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第2章 細(xì)胞工程
第2節(jié) 動(dòng)物細(xì)胞工程
第3課時(shí) 動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
“（悟空）拔一把毫毛，丟在口中嚼碎，望空噴去，叫一聲‘變！’，即變作三二百個(gè)小猴，周圍攢簇（cù）。”這是《西游記》中的一段描述，展示了中華先賢的想象力。
毫毛來(lái)自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出一群猴嗎？
2017年，我國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所孫強(qiáng)團(tuán)隊(duì)將這一幕變成了現(xiàn)實(shí)，他們利用體細(xì)胞核移植技術(shù)成功克隆出兩只獼猴“中中”和“華華”。
01
一、體細(xì)胞核移植技術(shù)
1.概念：
將動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核，移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)。
用核移植的方法得到的動(dòng)物稱為克隆動(dòng)物。
為何不稱為“克隆技術(shù)”而是“核移植技術(shù)”？
01一、體細(xì)胞核移植技術(shù)4.種類：胚胎細(xì)胞核移植：體細(xì)胞核移植：細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性容易細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難3.生殖方式：無(wú)性生殖難度小難度大2.原理：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性01一、體細(xì)胞核移植技術(shù)①供體細(xì)胞的細(xì)胞核在去核卵母細(xì)胞中不能完全恢復(fù)其____前的功能狀態(tài)，這導(dǎo)致了_____________；胚胎發(fā)育率低②對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物_____進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。胚胎分化5.非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物體細(xì)胞核移植的困難原因具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長(zhǎng)類動(dòng)物2017年我國(guó)培育世界上首例體細(xì)胞克隆猴1996年首個(gè)體細(xì)胞克隆動(dòng)物多莉羊誕生以來(lái)，之后科學(xué)家成功克隆了多種大型家畜，但直到2017年才完成非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物的克隆！如何得到單個(gè)的供體體細(xì)胞？
活動(dòng)一：構(gòu)建動(dòng)物體細(xì)胞核移植的技術(shù)路線
卵母細(xì)胞從哪里來(lái)？需要在體外培養(yǎng)到什么時(shí)期？
采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期
在供體細(xì)胞的細(xì)胞核移入卵母細(xì)胞前，需要先對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行什么操作？為什么？
從什么性狀牛的身上取供體細(xì)胞？
從高產(chǎn)奶牛上取體細(xì)胞
動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)
做供體細(xì)胞
顯微操作去核
誘導(dǎo)融合的方法？融合的結(jié)果？
將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞（透明帶內(nèi)），電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞，形成重構(gòu)胚。
二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程
活動(dòng)一：構(gòu)建動(dòng)物體細(xì)胞核移植的技術(shù)路線
激活重構(gòu)胚的方法是什么？
用這些方法處理重構(gòu)胚的目的是什么？
激活重構(gòu)胚的目的：
使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程
早期胚胎
用物理或化學(xué)方法：
（如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑）
有了早期胚胎，怎樣才能發(fā)育成為一頭真正的小牛呢？
將胚胎移入（受體）代孕母牛
生出的小牛長(zhǎng)得像那一頭牛呢？
生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛（克隆牛）
01【思考討論】體積大、營(yíng)養(yǎng)多、容易操作；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，為發(fā)育提供充足營(yíng)養(yǎng)含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)高產(chǎn)奶牛(供體)因?yàn)?0代以內(nèi)的細(xì)胞保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。為何選用MⅡ卵母細(xì)胞 問(wèn)一般選用10代以內(nèi)的細(xì)胞，為什么？問(wèn)采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程01通過(guò)顯微操作去核梯度離心紫外光短時(shí)間照射化學(xué)物質(zhì)處理使DNA變性失活，達(dá)到去核的目的。沒(méi)有刺破卵母細(xì)胞膜，對(duì)卵母細(xì)胞傷害小。紡錘體——染色體復(fù)合物卵母細(xì)胞去核的原因是什么？方法是什么？問(wèn)為使核移植動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自供體的細(xì)胞；并防止細(xì)胞染色體的數(shù)量發(fā)生變化方法：顯微操作法二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程01將供體細(xì)胞注射入去核的卵母細(xì)胞將供體細(xì)胞整個(gè)注入去核卵母細(xì)胞中的原因？問(wèn)對(duì)卵母細(xì)胞損傷較小；保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程01重構(gòu)胚克隆動(dòng)物是對(duì)體細(xì)胞供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎？為什么？問(wèn)克隆動(dòng)物遺傳物質(zhì)細(xì)胞核的DNA來(lái)自于供體動(dòng)物的細(xì)胞核線粒體中的DNA供體細(xì)胞和卵母細(xì)胞生活環(huán)境：性狀可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異出生與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程01早期胚胎培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)胚胎移植動(dòng)物細(xì)胞融合重構(gòu)胚早期胚胎通過(guò)電融合法使兩細(xì)胞融合，供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程將胚胎移入受體（代孕）母牛體內(nèi)采集牛卵巢中的卵母細(xì)胞，在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細(xì)胞供體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞通過(guò)顯微操作去核高產(chǎn)奶牛（供體）從供體身體的某一部位（如耳）上取體細(xì)胞生出與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同的犢牛該過(guò)程中應(yīng)用到了哪些技術(shù)？動(dòng)物細(xì)胞核移植動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞融合早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性問(wèn)該技術(shù)證明了什么？問(wèn)二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程練習(xí)與應(yīng)用
1.(2021·湖北武漢質(zhì)檢)2017年11月27日，世界上首例體細(xì)胞克隆猴“中中”誕生；12月5日，第二例克隆猴“華華”誕生。我國(guó)科學(xué)家攻克了與人類相近的靈長(zhǎng)類動(dòng)物獼猴的體細(xì)胞克隆的難題。獲得克隆猴的流程如圖所示，據(jù)圖回答問(wèn)題：
(1)“中中”“華華”的性狀與_____(填“核供體”“卵母細(xì)胞供體”或“代孕”)動(dòng)物的性狀基本無(wú)關(guān)。
代孕
解析　代孕動(dòng)物只是為通過(guò)核移植技術(shù)得到的胚胎的發(fā)育提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和發(fā)育場(chǎng)所，因此克隆猴的性狀與代孕動(dòng)物的性狀無(wú)遺傳關(guān)系。
練習(xí)與應(yīng)用
(2)圖示過(guò)程運(yùn)用了_____________(填“胚胎細(xì)胞核移植”或“體細(xì)胞核移植”)技術(shù)，該技術(shù)難度_____，原因是________________________
___________________________________________________________。
(3)欲獲得單個(gè)雌獼猴體細(xì)胞，可用___________________酶處理動(dòng)物組織。過(guò)程①表示去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核，該過(guò)程一般要將卵母細(xì)胞培養(yǎng)至_____期再進(jìn)行。
體細(xì)胞核移植
更高
動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，表
現(xiàn)全能性相對(duì)容易；動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難
胰蛋白酶或膠原蛋白
MⅡ
練習(xí)與應(yīng)用
(4)與克隆羊多莉培養(yǎng)成功一樣，“中中”和“華華 ”克隆獼猴的成功證明了___________________________________。
動(dòng)物已分化體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
練習(xí)與應(yīng)用
01加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。1997年，美國(guó)威斯康星州的一個(gè)奶牛場(chǎng)有一頭名叫盧辛達(dá)的奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，創(chuàng)造了世界奶牛產(chǎn)奶量最高新紀(jì)錄。目前世界各國(guó)高產(chǎn)奶牛場(chǎng)奶牛，年平均產(chǎn)奶量一般為十幾噸，而我國(guó)奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4t。（1）在畜牧生產(chǎn)中三、體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景01（2）醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：A.利用此技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物，可作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。乳腺生物反應(yīng)器三、體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景01（2）醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：B.治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官，可作為異種移植的供體。治療性克隆三、體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景01（2）醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：C.患者的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化，能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官可用于移植以避免免疫排斥反應(yīng)。三、體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景01①研究克隆動(dòng)物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程；②克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物，可以通過(guò)它們之間的對(duì)比來(lái)分析致病基因；③克隆特定疾病模型的動(dòng)物，還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。（3）在科研領(lǐng)域：（4）在保護(hù)瀕危物種方面：該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量三、體細(xì)胞核移植的應(yīng)用前景01四、體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題（1）成功率低：克隆胚胎移植成功率平均不到10%許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體型過(guò)大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷、免疫缺陷等。需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)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）健康問(wèn)題：（2）理論研究較為滯后：2003年，世界上第一只用體細(xì)胞克隆的動(dòng)物——多莉，因患有嚴(yán)重的肺部疾病被實(shí)施了安樂(lè)死。它只活了7歲，而普通綿羊的平均壽命在12歲左右。多莉的死亡引發(fā)了關(guān)于克隆動(dòng)物是否早衰的爭(zhēng)論。一些研究者認(rèn)為，克隆動(dòng)物的端粒比較短，基因表達(dá)不正常，早衰是一種必然現(xiàn)象。另一些研究者則認(rèn)為，克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)是正常的，目前發(fā)現(xiàn)的早衰跡象是在克隆過(guò)程中的一些技術(shù)問(wèn)題造成的;或者克隆動(dòng)物在發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)了變異，早衰只是偶然現(xiàn)象。【拓展應(yīng)用】P551. 假設(shè)世界上最后一頭野驢剛死亡，以下使它"復(fù)生"的方案中
可行的是（ ）
A. 將野驢的基因?qū)爰殷H的受精卵中，培育出新個(gè)體
B. 將野驢的體細(xì)胞取出，利用組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體
C. 將野驢的體細(xì)胞兩兩融合，再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個(gè)體
D. 將野驢的體細(xì)胞核移植到家驢的去核卵母細(xì)胞中, 經(jīng)孕育培育出新個(gè)體
D
練習(xí)與應(yīng)用
一、概念檢測(cè)
2. 2017年，某國(guó)批準(zhǔn)了首例使用細(xì)胞核移植技術(shù)培育"三親嬰兒"的申請(qǐng)。其培育過(guò)程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）
C
A. 該技術(shù)涉及動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞核移植等操作
B. 該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代
C. 卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給"三親嬰兒"
D. "三親嬰兒"同時(shí)擁有自己父親、母親及卵母細(xì)胞捐獻(xiàn)者的部分基因
練習(xí)與應(yīng)用
一、概念檢測(cè)

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