资源简介

(共29张PPT)
第二节
动物体细胞核移植技术和克隆动物
01.
核心素养
社会责任：
能够理性看待体细胞核移植技术存在的问题。
科学探究：
概述动物细胞核移植技术的过程，举例说出动物体细胞核移植技术的应用前景。
生命观念：
引导学生了解动物体细胞核移植技术。
02.
课标要求
1. 说出动物细胞核移植技术的概念及分类。
2. 简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
3. 简述体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。
体细胞核移植技术
SOMATIC NUCLEAR TRANSFER TECHNIQUES
2017 年 11 月 27 日,中国科学院公布世界上首只体细胞克隆猴 “中中” 诞生，10 天后第二只克隆猴 “华华” 诞生。
这是人类第一次实现非人灵长类哺乳动物体细胞克隆，标志着中国的克隆技术走在了世界的前列！
什么是动物细胞核移植技术？
将动物一个细胞的细胞核移入 的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成动物个体的技术。
动物细胞
核移植
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
去核
新胚胎
减数分裂Ⅱ中期（MⅡ期）卵母细胞中的“核”其实是纺锤体一染色体复合物。这里所说的“去核”是去除该复合物。
以克隆羊“多莉”的诞生为例：
去除
细胞核
黑色代孕母羊 C
克隆羊“多莉”
白色母羊 A
黑色母羊 B
提取
细胞核
卵母细胞
体细胞
去核的卵母细胞
细胞融合
移植
产 下
克隆羊“多莉”的细胞核遗传物质来源于母羊 。
A
哺乳动物核移植
类型
分为 细胞核移植和 细胞核移植。
胚胎
体
胚胎细胞核移植 体细胞核移植
分化程度
全能性强度
核移植难度
低
高
高
低
容易
困难
哺乳动物核移植
动物细胞核移植技术的原理是 具有全能性。
动物细胞的细胞核
动物细胞本身不具备全能性。
易混点
动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高，其分化潜能逐渐受到限制，不能经培养直接发育成完整的动物个体。
在动物体细胞核移植中，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，终于在 2017 年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。
一方面
对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
另一方面
体细胞核移植过程
SOMATIC NUCLEAR TRANSFER TECHNIQUES
应用体细胞核移植技术，我国已成功地克隆了牛、羊、猪和猴等多种哺乳动物。
下面以克隆高产奶牛为例，来说明体细胞核移植的大致过程。
体细胞核移植的过程
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到 MⅡ 期
高产奶牛
(供体）
通过显微操作去核
从牛身体的某部位上取体细胞进行培养
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
将胚胎移入受体(代孕）母牛体内
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的牛犊
体细胞核移植的过程
供体
体细胞
采集
卵母细胞
细胞培养
供体
细胞
体外培养至MⅡ 期
显微操作去核
去核的
卵母细胞
注 入
细胞
融合
重构胚
胚胎 移植
代孕母体
生出
与供体遗传物质基本相同的克隆个体
关于重构胚
在形成重构胚后，能不能立刻移植到代孕母体内？为什么？
还需用物理或化学方法（如电刺激、Ca载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。
待其在体外发育到具备一定的胚胎结构后再进行移植。
重构胚
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。
有关体细胞核移植的问题
为什么选用减数分裂MⅡ 期的卵母细胞作受体细胞，原因是什么？
Q1
第二次分裂中期的卵母细胞内所包含的遗传物质正好等于一个正常细胞内的遗传物质。
卵母细胞的
自身优点
① 细胞体积大，易操作。
② 含营养物质丰富。
③ 含有促使细胞核表达全能性的物质。
有关体细胞核移植的问题
在将体细胞的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？
Q2
为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来供体细胞，在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。
通过显微操作去核
有关体细胞核移植的问题
你认为用上述体细胞核移植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？
Q3
第一
方面
克隆动物绝大部分 DNA 来自供体细胞核，但其核外还有少量的 DNA，即线粒体中的 DNA 来自受体卵母细胞所以，用教材中所述的方法生产的克隆动物不是对体细胞供体动物进行了 100% 的复制。
即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，体细胞供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和体细胞供体动物的完全相同。
克隆动物在个体发育过程中可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。
第二
方面
第三
方面
以上种种原因，说明上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，并不能对体细胞供体动物进行100%的复制。
有关体细胞核移植的问题
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？
Q4
有关体细胞核移植的问题
相似
不同
二者都是对体细胞进行操作，且都需要结合动物细胞培养技术才能实现，体细胞核移植技术获得的重构胚和iPS细胞都具有发育的全能性，诱导分化形成的细胞、组织、器官移植给患者时都可以避免免疫排斥反应。
体细胞核移植需要对体细胞进行去核操作，诱导 iPS 细胞需要借助载体将特定基因导入细胞。
知识拓展
目前动物细胞核移植技术中普遍使用去核方法是显微操作法。
也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是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。
通过显微操作去核
梯度离心
紫外线短时间照射
体细胞核移植的应用前景
APPLICATION PROSPECTS
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。
下面我们一一展开介绍。
畜牧生产
可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。
奶牛繁育
羊群繁育
医药卫生
生产药物
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。
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。
异种移植供体
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免疫排异反应。
器官移植
科研领域
研究克隆动物，可以帮助人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。
01.
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。
03.
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。
02.
在保护濒危动物方面，该技术有望增加濒危物种的存活数量。
04.
课标要求
——目前存在的困扰——
体细胞核移植技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进。
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。
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。
当堂检测
Q1
从母羊甲的体细胞中取出细胞核，移植入母羊乙的去核卵母细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入另一只母羊丙的子宫内。下列有关说法正确的是(　 　)
A. 生出小羊的性状与甲羊完全相同
B. 一般来说生出小羊的核基因型与甲羊完全相同
C. 生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定，所以该过程为有性生殖
D. 生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定
B
当堂检测
Q2
下列有关体细胞核移植技术的说法不正确的是 (　　 )
A. 体细胞核移植技术应用的成功率非常高
B. 克隆技术的各个环节有待于进一步改进
C. 大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题
D. 克隆动物食品的安全性问题仍然存有争议
A
当堂检测
Q3
下列不属于体细胞核移植技术的应用是 ( 　　)
A. 保护濒危物种
B. 大量生产紫杉醇
C. 获得组织器官异体移植的供体
D. 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
A
当堂检测
Q4
治疗性克隆有望解决供体器官短缺和器官移植出现的排异反应，下图表示治疗性克隆的部分过程。据图判断，下列说法正确的是(　　)
A
A. 过程①表示细胞核移植
B. 细胞A常用受精卵
C. 过程②表示脱分化过程
D. 胚胎干细胞不再增殖
当堂检测
Q5
D
下列关于体细胞核移植技术应用叙述，不正确的( 　　)
A. 克隆动物组织、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物种的存活数量
D. 用克隆动物做疾病模型可用于治疗人类的各种疾病

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