【課件】2.2.3動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物課件人教版（2019）高中生物選擇性必修3

1、第2節(jié)動物細胞培養(yǎng)三 動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物2017年11月27日和12月5日,克隆猴“中中”和“華華”先后在上海誕生?？寺『锏恼Q生，標志著我國克隆技術(shù)走在了世界前列。靈長類動物是和人類最相似的實驗動物，對研究人類的生殖、發(fā)育和疾病等有著重要意義?？寺游锷婕暗纳锛夹g(shù)：體細胞核移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、動物細胞融合技術(shù)、早期胚胎培養(yǎng)技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。其中核心技術(shù)是體細胞核移植技術(shù)。一、動物細胞核移植1動物細胞核移植技術(shù)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)育為動物個體的技術(shù)。2哺乳動物核移植分類種類難易程度原因胚胎細胞核移植相對

2、容易分化程度低，全能性容易表現(xiàn)體細胞核移植十分困難分化程度高，全能性難表現(xiàn)將供體細胞注入去將供體細胞注入去核的卵母細胞。核的卵母細胞。二、體細胞核移植過程從屠宰場收集牛卵巢，采集卵母細胞(左邊照片為研究人員正在使用設(shè)備從牛的卵巢采集卵母細胞)，在體外培養(yǎng)到MII期從供體高產(chǎn)奶牛身體的某一部位(如耳)上取體細胞，進行培養(yǎng)高產(chǎn)奶牛高產(chǎn)奶牛(供體供體)通過顯微操作去核。通過顯微操作去核。通過電融合法使兩細胞通過電融合法使兩細胞融合，供體核進入卵母融合，供體核進入卵母細胞，形成重構(gòu)胚。細胞，形成重構(gòu)胚。用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚，使其完成細胞分裂和發(fā)

3、育進程生出與供體奶牛遺傳生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛物質(zhì)基本相同的犢牛將胚胎移入受體將胚胎移入受體(代孕代孕)母牛體內(nèi)母牛體內(nèi)二、體細胞核移植過程取供體細胞采集卵母細胞供體細胞去核卵母細胞重構(gòu)胚將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的克隆動物將供體細胞注入去核的卵母細胞1.在將體細胞的核移植到卵母細胞之前，為什么必須先對卵母細胞進行去核操作?2. 用上述體細胞核移植技術(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?為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。不是；克隆動物細胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體動物，但細胞質(zhì)中的

4、遺傳物質(zhì)同時來自供體細胞和受體卵母細胞。此外，生物性狀還受環(huán)境因素的影響。3.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。體細胞核移植技術(shù)獲得的重構(gòu)胚和iPS細胞都具有發(fā)育的全能性;不同之處:體細胞核移植技術(shù)需對卵母細胞進行去核操作，誘導(dǎo)iPS細胞需要借助載體將特定基因?qū)爰毎?。前?體細胞核移植技術(shù)主要應(yīng)用于畜牧生產(chǎn)獲得克隆動物、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域治療人類疾病;iPS細胞除用于治療人類疾病外，也可用于對體細胞編程機理、細胞再生機理等的研究。(1)原理：動物細胞核的全能性。(2)供體：有重要利用價值的動物的體細胞。(3)受體：M期卵母細胞選擇原因：a.體積

5、大，易操作；b.M期卵母細胞的細胞質(zhì)中含有激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。去核原因：保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。去核方法：常用顯微操作去核；也可采用梯度離心、紫外線短時間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法去核或使其中的DNA變性。(4)克隆動物遺傳物質(zhì)來源核內(nèi)遺傳物質(zhì)：全部來自供體細胞。細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)：一部分來自核供體細胞，另一部分來自受體卵母細胞。(1)誘導(dǎo)動物細胞融合常用的方法有PEG融合法、電融合法和滅活病毒誘導(dǎo)法；激活重構(gòu)胚的常用方法有電刺激、Ca2載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等。(2)克隆動物技術(shù)屬于無性繁殖技術(shù)。(3)動物體細胞核移植的原理是細胞核的全能性，而不是動物細胞

6、的全能性。(1)克隆動物的制備體現(xiàn)了動物細胞的全能性()(2)克隆動物的遺傳物質(zhì)全部來自供體細胞()(3)減數(shù)分裂中期卵母細胞中的“核”其實是紡錘體染色體復(fù)合物()(4)重構(gòu)胚具有發(fā)育成完整個體的能力()三、體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1.應(yīng)用前景畜牧生產(chǎn)加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白治療人類疾病(1)轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；(2)患者自身的人核移植胚胎干細胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細胞、組織或器官，將它們移植給患者時可以避免免疫排斥反應(yīng)?？茖W(xué)研究(1)研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程; (2)

7、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。保護瀕危物種 有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。(1)加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育。(2)生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。(3)用于細胞、組織或器官移植，可以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(4)使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程。(5)分析致病基因，研究疾病的致病機制，開發(fā)相應(yīng)藥物。(6)增加瀕危物種的存活數(shù)量。三、體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1.應(yīng)用前景(1)該技術(shù)的成功率仍然非常低，各個技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進一步改進。 (2) 核移植的理論研究較為滯后，

8、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，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、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。2.存在問題克隆牛的繁育過程，會涉及3頭牛，即提供卵母細胞的牛A、提供體細胞的牛B，以及代孕母牛C?？寺∨５谋硇团c上述哪些牛有關(guān)？為什么？都有關(guān)；因為克隆牛細胞質(zhì)中的基因有一部分來自提供卵母細胞的牛A，細胞核中的基因和細胞質(zhì)中的另一部分基因來自提供體細胞的牛B，代孕母牛C提供了克隆牛早期發(fā)育的環(huán)境，所以克隆牛的表型與A、B、C 3頭牛都有關(guān)。(1)體細胞克隆技術(shù)可以加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育。( )(2)克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異種移植的供體治療人類疾病，而且可以避免免疫排斥反應(yīng)。( )(3)一些研究者指出，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。( )(4)目前，體細胞克隆技術(shù)的成功率雖然比較高，但是各個技術(shù)環(huán)節(jié)還有待進一步改進。( )生物技術(shù)的發(fā)展速度很快，已滅絕生物的“復(fù)生”將不再是神話。如果世界上最后一頭野驢剛死亡，以