1

克隆動物是使用親本的什么細胞培育而成的?2

這些克隆動物的生殖方式屬于?1996年英國伊恩

·

維爾穆特思考

：2017年

“中中”華華”3.克隆動物培育過程中最大的困難是什么?動物細胞的全能性受到限制，

不能經培養直接發育成完整個體，4

如

何激發動物細胞表達其全能性呢?細胞核移植技術母羊AO

卵細胞去核肛母羊BA乳腺細胞取核植入●

重組卵細胞體外培養胚胎移植分娩Y1母羊C

克隆羊一多莉體細胞-Part.01第2節

動物細胞工程三動物體細胞核移植技術和克隆動物重組細胞取核用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物動物體細胞體外培養體細胞

受體動物體細胞核2.

原理

動物細胞核的全能性

注射

激活3.

生

殖

方無

性

生

殖→

保持優良性狀

整(

融合式

：

卵母細胞供體

卵母細胞

去核卵母細胞

“中中”“華華”將動物一個細胞的細胞核，移入去核的卵母細胞中，使這個重

新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。(

一)動物細胞核移植技術體細胞或者胚胎細胞的細胞核卵母細胞去核

發育發育

克隆動物1.概

念

：體

細

胞

胚胎移植(@新胚胎移入克隆胚胎具有許多與人類相似的生物學特征的靈長類動物在體細胞核移植中，非人靈長類動物體細胞核移植非常困難◎供體的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其分化前的功能狀態，這導致了胚胎發育率低。自對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術尚不完善。我國科學家成功獲得了世界上首例體細胞克隆猴。胚胎細胞核移植細胞分化程度低

，表現全能性容易體細胞核移植細胞分化程度高

，表現全能性十分困難動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植4.種類

：克隆技術：是一個很廣的概念，凡指新形成的事、物與

親本一致的現象均可稱為“克隆”。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生出來的一群遺傳特性相同的分子、細胞或個體。分子水平：一般指DNA

分子擴增細胞水平：由一個細胞分裂所形成的細胞群體。個體水平：指基因型完全相同的個體或群體。思

考

：下列克隆分別用什么技術?動物克隆—

動物體細胞核移植技術

植物克隆

—

植物組織培養技術動物細胞克隆一動物細胞培養技術DNA克隆

-PCR

技術(二)體細胞核移植的過程1997

年，美國的一個奶牛場有一頭名叫盧辛達的奶牛，年產

奶量為30.8t,

創造了世界奶牛產奶量最高新紀錄。目前世界各國

高產奶牛場奶牛，年平均產奶量一般為十幾噸，而我國奶牛產奶量

年平均水平僅為3～4t。思考：依據“多莉羊”的培育過程，如何進行優質奶牛的快速繁育?取卵母細胞

體外培養至

MⅡ期注入供體細胞培養體細胞核移植技術的流程激活早期胚胎培養顯微操作去核去核

卵母

細胞克隆

動物代孕動物重構胚電融合胚胎分娩采集卵母細胞MⅡ期去核去核卵母細胞將供體細胞注入去核的卵母細胞細胞融合重構胚↓用物理或化學方法激活重構胚將胚胎移入受

體(代孕)動物體內生出與

供體

遺傳物質基本

相同的克隆動物體細胞核移植過程取供體細胞供體細胞細胞培養(

1)為什么選擇卵母細胞作為核移植受體細

胞る體積大，易操作目含有促使細胞核表達全能性的物質?營養物質豐富。收集牛卵巢，采集卵母細胞(研究人員正在使用設備從牛的卵

巢采集卵母細胞),在體外培養

到MⅡ期(減Ⅱ中期)(此時的細胞核核膜核仁消失，

為紡錘體-染色體復合物)(2)為何要培養到MⅡ期

?此時的卵母細胞發育成熟，

細胞質中具有激活重構胚以

及早期胚胎發育的必需物質。1

卵母細胞的培養MⅡ期的次級卵母細胞(1)方法

濕微操作去核法其

它

：梯度離心、紫外線短時間照

射和化學物質處理等方法。優

點

在沒有穿透卵母細胞透明帶的情細胞傷害小。(2)卵母細胞去核的原因?為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。(3)“去核”實際去的是什么?是去除紡錘體-染色體復合物2

卵母細胞去核況下去核或使DNA

變性，對卵母MⅡ期的次級卵母細胞3

供體細胞的選擇和培養(1)供體：提供細胞核的個體；供體細胞：有重要利用價值的動物的體細胞。(2)培養過程中，

一般選用傳代10代以

內的細胞，為什么?高產奶牛(供體)

因為當傳代至10-50代左右時。部分細胞核型可能會發生變化，

而10代以內的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細胞正常的遺傳基礎。從供體高產奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細胞，進行細胞培養(1)將整個供體細胞注入去核卵母細胞的優點?一保證供體細胞的細胞核不被破壞，操作方便。當傳遞線粒體DNA:實質是直接將供體細胞注入去

核卵母細胞的透明帶內(2)兩個細胞發生融合的方法電融合法--供體核進入卵母

細胞，形成重構胚。4

供體細胞注入去核的卵母細胞將整個供體細胞注入卵母細胞電融合法(1

)重構胚：是指人工重新構建的胚胎，具

有發育成完成個體的能力。(2)如何激活重構胚?用物理或化學方法(如電刺激、

Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構胚胎(3)激活重構胚目的是?使其完成細胞分裂和發育過程。如電刺激、

Ca2+

載體、乙醇、蛋白酶合成抑

制劑等早期胚胎5重構胚的激活重構胚(1)動物體細胞核移植技術證明了?(原理)

已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性(2)從遺傳物質的角度分析，克隆動物是

對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎?一克隆動物遺傳物質來源核遺傳物質：全部來自供體動物的細胞核

質遺傳物質：一部分來自供

體

細

受體卵母細胞目

生

物

性

狀

赴部貧來景的影響。克隆動物在個體發育過程中有可能發

生基因突變、染色體變異等可遺傳變異植早期胚胎(代孕)母牛體內無性生殖生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛6

胚胎移克隆動物動物細胞融合胚胎移植早期胚胎培養重構胚用物理或化學方法激活早期胚胎↓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供體細胞將供體細胞注入去核的卵母細胞去核的卵母細胞電融合法從供體動物身上取體細胞對體細胞↓進行培養采集卵母細胞，在體外培養到MⅡ期顯微操作，

去動物細胞核移植技術動物細胞培養1.采集的卵母細胞應培養至

MⅡ期(減數分裂Ⅱ中期)2.選擇MⅡ期卵母細胞的原因

卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富

細

胞

體

積

大

，

易

于

操

作

含有促進細胞核表現全能性的物質3.

卵母細胞去核的方法

顯微操作(去核)法4.“去核”去的是什么?

紡錘體

-

染色體復合物

5.

去核的原因使核移植得到的胚胎或動物核內遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物6

.

供體細胞注入卵母細胞的優點對供體細胞損傷較小

7.誘導融合的方法

電

融

合

法 8.融合的結果供體核進入卵母細胞，形成重構胚

9.重構胚概念

人工重新構建的胚胎，具有發育成完整個體的能力

(三)體細胞核移植技術的應用前景1在畜牧生產中：加速家畜遺傳改良進程、促進優良畜群繁育2018年，中國西北農林科技大學成功克隆荷斯坦奶牛“妞妞”,其

核供體為年產奶量超10噸的精英母牛。后續批量克隆的奶牛群體乳蛋白含量提升12,繁殖效率提高30%。藥用蛋白基因啟動子乳腺生物反應器②轉基因體細胞代孕母羊2

在醫藥衛生領域：如果科學家獲得了一個藥用蛋白基因，如何生產大量藥用蛋白?

一通過建立轉基因體細胞系，再利用體細胞核移植技術培育的轉

基因克隆動物可以作為生物反應器，生產許多珍貴的醫用蛋白；含藥用蛋白

的乳汁①

將DNA注入分離

純化藥用

蛋白③以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經過誘導分化能形成相應的細胞、組織或器官，

將它們移植給患者時可以避免發生免疫排斥反應。胚胎干細胞胰島細胞

血細胞心肌細胞神經細胞肝細胞②在治療人類疾病時，轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以用于異種移植。取細胞取核去核的卵母細胞病人

核移植◎重組細胞器官移植(治療性克隆)成纖維細胞取出轉入相關因子細胞發生轉化iPS細胞誘導各種細胞組織或器官-iPS

細胞治療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。各種細胞組織或器官治療性克隆胚胎干細胞誘導核移植重構胚胎移植移植取出

體細胞去核卵母細胞病人取

出取核體細胞核移植技術誘導iPS細胞過程都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的細胞的來源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，生成干細胞的成功

率就越低可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣些，研究表明成纖維細胞、B淋巴細胞、

T淋巴細胞等都可以操作難度涉及采集卵母細胞、去

核、融合等復雜的操作技術流程相對簡單，可能更適合用于生產實踐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。(3)其他領域：⊙研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發育及衰老過程；自克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析致病基因；克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機制和開發相應的藥物提供幫助。(4)在保護瀕危物種方面該技術有望增加瀕危物種的存活數量。北方白犀牛是全球最瀕危的哺乳動物之一，截至2024年，僅剩兩只雌性個

體(納金和法圖),且均為不孕老齡，物種已處于功能性滅絕邊緣。為挽

救這一物種，科學家嘗試通過體細胞核移植技術(克隆)結合基因編輯進

行干預

。北方白犀牛金絲猴白鰭豚(四)體細胞核移植技術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I2歲

。(1)成功率低：克隆胚胎移植成功率非常低，各個技術

環節有待進一步改進。(2)健康問題：許多克隆動物表現出遺傳和生理缺陷，如體型過大、異常肥胖、發育困難、臟

器缺陷、免疫缺陷等。(3)理論研究較為滯后：需要與發育生物學、細胞生物學和分子遺

傳學等學科更深層次的理論研究相結合；“多莉”存活不足7年，遠低于平均壽命練習與應用一.

概念檢測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(

D

)A.將野驢的基因導入家驢的受精卵中，培育出新個體B.將野驢的體細胞取出，利用組織培養培育出新個體C.將野驢的體細胞兩兩融合，再經組織培養培育出新個體D.將野驢的體細胞核移植到家驢的去核卵母細胞中，經孕育培

育出新個體請。其培育過程可選用如下技術路線。據圖分析下列敘述錯誤的是(

)A.

該技術涉及動物細胞培養、細胞核移植等操作

◎

去核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核移植精子體外受精受精卵捐獻者卵母細胞取核母親卵母細胞“三親嬰兒”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C體外培養MⅡ

期

卵母細胞慶二、拓展應用1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護措施，

但由于大熊貓的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的數量