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问题探讨
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
问题探讨
2017年我国科学家培育世界上首例体细胞克隆猴。
1997年美国科学家从胚胎细胞“克隆了”两只猴子。
2.2 动物体细胞核移植技术
和克隆动物
动物体细胞移植技术
资料1：1952年布里格斯和托马斯·金在《美国科学院院刊》上报道的豹蛙胚胎细胞核移植研究与该实验模式图。
动物体细胞移植技术
资料2：1958年，约翰·戈登在林蛙胚胎细胞核移植实验的基础上用非洲爪蟾幼体肠细胞核移植入去核卵细胞，发现该胚胎也能够发育为一个个体，此个体的基因组与供体细胞的一致。这是人类历史上第一例体细胞核移植动物。荣获2012年诺贝尔生理学或医学奖。
动物体细胞移植技术
动物细胞核移植：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。
原理：动物体细胞核的全能性
用核移植的方法得到的动物称克隆动物
供体
受体
一个细胞的细胞核
去掉核的卵母细胞
动物细胞核里具备全套的遗传物质
核：纺锤体-染色体复合物
动物体细胞移植技术
资料3：20世纪70年代，我国科学家童第周等人完成了鲤鱼和鲫鱼之间的细胞核移植，将鲤鱼囊胚细胞的核移植到去核的鲫鱼未受精的卵中。培育出具有正常生殖能力的鲤鲫移核鱼，肌肉蛋白含量比鲤鱼高，脂肪含量比鲤鱼低，生长速度比鲫鱼快。
去核
鲤鱼
取核
植入
重组卵细胞
卵细胞
囊胚细胞
鲫鱼
鲤鲫移核鱼
生物性状受细胞核和细胞质中遗传物质的共同控制
动物体细胞移植技术
哺乳动物核移植的类型及特点
种类 难易程度 原因
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
较容易
较难
分化程度低，全能性易表现
分化程度高，全能性难表现
动物体细胞移植技术
资料4 ：体细胞克隆哺乳动物，从左往右、从上往下依次为多莉、牛、小鼠、山羊、猪、欧洲盘羊、家兔、家猫、非洲野猫、大鼠、雪貂、狗、狼、水牛、骡子、红鹿、单峰骆驼、马及长尾猕猴。
动物体细胞移植技术
体细胞克隆动物的发展进程
为什么非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难？
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状态，导致胚胎发育率低。
②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
动物体细胞移植技术
动物体细胞移植技术
体细胞克隆牛是如何做的？
中国自主培育的体细胞克隆牛
动物体细胞移植技术
【任务1】
同学们自主文字构建克隆高产奶牛的流程
动物体细胞移植技术
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ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
动物体细胞移植技术
电融合法使两细胞融合
供体进入卵母细胞
形成重构胚
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
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）
动物体细胞移植技术
思考讨论
讨论1.将体细胞的细胞核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？
为使核移植动物的遣传物质全部来自有利用价值的动物提供的细胞。并防止细胞染色体的数量发生变化
讨论2：为什么要选用处于MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞？
①细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
②细胞体积大，便于操作。
③卵黄多，营养物质丰富。
动物体细胞移植技术
思考讨论
讨论3.你认为用上述体细胞核移植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？
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：
动物体细胞移植技术
①卵母细胞选择
选择MⅡ中期的卵母细胞的原因
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，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卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
过程
动物体细胞移植技术
③卵母细胞去核
MⅡ中期卵母细胞中的”核”其实是纺锤体—染色体复合物。”去核”是去除该复合物。
过程
通过显微操作去核
a.卵母细胞去核的原因是什么？
保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。
b.卵母细胞去核的方法
显微操作去核法
使DNA变性失活，达到去核的目的。
没有刺破卵母细胞膜，对卵母细胞伤害小。
梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理
动物体细胞移植技术
高产奶牛(供体)
②供体细胞的选择和培养
过程
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养。
思考：一般选用10代以内的细胞，为什么？
因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。
动物体细胞移植技术
④供体核移植到去核卵母细胞
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎。
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
动物体细胞移植技术
④供体核移植到去核卵母细胞
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎
思考：将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？
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。
思考：注入卵母细胞中的是供体细胞还是细胞核？
供体细胞，注入去核卵母细胞透明带
动物体细胞移植技术
用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚胎，使其完成细胞分裂和发育进程。
将胚胎移入受体
(代孕)母牛体内
⑤重构胚胎的激活、胚胎移植
动物体细胞移植技术
⑥分娩获得克隆动物
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
动物体细胞移植技术
思考讨论
1、你认为用上述体细胞核移植技术培养的克隆动物性别、基因型、表现型如何？
性别与供体相同，基因大部分相同；表现型不一定相同
①含有去核卵母细胞的细胞质DNA
②培育过程中肯出现基因突变
③表现型=基因型+环境的共同作用
动物体细胞移植技术
1.整个过程用了哪些技术？
2.新生牛的性别、基因？
3.繁殖方式？
4.原理？
思考：
动物细胞培养、细胞核移植、
与供体相同
无性繁殖
动物体细胞核的全能性
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
畜牧业
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
①通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的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。
乳腺生物反应器
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
医药卫生
1997年，转基因克隆羊波莉诞生，携带人类的一种凝血因子基因。乳汁含有一种凝血蛋白，可以制造医治血友病的药物。
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
医药卫生
②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；
③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，将它们一直给患者时可以避免免疫排斥反应。
治疗性克隆
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
①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；
②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；
③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。
科研
五只生物节律紊乱的体细胞克隆猴
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
保护濒危物种
种间克隆白肢野牛
黑足雪貂基因
该技术有望增加濒危物种的存活数量。
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
治疗性克隆与iPS细胞治疗
病人
取核
去核卵母细胞
重构胚胎
各种细胞组织或器官
诱导
取出
体细胞
核移植
移植
成纤维细胞
取出
转入相关因子
iPS细胞
各种细胞组织或器官
胚胎干细胞
取出
诱导
移植
治疗性克隆
iPS细胞治疗
细胞发生转化
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
首先用高分子化学材料——聚羟基乙酸制成所需人体器官的形状，然后植入人的细胞（这只展出的老鼠身上植入的是它自己的细胞），缝合在裸鼠背上。经过细胞快速生长，人造模子会自己降解消失，器官与老鼠成为一体，最后可移植到人体上。这种全身无毛的老鼠叫裸鼠，没有免疫力，这样才不会对那只“人耳”产生排异反应。这项技术能应用于人体组织、器官的再造。这项科研技术成熟后，人身上缺少或损坏的组织器官都可以修补上。
人造耳朵有望用于器官移植
一只在背上长出了“人耳”的活老鼠
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
资料分析：培育克隆羊多莉时，共获得了277个融合的细胞，早期发育成功的胚胎却只有29个，移植后成功怀孕的母羊仅有1只，成功率只有0.36%。
培育体细胞克隆猴时，用了127个卵母细胞，获得109个核移植胚胎，移植给21只代孕母猴，只有6只成功怀孕，最后只诞生了2 只健康的小猴，成功率为1.57%。
多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，寿命只有7岁，而普通羊的平均寿命是12岁。
存在的问题
①成功率低（概率＜10％）
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）
②核移植的理论研究较为滞后
联系与应用
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
联系与应用
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
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。
联系与应用
二、拓展应用
1.大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容并搜集相关资料了解这方面的研究进展。也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大 熊猫及其生存环境。对此你有什么看法？
是否赞成克隆大熊猫,学生的回答只要言之有理,就应该予以支持,并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究,都应该保护好大熊猫的生存环境,否则即使成功克隆了大熊猫,它们没有适宜的生存环境,也可能走向灭绝。

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