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2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物
克隆猪
克隆牛
克隆羊
　 从1996年“多莉羊”成功诞生后，短短20年，人们已成功获得多种克隆动物。
为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
克隆（Clone）技术：
从一个共同的祖先，通过无性繁殖产生遗传特性相同的分子、细胞或个体。
分类：分子克隆、细胞克隆、个体克隆。
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
一、体细胞核移植的过程
1.概念
2.原理：
3.生殖方式：
4.种类：
将动物一个细胞的 移入 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成 的技术。
细胞核
去核的卵母细胞
新胚胎
动物个体
动物细胞核的全能性
无性生殖
细胞随分化程度的提高，分化潜能逐渐减弱，全能性受到限制。
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
哪个更易成功？
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 ；
②对非人灵长类动物 进行操作的技术尚不完善。
胚胎发育率低
胚胎
分化
我国首例体细胞克隆猴
非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：
我国科学家能在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。操作越快，卵细胞受损就越小。
我国科学家研制出一种抑制剂和一种酶，在理想浓度下可以大大提升体细胞全能性。
1.神秘的配方
2.神奇的速度
克隆猴“中中”“华华”成功的秘诀：
认真阅读P53图2-18，思考下列问题：
①克隆动物的亲本有几个？有什么要求？
②选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？采集的卵母细胞应培养至 ，为什么？卵母细胞“去核”去的是什么？去核的方法？
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？处理重构胚的目的？
⑥该实验可以证明？用到哪些技术手段？
一、体细胞核移植的过程
核供体
受体
代孕母体
同一物种的健康雌性个体
具有优良性状的个体
传代10代以内的细胞
卵母细胞
克隆动物的亲本：
使克隆动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。
去核
一、体细胞核移植的过程
5.过程
透明带
卵细胞膜
细胞核
第一极体
次级卵母细胞
选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因：
采集的卵母细胞应培养至
；原因：
“去核”去的是什么？
①卵母细胞体积大，易操作；
②含有激发和促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
卵母细胞已发育成熟，细胞质中具有激活重构胚以及早期胚胎发育的必需因子。
减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）
纺锤体-染色体复合物
相关信息
卵母细胞去核的方法：
①显微操作（去核）法
②梯度离心
③紫外光短时间照射
④化学物质处理
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
一
甲
乙
MⅡ中期卵母细胞
取核
去核
核移植
重构胚
克隆动物
丙子宫
发育
方法一：
方法二：
甲
乙
MⅡ中期卵母细胞
去核
核移植（注入卵母细胞）
重构胚
克隆个体
丙子宫
发育
方法二相对方法一的优势有什么？
对卵母细胞损伤较小；保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便且成功率高。
一、体细胞核移植的过程
注入到去核卵母细胞质内
注入到去核卵母透明带内
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
一、体细胞核移植的过程
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）
人工重新建构的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
一、体细胞核移植的过程
克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？
细胞核的DNA
线粒体的DNA
供体细胞和受体卵母细胞
克隆动物遗传物质
供体动物的细胞核
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。
生物性状还受环境因素的影响。
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　
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
重构胚
早期胚胎
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞
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
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
将供体细胞注入去核的卵母细胞
高产奶牛（供体）
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
通过显微操作去核
从供体身体的某一部位上取体细胞
早期胚胎培养
动物细胞培养
胚胎移植
动物体细胞核移植
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.应用前景
①畜牧业：
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。
药用蛋白基因
（人生长激素基因、
抗凝血酶基因等）
提供受精卵
显微注射
代孕
转基因羊
生长激素
牛奶
乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
1.应用前景
②医药卫生领域：
A.乳腺（乳房）生物反应器
构建基因表达载体
1.应用前景
②医药卫生领域：
B.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；
C.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发生免疫排斥反应。
——治疗性克隆
思考·讨论：有关体细胞核移植的问题
3.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。
相同点：
不同点：①对细胞的要求：
都能生成干细胞
（体细胞核移植技术生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞）
iPS细胞：细胞来源相对广，成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。
体细胞核移植技术：要求较高，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率越低；
思考·讨论：有关体细胞核移植的问题
3.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。
不同点：②操作：
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，流程相对简单，可能更适合用于生产实践；
体细胞核移植技术：涉及采集卵母细胞、去核、融合等操作。
世界首例体细胞克隆猴“中中”“华华”在中国诞生
1.为什么要进行克隆猴的研究？
2.用克隆鼠、兔等不能进行药物筛选吗？
3.用自然界的猴进行药物筛选不可以吗？为什么一定要克隆猴进行药物筛选？
1.为什么要进行克隆猴的研究？
2.用克隆鼠、兔等不能进行药物筛选吗？
3.用自然界的猴进行药物筛选不可以吗？为什么一定要克隆猴进行药物筛选？
研究人类疾病发病机制；
研发新药时进行药物的筛选。
鼠和兔等哺乳动物与人类的亲缘关系较远，用它们筛选出来的药物对人类的效果不好甚至没有作用。
①自然界的猴繁殖慢，后代数目少；
②自然界的猴基因型不同（遗传背景不同），会干扰实验结果；
③有时用转基因猴进行药物筛选效果更好。
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.应用前景
③科研领域：
A.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。
模型组：
给正常实验大鼠（有尿酸氧化酶）灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症大鼠
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.应用前景
④保护濒危物种：
有望增加濒危物种的存活数量。
中华眼镜蛇
大型东乌桑巴拉叶片角变色龙
金丝猴
白鳍豚
黑草黄弄蝶
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
2.存在的问题
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。
①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。
②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；
③克隆动物在发育过程中出现了变异，早衰只是偶然现象。
大多数存在健康问题
克隆胚胎移植成功率平均不到10%
①技术上：
②理论上：
③实践问题：
成功率低
研究较为滞后
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、免疫缺陷等。
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
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（ ）
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
C
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？
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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