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第3课时：动物体细胞核移植技术和克隆动物
第二章 第2节 动物细胞工程
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
过渡
先贤的奇思妙想
毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？
动物细胞核移植技术及流程
一
情境一
1997年，美国的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8t，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，引进一头高产奶牛要1到2万元，价格昂贵，于是科学家采用核移植技术获得了高产奶牛，并且数量不受限制
什么是动物细胞核移植技术
胚胎细胞克隆牛与体细胞克隆牛有什么不同
【任务1】
阅读教材P52，思考并回答以下问题：
(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。
(2)原理：
动物细胞核的全能性
(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
因此动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植
1.动物细胞核移植技术
动物体细胞分化程度高，表现其全能性十分困难，因此动物体细胞核移植难度明显高于胚胎细胞核移植。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，原因是什么？
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。
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。
过渡
【任务2】
结合P53图2-18，理清“体细胞核移植”的基本过程是什么？
科学家通过体细胞核移植技术获得了类似卢辛达的高产奶牛，如果要加速高产奶牛的繁育，可以对此高产奶牛进行克隆(如图所示)
情境二
高产奶牛体细胞
动物细胞培养
屠宰场收集牛卵巢，采集卵母细胞，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）
从供体身体的某一部位（如耳）上取体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
动物细胞核移植
2.体细胞核移植的过程
(纺锤体-染色体复合物)
去核的卵母细胞
供体细胞培养
重构胚
将供体细胞注入去核的卵母细胞
动物细胞核移植
2.体细胞核移植的过程
电融合法使两细胞融合
供体核进入卵母细胞
形成重构胚
早期胚胎培养
胚胎移植
2.体细胞核移植的过程
激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程
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
将胚胎移入(受体)代孕母牛
生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛（克隆牛）
早期胚胎
重构胚
为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞？
MⅡ期卵母细胞具备受精能力，细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
将供体细胞整个注入去核卵母细胞中的原因：
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。
【任务3】
分析“体细胞核移植”
培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。
用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是为什么？
1.体细胞核移植到受体卵母细胞前，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？
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。
有关体细胞核移植的问题
思考 讨论
2.你认为用上述体细胞核移植方法生产的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
不是对核供体动物进行100%的复制。
①细胞质中的DNA（线粒体中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞
②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；
③克隆动物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；
3.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。通过体
细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物
质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达
几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的
状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。
有关体细胞核移植的问题
思考 讨论
1.下列对动物细胞核移植技术的描述中，错误的是( )
A.哺乳动物细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植
B.体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的核
C.体细胞核移植过程中通常采用减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞作为受体细胞
D.通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制
课堂检测
D
2.科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠，培育过程如图所示。下列相关叙述错误的是( )
A.细胞A为培育到MⅡ期的卵母细胞
B.克隆鼠的遗传物质主要来自鼠成纤维细胞
C.利用胚胎干细胞作为核供体更难培育克隆鼠
D.在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
课堂检测
C
3.核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞，下列有关说法错误的是（ ）
A.MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质
B.MⅡ期卵母细胞体积比较大，操作起来相对容易
C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中
D.MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响
课堂检测
D
4.下列有关动物核移植的说法错误的是（ ）
A.通过核移植得到的细胞称为重组细胞
B.对MⅡ期的卵母细胞去核操作实质上是去除纺锤体—染色体复合物
C.核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖
D.动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关
课堂检测
D
体细胞核移植技术应
用前景及存在的问题
二
克隆牛在生命早期面临较大的危险，有42%的犊牛在分娩后150日龄期间死亡，常见疾病包括脐带膨大、呼吸问题和精神沉郁等。1999年克隆羊“多莉”出现早衰现象后，克隆牛也被发现存在早亡现象，这引发了对克隆动物前景的担忧；克隆牛研究中出现了高流产率和胎儿死亡率，以及胎儿过重和胎盘异常等问题。
情境三
请同学们阅读教材第54页最后两段，了解体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题。
安乐死后的克隆羊多利
【任务4】
(1)在畜牧生产中
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
1.体细胞核移植技术的应用前景
②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；
③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，将它们一直给患者时可以避免免疫排斥反应。
(2)在医药卫生领域
1.体细胞核移植技术的应用前景
①作为生物反应器生产医用蛋白；
(3)在科研领域：
①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。
1.体细胞核移植技术的应用前景
(4)在保护濒危物种方面：
1.体细胞核移植技术的应用前景
该技术有望增加濒危物种的存活数量
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）。
胚胎移植—动物幼体产出概率＜10％
(1)成功率低
(2)克隆动物存在健康问题
(3)克隆动物食品的安全性问题存在争议
2.体细胞核移植技术存在的问题
小结：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
前景 畜牧业
保护濒危物种
医药卫生
问题 成功率非常低
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化形成相应的细胞组织或器官，可用于器官移植
①作为生物反应器生产医用蛋白；
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可用于异种移植；
克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷
1.根据体细胞核移植技术的特点进行推断，体细胞核移植技术可以用来（ ）
①有效提高濒危动物的遗传多样性
②提高某些良种家畜自然繁殖率
③解决人体器官移植供体来源短缺的问题
④为科学研究提供实验动物
⑤构建转基因克隆动物，作为生物反应器，大规模生产珍贵医用蛋白
A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.③④⑤
课堂检测
D
2.下列关于动物细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是（ ）
A.目前在实验中,科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体
B.核移植得到的克隆动物一般不存在健康问题
C.利用动物细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的动物个体
D.核移植过程中的受体细胞最好是受精卵
课堂检测
C
用物理或 化学方法激活重构胚，使其完成 细胞分裂和发育
本节小结
理论基础
动物体细胞核的全能性
胚胎细胞核移植
原理：
类型：
体细胞核移植
采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期
从供体高产奶牛身上取体细胞
显微操作去核
对体细胞进行培养
去核的卵母细胞
供体细胞
电融合法
将供体细胞注入去核的卵母细胞
重构胚
早期胚胎
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犊牛
动物体细胞核移植技术和克隆动物
理论基础
应用前景
畜牧业
保护濒危物种
医药卫生

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