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(共26张PPT)
2.2 动物细胞工程
——动物细胞融合技术与单克隆抗体
动物细胞核移植技术基本过程
01
02
03
05
动物细胞核移植技术应用前景
动物细胞核移植技术存在问题
问题
我们能否利用类似植物组织培养获得完整植物体的方法培养动物细胞，使其发育成一个完整的个体？
不能，高度分化的植物细胞仍保持着全能性，而动物细胞的全能性会随细胞分化程度的提高逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱。因此，目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过核移植来实现的。
动物体细胞核移植技术
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。
2.原理：
动物细胞核的全能性
动物体细胞核移植技术
卵母细胞
动物细胞
去核
取核
移入
重组细胞
发育
新胚胎
发育
克隆动物
3.生殖方式：
无性生殖
动物体细胞核移植技术
克隆动物：
用核移植的方法得到的动物
克隆（clone）是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆其实就是复制，可以发生在不同的水平，不同的层次。
“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．
动物体细胞核移植技术
3.种类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度低，恢复全能性容易
细胞分化程度高，恢复全能性十分困难
动物体细胞核移植技术
4.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：
①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
②对非人灵长类动物_____进行操作的技术尚不完善。
胚胎
分化
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。
具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物
5.动物体细胞核移植过程：
MⅡ
去核
重组细胞
重组胚胎
动物体细胞核移植技术
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：一般选用传代10代以内的细胞
因为当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。
5.动物体细胞核移植过程：
动物体细胞核移植技术
2.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Ⅱ中期（MⅡ期）的卵母细胞
细胞体积比较大，易操作。
卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。
此时具有受精能力，细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。
3.去核的方式是？
常用的是显微操作(去核)法。
还有梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。
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。
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,
显微操作去核法
（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
动物体细胞核移植技术
次级卵母细胞
去核时，由于MⅡ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
次级卵母细胞
第一极体
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）
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。
动物体细胞核移植技术
4.将供体细胞整个注入去核卵母细胞的原因：
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。
早期胚胎培养
动物细胞培养
胚胎移植
动物细胞核移植
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MⅡ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
直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
5.“去核”去的是什么？
纺锤体-染色体复合物
动物体细胞核移植技术
6.为何去核？
为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自于有重要利用价值的动物提供的体细胞。
7.该过程中应用到的技术：
早期胚胎培养
动物细胞培养
胚胎移植
动物细胞核移植
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MⅡ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
动物体细胞核移植技术
动物细胞核移植、
动物细胞培养、
动物细胞融合、
早期胚胎培养、
胚胎移植。
8.克隆动物的遗传特点
克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体；
细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。
细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞细胞质供体部分相同。
克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。
9.用上述技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但线粒体中的DNA（细胞质中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞
②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；
③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异；
动物体细胞核移植技术
10.体细胞核移植技术与诱导iPS细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。
利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。
通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。
体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些。
体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。
动物体细胞核移植技术
11.多莉羊和高产奶牛的克隆过程,哪一种更科学且易操作？
卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、活性比卵细胞高，
用它作受体更容易成功；
将供体细胞注入受体细胞，使克隆动物更像供体动物。
高产奶牛的克隆过程操作简便。
动物体细胞核移植技术
(2018·全国Ⅲ)2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指______________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________ 。
通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是__________________________________________________________。
(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体。通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。
将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中使其重组并发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术　
不变
小于
胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易　
相同
不同
①畜牧业领域：加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
体细胞核移植技术的应用前景
②保护濒危物种：有望增加濒危物种的存活数量
金丝猴
③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。
B. 治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。
C. 患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。
体细胞核移植技术的应用前景
④在科研领域：
A.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；
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，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
体细胞核移植技术的应用前景
（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。
（2）相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。
（3）绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
体细胞核移植技术存在问题
3．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卵母细胞中，最终产下了健康的婴儿。下列叙述错误的是(　　)
A．此项技术的基础是动物的细胞培养
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夫妇以及捐献健康卵母细胞的妇女三方的遗传特征
B
4．下列关于体细胞核移植技术应用的叙述，不正确的是(　　)
A．转基因克隆动物的组织、器官可作为异种移植的供体
B．研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程
C．有望用体细胞核移植技术增加濒危动物的存活数量
D．用克隆动物作疾病模型可用于治疗人类的各种疾病
D
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，利用组织培养培育出新个体
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
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。据图分析下列叙述错误的是（ ）
C
A. 该技术涉及动物细胞培养、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
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，只要言之有理，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。
2. 2003年，世界上第一只用体细胞克隆的动物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死。它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否早衰的争论。一些研究者认为，克隆动物的端粒比较短，基因表达不正常，早衰是一种必然现象。另一些研究者则认为，克隆动物的遗传物质是正常的，目前发现的早衰迹象是在克隆过程中的一些技术问题造成的;或者克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。请你搜集资料，寻找支持各方观点的研究证据。你也可以调查克隆动物存在的其他问题，并说明科学家是如何解决这些问题的。
在搜集证据的过程中，要注意证据的来源及其真实性和可靠性，虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。

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