动物体细胞核移植技术和克隆动物高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章

细胞工程第2节动物细胞工程三

动物体细胞核移植技术和克隆动物学习目标1.阐明动物细胞核移植技术的概念和原理。(生命观念)2.以文字和图示表述体细胞核移植的过程。（科学思维）3.说明体细胞核移植的应用及对生殖性克隆人等社会议题进行理性判断。(社会责任)中华先贤的奇思妙想：“（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”出猴来吗？2017年，中国的科学家利用“动物体细胞核移植技术”将这一幕变成了现实。2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中国科学院神经科学研究所(上海)、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生(苏州)；12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢?高度分化的植物细胞仍保持全能性，但动物与植物细胞不同，动物细胞的全能性会随着分化程度提高而逐渐受到抑制，分化潜能逐渐变弱。因此，目前还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体，用动物体细胞克隆的动物实际是通过核移植来实现的一、体细胞核移植技术1.动物细胞核移植技术①概念：将动物的一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体的技术。胚胎细胞核移植③分类：体细胞核移植较容易较难②原理：动物细胞核具有全能性。分化程度低，全能性易表现分化程度高，全能性难表现非人灵长类动物体细胞核移植非常困难的两个原因：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非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。一、体细胞核移植技术相关概念：动物的一个细胞的细胞核去掉核的卵母细胞形成重新组合的细胞并发育成新胚胎，继而发育成动物个体。用动物细胞核移植技术得到的动物称为克隆动物，是一种无性生殖。供体：受体：结果：克隆动物动物细胞核移植的概念理解注意：动物体细胞核移植技术的最终目的是获得克隆动物。二、体细胞核移植的过程①收集牛卵巢，采集卵母细胞，体外培养到MⅡ期③供体细胞的选择和培养②显微操作去核④将供体细胞注入去核卵母细胞⑤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⑦分娩获得克隆动物高产奶牛（供体）⑥将胚胎植入受体取供供体体细胞进行培养用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育生出与供体遗传物质基本相同的犊牛二、体细胞核移植的过程二采集卵母细胞，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用物理或化学方法激活重构胚，使其完成

细胞分裂和发育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(1)材料的选择：①供体：一般选优良动物的传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞遗传物质一般没发生变化，能保证遗传物质的稳定。②受体：一般为减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)的次级卵母细胞。(2)选择MⅡ期卵母细胞的原因：①MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质；②卵母细胞体积大，易操作；③卵母细胞卵黄多，营养物质丰富。一般不选生殖细胞，因为它的核遗传物质减半了。二、体细胞核移植的过程二采集卵母细胞，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用物理或化学方法激活重构胚，使其完成

细胞分裂和发育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(3)卵母细胞去核的目的，“去核”去的是什么？目的：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞去除的为纺锤体-染色体复合物。(4)将整个供体细胞注入卵母细胞中有何优点？

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①对卵母细胞损伤较小；②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二采集卵母细胞，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用物理或化学方法激活重构胚，使其完成

细胞分裂和发育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(5)诱导融合的方法？融合的结果？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。(6)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？激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程电刺激或Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂二、体细胞核移植的过程二采集卵母细胞，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用物理或化学方法激活重构胚，使其完成

细胞分裂和发育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(8)该过程用到哪些技术手段？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、胚胎移植早期胚胎培养动物细胞培养胚胎移植动物细胞融合动物细胞核移植技术已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性(9)该技术证明了什么？(7)新生牛的性别、基因像谁？性别与供体相同，基因与供体基本一致二

体细胞核移植的过程重构胚出生与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛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（受体）体细胞核移植技术与诱导ips细胞相比，有什么相似或者不同之处？核移植技术诱导ips细胞可以获得带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似

的状态。对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程转化为干细胞的成功率就越低可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广一些，研究表明

细胞、

细胞、

细胞等都可以诱导成为iPS细胞涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践胚胎干细胞成纤维BT都能获得干细胞拓展：克隆思考：下列克隆分别用什么技术：动物细胞克隆——动物克隆——

植物克隆——动物细胞培养植物组织培养核移植三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（1）在畜牧生产中加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（2）在医药卫生领域：①建立转基因体细胞系，再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。②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。③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、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题病人取核去核卵母细胞重构胚胎各种细胞组织或器官诱导取出体细胞核移植移植成纤维细胞取出转入相关因子iPS细胞各种细胞组织或器官胚胎干细胞取出诱导移植治疗性克隆iPS细胞治疗细胞发生转化三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（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。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题（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（不能提高生物多样性）黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题存在问题（1）该技术的成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。（2）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。（3）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。课堂小测1.动物细胞核移植技术中能用作受体细胞的通常有MⅡ期卵母细胞和受精卵。早期核移植技术中常用受精卵，后来基本上用MⅡ期卵母细胞取代了受精卵，主要原因是两者的()A.细胞大小不同 B.基因数目不同C.染色体形态不同 D.细胞质环境不同D课堂小测2.下列关于动物体细胞核移植和克隆的叙述，错误的是()A.利用体细胞核移植技术可以促进优良畜群繁育B.利用体细胞核移植培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器C.通过体细胞核移植技术获得克隆动物技术的成功率已经非常高D.克隆动物通常会表现出遗传和生理缺陷，以及会存在健康问题C课堂小测3.通过核移植等技术获得克隆哺乳动物（二倍体）的一般流程如图所示。下列说法错误的是()A.从哺乳动物卵巢中采集到的