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第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
第3课时 动物体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。
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？
2017年，我国科学院神经科学研究所孙强团队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”。
01
一、体细胞核移植技术
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。
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”？
01一、体细胞核移植技术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：无性生殖难度小难度大2.原理：动物细胞核的全能性01一、体细胞核移植技术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5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因具有许多与人类相似的生物学特征的灵长类动物2017年我国培育世界上首例体细胞克隆猴1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，之后科学家成功克隆了多种大型家畜，但直到2017年才完成非人灵长类动物的克隆！如何得到单个的供体体细胞？
活动一：构建动物体细胞核移植的技术路线
卵母细胞从哪里来？需要在体外培养到什么时期？
采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
在供体细胞的细胞核移入卵母细胞前，需要先对卵母细胞进行什么操作？为什么？
从什么性状牛的身上取供体细胞？
从高产奶牛上取体细胞
动物细胞培养
做供体细胞
显微操作去核
诱导融合的方法？融合的结果？
将供体细胞注入去核卵母细胞（透明带内），电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
二、体细胞核移植的过程
活动一：构建动物体细胞核移植的技术路线
激活重构胚的方法是什么？
用这些方法处理重构胚的目的是什么？
激活重构胚的目的：
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）
有了早期胚胎，怎样才能发育成为一头真正的小牛呢？
将胚胎移入（受体）代孕母牛
生出的小牛长得像那一头牛呢？
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）
01【思考讨论】体积大、营养多、容易操作；营养物质丰富，为发育提供充足营养含有促使细胞核表达全能性的物质高产奶牛(供体)因为10代以内的细胞保证了供体细胞正常的遗传基础。为何选用MⅡ卵母细胞 问一般选用10代以内的细胞，为什么？问采集卵母细胞，体外培养至MⅡ期二、体细胞核移植的过程01通过显微操作去核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。纺锤体——染色体复合物卵母细胞去核的原因是什么？方法是什么？问为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞；并防止细胞染色体的数量发生变化方法：显微操作法二、体细胞核移植的过程01将供体细胞注射入去核的卵母细胞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。二、体细胞核移植的过程01重构胚克隆动物是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？问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供体细胞和卵母细胞生活环境：性状可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛二、体细胞核移植的过程01早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合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通过显微操作去核高产奶牛（供体）从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛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体细胞的细胞核具有全能性问该技术证明了什么？问二、体细胞核移植的过程练习与应用
1.(2021·湖北武汉质检)2017年11月27日，世界上首例体细胞克隆猴“中中”诞生；12月5日，第二例克隆猴“华华”诞生。我国科学家攻克了与人类相近的灵长类动物猕猴的体细胞克隆的难题。获得克隆猴的流程如图所示，据图回答问题：
(1)“中中”“华华”的性状与_____(填“核供体”“卵母细胞供体”或“代孕”)动物的性状基本无关。
代孕
解析　代孕动物只是为通过核移植技术得到的胚胎的发育提供营养物质和发育场所，因此克隆猴的性状与代孕动物的性状无遗传关系。
练习与应用
(2)图示过程运用了_____________(填“胚胎细胞核移植”或“体细胞核移植”)技术，该技术难度_____，原因是________________________
___________________________________________________________。
(3)欲获得单个雌猕猴体细胞，可用___________________酶处理动物组织。过程①表示去除卵母细胞的细胞核，该过程一般要将卵母细胞培养至_____期再进行。
体细胞核移植
更高
动物胚胎细胞分化程度低，表
现全能性相对容易；动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难
胰蛋白酶或胶原蛋白
MⅡ
练习与应用
(4)与克隆羊多莉培养成功一样，“中中”和“华华 ”克隆猕猴的成功证明了___________________________________。
动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
练习与应用
01加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t。（1）在畜牧生产中三、体细胞核移植的应用前景01（2）医药卫生领域：A.利用此技术培育的转基因克隆动物，可作为生物反应器生产珍贵的医用蛋白。乳腺生物反应器三、体细胞核移植的应用前景01（2）医药卫生领域：B.治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为异种移植的供体。治疗性克隆三、体细胞核移植的应用前景01（2）医药卫生领域：C.患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应。三、体细胞核移植的应用前景01①研究克隆动物可以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，可以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，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。（3）在科研领域：（4）在保护濒危物种方面：该技术有望增加濒危物种的存活数量三、体细胞核移植的应用前景01四、体细胞核移植技术存在的问题（1）成功率低：克隆胚胎移植成功率平均不到10%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。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）健康问题：（2）理论研究较为滞后：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。【拓展应用】P551. 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

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