1、课时课时3 动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物第2节 动 物 细 胞 工 程本节聚焦动物体细胞核移植的过程应用前景及存在的问题1.概念：将动物将动物一个一个细胞的细胞的 ，移入，移入 中，使这中，使这个重新组合的细胞发育成个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成，继而发育成 的技术。的技术。一、动物体细胞核移植细胞核细胞核去核的卵母细胞去核的卵母细胞新胚胎新胚胎动物个体动物个体2.哺乳动物核移植分类种类难易程度原因 核移植核移植 分化程度分化程度 ，全能性，全能性容易容易表现表现 核移植核移植分化程度分化程度 ，全能性，全能性较难较难表现表现低低高高相对容易相对容易十分困
2、难十分困难3.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因(1)在去核卵母细胞中在去核卵母细胞中不能不能完全恢复其完全恢复其 前的功能前的功能状态，这导致了状态，这导致了胚胎发育率低胚胎发育率低。(2)对非人灵长类动物对非人灵长类动物 进行操作的进行操作的技术尚不完善技术尚不完善。胚胎胚胎分化分化胚胎细胞胚胎细胞体细胞体细胞供体细胞的细胞核供体细胞的细胞核1.概念：将动物将动物一个一个细胞的细胞的细胞核细胞核，移入，移入去核去核的的卵母细胞卵母细胞中，使这个中，使这个重新组合的细胞发育成重新组合的细胞发育成新胚胎新胚胎，继而发育成，继而发育成动物个体动物个体的技术。的技术。用核移植的方法得到的动物称为
3、克隆动物。一、动物体细胞核移植(1)原理：动物细胞核的全能性动物细胞核的全能性(2)生殖方式：无性生殖无性生殖【思考】【思考】下列克隆分别用什么技术下列克隆分别用什么技术?动物细胞克隆动物细胞克隆动物克隆动物克隆植物克隆植物克隆DNA克隆克隆动物细胞培养动物细胞培养核移植核移植植物组织培养植物组织培养PCR技术技术去除纺锤体-染色体复合物减数分裂中期(M期)4.过程将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内动物细胞培养动物体细胞核移植动物细胞融合早期胚胎培养、胚胎移植动物细胞培养(1)选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？细胞体积比较大，易操作；细胞体积比较大，易操作；卵黄多，营
4、养丰富，为发育提供充足的营养；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；此时具有受精能力，细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。此时具有受精能力，细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。4.过程动物细胞培养(2)去核的方式是？常用的是常用的是显微操作显微操作(去核去核)法法；还有还有梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理梯度离心、紫外光短时间照射、化学物质处理等。等。(3)去核的实质是：去除去除纺锤体纺锤体-染色体复合物染色体复合物或者使其中的或者使其中的DNA变性变性会破坏透明带不会破坏透明带4.过程动物细胞培养(4)去核的原因？4.过程 为使核移植的胚胎或动物的为使核移植的胚胎或动物的遗
5、传物质几乎全部来自于有重要利用遗传物质几乎全部来自于有重要利用价值的动物价值的动物提供的体细胞。提供的体细胞。供体动物体细胞核移植(5)注入供体细胞而非供体细胞核的原因？降低去核操作可能导致的破坏，提高成功率，且操作简便。降低去核操作可能导致的破坏，提高成功率，且操作简便。(6)注入方法？显微注射法显微注射法4.过程动物细胞融合4.过程(7)融合方法：电融合法电融合法(8)重构胚是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力是指人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力注意：不要答杂交细胞注意：不要答杂交细胞4.过程将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内早期胚胎培养、胚胎
6、移植(9)激活重构胚的方法：物理法或化学法物理法或化学法早期胚胎eg电刺激、电刺激、电刺激、电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等等4.过程将胚胎移入受体将胚胎移入受体(代孕代孕)母牛体内母牛体内早期胚胎培养、胚胎移植(10)为什么生出犊牛与供体奶牛遗传物质基本相同？早期胚胎克隆动物的克隆动物的遗传物质遗传物质细胞核细胞核全部全部来自来自供体供体细胞的细胞核细胞的细胞核细胞质细胞质一部分一部分来自来自供体供体细胞细胞一部分一部分来自来自受体受体卵母细胞卵母细胞思考讨论有关体细胞核移植的问题2.你认为用上述体细胞核移植你认为用上述体细胞核移植技术培育技术培育的
7、克隆动物，是对体细胞的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了供体动物进行了100%的复制吗？为什么？的复制吗？为什么？不是不是克隆动物克隆动物绝大部分绝大部分DNA来自供体动物的细胞核来自供体动物的细胞核，但，但线粒体线粒体DNA(细胞质中的细胞质中的DNA)同时同时来自供体细胞和受体卵母细胞来自供体细胞和受体卵母细胞；环境也会影响克隆动物的性状，即环境也会影响克隆动物的性状，即环境与供体不完全相同环境与供体不完全相同；可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。思考讨论有关体细胞核移植的问题3.体细胞核移植技术与诱导体细胞核移植技术与诱导iPSiPS细胞相比
8、，有什么相似或不同之细胞相比，有什么相似或不同之处？请你预测它们应用前景的差异。处？请你预测它们应用前景的差异。都能生成干细胞都能生成干细胞，但，但过程完全不同过程完全不同。(1)体细胞核移植：可以生成带有体细胞核移植：可以生成带有核供体细胞遗传物质核供体细胞遗传物质的胚胎干细的胚胎干细胞；对核供体细胞胞；对核供体细胞有较高要求有较高要求；涉及采集卵母细胞、去核、融合；涉及采集卵母细胞、去核、融合等等复杂的操作复杂的操作；(2)诱导诱导iPS细胞：需要在细胞中细胞：需要在细胞中表达几个关键基因表达几个关键基因，将细胞逆转，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态；可诱导成为到类似胚胎干细胞的状态；可诱
9、导成为iPS细胞的细胞细胞的细胞来源相对广来源相对广些些；技术流程；技术流程相对简单相对简单，可能更适合用于生产实践可能更适合用于生产实践。二、应用前景及存在的问题(1)畜牧业畜牧业：加速加速家畜家畜遗传改良遗传改良进程，促进优良畜群繁育。进程，促进优良畜群繁育。1.应用前景(2)医药卫生领域医药卫生领域：A.建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物建立转基因体细胞系，再利用此技术培育的转基因克隆动物可作为可作为生物反应器生物反应器生产生产珍贵的医用蛋白珍贵的医用蛋白。B.治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官，可作为作
10、为异种移植的供体异种移植的供体。C.患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以组织或器官可用于移植以避免免疫排斥反应避免免疫排斥反应。二、应用前景及存在的问题1.应用前景A.研究克隆动物可以使人类更深入地研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎了解胚胎发育及衰老过程发育及衰老过程；B.克隆一批遗传背景相同的动物克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它，可以通过它们之间的对比来们之间的对比来分析致病基因分析致病基因；C.克隆特定疾病克隆特定疾病模型的动物模型的动物，还能为研究该疾，还能为研究该疾病的病的致病机制和
11、开发相应的药物致病机制和开发相应的药物提供帮助提供帮助。(3)在科研领域在科研领域：二、应用前景及存在的问题1.应用前景(4)保护濒危物种保护濒危物种：有望有望增加增加濒危物种的濒危物种的存活数量存活数量黑草黄弄蝶白鳍豚金丝猴二、应用前景及存在的问题2.存在问题(1)该技术的该技术的成功率非常低成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进。各个技术环节有待进一步改进。(2)相对于技术研究，核移植的相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后理论研究较为滞后，需要与发，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。研究相结合。(3)绝大多数克隆动物绝大多数克隆动物存在健康问题存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，表现出遗传和生理缺陷，eg体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。谢 谢!
