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“动物核移植”疑难问题解析  

2018-05-21 16:34:50|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1动物核移植只能将动物的一个细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中吗?
       人教版选修3教材P47有这样的阐述:“动物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。”然而,在教材P48的体细胞核移植过程流程图中,显示将供体细胞注入去核卵母细胞。一个是注射细胞核,一个是注入整个细胞,这是为什么呢?
        细胞核移植技术是1938年德国发育生物学家Spermann为解决核质相互关系问题而提出的,是把分化的细胞导入去核的卵母细胞中,并观察其胚胎发育情况的研究。
       自从1997年Wilmut以成体绵羊乳腺上皮细胞为核供体克隆出多利羊以来,许多科研人员相继以牛、猪、猴、兔、鼠和猫等多种哺乳动物为对象,进行了多种体细胞克隆。核移植的方法也不断被创新和改进。到目前,核移植的方法主要有“Honolulu”法、电融合法、去透明带法、连续核移植法及反向核移植法等。其中,“Honolulu”法、连续核移植法是将动物细胞的核进行移植。而电融合法是将整个供核细胞注射到透明带和卵胞质膜之间,再利用一定强度的直流脉冲刺激,使供体细胞与去核卵母细胞融合,进而使供体核进入受体卵母细胞中。去透明带法是将去除透明带的卵母细胞和供体细胞粘在一起,再进行电融合。
        由此可见,动物核移植可以将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中,也可以将整个细胞注入去核的卵母细胞中。两种方法的共同点就是通过一系列技术手段,使体细胞核进入去核的卵母细胞。人教版选修3教材的处理充分体现了概念的提出和科技发展的关系,既有历史传承,又能与时俱进。随着科学技术的不断进步,人们对“动物核移植”这一概念的理解和应用也会不断完善和发展。
2体细胞核移植过程流程图中,是将供体细胞注入去核卵母细胞质内吗?
        电融合法将供核细胞注入透明带和卵细胞膜之间,需要融合,从而使供体核进入受体卵母细胞中并完成重编程。但是,目前也有研究者直接把整个供核细胞注入胞质内,不需要融合,而且效果也非常好,其囊胚形成率达37%。教材P48图中有“将供体细胞注入去核卵母细胞”和“通过电刺激使两细胞融合,供体核进入受体卵母细胞,构建重组胚胎”的描述。显而易见,教材中是指将供核细胞注入透明带和卵胞质膜之间,而不是胞质内。
3将供体细胞注入去核卵母细胞后,供体细胞膜如何被清除?
        对受体细胞来说,细胞质及细胞膜属外来物质,是一种非生理状态。有研究人员提出,可能存在卵细胞质对体细胞膜的物理溶解,且不同动物受体细胞对外来细胞膜的溶解能力不同,如小鼠卵母细胞的这种溶解能力较弱。
4体细胞核移植技术中的受体细胞,为什么用次级卵母细胞,而不使用初级卵母细胞和受精卵?
4.1次级卵母细胞做受体的原因
         目前,多数细胞核移植以MⅡ期去核卵母细胞做受体。原因有两个:其一是MⅡ期卵母细胞处于成熟促进因子(MPF)活性髙峰期,MPF是卵母细胞质中重要的胞质影响因子,它是一种多效性激酶,其活性能使植入的核膜破裂,染色体超前凝集,MPF水平可能是核重编程的关键调节因子之一。高活性的MPF能对移入的核发生去分化作用,并重新激活移入核的发育程序。其二是MⅡ期卵母细胞刚刚排出第一极体,易于将核和极体一并取出。
4.2初级卵母细胞不宜做受体的原因
        当供体细胞核进入高MPF活性的卵细胞质后,会发生核膜破裂、染色质浓缩和原核样核的形成等3个环节(称之为“完整的”重编程过程)。而MI期卵母细胞的细胞核、细胞质尚未成熟,其细胞质不能支持胚胎的全程发育。因此,尽管MI期卵母细胞MPF活性也高,但不能作为受体卵母细胞。
4.3受精卵不宜做受体的原因
         自然受精过程中,在精子的穿透作用下,胞质中钙离子水平重复升高,从而导致受精中MPF减少,低水平MPF不利于供核的重编程。所以受精卵不宜作为移植的受体。因此,目前广泛釆用MⅡ期卵母细胞做受体。
5电融合与电激活有何不同?
        体细胞核移植方法包括3个基本步骤:卵母细胞去核、供体细胞(或者核)植入和重构胚的激活。胚胎激活后再体外培养,然后植入代孕母体。电融合是通过电刺激使供体细胞和去核卵母细胞融合,供体核进入受体卵母细胞,其目的是构建重组胚胎。电激活是用电脉冲激活重构胚,使其完成分裂和发育进程。从原理上来说,电融合利用的是膜的流动性,电激活是利用诱导胞质中钙离子水平重复升高,导致MPF减少,从而激活重构胚。
6重构胚的重编程与激活有何不同?
        重构胚的重编程是指在高MPF活性下,依次发生核膜破裂、染色质浓缩和原核样核的形成等3个环节。同时,在卵母细胞质的高MPF活性下,有利于体细胞核的去分化作用,激发体细胞核的全能性。在持续高活性的MPF和CSF(细胞静止因子)的作用下,MⅡ期卵母细胞不能完成第二次分裂。重构胚的激活是通过物理、化学等方法,让胞质中钙离子水平增高,导致MPF和CSF活性降低,让MIIⅡ期卵母细胞恢复分裂周期。简单来说,重构胚的重编程需要高活性的MPF,重构胚的激活就是使MPF和CSF活性降低或失活。
——于彦军.中学生物教学.2017年第3期
资料来自兴趣部落《高中生物那点事儿》
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