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第3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
【本节聚焦】
1、什么是动物细胞核移植技术？
2、动物体细胞核移植的基本过程是什么？
3、体细胞核移植技术的应用前景有哪些？
4、怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？
一、动物细胞核移植技术
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。
卵母细胞
动物细胞
取核
去核
移入
重组细胞
发育
新胚胎
发育
克隆动物
用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
2.原理：
动物细胞核的全能性
3.分类：
胚胎细胞核移植：
体细胞核移植：
细胞分化程度 ，
表现全能性 ；
细胞分化程度 ，
表现全能性 。
低
相对容易
高
十分困难
非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因（P52)
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
从1996年“多莉羊”成功诞生后，短短20年，人们已成功克隆出多种动物。
一、动物细胞核移植技术
二、体细胞核移植的过程
1、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什么时期，为什么？
2、卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？为什么要“去核”？
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？用这些方法处理重构胚的目的？
6、克隆牛的性别、基因型与谁基本相同？
大家一起思考下列问题
（以体细胞克隆牛为例）
二、体细胞核移植的过程
供体
受体
选择10代以内
10代以内的细胞一般保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。当传代至10-50代左右时，部分细胞核型可能会老化或DNA损伤，存在失去分裂能力或癌变风险。
供体一般选用传代10代以内的细胞，为什么？
供体：_______________________________；
受体：____________________。
提供细胞核的动物
去核的卵母细胞
二、体细胞核移植的过程
二、体细胞核移植的过程
（1）为什么选择卵母细胞作为核移植受体细胞？
培养到MⅡ期
含有激发和促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
②卵母细胞体积大，易操作
③卵黄多，营养物质丰富。
（2）采集的卵母细胞应培养至什么时期，为什么？
正常排出的卵细胞即处于MⅡ期，此时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。
二、体细胞核移植的过程
去核：显微操作法
实际上是去除纺锤体-染色体复合物
（3）去核的方法？“去核”去的是什么？
（4）卵母细胞为什么要“去核”？
保证克隆动物的核基因全部来自重要利用价值的动物
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
补充：核移植技术中普遍使用的去核方法(P54)
目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。
还有人采用梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等方法。
这些方法时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。
二、体细胞核移植的过程
指人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力。
（5）注入“去核卵母细胞”的是“整个供体细胞”还是“供体细胞的细胞核”？为什么？
原因：①保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便
②对卵母细胞损伤较小
直接将供体细胞注入去核卵母细胞的透明带内
√
显微注射法
二、体细胞核移植的过程
（6）诱导融合的方法？？
融合的结果？
电融合法
供体核进入卵细胞，形成重构胚
（7）什么是重构胚？
激活重构胚的方法？
激活重构胚的目的？
物理或化学方法
使其完成细胞分裂和发育进程
（如电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）
二、体细胞核移植的过程
(9)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？
② 生物性状还受环境因素的影响
① 克隆动物遗传物质来源
核遗传物质:
全部来自 。
供体动物的细胞核
质遗传物质:
一部分来自 细胞，
另一部分来自 。
供体
受体卵母细胞
③ 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
性状表现 = 基因+ 环境
与供体相同
无性繁殖
(8)繁殖方式是什么？新生牛的性别、基因与谁基本相同？
进行同期发情处理，使胚胎移植前后所处生理条件达到一致
重构胚
电融合法
早期胚胎
用物理或化学方法激活重构胚
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
将供体细胞显微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
供体细胞培养
从供体身上取体细胞
将胚胎移入受体（代孕）母牛体内
早期胚胎培养
动物细胞培养
胚胎移植
动物细胞核移植
使其完成细胞分裂和发育
该过程用到哪些技术手段？
动物细胞融合技术
二、体细胞核移植的过程
保护濒危物种，增加濒危物种存活数量
克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白
畜牧生产
医药卫生
科学研究
保护
物种
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
研究克隆动物可深入了解胚胎发育及衰老过程
转基因克隆动物的细胞、组织、器官用于异体移植
以患者作供体培育核移植胚胎干细胞诱导分化成相应组织器官进行移植，避免免疫排斥反应
克隆遗传背景相同动物，分析致病基因
克隆特定疾病模型动物，研究致病机制、开发药物
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.应用前景
乳腺生物反应器
三、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
(1)该技术的成功率非常低。
(3)相对于技术研究，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。
(2)绝大多数克隆动物存在健康问题，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。
6.供体细胞注入卵母细胞的优点 __________________
7.诱导融合的方法____________________
8.融合的结果______________________________
9.重构胚概念_________________________________________
动物细胞核移植的过程
1.采集的卵母细胞应培养至_____________________
2.选择MⅡ期卵母细胞的原因
①____________________________________
②_________________________
③_________________________
3.卵母细胞去核的方法_________________
4.“去核”去的是什么？________________________
5.去核的原因________________________________________________________
MⅡ期（减数分裂Ⅱ中期）
卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富
细胞体积大，易于操作
显微操作（去核）法
纺锤体-染色体复合物
含有促进细胞核表现全能性的物质
保证克隆动物核内遗传物质全部来自有重要利用价值的动物
操作方便，对供体细胞核损伤小
电融合法
供体核进入卵母细胞，形成重构胚
人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力
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
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
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（ ）
诱导iPS细胞VS体细胞核移植技术
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。
目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些成果也将直接影响它们今后的应用。

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