞核移年，某国批准了首例使用细胞核移 植技术培育植技术培育“三三亲婴儿亲婴儿”的申请。其培育过程可选用如下技术路线。的申请。其培育过程可选用如下技术路线。