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第二章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
“（孙悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声：‘变’！即变做三二百个小猴。”
中国科学院神经科学研究所非人灵长类研究平台主任孙强及其团队的最新成果实现了这个场景。2018年1月25日，顶尖学术期刊《细胞》以封面文章在线发表了他们的成果：成功培育全球首个体细胞克隆猴。
世界上首个体细胞克隆猴“中中”和她的妹妹“华华”在中国诞生近两个月了，这意味着中国科学家成功突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题。
在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗
其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly）诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢
（1）定义：
将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，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。
动物细胞核移植
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
动物细胞核的全能性
（3）分类：
动物细胞核移植技术
如：“中中”“华华”
（2）原理：
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
（3）分类：
动物细胞核移植技术
动物胚胎细胞分化程度____，表现全能性_______________；
动物体细胞分化程度______，表现全能性_______________。
低
相对容易
高
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
一般指DNA分子扩增
由一个细胞分裂所形成的细胞群体
指无性繁殖得到的基因型完全相同的个体或群体
分子水平：
细胞水平：
个体水平：
克隆是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
（4）拓展（克隆）：
动物细胞核移植技术
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
此时期卵母细胞已发育成熟，具有受精能力
卵细胞的发育在卵泡中进行，当第一层卵泡细胞层完全包被住卵细胞后，在卵细胞的外方开始形成非细胞的膜，称为透明带。
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②卵母细胞体积大，便于操作。
③卵母细胞内营养物质丰富。
1、选择MⅡ期卵母细胞的原因
此时期卵母细胞已发育成熟，具有受精能力
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
2、卵母细胞去核的原因P54
保证克隆动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物所提供的体细胞（供体细胞）。
3、卵母细胞还有细胞核吗？
P52相关信息
纺锤体-染色体复合物
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
4、卵母细胞去核的方法
①显微操作法（最常用）
显微操作去核
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
4、卵母细胞去核的方法
①显微操作法
（最常用）
②其他方法：P54
梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。
原理：去核或使卵母细胞的DNA变性。
优点：在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核。
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
5、卵母细胞去核的原因P54
保证克隆动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物所提供的（供体）体细胞。
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
6、注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核
最初是"细胞核"，也是"核移植"这一名词的含义和来源。
后来直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内，再用病毒介导或电脉冲等方法使其融合。
优点∶操作简单，对卵母细胞损伤较小，提高了移植成功率。
将供体细胞注入去核卵细胞
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
用电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
P53相关信息
7、融合后的细胞可以直接发育成胚胎吗？
不可以，还需要利用胚胎工程中的胚胎移植等技术。
重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛（供体）取体细胞进行培养
通过显微操作去核
得到去核的卵母细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
用电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程
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
动物细胞核移植技术
（5）过程P53：体细胞核移植-克隆高产奶牛
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
8、克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？P54
动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同
克隆动物遗传物质
细胞核的DNA
来自于供体动物的细胞核
线粒体中的DNA
供体细胞和受体卵母细胞
生活环境：
在体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。
主要原因P52：
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，这导致了胚胎发育率低；
②对非人灵长类动物胚胎操作的技术尚不完善。
体细胞克隆猴-技术难点
①我国科研工作者研制出一种抑制剂和一种酶在理想浓度的搭配下形成特殊配方，极大地促进了体细胞核表现出全能性。
②我国科研工作者能在10秒内对卵母细胞进行细胞去核操作，在15秒之内将体细胞注入到卵母细胞。因为操作越快，卵细胞受损就越小，这一熟练的操作技术正是实验成功的最重要基础之一。
我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。
体细胞克隆猴-技术攻关
动物细胞核移植技术
9、动物体细胞核移植技术的原理是什么？ 该过程用到哪些技术手段？
动物细胞核的全能性
动物体细胞核移植
动物细胞培养
胚胎移植
动物细胞核移植技术
（6）应用
①畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
动物细胞核移植技术
②医药卫生领域：
A.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物反应器生产珍贵的医用蛋白。
（6）应用
动物细胞核移植技术
②医药卫生领域：
B.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
C.以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥
（6）应用
动物细胞核移植技术
动物细胞核移植技术
③科学研究：
A.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
B.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
C.克隆特定疾病模型的动物，为研究该疾病的致病机理和开发相应药物提供
（6）应用
④保护濒危物种：增加濒危物种的存活数量
动物细胞核移植技术
（6）存在的问题
①体细胞核移植技术成功率非常低
②核移植的理论研究较为滞后
③绝大多数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
存在问题
练习与应用
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
D
练习与应用
一、概念检测
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
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。

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