第2節(jié)第3課時(shí)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物

第3課時(shí)動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物學(xué)有目標(biāo)——課標(biāo)要求必明記在平時(shí)——核心語(yǔ)句必背1．闡述動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)的概念和原理。2．概述利用動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物的過(guò)程。3．闡明體細(xì)胞核移植該技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題。1．動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)是將動(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)。2．哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。3．在體細(xì)胞核移植中，從卵巢中采集的卵母細(xì)胞，要培養(yǎng)到MⅡ期。[主干知識(shí)梳理]一、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)概念理解供體：動(dòng)物一個(gè)細(xì)胞的_______受體：去掉細(xì)胞核的__________結(jié)果：形成

___________并發(fā)育成新胚胎，最終發(fā)育成_________種類(lèi)胚胎細(xì)胞核移植和

。兩者中難度較高的是_____________原理動(dòng)物細(xì)胞核具有

__，細(xì)胞膜具有一定的________細(xì)胞核卵母細(xì)胞重組細(xì)胞動(dòng)物個(gè)體體細(xì)胞核移植體細(xì)胞核移植全能性流動(dòng)性二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題1．應(yīng)用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜

進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。(2)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域①轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物作為

，生產(chǎn)珍貴的

。②轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織和器官可作為

的供體。③人核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織、器官后，移植給患者可避免

反應(yīng)。遺傳改良生物反應(yīng)器醫(yī)用蛋白異種移植免疫排斥(3)了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程。(4)用克隆動(dòng)物做

，使人們更好地研究疾病的致病機(jī)制和開(kāi)發(fā)藥物。(5)保護(hù)瀕危物種方面：保護(hù)

，增加瀕危動(dòng)物的存活數(shù)量。2．存在問(wèn)題(1)體細(xì)胞核移植技術(shù)的

非常低。(2)絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在健康問(wèn)題，表現(xiàn)出遺傳和

缺陷等。成功率疾病模型瀕危物種生理[邊角知識(shí)發(fā)掘]1．(教材第52頁(yè)“相關(guān)信息”延伸思考)細(xì)胞核移植的受體是“去核”的卵母細(xì)胞，為什么“去核”要加上引號(hào)？提示：減數(shù)分裂Ⅱ中期細(xì)胞核解體，該時(shí)期無(wú)細(xì)胞核，去核的實(shí)質(zhì)是去除卵母細(xì)胞的核遺傳物質(zhì)。2．(教材第53頁(yè)圖2-18變式訓(xùn)練)觀察體細(xì)胞核移植流程圖，回答下列問(wèn)題。(1)圖中A采集到的細(xì)胞應(yīng)在體外培養(yǎng)到

期。(2)圖中C和D代表的操作過(guò)程分別是___________________________________________________。(3)圖中分別代表體細(xì)胞培養(yǎng)和形成重構(gòu)胚的過(guò)程是

(填字母)。MⅡ通過(guò)顯微操作去核、將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞B、E[教材問(wèn)題提示]思考·討論(教材第54頁(yè))1．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．克隆動(dòng)物絕大部分DNA來(lái)自體細(xì)胞供體(核供體)動(dòng)物的細(xì)胞核，但其細(xì)胞核外的DNA，即線粒體中的DNA同時(shí)來(lái)自核供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞。所以，用教材中所述的方法克隆動(dòng)物不是對(duì)核供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制。此外，即便動(dòng)物的遺傳基礎(chǔ)完全相同，但由于動(dòng)物的發(fā)育及一些行為、習(xí)性的形成與所處環(huán)境有很大關(guān)系，克隆動(dòng)物所生活的環(huán)境與核供體動(dòng)物生活的環(huán)境不會(huì)完全相同，所以從這一角度看，克隆動(dòng)物也不是對(duì)核供體動(dòng)物進(jìn)行100%的復(fù)制。3．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(lèi)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，一般情況下體細(xì)胞的分化程度越高，它重編程為細(xì)胞的成功率就越低；可誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞的細(xì)胞來(lái)源相對(duì)廣一些，研究表明成纖維細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞等都可以誘導(dǎo)成為iPS細(xì)胞。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。目前科學(xué)家還在研究由這兩種技術(shù)生成的干細(xì)胞在基因表達(dá)、DNA甲基化等方面的差異，這些研究成果也將直接影響它們今后的應(yīng)用。[師說(shuō)重難]

一、細(xì)胞核移植的原理動(dòng)物體細(xì)胞核移植的原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性，而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因?yàn)閯?dòng)物體細(xì)胞分化程度高，表現(xiàn)全能性受到限制，不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體，所以用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物，說(shuō)明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。二、動(dòng)物體細(xì)胞核移植中供體和受體的選擇1．供體：一般選用傳代10代以?xún)?nèi)的細(xì)胞，因?yàn)?0代以?xún)?nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。2．受體：選擇MⅡ期的卵母細(xì)胞。其原因：(1)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(2)卵母細(xì)胞體積大，便于操作。(3)卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。三、克隆動(dòng)物的遺傳特點(diǎn)克隆動(dòng)物的親本有三個(gè)，即體細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體和代孕母體。1．克隆動(dòng)物細(xì)胞核基因來(lái)自體細(xì)胞核供體，因此克隆動(dòng)物的性狀與體細(xì)胞核供體基本相同。2．克隆動(dòng)物的細(xì)胞質(zhì)基因主要來(lái)自卵母細(xì)胞，因此克隆動(dòng)物的性狀與卵母細(xì)胞供體部分相同。3．代孕母體沒(méi)有為克隆動(dòng)物提供遺傳物質(zhì)，因此克隆動(dòng)物的性狀與代孕母體沒(méi)有直接關(guān)系。[在應(yīng)用中悟][典例1]下列對(duì)哺乳動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是 (

)A．該技術(shù)的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植B．通常采用MⅡ中期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞C．可通過(guò)顯微操作法除去卵母細(xì)胞核D．克隆動(dòng)物是對(duì)提供體細(xì)胞的動(dòng)物進(jìn)行了完全復(fù)制[解析]克隆動(dòng)物絕大部分遺傳物質(zhì)來(lái)自供體細(xì)胞核，但細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自受體卵母細(xì)胞，其次生物的性狀還受環(huán)境的影響，因此，克隆動(dòng)物并不是對(duì)提供體細(xì)胞的動(dòng)物進(jìn)行完全復(fù)制。[答案]

D[典例2]中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物進(jìn)行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過(guò)程，核移植是指___________________。通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。(2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是_______________________________________。(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過(guò)程中，若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)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”)。[解析]

(1)動(dòng)物細(xì)胞核移植是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。用核移植的方法得到的動(dòng)物稱(chēng)為克隆動(dòng)物，與核供體相比，其細(xì)胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，而動(dòng)物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難，所以，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度明顯低于體細(xì)胞核移植。(3)哺乳動(dòng)物雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個(gè)體的體細(xì)胞為供體，得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。[答案]

(1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中不變(2)小于胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對(duì)容易(3)相同不同[在訓(xùn)練中評(píng)]1．下列對(duì)動(dòng)物核移植技術(shù)的敘述，錯(cuò)誤的是 (

)A．胚胎細(xì)胞核移植的難度明顯高于體細(xì)胞核移植B．體細(xì)胞核移植的過(guò)程中可通過(guò)顯微操作去除卵母細(xì)胞中的核C．用于體細(xì)胞核移植的卵母細(xì)胞通常要在體外培養(yǎng)到MⅡ期D．通過(guò)體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動(dòng)物與核供體性狀并不完全相同解析：哺乳動(dòng)物核移植包括胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，由于胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對(duì)容易，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，A錯(cuò)誤；體細(xì)胞核移植的過(guò)程中，去除卵母細(xì)胞中的細(xì)胞核可采用顯微操作去核，B正確；MⅡ期的卵母細(xì)胞已經(jīng)成熟，可以作為體細(xì)胞核移植的受體細(xì)胞，C正確；體細(xì)胞核移植中，細(xì)胞質(zhì)基因主要來(lái)自卵母細(xì)胞，因此克隆動(dòng)物的性狀與核供體性狀不完全相同，D正確。答案：A

2．治療性克隆有望解決供體器官短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)，下圖表示治療性克隆的部分過(guò)程。下列有關(guān)敘述正確的是 (

)A．過(guò)程①表示細(xì)胞核移植B．細(xì)胞A常用受精卵C．過(guò)程②表示脫分化過(guò)程D．胚胎干細(xì)胞只分化不增殖解析：據(jù)圖分析可知，過(guò)程①表示細(xì)胞核移植，A正確；細(xì)胞A通常為去核的卵母細(xì)胞，B錯(cuò)誤；過(guò)程②表示胚胎干細(xì)胞的分裂和分化過(guò)程，C錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞具有增殖和分化的能力，D錯(cuò)誤。答案：A

科學(xué)視野——核移植的是供體細(xì)胞還是細(xì)胞核最初，在進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞核移植操作時(shí)，是用玻璃微型吸管將供體細(xì)胞的細(xì)胞核吸出，再注入去核卵母細(xì)胞內(nèi)，這也是“核移植”這一名詞的含義。后來(lái)，研究者通過(guò)實(shí)驗(yàn)不斷摸索發(fā)展出了另外一種方法，即直接將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞的透明帶內(nèi)，然后用病毒介導(dǎo)或電脈沖等方式使兩個(gè)細(xì)胞融合，因?yàn)檫@種方法操作簡(jiǎn)便，對(duì)卵母細(xì)胞損傷較小，所以后來(lái)較為常用。既然注入的是整個(gè)供體細(xì)胞，那么供體細(xì)胞線粒體中的遺傳物質(zhì)是否能表達(dá)出相應(yīng)性狀？理論上推測(cè)，供體和受體兩種來(lái)源的線粒體有三種可能的命運(yùn)：供體來(lái)源的線粒體被降解，只剩下受體來(lái)源的線粒體；兩種來(lái)源的線粒體同時(shí)存在，核移植個(gè)體的線粒體呈異質(zhì)性；受體來(lái)源的線粒體被選擇性降解，供體來(lái)源的線粒體占主導(dǎo)。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，線粒體呈異質(zhì)性的情況主要存在于核移植個(gè)體胚胎發(fā)育早期，大部分核移植個(gè)體后代中主要留存的是受體來(lái)源的線粒體，如多莉羊的線粒體中的DNA主要來(lái)自受體卵母細(xì)胞，它只保留了小部分供體來(lái)源的線粒體。但是，在不同物種中，關(guān)于兩種來(lái)源的線粒體的命運(yùn)還沒(méi)發(fā)現(xiàn)完全一致的規(guī)律。[素養(yǎng)評(píng)價(jià)]1．在克隆牛的過(guò)程中，需要將甲牛的去核卵母細(xì)胞與乙牛的體細(xì)胞核重組形成重組細(xì)胞，將此細(xì)胞培養(yǎng)至胚胎發(fā)育的早期，然后移入代孕母牛的體內(nèi)，最后即可得到克隆動(dòng)物。下列關(guān)于克隆動(dòng)物的敘述，錯(cuò)誤的是 (

)A．克隆技術(shù)利用了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性B．代孕母牛與所獲得的克隆牛之間不存在真正意義上的親子代關(guān)系C．該過(guò)程體現(xiàn)的方法為拯救瀕危動(dòng)物提供了一種新思路D．核供體相同的克隆動(dòng)物之間若進(jìn)行器官移植，則會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)解析：將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個(gè)新胚胎，繼而發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體，經(jīng)該過(guò)程得到的動(dòng)物稱(chēng)克隆動(dòng)物，因此克隆技術(shù)利用了動(dòng)物細(xì)胞核的全能性，A正確；由于克隆牛不含有代孕母牛的任何遺傳物質(zhì)，因此代孕母牛與所獲得的克隆牛之間不存在真正意義上的親子代關(guān)系，B正確；該克隆技術(shù)能成功培育出克隆動(dòng)物，因此該過(guò)程體現(xiàn)的方法為拯救瀕危動(dòng)物提供了一種新思路，C正確；核供體相同的克隆動(dòng)物其遺傳物質(zhì)相同，它們之間若進(jìn)行器官移植，不會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：D

2．下圖是某克隆羊培育過(guò)程模式圖，試分析獲得該克隆羊的生殖方式、該克隆羊的基因型以及該克隆羊發(fā)育成熟時(shí)所分泌的性激素依次是 (

)A．無(wú)性生殖、Aa、雌性激素B．無(wú)性生殖、aa、雄性激素C．有性生殖、aa、雄性激素D．有性生殖、AA、雌性激素解析：克隆培育利用了細(xì)胞核移植技術(shù)，其生殖方式為無(wú)性生殖；該克隆羊繼承了B羊全部的細(xì)胞核基因和A羊的細(xì)胞質(zhì)基因，因此其基