资源简介

(共23张PPT)
第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程(3)----动物体细胞核移植技术和克隆动物
细胞工程
植物体细胞杂交
植物组织培养
动物细胞融合
动物细胞培养
动物体细胞核移植
动物细胞工程
植物细胞工程
单克隆抗体制备
学习目标
背景引入
讨论：
“悟空”拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声“变”，即变作三二百个小猴。
西游记中的这段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞变出猴来吗？
新课导入
2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所（上海）、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生（苏州）；
12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。
核移植技术
动物体细胞核移植技术①概念:原理/分类
是指将动物一个细胞的细胞核(供体)移植到一个去核的卵母细胞(受体)中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，进而发育成动物个体的技术。
胚胎细胞核移植
体细胞核移植
胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易。
体细胞分化程度高，恢复全能性相对较难。
VS
胚胎细胞核的移植成功率远高于成体细胞
分类
动物细胞核的全能性
原理
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
高度分化的植物组织仍保持着全能性，但动物细胞与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着分化程度的提高而逐渐受到限制，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。
高度分化的植物组织仍保持着全能性，但动物细胞与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着分化程度的提高而逐渐受到限制，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:原理/分类
一般指DNA分子扩增。
由一个细胞分裂所形成的细胞群体。
指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。
补充：克隆与无性繁殖
动物体细胞核移植技术
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。
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。
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
对非人灵长类动物胚胎操作的技术尚不完善
原因
名字：多利（Dolly ）
性别：雌
编号：6LL3
出生日期：1996年7月5日
出生地点：英国爱丁堡市罗斯林研究所
缔造者：韦尔穆特及其领导的小组
基因父亲：无
基因母亲：一只芬兰多塞特白面绵羊
线粒体母亲：一只苏格兰黑脸羊
生育母亲：一只苏格兰黑脸羊
子女：生育6名，存活5名
死亡日期：2003年2月14日
死亡原因：被确诊患进行性肺病后处以安乐死
世界第一例体细胞核移植的克隆动物
动物体细胞核移植技术②实例:克隆”多莉”羊
动物体细胞核移植技术②实例:克隆”多莉”羊
思考:克隆动物那么多，为什么多莉举世闻名呢？
我国已经成功克隆出牛、羊等哺乳动物。
在体细胞克隆羊多莉培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的发展。实际上，多莉的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但是这并不能降低多莉诞生的重大意义。
因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。
这一巨大的进展意味着：
在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性。
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
将供体细胞注入去核卵母细胞
收集牛卵巢，采集卵母细胞
高产奶牛（供体）
显微操作去核
取供体奶牛耳部细胞培养
将胚胎植入受体
生出与供体遗传物质基本相同的犊牛
高产奶牛的克隆过程
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(重构细胞)
体外培养到MⅡ中期
(减数第二次分裂中期)
去“核”，通常是显微操作去除纺锤体-染色体复合物，也可以用梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理使DNA变性
(教材54页相关信息)
电刺激
Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
1、供体细胞的采集与培养
5、电刺激促融使供体核进入受体卵母细胞，构建重组胚胎
6、用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成减数分裂进程
4、将供体细胞注入去核卵母细胞
3、显微操作去除卵母细胞中的核
2、受体卵母细胞的采集与体外培养
7、胚胎移植入代孕母牛体内
8、妊娠分娩与供体遗传物质基本相同的犊牛。
（ MⅡ期 ，受精时才完成）
高产奶牛的克隆过程
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
繁殖方式
原理
供体 受体
核移植之前，为何要去掉受体卵母细胞的核？
受体为什么选择去核的卵母细胞 什么时期去核 用什么方法去核
克隆动物成功证明动物细胞核具有全能性
原因:去核的卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质(①细胞体积大,易操作;②卵黄多,营养物质丰富)
供体:A羊(乳腺细胞的细胞核)
受体:B羊(去核的卵母细胞)
无性生殖
去核时期:MII中期 常用方法:显微操作去核法 (P54页)
一般选用传代10代以内的细胞，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。
保证克隆动物的核基因全部来自于供体(有利用价值的动物提供的细胞),并防止细胞染色体数目发生变化
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
克隆动物有几个亲本 核移植的克隆动物是否是供体动物100%复制
操作简单，对卵母细胞的损伤小，保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物。
3个亲本:体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。
核移植的克隆动物不是供体动物100%复制的原因：
a.克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质，
b.生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
遗传物质和性状:基本相同
遗传物质:主要来自于A羊，还来自于B羊，与C羊无关
克隆羊”多莉”长得像谁 遗传物质和性状完全相同吗
克隆羊”多莉”的性别由谁决定
整个过程中运用了哪些技术
A羊
A羊
①动物细胞培养
②核移植
③早期胚胎培养
④胚胎移植
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
对比多莉羊和高产奶牛的克隆过程，找出操作过程的不同点？
多莉克隆过程的受体细胞是去核卵细胞，
而高产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核次级卵母细胞；
多莉克隆过程是将供体细胞核注入受体细胞，
而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞注入受体细胞。
动物体细胞核移植技术③过程:以克隆高产奶牛为例
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的应用前景
保护濒危物种，增加存活数量
克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白
①畜牧生产
②医药卫生
④治疗疾病
③保护物种
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
以患者作为供体培育人核移植胚胎干细胞
转基因克隆动物可以作为异种移植的供体
允许治疗性克隆
与基因工程相结合，用转基因克隆动物生产药物蛋白。
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。
思考：
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
动物体细胞核移植技术的应用前景
动物体细胞核移植技术的存在问题
“多莉”只存活7年，远低于平均寿命
理论研究
较为滞后
克隆动物
健康问题
克隆动物
成功率低
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）
广而告知：
你还在为身体有残疾而苦恼吗？你还在为器官移植找不到合适的供体而焦虑吗？不能在这样下去了，看看我们的体细胞核移植技术吧，只需要从你身上取一个小小的体细胞，通过核移植培养出胚胎干细胞，再用胚胎干细胞诱导分化出各种组织器官，这样的器官的组织相容性抗原跟你的一摸一样，用这样的器官进行器官移植，根本就不会发生免疫排斥。不夸张的说，如果这项技术研究成熟了，以后大家换条胳膊换条腿就跟给汽车换个轮胎一样。你听明白了吗？这不是天方夜谭，巨大的前景就在眼前，你还在等什么？现在，对，就是现在，赶紧加入到生命科学的研究中来吧！
动物体细胞核移植技术
1.下列有关核移植的说法错误的是　(　　)
A. 用核移植得到的动物称为克隆动物
B. 核移植的受体细胞最好是受精卵
C. 核移植可以充分说明动物细胞核具有全能性
D. 核移植得到的克隆动物属于无性生殖
B
2.下列哪一项不属于克隆（　　）
A．利用体外扩增技术进行DNA复制
B．利用核移植技术培育出克隆绵羊
C．利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
D．利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
C
课堂检测
3.如图是克隆羊的培育流程图，相关说法错误的是（ ）
A．卵母细胞可以从屠宰场收集，并在体外培养到减Ⅱ中期
B．从供体羊中取上皮细胞需要用胰蛋白酶进行处理
C．在显微镜下用微型吸管将卵母细胞中的染色体-纺锤体复合物吸出
D．上皮细胞细胞核进入卵母细胞后即可自行发育成胚胎
D
课堂检测
4. 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
课堂检测

展开更多......

收起↑