动物体细胞核移植技术和克隆动物PPT学习教案

1、会计学1 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1页/共29页 . 植物组织培养技术植物组织培养技术动物细胞培养技术动物细胞培养技术 原理原理 培养基培养基 结果结果 分散处理分散处理 脱分化脱分化 第2页/共29页 思考思考 动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动动物细胞的培养有各种用途，一般而言，动 物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的物细胞培养不需经过脱分化过程。因高度分化的 动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体动物细胞发育潜能变窄，失去了发育成完整个体 的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织的能力，所以，动物细胞也就没有类似植物组织 或细胞培养

2、时的脱分化过程了。要想使培养的动或细胞培养时的脱分化过程了。要想使培养的动 物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞物细胞定向分化，通常采用定向诱导动物干细胞 ，使其分化成所需要的组织或器官。，使其分化成所需要的组织或器官。 第3页/共29页 卵细胞卵细胞 C母绵羊子宫母绵羊子宫 母绵羊母绵羊 母绵羊母绵羊 乳腺细胞乳腺细胞 细胞质细胞质细胞核细胞核 细胞核移植细胞核移植 胚胎移植胚胎移植 早期胚胎早期胚胎 多利羊多利羊 分娩分娩 卵裂卵裂 融合后的卵细胞融合后的卵细胞 细胞拆合技术细胞拆合技术 妊娠妊娠 多莉羊的培育过程多莉羊的培育过程 第4页/共29页 核移植核移植 （难度高）（难度高）

3、 受体细胞受体细胞是是M期期的的 卵母细胞卵母细胞 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 胚胎细胞核移植：胚胎细胞核移植： 体细胞核移植：体细胞核移植： 细胞分化程度低，细胞分化程度低， 恢复全能性容易恢复全能性容易 第5页/共29页 、用动物体细胞进行克隆的过程、用动物体细胞进行克隆的过程,其实其实 际操作过程是什么？际操作过程是什么？ 动物克隆过程的实际是动物克隆过程的实际是细胞核移植细胞核移植 不一样不一样 思考题思考题 第6页/共29页 体细胞核移植的过程体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）（以高产奶牛为例） 体细胞体细胞 培养培养 甲牛甲牛 乙牛乙牛 M卵卵

4、母细胞母细胞 去除去除 核核 去核卵去核卵 母细胞母细胞 重组重组 细胞细胞 卵裂卵裂 重组重组 胚胎胚胎 代孕母牛丙代孕母牛丙 移植移植 体细胞体细胞 群群 克隆牛克隆牛 细胞核移植细胞核移植 胚胎移植胚胎移植 物理或化学方法激活物理或化学方法激活 体细胞体细胞 注入注入 细胞融合细胞融合 第7页/共29页 请看教材请看教材P48P48图图2-212-21 思考：思考： 1.1.核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？用此细核移植的受体细胞是什么？处在什么时期？用此细 胞作为受体细胞有什么好处？胞作为受体细胞有什么好处？ 2.2.通过什么手段激活受体细胞，构建重组胚胎？通过什么手段激活受体细胞

5、，构建重组胚胎？ M M中期卵母细胞中期卵母细胞 诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成诱导方法：物理或化学方法激活受体细胞，完成 细胞分裂和发育进程。细胞分裂和发育进程。 卵母细胞体积大，便于操作；含有营养物质丰富，卵母细胞体积大，便于操作；含有营养物质丰富， 提供早期胚胎发育所需的营养；含有激活细胞核体提供早期胚胎发育所需的营养；含有激活细胞核体 现全能性的物质。现全能性的物质。 第8页/共29页 供体细胞（供核）供体细胞（供核） 细胞培养细胞培养体细胞体细胞 卵巢卵母细胞（卵巢卵母细胞（M中期：供质）中期：供质）去核去核无核卵母细胞无核卵母细胞 注入注入 细胞细胞融合融合 重组细胞重

6、组细胞 重组胚胎重组胚胎 胚胎移植胚胎移植 代孕母体代孕母体 生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛生出与供体奶牛遗传基础相同的犊牛 归纳归纳: 1.共分成两大阶段：共分成两大阶段：核移植核移植和和胚胎移植胚胎移植 2.取卵细胞作受体细胞的取卵细胞作受体细胞的原因原因是是:它是最大的细胞它是最大的细胞,易操作易操作,它发育可直接表达性状它发育可直接表达性状 3.严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质有严格来说新个体有卵巢母细胞的细胞质有两个亲本的性状两个亲本的性状 细胞细胞培养培养 第9页/共29页 1 1、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体 细胞供体动物进行了细

7、胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么的复制吗？为什么 ？ 思考题思考题 2、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前 ，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？ 3 3、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010 代以内的细胞，为什么？代以内的细胞，为什么？ 5 5、对比对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找 出操作过程的不同点？出操作过程的不同点？ 6 6、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明 理由？理由？ 第10

8、页/共29页 1 1、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体、体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体 细胞供体动物进行了细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么的复制吗？为什么 ？ 不是，克隆动物绝大部分不是，克隆动物绝大部分DNADNA来自供体细胞核，但来自供体细胞核，但 核外还有少部分核外还有少部分DNADNA（如线粒体（如线粒体DNADNA）来自受体卵母）来自受体卵母 细胞细胞 思考题思考题 此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的 一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系， 核供体动物生活的环境与克隆动

9、物所生活的环境核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境 不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和 核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物 不会是核供体动物不会是核供体动物100%100%的复制。的复制。 第11页/共29页 2、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前、在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前 ，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？，为什么必须先去掉受体卵母细胞的核？ 为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有为使核移植的胚胎或动物的遗传物质全部来自有 重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细

10、胞重要利用价值的动物提供的体细胞，在供体细胞 的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的的细胞核移至受体细胞之前，必须将受体细胞的 遗传物质去掉或将其破坏遗传物质去掉或将其破坏(P49小资料）。小资料）。 3 3、用于核移植的供体细胞一般都选用传代、用于核移植的供体细胞一般都选用传代1010 代以内的细胞，为什么？代以内的细胞，为什么？ 10代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发代以内的细胞一般保持正常二倍体的核型，未发 生突变。生突变。 思考题思考题 第12页/共29页 在在19971997年年2 2月英国罗斯林研究所韦尔穆特月英国罗斯林研究所韦尔穆特 博士科研组公布体细胞克隆羊博士科研

11、组公布体细胞克隆羊“多利多利”培育成培育成 功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的功之前，胚胎细胞核移植技术已经有了很大的 发展。实际上，发展。实际上，“多利多利”的克隆在核移植技术的克隆在核移植技术 上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并 不能减低不能减低“多利多利”的重大意义，因为它是世界的重大意义，因为它是世界 上上第一例第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆经体细胞核移植出生的动物，是克隆 技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味 着：着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化在理论上证明了，同植物细胞一

12、样，分化 了的动物了的动物细胞核细胞核也具有全能性也具有全能性 思考题思考题 第13页/共29页 5、对比对比多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找多莉羊和课本高产奶牛的克隆过程，找 出操作过程的不同点？出操作过程的不同点？ 多莉克隆过程的受体细胞是多莉克隆过程的受体细胞是去核去核卵卵细胞细胞，而高，而高 产奶牛的克隆过程的受体细胞是产奶牛的克隆过程的受体细胞是去核去核卵母卵母细胞细胞 ；多莉克隆过程是将供体；多莉克隆过程是将供体细胞核细胞核注入受体细胞注入受体细胞 ，而高产奶牛的克隆过程是将供体，而高产奶牛的克隆过程是将供体细胞细胞注入受注入受 体细胞。体细胞。 6 6、讨论分析上述哪一种措施更

13、科学？并说明、讨论分析上述哪一种措施更科学？并说明 理由？理由？ 卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、卵母细胞当中的细胞周期蛋白含量、 活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功，活性比卵细胞高，用它作受体更容易成功， 将将供体细胞供体细胞注入受体细胞，注入受体细胞，使克隆动物更像使克隆动物更像 供体动物供体动物，操作也方便。操作也方便。 思考题思考题 第14页/共29页 胚胎移植技术胚胎移植技术 试管动物（婴儿）培养过程试管动物（婴儿）培养过程 卵细胞卵细胞 精子精子 体外受体外受 精精 受精受精 卵卵 胚胎胚胎新个新个 体体 母体子宫内母体子宫内 孕育、产孕育、产 出出 第15页/共29页 动物细胞

14、培养动物细胞培养 动物体动物体 细胞核细胞核 移植技移植技 术和克术和克 隆动物隆动物 核移植技术和克隆动物的概念核移植技术和克隆动物的概念 体细胞核移植技术的过程体细胞核移植技术的过程 体细胞核移植技术的应用前景体细胞核移植技术的应用前景 体细胞核移植技术存在的问题体细胞核移植技术存在的问题 第16页/共29页 . 第17页/共29页 1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 2、保护濒危物种，增加存活数量、保护濒危物种，增加存活数量 3、克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白、克隆动物作为生物反应器，生产医用蛋白 4、可以作为异种移植的供体，可以用于

15、组织、可以作为异种移植的供体，可以用于组织 器官的移植器官的移植 第18页/共29页 体细胞核移植技术存在的问题：体细胞核移植技术存在的问题： （1） 成功率仍然非常低。成功率仍然非常低。 （2） 绝大多数克隆动物还存在健康问题。许绝大多数克隆动物还存在健康问题。许 多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体型过 大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失大，异常肥胖，发育困难，脏器缺陷，免疫失 调等。调等。 （3）对克隆动物食品的安全性问题存有争议。）对克隆动物食品的安全性问题存有争议。 第19页/共29页 思考与探究思考与探究 1.1.幼龄与老龄动物的组织细

16、胞比较，分化程度低幼龄与老龄动物的组织细胞比较，分化程度低 的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于的与分化程度高的组织细胞比较，哪一种更易于 培养？思考一下，这是什么道理？培养？思考一下，这是什么道理？ 提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切提示：细胞的衰老与动物机体的衰老有着密切 的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关，的关系，细胞的增殖能力与供体的年龄有关， 幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老幼龄动物细胞增殖能力强，有丝分裂旺盛，老 龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组龄动物则相反。所以，一般来说幼年动物的组 织细胞比老年动物的组织细胞易于培养。同样织细胞比老年动物的组织细

17、胞易于培养。同样 ，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强，组织细胞的分化程度越低，则增殖能力越强 ，所以更容易培养。，所以更容易培养。 第20页/共29页 思考与探究思考与探究 2.2.动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？动物细胞培养要经过脱分化的过程吗？为什么？ 动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高动物细胞培养不需经过脱分化过程。因高 度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了度分化的动物细胞发育潜能变窄，失去了 发育成完整个体的能力，所以，动物细胞发育成完整个体的能力，所以，动物细胞 也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱也就没有类似植物组织或细胞培养时的脱 分化过程了。要想使培养的动物细

18、胞定向分化过程了。要想使培养的动物细胞定向 分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使分化，通常采用定向诱导动物干细胞，使 其分化成所需要的组织或器官。其分化成所需要的组织或器官。 第21页/共29页 3.19973.1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头 名叫卢辛达（名叫卢辛达（LucindaLucinda）的奶牛，年产奶量为）的奶牛，年产奶量为 30.8 t30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目 前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般 为十几吨，而我国奶牛产奶量年

19、平均水平仅为为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3 3 4 t4 t。 （1 1）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛）能利用体细胞核移植技术克隆高产奶牛卢辛 达吗？请说明理由。达吗？请说明理由。 可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基可以。卢辛达的产奶量很高，有高产奶的遗传基 础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质础，利用卢辛达的体细胞克隆的奶牛其遗传物质 基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗基本上全部来自该奶牛，其克隆牛具有高产的遗 传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范传基础，如果精心培育和饲养，有可能在世界范 围内推广，克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可围内推广，

20、克隆牛再与高产的公牛自然繁殖，可 得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。得到很多高产的后代，从而加快奶牛改良进程。 该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多，该克隆牛不能无限制地推广，其数量不宜过多， 尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛尤其是在小范围内不能无限的繁殖，以避免奶牛 群出现近亲繁殖而引起种质衰退。群出现近亲繁殖而引起种质衰退。 第22页/共29页 （2 2）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交）如果将克隆高产奶牛卢辛达的任务交 给你，你将如何对它进行克隆？给你，你将如何对它进行克隆？ 从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵从卢辛达耳朵（也可用别的组织、器官，耳朵 在活体上

21、容易取）上剪取一小块组织，在体外在活体上容易取）上剪取一小块组织，在体外 培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠培养获得该组织（如软骨组织）的细胞。从屠 宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养宰场取废弃的牛卵巢，抽取卵母细胞体外培养 成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细成熟。用显微针去除卵母细胞的核，再将耳细 胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与胞注入卵母细胞，用电刺激方法使卵母细胞与 体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细体细胞融合，这时供体核就进入了受体卵母细 胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞胞，再用电刺激或化学物质激活注入了体细胞 核的卵母细胞，使其完成细胞分裂和发

22、育过程核的卵母细胞，使其完成细胞分裂和发育过程 。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常。核移植胚胎在体外短时间培养后，挑选正常 卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体卵裂的胚胎植入经同期发情处理的受体母牛体 内。内。第23页/共29页 4.4.体细胞核移植技术在研究和应用上还存体细胞核移植技术在研究和应用上还存 在什么问题？请你查阅资料，了解这方面在什么问题？请你查阅资料，了解这方面 的前沿动态。的前沿动态。 研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制研究方面：克隆动物基因组重新编程的机制 尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形 率高、死亡率高、易出现早衰

23、等问题。这些率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些 问题尚在研究中。问题尚在研究中。 应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用上：生产克隆动物费用昂贵，距大规模 应用还有一定距离。应用还有一定距离。 第24页/共29页 知识拓展知识拓展 1 1.动物细胞培养技术是如何发展起来的？动物细胞培养技术是如何发展起来的？ 19071907年，哈里森（年，哈里森（HarrisonHarrison）在无菌条件下用淋巴液作培养基，培）在无菌条件下用淋巴液作培养基，培 养蛙胚神经组织存活数周，并观察到神经细胞突起的生长过程，由养蛙胚神经组织存活数周，并观察到神经细胞突起的生长过程，由 此创建了盖片覆盖凹窝玻

24、璃悬滴培养法，奠定了动物组织体外培养此创建了盖片覆盖凹窝玻璃悬滴培养法，奠定了动物组织体外培养 的基础。之后，又有人将悬滴培养法改良为双盖片培养，提高了传的基础。之后，又有人将悬滴培养法改良为双盖片培养，提高了传 代效率并减少了污染。代效率并减少了污染。19231923年，卡雷尔（年，卡雷尔（CarrelCarrel）设计了卡氏瓶培）设计了卡氏瓶培 养法，扩大了组织生存空间。养法，扩大了组织生存空间。 19511951年，年， 厄尔厄尔 （EarleEarle） 发明了发明了 体外培养动物细胞的人工合成培养基。体外培养动物细胞的人工合成培养基。19511951年，波米拉（年，波米拉（Pomer

25、atPomerat ）设计了灌流小室，使细胞生活在不断更新的培养液中，便于作显）设计了灌流小室，使细胞生活在不断更新的培养液中，便于作显 微摄影和细胞代谢的研究。微摄影和细胞代谢的研究。19571957年，格拉夫（年，格拉夫（GraffGraff）用灌流技术）用灌流技术 进一步提高了细胞悬浮培养的效率。进一步提高了细胞悬浮培养的效率。19571957年，杜尔贝科（年，杜尔贝科（DulbeccoDulbecco ）等人采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法，获得了单）等人采用胰蛋白酶消化处理和应用液体培养基的方法，获得了单 层细胞培养。单层培养法的出现，对组织培养的发展起了很大的推层细胞培养

26、。单层培养法的出现，对组织培养的发展起了很大的推 动作用。此后单层培养成为组织培养普遍应用的技术。动作用。此后单层培养成为组织培养普遍应用的技术。2020世纪世纪6060年年 代后，动物细胞大规模培养技术开始起步，并逐步发展。代后，动物细胞大规模培养技术开始起步，并逐步发展。2020世纪世纪8080 年代后，随着基因工程和其他细胞工程技术的发展，细胞培养技术年代后，随着基因工程和其他细胞工程技术的发展，细胞培养技术 已成为转基因技术、生物制药及其他许多技术的基础，在现代生物已成为转基因技术、生物制药及其他许多技术的基础，在现代生物 技术中发挥着重要的作用。技术中发挥着重要的作用。 第25页/共

27、29页 知识拓展知识拓展 2 2.为什么动物细胞要分散成单个细胞培养？用酶消化的为什么动物细胞要分散成单个细胞培养？用酶消化的 是什么物质？是什么物质？ 细胞原代培养时可以分散成单个细胞培养，也可以用细细胞原代培养时可以分散成单个细胞培养，也可以用细 胞群（团）、组织块培养，经传代培养后，最终都为细胞群（团）、组织块培养，经传代培养后，最终都为细 胞培养。胞培养。 分散成单个细胞、细胞群（团）后容易培养，细胞所需分散成单个细胞、细胞群（团）后容易培养，细胞所需 的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织的营养容易供应，其代谢废物容易排出；而用大块组织 培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物

28、的排出都较困培养时，内部细胞的营养供应和代谢废物的排出都较困 难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困难，因此，这些细胞在体外长时间的生存和生长就较困 难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操难。同时，分散成单个细胞培养，可使得在细胞水平操 作的其他技术得以实现。作的其他技术得以实现。 用酶消化的是细胞间基质，细胞间基质主要成分有胶原用酶消化的是细胞间基质，细胞间基质主要成分有胶原 蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成分。用蛋白、层粘连蛋白、纤粘连蛋白、弹性蛋白等成分。用 蛋白酶可使其消化，从而使细胞相互分离。蛋白酶可使其消化，从而使细胞相互分离。 第26页/共29页 知识拓展知识拓展 3 3.体细胞核移植技术为什么要选择体细胞核移植技术为什么要选择MM期的卵母细期的卵母细 胞做受体细胞？胞做受体细胞？ 细胞核移植技术中能用作受体细胞的通常有细胞核移植技术中能用作受体细胞的通常有MM期卵母细胞期卵母细胞 和受精卵（合子）。早期核移植技术中常用受精卵，后来和受精卵（合子）。早期核移植技术中常用受精卵，后来 基本上用基本上用MM期卵母细