2.2動(dòng)物細(xì)胞工程三、動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物什么是動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)？動(dòng)物體細(xì)胞核移植的基本過(guò)程是什么?本節(jié)聚焦123體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有哪些?4怎樣理性看待體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題？

“（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。視頻西游記片段

2017年，中國(guó)的科學(xué)家將這一幕變成了現(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”（如下圖)。克隆猴的過(guò)程當(dāng)然不會(huì)像孫悟空吹口氣那么簡(jiǎn)單，最大的困難是如何才能激發(fā)動(dòng)物細(xì)胞表達(dá)其全能性。毫毛來(lái)自體細(xì)胞，我們能用體細(xì)胞“變”出猴來(lái)嗎？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。2.原理：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性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)性生殖因此動(dòng)物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植01動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)5.非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物體細(xì)胞核移植的困難原因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。胚胎分化非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物：具有許多與人類相似的生物學(xué)特征的靈長(zhǎng)類動(dòng)物。我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)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(xì)胞克隆猴。01動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)將胚胎移入受體(代孕)母牛體內(nèi)02體細(xì)胞核移植的過(guò)程采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛正常排出的卵子即處于MⅡ期，此時(shí)卵母細(xì)胞已發(fā)育成熟，細(xì)胞質(zhì)中具有激活重構(gòu)胚以及早期胚胎發(fā)育的必需因子。采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛也有人采用梯度離心、紫外線短時(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法去核或使其中的DNA變性。采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛將供體細(xì)胞直接注入去核卵母細(xì)胞能夠（降低去核操作可能導(dǎo)致的破壞）提高成功率，且操作簡(jiǎn)便。采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛重構(gòu)胚是指人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完成個(gè)體的能力。采集卵母細(xì)胞，體外培養(yǎng)至MⅡ期高產(chǎn)奶牛（供體）取體細(xì)胞培養(yǎng)將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞顯微操作去核通過(guò)電融合使細(xì)胞融合，形成重構(gòu)胚用物理或化學(xué)方法（電刺激、Ca2+載體、乙醇和蛋白酶合成抑制劑等）激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育過(guò)程胚胎植入受體（代孕）生出遺傳性狀與供體基本一致的奶牛新生個(gè)體的細(xì)胞質(zhì)基因一部分來(lái)自去核卵母細(xì)胞，一般分來(lái)自供體細(xì)胞。1.選擇卵母細(xì)胞作為核移植受體細(xì)胞的原因？①卵母細(xì)胞體積大，易操作；②含有促使細(xì)胞核表達(dá)全能性的物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)條件。2.將供體細(xì)胞整個(gè)注入去核卵母細(xì)胞中的原因：對(duì)卵母細(xì)胞損傷較??；保證供體細(xì)胞的細(xì)胞核不被破壞，操作方便。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)胞核移植重構(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3.“去核”去的是什么？紡錘體-染色體復(fù)合物*去核時(shí)，由于MⅡ期卵母細(xì)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02體細(xì)胞核移植的過(guò)程第一極體次級(jí)卵母細(xì)胞結(jié)合圖示及前面所學(xué)知識(shí)，思考并討論下列問(wèn)題。1．將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必需先對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？2．你認(rèn)為用用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動(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？3．體細(xì)胞核移植技術(shù)與iPS細(xì)胞相比，有什么相似或相同之處？請(qǐng)你預(yù)測(cè)它們應(yīng)用前景的差異。思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問(wèn)題1.在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？

為了使核移植的胚胎或動(dòng)物的核遺傳物質(zhì)全部來(lái)自有重要利用價(jià)值的動(dòng)物提供的體細(xì)胞。2.你認(rèn)為用上述體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的克隆動(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？不是對(duì)核供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制。①克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自供體動(dòng)物的細(xì)胞核，但線粒體中的DNA（細(xì)胞質(zhì)中的DNA）同時(shí)來(lái)自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞②環(huán)境也會(huì)影響克隆動(dòng)物的性狀，其環(huán)境與供體不完全相同；③可能發(fā)生基因突變、染色體變異等可遺傳變異。思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問(wèn)題3.體細(xì)胞核移植技術(shù)與誘導(dǎo)iPS細(xì)胞相比，有什么相似或不同之處？請(qǐng)你預(yù)測(cè)它們應(yīng)用前景的差異。

利用體細(xì)胞核移植技術(shù)和誘導(dǎo)iPS細(xì)胞都能生成干細(xì)胞，但它們的過(guò)程是完全不同的。通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)可以生成帶有核供體細(xì)胞遺傳物質(zhì)的胚胎干細(xì)胞；誘導(dǎo)iPS細(xì)胞需要在細(xì)胞中表達(dá)幾個(gè)關(guān)鍵基因，將細(xì)胞逆轉(zhuǎn)到類似胚胎干細(xì)胞的狀態(tài)。體細(xì)胞核移植技術(shù)對(duì)核供體細(xì)胞有較高要求；可誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞的細(xì)胞來(lái)源相對(duì)廣些。體細(xì)胞核移植技術(shù)涉及采集卵母細(xì)胞、去核、融合等復(fù)雜的操作；誘導(dǎo)iPS細(xì)胞的技術(shù)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，可能更適合用于生產(chǎn)實(shí)踐。思考·討論有關(guān)體細(xì)胞核移植的問(wèn)題應(yīng)用前景體細(xì)胞核移植在畜牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生以及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。（1）在畜牧生產(chǎn)中加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：①通過(guò)建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系，再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題乳腺生物反應(yīng)器（2）在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：②在治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體；③以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(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，將它們一直給患者時(shí)可以避免免疫排斥反應(yīng)。03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題（3）在科研領(lǐng)域：①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)制和開發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。（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貨數(shù)量03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題應(yīng)用前景畜牧業(yè)醫(yī)藥衛(wèi)生轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物用作生物反應(yīng)器轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為異種移植供體自體核移植→胚胎干細(xì)胞→誘導(dǎo)分化→供體基礎(chǔ)理論研究保護(hù)瀕危物種轉(zhuǎn)入可在動(dòng)物體特定部位高效表達(dá)的目的基因敲除控制特定分子（可被人體免疫系統(tǒng)識(shí)別為抗原）合成的基因03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題①成功率非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)；②核移植的理論研究較為滯后，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；③一些研究者指出，絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在健康問(wèn)題，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、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。03體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題存在的問(wèn)題【課堂小結(jié)】用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚通過(guò)顯微操作去核1.

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（

）CA.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)1.大熊貓是我國(guó)的國(guó)寶。盡管我國(guó)政府采取了許多保護(hù)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(xué)家嘗試采用體細(xì)胞核移植技術(shù)來(lái)克隆大熊貓。請(qǐng)你結(jié)合本節(jié)所學(xué)內(nèi)容并搜集相關(guān)資料了解這方面的研究進(jìn)展。也有人不贊成進(jìn)行克隆大熊貓的研究，認(rèn)為保護(hù)大熊貓的最好措施就是保護(hù)現(xiàn)有大熊貓及其生存環(huán)境,對(duì)此你有什么看法?

提示：是否贊成克隆大熊貓，只要言之有理，無(wú)論贊成還是反對(duì)克隆大熊貓的研究，都應(yīng)該保護(hù)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。練習(xí)與應(yīng)用

二、拓展應(yīng)用

2.

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