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(共20张PPT)
2.2.3 动物细胞核移植技术和克隆动物
“（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，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。
毫毛
来自悟空的体细胞
是否可以实现？
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培育出两只克隆猴“中中”和“华华”
动物体细胞核移植技术
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
动物体细胞核移植技术
Animal nuclear transfer techniques
（一）动物体细胞核移植技术
1.概念：
2.原理与生殖方式：
动物细胞核移植技术是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。
纺锤体——染色体复合物
减数第二次分裂中期的卵母细胞
卵母细胞
动物细胞
去核
取核
移入
重组细胞
新胚胎
克隆动物
发育
发育
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
动物细胞核的全能性
无性生殖
为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
克隆（Clone）技术：
单克隆抗体技术、PCR技术
【思考】
克隆(clone)是一很广的概念，凡指新形成的事、物与亲本一致的现象均可称为“克隆”。
克隆层次：
分子
细胞
个体
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
3.哺乳动物核移植分类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
核移植相对容易
原因：分化程度低，全能性容易表现
核移植十分困难
原因：分化程度高，全能性表现十分困难
非人灵长类动物体细胞核移植的非常困难
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分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；
（2）对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。
从屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞(研究人员正在使用设备从牛的卵巢采集卵母细胞)，在体外培养到MⅡ期
高产奶牛(供体)
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎
通过显微操作去核
从供体高产奶牛身体的某一部位(如耳)上取体细胞，进行细胞培养
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
将胚胎移入受体(代孕)母牛体内
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
4.体细胞核移植过程：
【思考 讨论】
体积大、营养多、容易操作；含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。
正常排出的卵子即处于MⅡ期。
高产奶牛(供体)
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。
为何选用卵母细胞？为何要培养到MⅡ期？
问
一般选用传代10代以内的细胞，为什么？
问
通过显微操作去核
为了使核移植的胚胎或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(供体)。
方法：显微操作去核法
梯度离心
紫外光短时间照射
化学物质处理
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。
*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
纺锤体——染色体复合物
卵母细胞去核的原因是什么？方法是？
问
将供体细胞注射入去核的卵母细胞
*直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
注入卵母细胞中的是供体细胞还是细胞核？
问
供体细胞
or
细胞核
√
将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因？
问
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。
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚胎。
将胚胎移入受体
(代孕)母牛体内
出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
为什么克隆动物的性状与和供体生物的性状基本相同，但不是完全相同？
原因：1.克隆动物的线粒体遗传物质一般来自于受体卵母细胞。
2.生物的性状不完全由基因决定，环境也有重要影响。
3.可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异
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
通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞
用物理、化学方法激活 重构胚
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
通过显微 操作去核
高产奶牛（供体）
从供体身体 上取体细胞
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛
1.该过程中应用到了哪些技术？
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
动物细胞融合
2.什么是重构胚？处理重构胚的目的是什么？
激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程
3.该技术证明了什么？
证明了动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性
【思考 讨论】
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。
体细胞移植技术 诱导iPS细胞
难易程度 复杂 简单
细胞来源 对核供体细胞有较高要求； 体细胞的分化程度越高，形成为干细胞的成功率就越低 细胞来源相对广一些，成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以
形成结果 带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞 逆转到类似胚胎干细胞的状态
体细胞核移植技术的应用前景及其存在的问题
Application prospect and existing problems of somatic cell nuclear transfer
（二）体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及保护濒危物种等其他领域有着广泛的应用前景。
应 用 前 景 畜牧生产
保护濒危动物
医药卫生
治疗人类疾病
科研
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。
有望增加濒危物种的存活数量
转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。
①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；
②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斥反应。
①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程
②克隆一批遗传背景相同的动物，通过它们之间的对比来分析致病基因
③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助。
体细胞核移植技术存在的问题
1.成功率仍然非常低。
2.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.绝大多数克隆动物还存在健康问题。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，免疫失调等。
概述
过程
动物细胞核移植
结果
生殖方式
原理
分类
动物细胞核移植
动物细胞培养
动物细胞融合
胚胎移植
早期胚胎培养
前景和问题
畜牧生产、保护濒危物种、医药卫生、治疗人类疾病、科研
成功率低、环节有待改进、健康问题
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
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
动物个体1
动物个体2
a
b
c
d
e
f
3.如图为某哺乳动物生殖过程。请回答下列问题。
（1）动物个体1产生的生殖方式是 。
（2）动物个体2是通过 获取的克隆动物；个体2的细胞质基因来自于 ，遗传性状与 基本相同；
原因是 。
（3）e细胞是 。
有性生殖
核移植
b细胞
提供c细胞个体
个体2细胞核基因来自c细胞，因此个体2的性状与提供c基本相同。
去核的卵母细胞

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