《2.2 動物體細胞核移植技術(shù)與克隆動物》教學(xué)課件2

動物體細胞核移植與克隆動物“（悟空）拔一把毫毛，丟在口中嚼碎，望空噴去，叫一聲‘變！’，即變作三二百個小猴，周圍攢簇（cù）?！边@是《西游記》中的一段描述，展示了中華先賢的想象力。毫毛來自體細胞，我們能用體細胞“變”出一群猴嗎？2017年，中國的科學(xué)家將這一幕變成了現(xiàn)實，他們利用體細胞核移植技術(shù)成功克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。核移植相當(dāng)于孫悟空的“魔法”?？寺『锏倪^程當(dāng)然不會像孫悟空吹口氣那么簡單，最大的困難是如何才能激發(fā)動物細胞表達其全能性。1.概念：

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(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。動物細胞核的全能性無性生殖2.原理：3.生殖方式：動物體細胞核移植技術(shù)用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物。為何不稱為“克隆技術(shù)”而是“核移植技術(shù)”？克?。–lone）技術(shù)：

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”（實為復(fù)制）分子克隆:細胞克隆:個體克隆:動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，植物細胞培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)，核移植技術(shù)單克隆抗體技術(shù)、PCR技術(shù)

“中中”、“華華”是世上第一例經(jīng)體細胞核移植出生的非人靈長動物。具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長類動物。4.哺乳動物核移植分類胚胎細胞核移植：體細胞核移植：細胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易細胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難因此動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。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(fù)其分化前的功能狀態(tài)，導(dǎo)致胚胎發(fā)育率低②對非人靈長類動物胚胎操作的技術(shù)尚不完善★說出與克隆“多莉”的不同之處?！餅槭裁匆M行動物細胞培養(yǎng)？★為什么沒有取出細胞核？★為什么要去掉卵母細胞的核？動物體細胞核移植的過程采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期。（使用設(shè)備從卵巢采集卵母細胞）細胞體積比較大，易操作。卵黃多，營養(yǎng)豐富，為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。此時卵母細胞已發(fā)育成熟，細胞質(zhì)中具有激活重構(gòu)胚以及早期胚胎發(fā)育的必需因子。為什么要選擇MⅡ期卵母細胞作為受體細胞？正常排出的卵子即處于MⅡ期。供體細胞的選擇和培養(yǎng)一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞，為什么？

因10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型，保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。

提供細胞核的個體要有重要利用價值的動物的體細胞。原因：保證克隆動物的遺傳物質(zhì)最大限度來自優(yōu)良供體方法：顯微操作去核法卵母細胞去核實質(zhì)：去除紡錘體-染色體復(fù)合物目前動物細胞核移植技術(shù)中也有人采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)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。對卵母細胞損傷較??；保證供體細胞的細胞核不被破壞，操作方便。供體細胞植到卵母細胞將供體細胞注入去核卵母細胞中的原因？直接將供體細胞，注入去核卵母細胞透明帶。

通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母細胞，形成重構(gòu)胚胎。重構(gòu)胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛內(nèi)早期胚胎

用物理或化學(xué)方法（如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚胎，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。

生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛（克隆牛）。思考：用上述技術(shù)培育的克隆動物，是對體細胞供體動物進行了100%的復(fù)制嗎？為什么？①克隆動物的線粒體遺傳物質(zhì)一般來自于受體卵母細胞。②生物的性狀不完全由基因決定，環(huán)境也有重要影響。③可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。體細胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細胞相比，有什么相似或不同之處？請你預(yù)測它們應(yīng)用前景的差異。

兩者都能生成干細胞，但各過程是完全不同的。

前者可生成帶有核供體細胞遺傳物質(zhì)的胚胎干細胞；后者需在細胞中表達幾個關(guān)鍵基因，將細胞逆轉(zhuǎn)到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。前者對核供體細胞有較高要求，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；可后者的細胞來源相對廣些，如纖維細胞、B淋巴細胞、脂肪干細胞等都可誘導(dǎo)成為iPS細胞。前者涉及采集卵母細胞、去核、融合等復(fù)雜的操作；后者的技術(shù)流程相對簡單，可更適合用于生產(chǎn)實踐。采集卵母細胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)重構(gòu)胚將供體細胞注入去核的卵母細胞電融合法使兩細胞核融合激活重構(gòu)胚使其完成細胞分裂和發(fā)育過程早期胚胎將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛從供體身上取體細胞通過顯微操作去核用到的技術(shù)：細胞核移植、細胞培養(yǎng)細胞融合、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植體細胞核移植知識歸納（2）治療人類疾病，治療性克隆作為供體1.加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育（1）克隆動物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)醫(yī)用蛋白（3）核移植胚胎干細胞，誘導(dǎo)分化成相應(yīng)的細胞、組織或器官后移植給患者2.在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景3.在科研領(lǐng)域（1）研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；（2）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；（3）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(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。4.在保護瀕危物種方面該技術(shù)有望增加瀕危物種的存貨數(shù)量。1.該技術(shù)的成功率非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)有待進一步改進。2.相對于技術(shù)研究，核移植的理論研究較為滯后，需要與發(fā)育生物學(xué)、細胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。3.絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，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、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。體細胞核移植技術(shù)存在的問題1.假設(shè)世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它“復(fù)生”的方案中可行的是（）A.將野驢的基因?qū)爰殷H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(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D課堂練習(xí)2.如圖是克隆羊的培育流程圖，相關(guān)說法錯誤的是（）A.卵母細胞可以從屠宰場收集，并在體外培養(yǎng)到減Ⅱ中期B.從供體羊中取上皮細胞需要用胰蛋白酶進行處理C.在顯微鏡下用微型吸管將卵母細胞中的染色體-紡錘體復(fù)合物吸出D.上皮細胞細胞核進入卵母細胞后即可自行發(fā)育成胚胎D3.

2017年，某國批準(zhǔn)了首例使用細胞核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”的申請。其培育過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是（）CA.該技術(shù)涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術(shù)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、母及卵母細胞捐獻者的部分基因4.下列關(guān)于體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用的敘述，不正確的是（）A.轉(zhuǎn)基因克隆動物的組織、器官可作為異種移植的供體B.研究克隆動物和動物細胞有利于了解胚胎發(fā)育過程C.有望用體細胞核移植技術(shù)增加瀕危動物的存活數(shù)量D.用克隆動物作疾病模型可用于治療人類的各種疾病D5.2018年《細胞》期刊報道，中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細胞對非人靈長類動物進行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}：（1）“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指_______________________________________________________________________________________________________________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。

將動物的一個細胞核，移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中使其重組并發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)不變（2）哺乳動物的核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植，胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度______（填“大于”或“小于”）體細胞核移植，其原因是______________________________________________。（3）在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體。通常，所得到的兩個克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目_______（填“相同”或“不同”），性染色體組合______（填“相同”或“不同”

）。小于

胚胎細胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對容易相同不同（1）圖中的甲為蘇格蘭綿羊，乙為多莉羊。那么，a和b是通過_______分裂形成的，其DNA含量是體細胞的_______；c肯定是___細胞，乙的遺傳性狀與提供_______的綿羊一致。（2）產(chǎn)生甲和乙的過程分別是_________和______。減數(shù)一半體細胞核有性生殖克隆6.世界上第一只克隆羊“多莉”的培育過程如圖所示，請據(jù)圖回答：（3）在形成乙的過程中，需要將d的細胞核取出，將c細胞核移入d細胞內(nèi)，此技術(shù)叫