2.2.3 动物细胞工程课件-【知识精研】高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章

细胞工程动物体细胞核移植技术与克隆动物“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出一群猴吗？2017年，我国科学院神经科学研究所孙强团队将这一幕变成了现实，他们利用体细胞核移植技术成功克隆出两只猕猴“中中”和“华华”。核移植卵细胞去核胚胎细胞取核核移植胚胎细胞取核卵细胞去核核移植技术结论：细胞核控制美西螈的肤色1.概念：将动物的一个细胞的细胞核，移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。2.原理：动物细胞核具有全能性。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。3.生殖方式：无性生殖一、动物细胞核移植技术4.分类：胚胎细胞核移植体细胞核移植核供体不同--细胞分化程度低，全能性容易表现--细胞分化程度高，全能性难以表现一、动物细胞核移植技术

1996年首个体细胞克隆动物多莉羊诞生以来，之后科学家成功克隆了多种大型家畜，但直到2017年才完成非人灵长类动物的克隆！5.非人灵长类动物体细胞核移植的困难原因：①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。二、体细胞核移植的过程采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期通过显微操作去“核”（染色体-纺锤体复合物）将供体细胞注入去核的卵母细胞通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚高产奶牛（供体）取体细胞进行培养生出与供体奶牛遗传物质基本相同的牛犊将胚胎移入受体（代孕）母牛体内用物理或化学方法（如电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程。二、体细胞核移植的过程分析单克隆抗体的制备过程：（1）供体细胞从哪里来？高产奶牛（供体）进行细胞培养来自有重要利用价值的动物，培养10代以内的细胞。（2）受体细胞是什么细胞？为什么要选择该细胞？采集卵母细胞，在体外培养到MⅡ期卵母细胞体积大，易操作；卵母细胞营养物质丰富；卵母细胞细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质。MⅡ期卵母细胞。二、体细胞核移植的过程分析单克隆抗体的制备过程：（3）进行核移植前，须先对卵母细胞进行什么处理？为什么要进行该处理？通过显微操作去“核”（染色体-纺锤体复合物）显微操作去核。为使核移植动物的核遗传物质全部来自供体的细胞。卵母细胞第一极体透明带核物质（纺锤体—染色体复合物）卵母细胞透明带核物质第一极体（纺锤体—染色体复合物）【拓展】

卵母细胞去核

目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法，也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法时在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。尽管梯度离心、紫外线照射和化学物质处理等方法对卵细胞的损伤较小，但这些方法可能无法精确控制对细胞核的影响，容易造成周围细胞质的损伤，或者无法完全去除细胞核。二、体细胞核移植的过程分析单克隆抗体的制备过程：（4）在进行动物细胞核移植操作时，注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？为什么？通过显微操作去“核”（染色体-纺锤体复合物）取体细胞进行培养将供体细胞注入去核的卵母细胞注入卵母细胞的是供体细胞。这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小；还可以减少取核操作对核物质的损伤。待核移植的体细胞去核卵母细胞去核卵母细胞透明带二、体细胞核移植的过程分析单克隆抗体的制备过程：（5）如何促进供体细胞和去核的卵母细胞融合？融合后得到的是什么？通过电融合法使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚电融合法（此过程相当于受精过程--透明带内两个细胞融合）。重构胚（人工重新构建的胚胎，具有发育成完成个体的能力）。（6）如何激活重构胚使其完成细胞分裂和发育进程？用物理或化学方法（电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂等）二、体细胞核移植的过程分析单克隆抗体的制备过程：（7）克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？生出与供体奶牛遗传物质基本相同的牛犊不是。克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞，卵母细胞细胞质中的遗传物质会影响克隆动物的性状；此外，生物性状还受环境因素的影响。体细胞核移植技术与诱导iPS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。

通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。三、核移植技术的应用前景1.在畜牧生产中加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。三、核移植技术的应用前景2.在医药卫生领域通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；药用蛋白基因启动子①将DNA注入绵羊受精卵代孕母羊药用蛋白分离纯化含药用蛋白的乳汁②③④三、核移植技术的应用前景2.在医药卫生领域在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；三、核移植技术的应用前景2.在医药卫生领域以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应。三、核移植技术的应用前景3.在科研领域研究克隆动物可以使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。三、核移植技术的应用前景4.在保护濒危物种方面该技术有望增加濒危物种的存活数量。2022年6月，世界首例克隆北极狼在北京诞生。2023年我国成功克隆雪域高原濒危牛种阿沛甲咂牛。四、核移植技术存在的问题1.成功率低克隆胚胎移植成功率非常低，各个技术环节有待进一步改进2.理论研究较为滞后需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合3.健康问题许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、免疫缺陷等近期，一个叫“大蒜”的克隆猫引起了社会的关注，因为它是中国第一只克隆猫。工作人员从去世不久的“大蒜”腿部采集了一块表皮，与去核的卵母细胞融合，生成克隆胚胎，代孕猫经过自然分娩，顺利生产出克隆猫“大蒜”。克隆猫“大蒜”与谁最相似（）A．死去的“大蒜” B．提供卵母细胞的猫C．代孕猫 D．与上述三者都不像A野生动物郊狼的物种数量近年不断减少、濒临灭绝，科研人员利用种间体细胞核移植技术（iSCNT）培育小郊狼的流程如下图。下列叙述正确的是（

）A．卵母细胞去核不需要在显微镜下操作B．iSCNT技术比胚胎细胞核移植技术难度要大C．郊狼的耳廓组织培养时只需提供营养即可D．小郊狼与郊狼遗传物质完全相同B如图为某哺乳动物生殖过程示意图。下列相关叙述中错误的是（）A．动物个体①②的产生分别属于有性生殖和无性生殖B．按照动物个体②的产生方式，后代的性别比例仍为1:1C．动物个体②的产生表明，动物细胞核也具有全能性D．图中a、b、c三种细胞的产生方式，仅c为有丝分裂B（多选）中国科学家经过反复试验，攻克了体细胞克隆猴的障碍，在全世界率先成功地应用体细胞克隆出非人灵长类动物，获得两只克隆猴--“中中”和“华华”。下列叙述错误的是（

）A．用胰蛋白酶处理胎猴的皮肤组织制成细胞悬液，再置于含95%CO2的恒温箱中培养B．通常作为核移植受体的卵母细胞需发育到减数第一次分裂中期才可进行核移植C．从卵巢采集到的卵母细胞经成熟培养后进行“去核”处理，这里的“核”是指细胞核D．胚胎细胞核移植难度低于体细胞核移植，原因是胚胎细胞分化程度低，容易表现出全能性ABC一、概念检测1.假设世界上最后一头野驴刚死亡，以下使它“复生”的方案中可行的是

（

）A.将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育出新个体B.将野驴的体细胞取出，利用组织培养培育岀新个体C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育出新个体D.将野驴的体细胞核移植到家驴的去核卵母细胞中，