(共26张PPT)
第二章细胞工程
第2节动物细胞工程
(动物细胞核移植技术和克隆动物)
中华先贤的奇思妙想
问题探讨
逐渐变弱。因此,目前还不能用类似植物
组织培养的方法获得完整的动物个体,用 动物体细胞克隆的动物,实际是通过核移 植来实现的。
问题探讨
我们能否利用类似植物组织培养获得完整植物体的方
Oo。法培养动物细胞,使其发育成一个完整的个体
Root of
Tranrrs
ofroot
yisp -
bno]develoos mculture cell
Free colls
suspensio
bsgin todiwd
em
ic"
somat
Emtr
着全能性,而动物细胞的全能性会随细胞
分化程度的提高逐渐受到限制,分化潜能
cutund
medium
Pantet tuluned
onig nedium and tater transterred to soil
不能,高度分化的植物细胞仍保持
carroplant
新京报 动断国
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。
供体细胞:提供细胞核的细胞
受体细胞:接受细胞核的细胞(即去核的卵母细胞)
*用核移植的方法得到的动物称为克隆动物
动物体细胞核移植技术
为何不称为“克隆技术”而是“核移植技术”
克隆技术:是一个很广的概念,凡指新形成的事、物与亲本一致
的现象均可称为“克隆”。
在生物学上包含分子、细胞、个体3个层次,即分子克隆、细胞克隆、
克隆技术
个体克隆。
植物组织培养技术
核移植技术
单克隆抗体技术、
PCR 技术
动物细胞培养技术
植物细胞培养技术
胚胎细胞核移植 (细胞分化程度低,表现全能性相对容易)
3、种类:
体细胞核移植 (细胞分化程度高,表现全能性十分困难)
*动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植
动物体细胞核移植技术
2、原理:动物细胞核的全能性
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。
动物体细胞核移植技术
4、非人灵长类动物体细胞核移植困难的原因:
核移植的受体细胞是什么
处于减数第二次分裂中期
(MIⅡ期)的卵母细胞
选择这样的受体细胞有什么好处
①体积大,便于操作
② 卵黄多,营养物质丰富
③其细胞质内存在激发细胞核全
能性表达的物质(主要原因)
减数第二次分裂
中期
采集牛卵巢中的卵母
细胞,在体外培养到
MⅡ期
去核: 显微操作
动物体细胞核移植技术的过程
去核的卵母细胞
卵母细胞去核的方法是
显微操作去核法
卵母细胞“去核”去掉的是什么
纺锤体-染色体复合物
(由于MII期卵母细胞核的位置靠
近第一极体,用微型吸管一般一 并吸出第一极体)
动物体细胞核移植技术的过程
去核的卵母细胞
极体
极体
98
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卵母细胞去核的方法是
显微操作法
卵母细胞“去核”去掉的是什么
纺锤体-染色体复合物
(由于MII期卵母细胞核的位置靠
近第一极体,用微型吸管一般一 并吸出第一极体)
去核的原因是
保证克隆动物的核基因全部来
自供体细胞
动物体细胞核移植技术的过程
采集牛卵巢中的卵母 细胞,在体外培养到 MⅡ期
去核: 显微操作
去核的卵母细胞
高产奶牛(供体)
供体细胞一般都选用传代几代
以内的细胞,为什么
一般选用10代以内的细胞,且,
不选生殖细胞。
因为10代以内的细胞一般能保
持正常的二倍体核型,保证了供体 细胞正常的遗传基础;生殖细胞的
染色体数只有体细胞的 一半。
采集牛卵巢中的卵母 细胞,在体外培养到 MⅡ期 去核: 显微操作
高产奶牛(供体)
取体细胞
去核的卵母细胞 供体细胞
动物体细胞核移植技术的过程
为什么核移植操作是将整个供
体细胞注入去核卵母细胞中
①操作方便;
②对卵母细胞损伤较小;
③保证供体细胞的细胞核
不被破坏
诱导融合的方法
电融合法
电融合法
形成重构胚
激活方法:①物理方法;②化学方法
(电刺激、Ca +载体、 乙醇和蛋白酶合成抑制剂)
早期胚胎
动物体细胞核移植技术的过程
去核的卵母细胞 供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
融合的结果是
供体核进入卵母细胞,
形成重构胚
激活重构胚的方法
电刺激法;
Ca +载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂
电融合法
形成重构胚
激活方法:①物理方法;②化学方法
(电刺激、Ca +载体、 乙醇和蛋白酶合成抑制剂)
早期胚胎
动物体细胞核移植技术的过程
去核的卵母细胞 供体细胞
将供体细胞注入去核的卵母细胞
整个过程中用到的技术有哪些
动物细胞培养;
动物细胞融合;
早期胚胎培养;
胚胎移植;
动物细胞核移植
实验结论是
证明了动物已分化的体细胞
的细胞核具有全能性
通过电融合法使两细胞融 合,供体核进入卵母细胞
重构胚
用物理或化学方法激 活重构胚,使其完成 细胞分裂和发育过程
采集牛卵巢中的 卵母细胞,在体 外培养到MⅡ 期
通过显微 操作去核
去核的卵母细胞
高产奶牛
( 供体)
从供体身体的某 一部位(如耳)
上取体细胞
供体细胞培养
早期胚胎
将胚胎移入受体 (代孕)母牛体内
动物细胞培养 动物细胞融合
生出与供体奶牛遗传 物质基本相同的犊牛
动物细胞核移植技术
早期胚胎培养
胚胎移植
将供体细胞注入去核的卵母细胞
体细胞核移植方法生产的克隆动物,并不是对体细胞供体动物进行了
100%的复制,为什么
①克隆动物细胞核DNA来自供体动物细胞核
细胞质DNA来自供体动物+去核卵母细胞
②环境也会影响克隆动物的性状,其性状与供体不完全相同;
③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异
等可遗传变异。
动物体细胞核移植技术的过程
应 用前 景 畜牧生产
可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
保 护 濒 危 动 物
有望增加濒危物种的存货数量
医药卫生
转 基 因 克 隆 动 物 作 为生 物 反 应 器, 生 产 大 量 珍 贵 的 医 用 蛋 白
治 疗 人 类 疾 病
①克隆动物(也经过转基因操作)的细胞、组织、器官可作为异种移植的供体;
②患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,能形成相应的细胞、组织或器官可用于
移植以避免免疫排斥反应。
科研
①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;
②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;
③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。
存 在 的 问 题
动物体细胞核移植技术的应用及存在的问题
应 用 前 景 畜牧生产
可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
保护濒危动物
有望增加濒危物种的存货数量
医药卫生
转基因克隆动物作为生物反应器,生产大量珍贵的医用蛋白
治疗人类疾病
克隆动物(也经过转基因操作)的细胞、组织、器官可作为异种移植的供体;
患者的核移植胚胎干细胞经过诱导分化,能形成相应的细胞、组织或器官可用于移植以
避免免疫排斥反应。
科研
①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;
②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;
③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。
存在的问题
①该技术的成功率非常低,各个技术环节有待进一步改进。
②相对于技术研究,核移植的理论研究较为滞后,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绝大多数克隆动物存在健康问题,表现出遗传和生理缺陷,如体型过大、异常肥胖、
发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
1.如图是某克隆羊培育过程模式图,试分析获得该克隆羊的生殖方式、
该克隆羊的基因型以及该克隆羊发育成熟时所分泌的性激素依次是
练习
A.无性生殖、Aa、 雌激素
B.无性生殖、aa、雄激素 C.有性生殖、aa、 雄激素 D.有性生殖、AA、 雌激素
细胞核
卵母
细胞
细胞核
体细胞
植入 发育
fC 羊子宫克隆羊 基因型Aa
早A 羊
基因型AA
o B羊 基因型aa-
2、2019年1月24日,我国科学家宣布世界首批疾病克隆猴——5只生物节律紊乱的
体细胞克隆猴在中国诞生,开启了克隆猴模型应用于生命科学研究的“春天”。科 学家采集了一只一岁半的、睡眠紊乱最明显的BMAL1(生物节律基因)敲除猴A6的体 细胞,通过体细胞核移植技术,获得了5只克隆猴——这是国际上首次成功构建一批 遗传背景一致的生物节律紊乱的猕猴模型。下列相关叙述错误的是( )
A.体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
B.5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
.体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接作为受体细胞
D.该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
练习
3.如图为某哺乳动物的生殖过程图,下列叙述正确的是
A.个体2为克隆动物,c可以为高度分化的体细胞
B.个体2的遗传性状与提供b细胞的母本完全不同
练习
C.产生个体1的生殖方式为无性生殖
D.e细胞为MI 中期的卵母细胞
个体1 个体2
b
e
d
O C
a
4.某研究人员将患有线粒体疾病妇女的受精卵中的细胞核移植到健康妇女捐
献的去核的卵母细胞中,最终产下了健康的婴儿。下列叙述不正确的是
A.此项技术的基础是动物细胞培养
B.此项技术的原理与克隆羊“多莉”完全相同
C.健康妇女捐献的卵母细胞的细胞质具有调控移入细胞核发育的作用
D.婴儿出生后具有患病妇女及其丈夫以及捐献健康卵母细胞的妇女三方
的遗传特征
练习
5.2017年,某国批准了首例使用细胞核移植技术培育"三亲婴儿"的申请。 其培育过程可选用如下技术路线。据图分析下列叙述错误的是( )
A. 该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作
B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
0 .卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给"三亲婴儿"
D."三亲婴儿"同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
练习
0 去核
捐献者卵
母细胞
取核
母亲卵
母细胞
体外
培养
MⅡ期 O 卵母细胞
体外受精。
核移植
精子
“三亲婴儿”
受精卵
6.(2022·河南许昌高二期中)根据体细胞核移植技术的特点进行推断,体
细胞核移植技术可以用来( D )
①有效提高濒危动物的遗传多样性
②提高某些良种家畜自然繁殖率
③解决人体器官移植供体来源短缺的问题
④为科学研究提供实验动物
⑤ 构建转基因克隆动物,作为生物反应器,大规模生产珍贵医用蛋白
A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.③④⑤
练习
畜牧业:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
生产医用蛋白
医药卫生
用于异种移植
研究胚胎发育及衰老的过程
科学研究
克隆特定疾病模型的动物
总结
动物体细胞核移植技术和克隆动物
体细胞核 植的过程
移
一
成功率低
存在健康问题
注入 细胞融合重构胚
濒危物种保护:有望增加濒危物种的存活数量
MⅡ期、去核卵 去核 母细胞
细胞培养 供体体细胞
生出与供体遗传物质基本相同的个体
存在的
问题
供体细胞
应用
前景
激活、
发育
代孕母体
卵母细胞
胚胎移植
胚胎