动物细胞核的全能性和克隆

第2节 细胞的分化学习目标1．说出细胞分化的概念及特点(重点)。

2.阐述细胞分化的实质(难点)。

3.举例说明细胞的全能性。

|基础知识|一、细胞分化 1．概念2．特征：具有普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。

3．原因：不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。

4．意义：(1)生物个体发育的基础。

(2)有利于提高各种生理功能的效率。

二、细胞的全能性 1．概念(1)前提：已经分化的细胞。

(2)本质：具有发育成完整个体的潜能。

2．基础细胞中含有发育成完整个体所需要的全部遗传信息。

3．植物细胞的全能性 (1)实验过程： 胡萝卜韧皮部细胞 ＋含有植物激素、无机盐和糖类等物质的培养液――→培养发育完整的植株 (2)实验结论：高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。

4．动物细胞核的全能性 (1)实验过程：乳腺细胞的细胞核＋去核的卵细胞――→培养发育克隆动物 (2)结论：已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。

5．干细胞(1)概念：是指动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。

(2)举例：如人骨髓中的造血干细胞。

|自查自纠|1．细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率。

( )2．不同分化细胞的遗传信息相同。

( )3．玉米种子萌发长成新植株体现了细胞的全能性。

( )4．骨髓干细胞与胰岛细胞的遗传信息不同，遗传信息的执行情况也不同。

( ) 5．同一植物体的叶肉细胞和贮藏细胞来自一群彼此相似的早期胚胎细胞。

( ) 6．细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。

( )答案 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.√|图解图说|★细胞分化形成不同形态、结构和功能的细胞。

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________★细胞具有全能性与细胞全能性的表达不是一个概念，全能性表达的终点是形成新个体。

考点2 动物细胞工程及应用1．动物细胞培养(1)地位：动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。

其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。

(2)培养过程(3)培养条件 ①无菌、无毒环境⎩⎪⎨⎪⎧培养液和培养用具进行无菌处理培养过程加抗生素定期更换培养液，清除代谢产物②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。

③适宜的温度：36.5 ℃±0.5 ℃；适宜的pH ：7.2～7.4。

④气体环境⎩⎪⎨⎪⎧ 95%的空气：其中O 2为细胞代谢必需5%的CO 2：维持培养液的pH2．动物体细胞克隆技术(核移植技术)(1)原理：动物细胞核具有全能性。

(2)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。

(3)核移植过程(以克隆高产奶牛为例)(4)应用①加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

②保护濒危物种。

③生产医用蛋白。

④作为异种移植的供体。

⑤用于组织器官的移植。

3．动物细胞融合和单克隆抗体的制备(1)动物细胞融合①原理：细胞膜的流动性。

②融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。

③意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。

(2)单克隆抗体①制备过程②优点：特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。

③用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。

提醒单克隆抗体制备过程B淋巴细胞要经过免疫过程，即接触抗原，增殖分化为有特异性免疫功能的B淋巴细胞，才能产生相应的抗体，所以，与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞实际上是浆细胞。

(析图建模)下图为单克隆抗体制备流程(顺序已被打乱)，请据图分析：(1)图中B注射的物质是什么？其目的是什么？(2)在获取C细胞的过程中，筛选淘汰了哪些细胞？(3)C细胞有什么特点？(4)请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。

答案(1)注射特定抗原；目的是刺激机体发生免疫应答，从而产生浆细胞(效应B细胞)。

动物体细胞核移植技术和克隆动物[学习目标] 1.阐明动物细胞核移植的概念和原理。

2.概述体细胞核移植的过程。

3.认同体细胞核移植技术的应用前景，客观分析技术存在的问题。

1．动物细胞核移植技术(1)概念：将动物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：动物细胞核的全能性。

(3)哺乳动物核移植分类种类难易程度原因胚胎细胞核移植相对容易分化程度低，表现全能性相对容易体细胞核移植十分困难分化程度高，表现全能性十分困难(4)非人灵长类动物的体细胞核移植困难的原因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。

②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。

2．体细胞核移植过程3．体细胞核移植技术的应用前景(1)畜牧生产方面：加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。

(2)医药卫生领域①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。

②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。

③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官后，将它们移植给患者时可以避免发生免疫排斥反应。

(3)科学研究①了解胚胎发育及衰老过程。

②分析致病基因，研究疾病的致病机制，开发相应药物。

(4)保护濒危物种方面：保护濒危物种，增加濒危物种的存活数量。

4．体细胞核移植技术存在的问题(1)成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进。

(2)绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体形过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。

(3)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。

判断正误(1)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞()(2)重构胚具有发育成完整个体的能力()(3)激活重构胚常用的方法有电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等()答案(1)×(2)√(3)√解析(1)克隆动物的细胞核遗传物质全部来自供体细胞，细胞质遗传物质来自供体细胞和去核卵母细胞。

浅论动物克隆技术的发展及应⽤前景浅论动物克隆技术的发展及应⽤前景姓名:李凯杰学号:110404011031 专业:机械电⼦⼯程学院:机械与车辆学校:北京理⼯⼤学珠海学院摘要：克隆就是指由⼀个细胞或个体以⽆性⽅式重复分裂或繁殖体所形成的⼀群个体，该技术在医药、⽣物学和农业等⽅⾯有着⼴泛的应⽤前程。

对动物克隆的原理、应⽤和前景进⾏了论述。

关键词：克隆；应⽤；前景所谓克隆就是指由⼀个细胞或个体以⽆性⽅式重复分裂或繁殖体所形成的⼀群个体。

克隆动物即动物的⽆性繁殖。

就是供体细胞核移⼊去核的卵母细胞中，使后者不经精⼦穿透等有性过程即可被激活、分裂并发育成个体，使得核供体的基因得到完全复制。

诺贝尔奖获得者、德国胚胎学家1938年提出了动物克隆的最早设想。

经过近百年的发展，动物克隆技术现已实现并取得了许多突破性的成果。

本⽂就动物克隆的基本原理及应⽤前景作⼀简单的探讨。

⼀、动物克隆的原理1、动物克隆的理论动物克隆技术所依靠的理论基础是细胞潜在全能性。

细胞所说的全能性是指细胞包含个体的全套遗传信息，在特定环境因素的调节下，可回到受精卵⼀样的状态，从头开始发育成⼀个完整的⽣物个体，只有具备全能性的动物组织细胞，才可⽤于克隆动物。

2、动物克隆的技术核⼼⽬前动物克隧的技术的核⼼就是核移植，根据供体的来源不同，可以分为胚胎细胞克隆和体细胞克隆。

2.1胚胎细胞克隆胚胎⼲细胞是从初期胚胎内细胞团和附植后原始⽣殖细胞分离出来的⼀种细胞，它具有全能性或多能性，可以发育为任何⼀种组织或器官的前体细胞，再由该前体细胞发育成功能细胞。

胚胎⼲细胞同正常的体细胞⼀样可以在体外进⾏增殖、克隆、冷冻、保存⽽保持不分化。

这样就可以为⼈们提供⼤量的可利⽤的胚胎⼲细胞。

1980年，Willadsen将从绵⽺⼋细胞胚胎中分出的胚胎细胞，移⼊已经去核的同种绵⽺卵细胞中，经培养获得胚胎，再将胚胎植⼊代理母⽺⼦宫中，⾸次获得了胚胎细胞克隆⽺。

现在⼈们能将胚胎⼲细胞体外培殖传40—60代⽽不分化，⽽这样⼤量的细胞就为我们利⽤它奠定了基础。

《动物细胞核移植与体细胞克隆》知识清单一、动物细胞核移植（一）概念动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。

（二）原理细胞核的全能性，即细胞核包含了个体发育所需的全部遗传信息。

（三）分类1、胚胎细胞核移植用胚胎细胞的细胞核进行移植。

由于胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易。

2、体细胞核移植以体细胞的细胞核进行移植。

体细胞分化程度高，恢复其全能性更具挑战性。

（四）过程1、供体细胞的准备选取供体动物特定细胞，通常是功能良好、分裂旺盛的细胞，如皮肤细胞等。

对这些细胞进行培养，使其处于良好的生理状态。

2、受体细胞的准备选择处于减数第二次分裂中期（MⅡ期）的卵母细胞作为受体细胞。

通过显微操作去除其细胞核。

3、细胞核移植使用显微操作技术，将供体细胞的细胞核注入去核的卵母细胞中，形成重组细胞。

4、激活通过物理或化学方法激活重组细胞，使其像受精卵一样开始发育。

5、胚胎培养将重组胚胎在合适的培养液中培养，观察其发育情况。

6、胚胎移植选择发育良好的胚胎，移植到受体动物的子宫内，使其继续发育。

（五）应用1、加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。

2、保护濒危物种，增加其种群数量。

3、生产医用蛋白，利用转基因克隆动物的乳腺等生物反应器来生产珍贵的医用蛋白。

二、体细胞克隆（一）概念体细胞克隆是指利用体细胞（而非生殖细胞）进行细胞核移植，从而产生与供体遗传物质完全相同的个体的技术。

（二）发展历程1、早期探索科学家们对细胞全能性的理论进行了长期的研究和探讨。

2、关键突破随着技术的不断进步，成功实现了哺乳动物体细胞克隆，如克隆羊“多莉”的诞生。

（三）成功案例1、克隆羊“多莉”“多莉”是世界上第一只成功克隆的哺乳动物，它的诞生证明了高度分化的体细胞的细胞核仍具有全能性。

2、其他克隆动物此后，科学家们还成功克隆了猪、牛、马等多种动物。

动物体细胞核移植技术和克隆动物必备知识·素养奠基一、动物细胞核移植技术1.概念:(1)供体:动物的一个细胞的细胞核。

(2)受体:去掉细胞核的卵母细胞。

(3)结果:形成重新组合的细胞并发育成新胚胎,继而发育成动物个体。

2.分类:种类难易程度原因胚胎细胞核移植较容易分化程度低,全能性容易表现体细胞核移植较难分化程度高,全能性难表现二、体细胞核移植的过程填一填:基于体细胞核移植的过程,完成下列问题:(1)过程A为采集卵母细胞,该细胞在体外需要培养到MⅡ期。

(2)过程B为显微操作去核的过程,过程C为将供体细胞注入去核的卵母细胞。

(3)过程D为选取供体高产奶牛的体细胞培养。

(4)过程E为通过电融合法,形成重构胚的过程。

(5)过程F用物理或化学方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。

(6)G产生的犊牛与供体奶牛遗传物质基本相同。

体细胞核移植技术培养的克隆动物是对细胞核供体动物进行了100%的复制吗?为什么?提示:不是。

因为克隆动物的遗传物质并不全部来自细胞核供体动物,细胞核DNA来自供体动物,但是细胞质中DNA来自卵母细胞,也控制生物的一些性状。

三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.核移植技术的应用:(1)畜牧业:加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育。

(2)医药卫生: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。

(3)治疗人类疾病:①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。

②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。

③研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。

④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。

⑤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。

(4)保护濒危物种:该技术有望增加濒危物种的存活数量。