聚焦學習目標：

1.掌握動物體細胞核移植的概念及基本過程2.闡明體細胞核移植技術的應用前景3.理性看待體細胞核移植技術存在的問題

第2節(jié)動物細胞工程第3課時

動物體細胞核移植技術與克隆動物1.概念：將動物的一個細胞的細胞核，移入去核的卵母細胞中，使這個重新組合的細胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。2.原理：動物細胞核的全能性4.種類：胚胎細胞核移植：體細胞核移植：細胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期)的卵母細胞細胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難3.生殖方式：無性生殖一.動物細胞核移植技術供體一個細胞的細胞核受體相關消息：減數(shù)分裂Ⅱ中期（MⅡ期)的卵母細胞中的“核”其實是：文中所說的“去核”是去除紡錘體-染色體復合物核：紡錘體-染色體復合物5.非人靈長類動物體細胞核移植的困難原因1)供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其____前的功能狀態(tài)，這導致了_____________；胚胎發(fā)育率低2)對非人靈長類動物_____進行操作的技術尚不完善。胚胎分化非人靈長類動物：具有許多與人類相似的生物學特征的靈長類動物一般指DNA分子擴增，如PCR技術，還包括單克隆抗體技術。由一個細胞分裂所形成的細胞群體，如動物細胞培養(yǎng)技術、植物細胞培養(yǎng)技術。分子水平：細胞水平：個體水平：在生物學上，克隆是無性繁殖，具體地說，是指一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產(chǎn)生出來的一群遺傳特性相同的分子、細胞或個體。延伸拓展：克隆（Clone)克隆技術：是一個很廣的概念，凡指新形成的事、物與親本一致的現(xiàn)象均可稱為“克隆”。指基因型完全相同的個體或群體，如植物組織培養(yǎng)技術、核移植技術。1)選擇卵母細胞作為核移植受體細胞的原因？采集的卵母細胞應培養(yǎng)至

；2)卵母細胞去核的方法？“去核”去的是什么？3)注入去核的卵母細胞的是整個供體細胞還是供體細胞的細胞核？為什么？4)誘導融合的方法？融合的結果？5)什么是重構胚？激活重構胚的方法？用這些方法處理重構胚的目的？6)該過程用到了哪些動物細胞工程的技術手段？

自主學習：

閱讀P53圖2-18，思考下列問題二.體細胞核移植的過程（以體細胞克隆牛為例)1.卵母細胞去核2)普遍使用的去核方法是顯微操作法。也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學物質處理等方法。這些方法是在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下去核或使其中的DNA變性。1)去核的原因保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。二.體細胞核移植的過程3)“去核”實際上是去除紡錘體-染色體復合物，由于MⅡ期卵母細胞核的位置靠近第一極體，用微型吸管一般一并吸出第一極體。次級卵母細胞第一極體MⅡ期：減數(shù)第二次分裂中期2.核移植操作將供體細胞整個注入去核卵母細胞1)操作簡單，對卵母細胞損傷較小；2)保證供體細胞的細胞核不被破壞。3.誘導細胞融合的方法和結果：電融合法；形成重構胚。4.重構胚2)激活方法：用物理或化學方法（如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑)激活。1)概念：是指人工重新構建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。3)激活重構胚的目的：使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。早期胚胎培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞融合重構胚早期胚胎兩細胞融合激活重構胚采集牛卵母細胞，體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)核移植高產(chǎn)奶牛（供體)生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛顯微操作去核取體細胞將胚胎移入受體（代孕)母牛體內動物體細胞核移植5.整個過程中應用到的技術1)動物細胞培養(yǎng)2)動物細胞融合3)早期胚胎培養(yǎng)4)胚胎移植5)動物細胞核移植2)細胞質中的DNA（線粒體中的DNA)同時來自供體細胞和受體卵母細胞，一部分性狀和卵母細胞受體一致；3)生物性狀還受到環(huán)境因素的影響，克隆動物所生活的環(huán)境與核供體動物生活的環(huán)境不會完全相同。6.克隆動物的性狀表現(xiàn)表現(xiàn)型

=

基因型

+

環(huán)境1)克隆動物絕大部分DNA來自供體動物的細胞核，絕大多數(shù)性狀和核供體一致；采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛身上取體細胞顯微操作

去核對體細胞

進行培養(yǎng)去核的卵母細胞供體細胞電融合法將供體細胞注入去核的卵母細胞重構胚使其完成細胞分裂和發(fā)育早期胚胎將胚胎移入受體（代孕)母牛體內生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛早期胚胎培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞融合動物細胞核移植技術用物理或化學方法激活重構胚（如電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)思考1：用于核移植的供體細胞一般都選用傳代10代以內的細胞，這是為什么？思考2：體細胞核移植技術與誘導iPS細胞相比，有什么相似或不同之處？請你預測它們應用前景的差異。利用體細胞核移植技術和誘導iPS細胞都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的。①通過體細胞核移植技術可以生成帶有核供體細胞遺傳物質的胚胎干細胞；誘導iPS細胞需要在細胞中表達幾個關鍵基因，將細胞逆轉到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。②體細胞核移植技術對核供體細胞有較高要求，一般情況下體細胞的分化程度越高，它重編程為干細胞的成功率就越低；可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣一些，研究表明成纖維細胞、B淋巴細胞、脂肪干細胞等都可以誘導成為iPS細胞。治療性克隆與iPS細胞治療病人取核去核卵母細胞重構胚胎各種細胞組織或器官誘導取出體細胞核移植移植成纖維細胞取出轉入相關因子iPS細胞各種細胞組織或器官胚胎干細胞取出誘導移植治療性克隆iPS細胞治療細胞發(fā)生轉化③體細胞核移植技術涉及采集卵母細胞、去核、融合等復雜的操作；誘導iPS細胞的技術流程相對簡單，可能更適合用于生產(chǎn)實踐。目前，科學家還在研究由這兩種技術生成的干細胞在基因表達、DNA甲基化等方面的差異，這些研究成果也將直接影響它們今后的應用。應用前景畜牧生產(chǎn)醫(yī)藥衛(wèi)生科研保護瀕危物種加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育①轉基因克隆動物作為生物反應器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白②治療人類疾病時，轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以用于異體移植③以患者作為供體培育相應細胞、組織或器官進行移植，避免免疫排斥①研究克隆動物，使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程②克隆遺傳背景相同的動物，分析致病基因③克隆特定疾病模型的動物，研究致病機制，開發(fā)相應藥物增加瀕危物種，增加存活數(shù)量1.體細胞核移植技術的應用前景三.應用前景及存在的問題1)體細胞核移植技術成功率非常低2)核移植的理論研究較為滯后3)絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷；如體型過大，異常肥胖，發(fā)育困難，臟器缺陷，免疫失調等。2.存在的問題相關資料：培育克隆羊多莉時，共獲得了277個融合的細胞，早期發(fā)育成功的胚胎卻只有29個，移植后成功懷孕的母羊僅有1只，成功率只有0.36%。培育體細胞克隆猴時，用了127個卵母細胞，獲得109個核移植胚胎，移植給21只代孕母猴，只有6只成功懷孕，最后只誕生了2只健康的小猴，成功率為1.57%。多莉在2003年2月15日，因肺部感染而死亡，壽命只有7歲，而普通羊的平均壽命是12歲。存在問題概述過程動物細胞核移植結果生殖方式原理分類動物細胞核移植動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合胚胎移植早期胚胎培養(yǎng)前景和問題畜牧生產(chǎn)、保護瀕危物種、醫(yī)藥衛(wèi)生、科研成功率低、理論研究滯后、健康問題課堂小結1.假設世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它“復生”的方案中可行的是A.將野驢的基因導人家驢的受精卵中，培域植育出新個體B.將野驢的體細胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個體C.將野驢的體細胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個體D.將野驢的體細胞核移植到家驢的去核卵母細胞中，經(jīng)孕育培育出新個體2.2017年，某國批準了首例使用細胞核移植技術培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是A.該技術涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細胞捐獻者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給“三親嬰兒”D.“三親嬰兒”同時擁有自己父親、母親及卵母細胞捐獻者的部分基因3.下圖為哺乳動物(羊)的生殖過程示意圖,下列敘述錯誤的是(

)A.個體②為克隆動物,細胞c為高度分化的體細胞B.個體②的遺傳性狀與提供細胞c的羊不完全相同