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(共16张PPT)
第2节 动物细胞工程
第3课时
动物体细胞核移植技术和克隆动物
自从1997年“多莉羊”体细胞克隆成功后，人类就打开了一扇新的窗户。
20年间，许多哺乳类动物的体细胞克隆相继获得成功，不仅诞生出马、牛、羊、猪和骆驼等大型家畜，还诞生了小鼠、大鼠、兔、猫等多种实验动物。
世界性难题：与人类最为相近的非人灵长类动物的体细胞克隆，于2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心非人灵长类平台诞生; 12月5日，“中中”的妹妹“华华”也顺利诞生。
动物细胞核移植技术
在动物体细胞核移植中，为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
一个主要限制性因素是供体细胞核在受体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。
另一方面，对非人灵长类动物胚胎操作技术尚不完善。
1.什么是动物细胞核移植技术？原理是什么？
动物细胞核移植技术
是将动物一个细胞的细胞核移入到去核的卵母细胞中，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。
原理：
动物细胞核具有全能性
2.动物细胞核移植分类？
细胞分化程度低，恢复全能性容易
细胞分化程度高，恢复全能性不容易
体细胞核移植
胚胎细胞核移植
全能性大小：受精卵＞生殖细胞＞体细胞
用核移植方法得到的动物称为克隆动物。
克隆动物：
既然体细胞全能性不易恢复，为什么不用胚胎细胞进行核移植呢？
动物体细胞核移植很有意义的，如果是一个成年人得病了需要器官更换，使用他本人的体细胞核移植，产生器官，这个器官就会和他的基因一模一样，不会有任何的排斥，如果使用胚胎的细胞核移植，就不可能得到和他的基因一模一样的器官了。
体细胞核移植的过程
如何进行体细胞核移植呢？以克隆高产奶牛为例
1.写出体细胞核移植的基本过程？
减II期
去核卵母细胞
代孕母体
新个体（与供体遗传物质基本相同）
4.供体细胞指什么？来自于什么个体？为何要培养10代以内？
指提供细胞核的那个细胞
培养的动物细胞一般当传代至10～50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突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
来自具优良性状的个体，如：优质高产奶牛
2.基本过程分为几个阶段？移植过程用到了哪些生物技术？
两个阶段，核移植和胚胎移植
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等。
3.通过动物体细胞核移植技术，实现克隆动物的过程属于
，体现了 。
无性繁殖
动物细胞核具有全能性
5.什么细胞用作核受体细胞？为什么？
受体细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，因为该期细胞内促进个体发育的活性物质的活性高，是作为受体细胞的最佳时期细胞。
其次，卵母细胞：1.体积大，易操作。2.含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。3.卵黄多，营养物质丰富，为发育提供丰富的营养。
6.在将体细胞的核移植到受体卵母细胞之前，为什么必须先去掉卵母细胞的核？去掉的“核”是指什么？
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，必须将受体细胞的遗传物质去掉或破坏。
减II中期卵母细胞中的“核”是纺锤体-染色体复合物，“去核”是指去除该复合物。
8.为什么要把供体细胞整个注入去核卵母细胞，而不只注入供体的核？
保证供体的所有遗传物质进入去核卵母细胞。
9.注入的是供体细胞，而不是供体的核，为什么叫“核移植技术”？
因为供体细胞的细胞核拥有完整的遗传信息，对后代的性状表达起决定性的作用，线粒体DNA编码的基因很少，表达的蛋白主要存在于线粒体中，与线粒体自身氧化磷酸化产生能量的功能相关，与后代的性状表达并没有很大的关系。
10.通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？
用物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活受体细胞，使其完成减数分裂和发育进程。
7.去核的方法有哪些？
普遍使用的方法是显微操作法。也有梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
11.最终得到的克隆动物真的是供体动物100%复制么？
不是。克隆动物细胞中绝大部分DNA来自于供体细胞核，但其核外还有少量的DNA，即线粒体DNA是来自于受体卵母细胞。此外，即便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体动物100%的复制。
12.供体细胞的细胞质中的遗传物质是否也能表达出相应性状？
核移植后的细胞质中同时存在供体细胞和受体细胞的线粒体，到底这些线粒体是可以共存，还是一种消失一种保留，这个还处于研究阶段。
13.动物克隆实例很多，为何多莉就举世闻名呢？
在2019年2月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多莉”培育成功前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上“多莉”的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低“多莉”的重大意义，因为它是世界是第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。意味着在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性。
14.对比“多莉”和教材高产奶牛的克隆过程，找出操作过程中的不同点？哪一种方法更科学？
多莉：
奶牛：
受体细胞是去核卵细胞；
是将供体细胞核注入受体细胞；
受体细胞是去核卵母细胞；
是将供体细胞注入受体细胞；
卵母细胞中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，用它作受体更易成功。将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
15.体细胞核移植技术（SCNT）与诱导IPS细胞（IPSC）相比，有什么相似或不同之处？
都能获取胚胎干细胞
SCNT存在的问题
IPSC存在的问题
伦理学问题、人卵细胞来源和遗传疾病问题、技术复杂度和效率问题
效率问题、安全问题
核移植的意义
①为遗传疾病的治疗提供了重要途径
②优化物种、保存濒危动物、克服杂交障碍、创造新物种和以及基因动物的扩群也有重要意义
③可以降低畜牧业的成本，缩短育种年限，提高生产效率。
④对研究胚胎发育过程中的细胞分化、基因调控、核质关系等生物学基础理论问题也有重要价值。
⑤解决器官移植中存在的器官来源紧缺和免疫排斥的问题。
体细胞核移植技术的应用前景
（1）加速家畜遗传改良进程、促进优育畜群繁育。
（2）转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许
多珍贵的医用蛋白。
（3）转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异种移植。
（4）以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，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免疫排斥反应。
（5）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。
（6）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。
（7）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。
（8）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。
体细胞核移植技术存在的问题
(1)成功率非常低。
(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，如异常肥胖、发育困难、脏器缺陷、免疫失调等。
(3)克隆动物食品的安全性存在争议等。
(4)克隆动物的各个环节有待改进。

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