1、所采用技术的理论基础 植物细胞工程通常采用的技 术 手 段 植物组织培养植物组织培养 植物体细胞杂交植物体细胞杂交植物细胞的全能性植物细胞的全能性克隆羊克隆羊“多利多利”常用的技术手段常用的技术手段动物细胞培养动物细胞培养(基础）基础）动物细胞核移植动物细胞核移植动物细胞融合动物细胞融合生产单克隆抗体生产单克隆抗体 目的：获得大量的细胞或细胞产物目的：获得大量的细胞或细胞产物 从动物机体中从动物机体中取出相关的组织取出相关的组织，将它分散成将它分散成单个细胞单个细胞，然后，放在适，然后，放在适宜的宜的培养基培养基中，让这些细胞中，让这些细胞生长和增生长和增殖。殖。胚胎或幼龄动物的组织器官胚胎或
2、幼龄动物的组织器官细胞悬浮液细胞悬浮液细胞株细胞株细胞悬浮液细胞悬浮液原代原代 无菌、无毒的环境：无菌、无毒的环境：无菌处理、加抗生素、无菌处理、加抗生素、定期更换培养液定期更换培养液 营养：营养：特别加入血清或血浆特别加入血清或血浆 温度和温度和PH：36.5度左右度左右PH为为7.27.4 气体环境：气体环境：O2细胞呼吸必需；细胞呼吸必需；C2O维维持持PH值值）大规模大规模生产有重要价值的蛋白质生物制品。生产有重要价值的蛋白质生物制品。如：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体如：病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体）基因工程技术中常用动物细胞作为受体细胞，）基因工程技术中常用动物细胞作为受体细胞，也进
3、行细胞培养。也进行细胞培养。）检测有关物质毒性。）检测有关物质毒性。）培养正常或病变细胞，用于科研。）培养正常或病变细胞，用于科研。如：如：解解决为大面积烧伤病人移植皮肤问题。决为大面积烧伤病人移植皮肤问题。（利用（利用贴壁生长贴壁生长和和接触抑制接触抑制原理）原理）植物组织培养和动物细胞培养的比较植物组织培养和动物细胞培养的比较比较项目原理培养基结果培养目的植物植物 组织组织培养培养动物动物 细胞细胞培养培养二、动物体细胞核移植技术和二、动物体细胞核移植技术和克隆动物克隆动物 1997年英国生物学家首次用成年英国生物学家首次用成年羊的（乳腺细胞）体细胞，成功地年羊的（乳腺细胞）体细胞，成功地
4、克隆出一只小母羊克隆出一只小母羊“多莉多莉”。绵绵 羊羊 1997小小 鼠鼠 1998 牛牛 1998山山 羊羊 2000 张张 涌涌 西北农林科技大学西北农林科技大学 猪猪 2000 兔兔 2001 大大 鼠鼠 2003 周周 琪琪 中科院动物所中科院动物所 狗狗 2005 已已 克克 隆隆 的的 动动 物物即无性繁殖系，是指从一个即无性繁殖系，是指从一个共同的祖先，通过共同的祖先，通过无性繁殖无性繁殖的方法产生的方法产生出来的一群出来的一群遗传特性相同遗传特性相同的分子、的分子、细胞或个体。细胞或个体。一般是指通过一般是指通过无性繁殖无性繁殖形形成动物后代。成动物后代。克隆动物克隆动物克隆
5、动物是如何实现的呢克隆动物是如何实现的呢?目前动物体细胞克隆是通目前动物体细胞克隆是通过过核移植技术核移植技术实现的实现的.是将动物的是将动物的一个细一个细胞的细胞核胞的细胞核，移入一个已经，移入一个已经去掉细胞去掉细胞核的卵母细胞核的卵母细胞中，使其中，使其重组重组并发育成并发育成一个一个新的胚胎新的胚胎，这个新的胚胎最终发，这个新的胚胎最终发育为育为动物个体动物个体。体细胞核移植体细胞核移植胚胎细胞核移胚胎细胞核移植植核核 移移 植植 分分 类类过程过程供体体供体体细胞细胞细胞细胞培养培养体细胞体细胞卵巢卵卵巢卵母细胞母细胞MII期卵期卵母细胞母细胞去核去核无核卵无核卵母细胞母细胞注入注入
6、细胞细胞融合融合重组重组细胞细胞重组重组胚胎胚胎胚胎胚胎移植移植代孕母体代孕母体生出与供体遗传生出与供体遗传物质相同的个体物质相同的个体多莉的诞生多莉的诞生1、谁是“多莉”的母亲？2、“多莉羊”是雄还是雌？问问题题卵细胞C母绵羊子宫母绵羊母绵羊乳腺细胞细胞质细胞核细胞核移植胚胎移植早期胚胎多莉羊分娩卵裂融合后的卵细胞妊娠1、加速家畜遗传改良进程，加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育促进优良畜群繁育 体细胞核移植技术的体细胞核移植技术的应应 用前景用前景2 异异 种种 器器 官官 移移 植植 可移植器官短缺可移植器官短缺 猪的器官大小、结构和功能上与人体器官相近猪的器官大小、结构和功能上与人体
7、器官相近 急性免疫排斥反应急性免疫排斥反应 基因敲除半乳糖基转移酶基因敲除半乳糖基转移酶 核移植核移植 基因敲除基因敲除SPF克隆猪克隆猪 器官移植器官移植三三 核核 移移 植植 技技 术术 的的 应应 用用3、生生 产产 药药 用用 蛋蛋 白白三三 核核 移移 植植 技技 术术 的的 应应 用用4 保保 护护 濒濒 危危 物物 种种细胞核细胞核去核卵母细胞去核卵母细胞核移植重构胚核移植重构胚三三 核核 移移 植植 技技 术术 的的 应应 用用5 培培 育育 各各 种种 疾疾 病病 动动 物物 模模 型型 应用核移植技术可以培应用核移植技术可以培育基因完全一致的实验动物育基因完全一致的实验动物
8、模型模型，为遗传学，病理学研，为遗传学，病理学研究提供良好的实验材料。究提供良好的实验材料。动物种类动物种类 疾病模型数疾病模型数 猪猪 65 猫猫 123 狗狗 203三三 核核 移移 植植 技技 术术 的的 应应 用用 展展 望望 虽然核移植技术有着广阔的应虽然核移植技术有着广阔的应用前景，并且已取得了一些进展如体用前景，并且已取得了一些进展如体细胞核移植等，但也存在着一些问题。细胞核移植等，但也存在着一些问题。主要包括主要包括 核移植效率低，动物畸形。核移植效率低，动物畸形。这要求研究人员进一步了解核质作用这要求研究人员进一步了解核质作用机理，改进培养方式。机理，改进培养方式。目目 前前
9、 存存 在在 的的 问问 题题 1、核移植效率低核移植效率低2、克克 隆隆 动动 物物 异异 常常 胎儿或新生儿死亡率极高胎儿或新生儿死亡率极高,极少数能全程发育的个体也表现为超重、呼极少数能全程发育的个体也表现为超重、呼吸系统疾病等异常表型吸系统疾病等异常表型,个别表型正常者也存在有免疫缺陷、关节炎或个别表型正常者也存在有免疫缺陷、关节炎或肾、脑畸形等问题肾、脑畸形等问题,导致克导致克 隆动物后期死亡隆动物后期死亡 据据新科学家新科学家杂志杂志2005年年8月月3日报道，日报道，韩国著名的克隆专家韩国著名的克隆专家Woo Suk Hwang一手培育一手培育出世界首只克窿犬出世界首只克窿犬阿富
10、汗猎犬，自克隆羊多阿富汗猎犬，自克隆羊多利诞生之后，公众有兴又见到一条由克窿技术培利诞生之后，公众有兴又见到一条由克窿技术培育存活下来的猎犬。育存活下来的猎犬。Hwang的研究小组共采集了的研究小组共采集了1095个母个母阿富汗猎犬的卵细胞，并将其放入一条公阿富汗猎犬的卵细胞，并将其放入一条公阿富汗猎犬体细胞核进行核移植，然后把阿富汗猎犬体细胞核进行核移植，然后把他们放置在他们放置在123个受孕母猎犬的体内。在这个受孕母猎犬的体内。在这么多受孕母猎犬中，只有三个最终成功受么多受孕母猎犬中，只有三个最终成功受孕。其中有一个流产，最后只有两个成功孕。其中有一个流产，最后只有两个成功到分娩期。其中一
11、个分娩成功的小猎犬在到分娩期。其中一个分娩成功的小猎犬在出生出生22天的时候死于肺炎。天的时候死于肺炎。多莉羊诞生的意义：多莉羊诞生的意义：多莉羊在在技术上的突破之处在多莉羊在在技术上的突破之处在于供核细胞不是胚胎细胞，而是已分于供核细胞不是胚胎细胞，而是已分化的体细胞。这说明已经分化的动物化的体细胞。这说明已经分化的动物体细胞核，仍然具有全能性体细胞核，仍然具有全能性，在，在合适合适的条件下的条件下，就可以发育成新的个体。，就可以发育成新的个体。克隆技术在繁育优良家畜、治疗克隆技术在繁育优良家畜、治疗人类遗传病、抢救濒危物种和保护生人类遗传病、抢救濒危物种和保护生物多样性等方面有广阔的应用前
12、景。物多样性等方面有广阔的应用前景。克隆的意义与应用细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉、多莉写出写出、所指的细胞工、所指的细胞工程各称：程各称：。实施细胞工程时，所需的实施细胞工程时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是的原因是：。多莉面部的毛色是多莉面部的毛色是 ，判断依据：判断依据：。继植物组织培养之后，克隆继植物组织培养之后，克隆绵羊培育成功，证明动物细胞绵羊培育成功，证明动物细胞也具有也具有 。请举例说明克隆绵羊培育成请举例说明克隆绵羊培育成功的实际意义功的实际意义：。（19991999上海高考）世界上第一只克隆绵羊上海高考）世界上第一只克隆绵羊“多多莉
13、莉”的培育等程序如图所示。请仔细看图后回答的培育等程序如图所示。请仔细看图后回答问题：问题：黑面绵羊去黑面绵羊去核卵细胞核卵细胞白面绵羊卵白面绵羊卵腺细胞核腺细胞核重组重组细胞细胞早期胚胎早期胚胎另另一头母绵羊子宫一头母绵羊子宫克隆克隆绵羊多莉绵羊多莉ab电脉冲处理电脉冲处理妊娠、出生妊娠、出生细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉羊答案、多莉羊答案1细胞核移植、胚胎移植细胞核移植、胚胎移植细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉羊答案、多莉羊答案2有利于细胞融合；卵细胞体积大，有利于细胞融合；卵细胞体积大，易操作，最主要的是卵细胞中具有易操作，最主要的是卵细胞中具有启动核基因表达的信息蛋白质分子，
14、启动核基因表达的信息蛋白质分子，能够使已经高度分化的细胞核脱分能够使已经高度分化的细胞核脱分化。化。细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉羊答案、多莉羊答案3白色、多莉羊的全部白色、多莉羊的全部核基因来自白色绵羊。核基因来自白色绵羊。细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉羊答案、多莉羊答案4全能性全能性细胞工程应用例细胞工程应用例1、多莉羊答案、多莉羊答案5保护濒危物种，繁育优育品保护濒危物种，繁育优育品种，医学上克隆器官等。种，医学上克隆器官等。胚胎发育胚胎发育:指指受精卵受精卵发育成为发育成为幼体幼体.受精卵受精卵八细胞胚八细胞胚卵裂卵裂囊胚囊胚原肠胚原肠胚幼体幼体.原肠胚原肠胚具有原肠腔具有
15、原肠腔具备三胚层具备三胚层外外胚胚层层内胚层内胚层中中胚层胚层表皮及其附属结构表皮及其附属结构神经系统和感觉器官神经系统和感觉器官脊索、真皮、肌肉脊索、真皮、肌肉内脏器官的外膜内脏器官的外膜循环、排泄和生殖系统循环、排泄和生殖系统消化道上皮消化道上皮呼吸道上皮呼吸道上皮腺体（如肝和胰）腺体（如肝和胰）生殖的类型生殖的类型 无性生殖无性生殖 不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式叫无性生殖。出新个体的生殖方式叫无性生殖。有性生殖有性生殖 由亲本产生由亲本产生有性生殖细胞有性生殖细胞（也叫配子），经过两（也叫配子），经过两性生殖细胞（如卵细胞和精
16、子）的结合，成为合子性生殖细胞（如卵细胞和精子）的结合，成为合子（如受精卵），再由合子发育成为新个体的生殖方式，（如受精卵），再由合子发育成为新个体的生殖方式，叫做有性生殖。叫做有性生殖。草莓的营养生殖草莓的营养生殖 水螅的出芽生殖水螅的出芽生殖 胚胎干细胞胚胎干细胞 当受精卵分裂发育成当受精卵分裂发育成囊胚囊胚时，内层细时，内层细胞团胞团 的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性，可以自我更新并具有分化为具有全能性，可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。体内所有组织的能力。进一步说，胚胎干细胞（进一步说，胚胎干细胞（ES细胞）是细胞）是一种高度未分化细胞。它具有发育的全功一种高度未分化细胞。它具有发育的全功能性，能分化出成体动物的所有组织和器能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。官，包括生殖细胞。显微操作仪显微操作仪
