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2.2動物細胞工程——動物細胞融合技術與單克隆抗體動物細胞核移植技術基本過程01020305動物細胞核移植技術應用前景動物細胞核移植技術存在問題問題我們能否利用類似植物組織培養(yǎng)獲得完整植物體的方法培養(yǎng)動物細胞,使其發(fā)育成一個完整的個體?不能,高度分化的植物細胞仍保持著全能性,而動物細胞的全能性會隨細胞分化程度的提高逐漸受到限制,分化潛能逐漸變?nèi)?。因此,目前還不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體,用動物體細胞克隆的動物,實際是通過核移植來實現(xiàn)的。動物體細胞核移植技術1.概念:將動物的一個細胞的細胞核,移入去核的卵母細胞中,使這個重新組合的細胞發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動物個體的技術。2.原理:動物細胞核的全能性動物體細胞核移植技術卵母細胞動物細胞去核取核移入重組細胞發(fā)育新胚胎發(fā)育克隆動物3.生殖方式:無性生殖動物體細胞核移植技術克隆動物:用核移植的方法得到的動物

克隆(clone)是指通過無性生殖而產(chǎn)生的遺傳上均一的生物群,即具有完全相同的遺傳組成的一群細胞或者生物的個體??寺∑鋵嵕褪菑椭?,可以發(fā)生在不同的水平,不同的層次。

“多莉”是世界上第一例經(jīng)體細胞核移植出生的動物。這一巨大進展證明了分化了的動物細胞核具有全能性.動物體細胞核移植技術3.種類:胚胎細胞核移植:體細胞核移植:細胞分化程度低,恢復全能性容易細胞分化程度高,恢復全能性十分困難動物體細胞核移植技術4.非人靈長類動物體細胞核移植的困難原因:①供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其____前的功能狀態(tài),這導致了_____________;胚胎發(fā)育率低②對非人靈長類動物_____進行操作的技術尚不完善。胚胎分化我國科學家經(jīng)過多年努力,攻克了這些障礙,終于成功獲得了世界上首例體細胞克隆猴。具有許多與人類相似的生物學特征的靈長類動物5.動物體細胞核移植過程:MⅡ去核重組細胞重組胚胎動物體細胞核移植技術1.供體細胞一般都選用傳代幾代以內(nèi)的細胞,為什么?供體細胞:一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞

因為當傳代至10~50代左右時,部分細胞核型可能會發(fā)生變化,而10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型。5.動物體細胞核移植過程:動物體細胞核移植技術2.核移植的受體細胞是什么?處在什么時期?有什么好處?受體細胞:減數(shù)分裂Ⅱ中期(MⅡ期)的卵母細胞細胞體積比較大,易操作。卵黃多,營養(yǎng)豐富,為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。此時具有受精能力,細胞質內(nèi)存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質。3.去核的方式是?常用的是顯微操作(去核)法。還有梯度離心、紫外光短時間照射、化學物質處理等。使DNA變性失活,達到去核的目的。沒有刺破卵母細胞膜,對卵母細胞傷害小。采集牛卵巢中的卵母細胞,在體外培養(yǎng)到MⅡ期從供體高產(chǎn)奶牛取體細胞,顯微操作去核法(實際上是去除紡錘體-染色體復合物)動物細胞培養(yǎng)將供體細胞注入去核卵母細胞動物體細胞核移植技術次級卵母細胞去核時,由于MⅡ期卵母細胞核的位置靠近第一極體,用微型吸管一般一并吸出第一極體次級卵母細胞第一極體電融合法使兩細胞融合供體核進入卵母細胞形成重構胚激活重構胚使其完成細胞分裂和發(fā)育進程早期胚胎用物理或化學方法:(如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑)將胚胎移入(受體)代孕母牛生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛(克隆牛)重構胚是指人工重新構建的胚胎,具有發(fā)育成完整個體的能力。動物體細胞核移植技術4.將供體細胞整個注入去核卵母細胞的原因:對卵母細胞損傷較小;保證供體細胞的細胞核不被破壞,操作方便。早期胚胎培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞核移植重構胚早期胚胎電融合法用物理或

化學方法激活重構胚,使其完成

細胞分裂和發(fā)育將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)采集牛卵巢中的卵母細胞,在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)供體細胞注入去核的卵母細胞顯微操作去核高產(chǎn)奶牛(供體)取體細胞生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛直接將供體細胞注入去核卵母細胞的透明帶內(nèi)5.“去核”去的是什么?紡錘體-染色體復合物動物體細胞核移植技術6.為何去核?為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質全部來自于有重要利用價值的動物提供的體細胞。7.該過程中應用到的技術:早期胚胎培養(yǎng)動物細胞培養(yǎng)胚胎移植動物細胞核移植重構胚早期胚胎電融合法用物理或

化學方法激活重構胚,使其完成

細胞分裂和發(fā)育將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)采集牛卵巢中的卵母細胞,在體外培養(yǎng)到MⅡ期去核的卵母細胞供體細胞培養(yǎng)供體細胞注入去核的卵母細胞顯微操作去核高產(chǎn)奶牛(供體)取體細胞生出與供體奶牛遺傳物質基本相同的犢牛動物體細胞核移植技術動物細胞核移植、動物細胞培養(yǎng)、動物細胞融合、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植。8.克隆動物的遺傳特點克隆動物的親本有三個,即體細胞核供體、卵母細胞細胞質供體和代孕母體;細胞核基因來自體細胞核供體,因此,克隆動物的性狀與體細胞核供體基本相同。細胞質基因來自卵母細胞,因此,克隆動物的性狀與卵母細胞細胞質供體部分相同??寺游锏男誀钆c代孕母體沒有直接關系。9.用上述技術培育的克隆動物,是對體細胞供體動物進行了100%的復制嗎?為什么?①克隆動物絕大部分DNA來自供體動物的細胞核,但線粒體中的DNA(細胞質中的DNA)同時來自供體細胞和受體卵母細胞②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結果,克隆動物所處的環(huán)境與核供體細胞生活的環(huán)境不會完全相同;③克隆動物在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異;動物體細胞核移植技術10.體細胞核移植技術與誘導iPS細胞相比,有什么相似或不同之處?請你預測它們應用前景的差異。

利用體細胞核移植技術和誘導iPS細胞都能生成干細胞,但它們的過程是完全不同的。

通過體細胞核移植技術可以生成帶有核供體細胞遺傳物質的胚胎干細胞;誘導iPS細胞需要在細胞中表達幾個關鍵基因,將細胞逆轉到類似胚胎干細胞的狀態(tài)。

體細胞核移植技術對核供體細胞有較高要求;可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣些。

體細胞核移植技術涉及采集卵母細胞、去核、融合等復雜的操作;誘導iPS細胞的技術流程相對簡單,可能更適合用于生產(chǎn)實踐。動物體細胞核移植技術11.多莉羊和高產(chǎn)奶牛的克隆過程,哪一種更科學且易操作?

卵母細胞當中的細胞周期蛋白含量、活性比卵細胞高,用它作受體更容易成功;

將供體細胞注入受體細胞,使克隆動物更像供體動物。高產(chǎn)奶牛的克隆過程操作簡便。動物體細胞核移植技術(2018·全國Ⅲ)2018年《細胞》期刊報道,中國科學家率先成功地應用體細胞對非人靈長類動物進行克隆,獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?;卮鹣铝袉栴}: (1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程,核移植是指______________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________。

通過核移植方法獲得的克隆猴,與核供體相比,克隆猴體細胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。 (2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植,胚胎細胞核移植獲得克隆動物的難度________(填“大于”或“小于”)體細胞核移植,其原因是__________________________________________________________。(3)在哺乳動物核移植的過程中,若分別以雌性個體和雄性個體的體細胞作為核供體。通常,所得到的兩個克隆動物體細胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”),性染色體組合________(填“相同”或“不同”)。將動物的一個細胞核,移入一個已去掉細胞核的卵母細胞中使其重組并發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動物個體的技術不變小于胚胎細胞分化程度低,恢復全能性相對容易相同不同①畜牧業(yè)領域:加速家畜遺傳改良進程,促進優(yōu)良畜群繁育。體細胞核移植技術的應用前景②保護瀕危物種:有望增加瀕危物種的存活數(shù)量金絲猴③醫(yī)藥衛(wèi)生領域:A.建立轉基因體細胞系,再利用此技術培育的轉基因克隆動物可作為生物反應器生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。B.治療人類疾病時,轉基因克隆動物的細胞、組織或器官,可作為異種移植的供體。C.患者的核移植胚胎干細胞經(jīng)過誘導分化,能形成相應的細胞、組織或器官可用于移植以避免免疫排斥反應。體細胞核移植技術的應用前景④在科研領域:A.研究克隆動物可以使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程;B.克隆一批遺傳背景相同的動物,可以通過它們之間的對比來分析致病基因;C.克隆特定疾病模型的動物,還能為研究該疾病的致病機制和開發(fā)相應的藥物提供幫助。裸鼠腫瘤動物模型早衰體細胞核移植技術的應用前景(1)該技術的成功率非常低,各個技術環(huán)節(jié)有待進一步改進。(2)相對于技術研究,核移植的理論研究較為滯后,需要與發(fā)育生物學、細胞生物學和分子遺傳學等學科更深層次的理論研究相結合。(3)絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷,如體型過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。體細胞核移植技術存在問題3.某研究人員將患有線粒體疾病婦女的受精卵中的細胞核移植到健康婦女捐獻的去核卵母細胞中,最終產(chǎn)下了健康的嬰兒。下列敘述錯誤的是(

)A.此項技術的基礎是動物的細胞培養(yǎng)B.此項技術的原理與克隆羊多莉完全相同C.健康婦女捐獻的卵母細胞的細胞質具有調(diào)控移入細胞核發(fā)育的作用D.嬰兒出生后具有患病夫婦以及捐獻健康卵母細胞的婦女三方的遺傳特征B4.下列關于體細胞核移植技術應用的敘述,不正確的是(

)A.轉基因克隆動物的組織、器官可作為異種移植的供體B.研究克隆動物和動物細胞有利于了解胚胎發(fā)育過程C.有望用體細胞核移植技術增加瀕危動物的存活數(shù)量D.用克隆動物作疾病模型可用于治療人類的各種疾病D1.

假設世界上最后一頭野驢剛死亡,以下使它"復生"的方案中可行的是(

)A.

將野驢的基因導入家驢的受精卵中,培育出新個體B.

將野驢的體細胞取出,利用組織培養(yǎng)培育出新個體C.

將野驢的體細胞兩兩融合,再經(jīng)組織培養(yǎng)培育出新個體D.

將野驢的體細胞核移植到家驢的去核卵母細胞中,經(jīng)孕育培育出新個體D2.

2017年,某國批準了首例使用細胞核移植技術培育"三親嬰兒"的申請。其培育過程可選用如下技術路線。據(jù)圖分析下列敘述錯誤的是(

)CA.該技術涉及動物細胞培養(yǎng)、細胞核移植等操作B.該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代C.卵母細胞捐獻者攜帶的紅綠色盲基因能夠遺傳給"三親嬰兒"D."三親嬰兒"同時擁有自己父親、母親及卵母細胞捐獻者的部分基因1.大熊貓是我國的國寶。盡管我國政府采取了許多保護措施,但由于大熊貓的繁殖能力低,幼仔成活率也低,它的數(shù)量仍然非常少。有科學家嘗試采用體細胞核移植技術來克隆大熊貓。請你結合本節(jié)所學內(nèi)容并搜集相關資料了解這方面的研究進展。也有人不贊成進行克隆大熊貓的研究,認為保護大熊貓的最好措施就是保護現(xiàn)有大熊貓及其生存環(huán)境,對此你有什么看法?是否贊成克隆大熊貓,只要言之有理,無論贊成還是反對克隆大熊貓的研究,都應該保護好大熊貓的生存環(huán)境,否則即使成功克隆了大熊貓,它們沒有適宜的生存環(huán)境,也可能走向滅絕。2.2003年,世界上第一只用體細胞克隆的動物——多莉,因患有嚴重的肺部疾病被實施了安樂死。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)了關于克隆

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