资源简介

(共30张PPT)
2.2动物细胞工程
三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
什么是动物细胞核移植技术？
动物体细胞核移植的基本过程是什么
本节聚焦
1
2
3
体细胞核移植技术的应用前景有哪些
4
怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？
2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”（如下图)。克隆猴的过程当然不会像孙悟空吹口气那么简单，最大的困难是如何才能激发动物细胞表达其全能性。
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
克隆猴用到了什么技术？
为什么用供体猴的一个细胞核进行移植就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？
胚胎细胞克隆与体细胞克隆有什么不同？为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？
克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
拓展：
克隆
1.定义：
2.三个层次：
DNA（分子）
细胞
个体
单克隆抗体技术、
PCR技术
动物细胞培养技术
植物细胞培养技术
植物组织培养技术
核移植技术
1.概念：
将动物一个细胞的细胞核，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。
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
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
因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植
01
动物细胞核移植技术
5.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。
01
动物细胞核移植技术
思考：国内奶牛群体中，总生产性能指数超过2400的优秀奶牛，不足总量的万分之五，如何对其进行快速繁殖？
我国首批体细胞克隆优秀奶牛诞生：
绵羊“多莉”的诞生让克隆技术广为人知。27年后，中国人将它用到了良种奶牛快速繁育上。
1月31日，宁夏科技厅正式发布消息称，春节前夕，3头利用体细胞克隆技术复制的高产长寿奶牛在灵武市陆续出生，这是我国首次采用克隆技术对现存群体中终生产奶量高于100吨的优良荷斯坦奶牛个体进行种质复原保存及良种繁育。
“这批克隆牛是百吨明星奶牛群体的核心成员，也是培育自有知识产权良种奶牛的核心资源，向破解相关‘卡脖子’问题迈出了关键一步。”宁夏科技厅农村科技处处长徐小涛表示。
良种是养殖业的“芯片”，然而不争的现实是，我国奶牛良种对国外的依赖度高达70%。
纵观国内奶牛群体，适应性良好、终生奶产量超过100吨、总生产性能指数超过2400的优秀奶牛是进行良种选育的珍贵资源，但其总量不足万分之五，且分布非常分散。
02
体细胞核移植的过程
1、选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？要对卵母细胞作何处理？
2、卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？为什么要去核？
3、注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？
4、诱导融合的方法？融合的结果？
5、什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？
6、克隆动物有哪几个亲本？克隆动物的性状表现与这些亲本的关系如何？
克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？
7、该实验可以证明？
8、该过程用到哪些技术手段？
（以体细胞克隆牛为例）
认真阅读P53图2-18，思考下列问题并完成《金版》P59体细胞核移植过程：
③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。
02
体细胞核移植的过程
②卵母细胞卵黄多，营养物质丰富。
①卵母细胞体积大，易于操作
（纺锤体——染色体复合物）
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
去核原因：保证克隆动物的遗传物质最大限度来自优良供体。
动物细胞培养技术
一般选用10以内的细胞，是因为
___________________________________
10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型
*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
供体细胞注入卵母细胞的优点 _________________________
________________________
02
体细胞核移植的过程
保证供体细胞的细胞核不被破坏；操作方便。
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
克隆产生的新个体的亲本有三个：
体细胞核供体、
受体卵母细胞、
代孕母体。
①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
思考：子代是百分百复制了供体奶牛吗？
提示：生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响
②环境也会影响克隆动物的性状，其环境与供体不完全相同；
③可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。
证明了动物细胞核具有全能性。
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
动物细胞培养
MII
显微操作
供体细胞
电融合
重构胚
物理法或化学法（电刺激、Ca2+载体）
基本相同
重构胚
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
02
体细胞核移植的过程
【例1】下列关于脊椎动物体细胞核移植技术的叙述,正确的是 (　　)A.去核的各个时期的卵母细胞都可作为核受体B.绵羊的乳腺细胞可作为核供体,其成熟的红细胞不可C.细胞质可调控同源细胞核的发育,不可调控异源细胞核的发育D.核移植会用到显微注射技术,不会用到电融合技术
B
【例2】下图为哺乳动物(羊)的生殖过程示意图,下列叙述错误的是 (　　)
A.个体②为克隆动物,细胞c为高度分化的体细胞B.个体②的遗传性状与提供细胞c的羊不完全相同C.产生动物个体①与动物个体②的生殖方式是不同的D.细胞e为完成减数分裂的卵细胞
D
C
6.由细胞形态判断,在克隆过程中最不适合提供细胞核的是(　　)
A B
C D
A
7.核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞,下列有关叙述错误的是 (　　)A.MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质B.MⅡ期卵母细胞体积比较大,操作起来相对容易C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中D.MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响
D
克隆是指由一个共同的祖先，通过无性繁殖产生一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
拓展：
克隆
1.定义：
2.三个层次：
DNA（分子）
细胞
个体
单克隆抗体技术、
PCR技术
动物细胞培养技术
植物细胞培养技术
植物组织培养技术
核移植技术
应用前景 畜牧生产
医药卫生
科研
保护濒危物种
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
①作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白
②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体移植
③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
①使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程
②分析致病基因
③研究致病机制，开发药物
增加濒危物种存活数量
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
应用前景
体细胞核移植在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
（1）在畜牧生产中
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
（2）在医药卫生领域：
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；
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
乳腺生物反应器
（2）在医药卫生领域：
②在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植；
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。
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
①成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进；
②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；
③一些研究者指出，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，如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
03
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
存在的问题
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
练习与应用
一、概念检测
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
练习与应用
一、概念检测
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
提示：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。
练习与应用
二、拓展应用
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。
提示：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。
练习与应用
二、拓展应用

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