新教材同步備課2024春高中生物第2章細(xì)胞工程第2節(jié)第3課時動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克爐物課件新人教版選擇性必修3

第2節(jié)動物細(xì)胞工程第3課時動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物目標(biāo)素養(yǎng)1.依據(jù)具體實例運(yùn)用歸納與概括的方法,概述動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的概念及應(yīng)用,培養(yǎng)科學(xué)思維能力。2.運(yùn)用文字和圖示表述體細(xì)胞核移植的過程,培養(yǎng)建模思維。3.認(rèn)同體細(xì)胞核移植技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景,客觀分析該技術(shù)存在的問題,并能對生殖性克隆人等社會議題進(jìn)行理性判斷。知識概覽一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)1.概念。(1)供體:動物一個細(xì)胞的細(xì)胞核。(2)受體:去核的卵母細(xì)胞。(3)結(jié)果:重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動物個體。2.分類:哺乳動物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。兩者中難度較高的是體細(xì)胞核移植。3.非人靈長類動物的體細(xì)胞核移植非常困難的原因:(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)其分化前的功能狀態(tài),這導(dǎo)致了胚胎發(fā)育率低。(2)對非人靈長類動物胚胎進(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。4.原理:動物細(xì)胞核具有全能性、細(xì)胞膜具有流動性。5.過程:微思考

體細(xì)胞核移植技術(shù)培養(yǎng)的克隆動物是對細(xì)胞核供體動物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?請說明理由。提示:不是。因為克隆動物的遺傳物質(zhì)并不全部來自細(xì)胞核供體動物,細(xì)胞核DNA來自細(xì)胞核供體動物,但是細(xì)胞質(zhì)DNA來自去核卵母細(xì)胞,其也能控制生物的部分性狀。微訓(xùn)練

從甲羊的體細(xì)胞中取出細(xì)胞核,移入乙羊的去核卵母細(xì)胞中,融合后的細(xì)胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎,再植入丙羊的子宮內(nèi)。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同B.一般來說生出小羊的核基因型與甲羊完全相同C.生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定,所以該過程為有性生殖D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙3個親本的基因型與環(huán)境共同決定B解析:動物細(xì)胞核移植獲得克隆動物的生殖方式是無性生殖,其后代具有甲羊的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)和乙羊的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì),因此生出小羊的核基因型一般與甲羊完全相同,細(xì)胞質(zhì)基因一般與乙羊相同。二、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題前景畜牧業(yè)加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育醫(yī)藥衛(wèi)生①作為生物反應(yīng)器生產(chǎn)醫(yī)用蛋白②轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織或器官可以用于異種移植③人核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官,可移植給患者前景保護(hù)瀕危物種增加瀕危物種的存活數(shù)量問題成功率非常低;理論研究較為滯后;絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷微判斷1.體細(xì)胞核移植過程中采用MⅡ期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(

)2.克隆特定疾病模型的動物可用于疾病的研究和藥物開發(fā)。(

)3.克隆動物技術(shù)成功率很高,但絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題。(

)√√×動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物問題探究下圖為體細(xì)胞核移植過程示意圖,請據(jù)圖思考并回答下列問題。(1)體細(xì)胞核移植技術(shù)為什么要選擇MⅡ期的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞?提示:因為MⅡ期的卵母細(xì)胞體積大,易操作;卵黃多,營養(yǎng)物質(zhì)豐富;細(xì)胞質(zhì)中含有促使供體細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(2)移植前,為什么要去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核?提示:為使核移植后的動物的核遺傳物質(zhì)全部來自具有優(yōu)良性狀的供體動物提供的體細(xì)胞。(3)將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞后,要用物理或化學(xué)方法處理,其目的是什么?提示:核移植時,一般先通過電融合法使兩細(xì)胞融合,再用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。(4)克隆動物的性狀與供核個體的性狀完全相同嗎?請說明理由。提示:克隆動物的性狀與供核個體的性狀基本相同,而不是完全相同。理由:克隆動物的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自去核卵母細(xì)胞;生物的性狀還受環(huán)境的影響;生長發(fā)育過程中還可能發(fā)生變異。歸納總結(jié)1.動物體細(xì)胞核移植技術(shù)。(1)原理:動物細(xì)胞核的全能性,而不是動物細(xì)胞的全能性。因為動物體細(xì)胞的全能性受到限制,不能直接發(fā)育成完整個體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物,說明動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。(2)供體細(xì)胞和受體細(xì)胞的選擇。①供體細(xì)胞:一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞,因為10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型,保證供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。②受體細(xì)胞:選擇MⅡ期的卵母細(xì)胞,其原因是卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)供體細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì);卵母細(xì)胞體積大,便于操作;卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多,營養(yǎng)物質(zhì)豐富。(3)注入去核的卵母細(xì)胞。①動物體細(xì)胞核移植技術(shù)中注入去核卵母細(xì)胞中的不是供體細(xì)胞核,而是整個細(xì)胞,隨著兩細(xì)胞融合,體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有流動性的結(jié)構(gòu)特點。②核移植時,一般先用電融合法使供體細(xì)胞和去核卵母細(xì)胞融合,供體核進(jìn)入卵母細(xì)胞,形成重構(gòu)胚,再用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。(4)涉及的生物技術(shù):動物細(xì)胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合、動物細(xì)胞核移植、胚胎移植等。其中,動物細(xì)胞核移植是核心技術(shù)。2.克隆動物的遺傳特點。克隆動物的親本有3個,即細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體和受體(代孕)動物。(1)細(xì)胞核供體:克隆動物細(xì)胞核基因來自細(xì)胞核供體,克隆動物的性狀與細(xì)胞核供體基本相同。(2)卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體:克隆動物的細(xì)胞質(zhì)基因來自去核卵母細(xì)胞,克隆動物的性狀與卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體部分相同。(3)受體(代孕)動物:沒有為克隆動物提供遺傳物質(zhì),克隆動物的性狀與受體動物沒有直接關(guān)系。典例剖析【例題】科學(xué)家培育克隆羊時,使用了3種供體細(xì)胞的細(xì)胞核,分別將這些細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞中,形成重組細(xì)胞,發(fā)育成重組胚胎,這些重組胚胎的發(fā)育情況如下表所示。細(xì)胞核供體細(xì)胞的類型妊娠數(shù)/受體母羊數(shù)乳腺上皮細(xì)胞1/13胚胎成纖維細(xì)胞4/10早期胚胎細(xì)胞14/27下列分析錯誤的是(

)A.早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核的供體細(xì)胞妊娠成功率最高B.克隆羊的遺傳信息與細(xì)胞核供體細(xì)胞完全相同C.體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植D.重組細(xì)胞的發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān)答案:B解析:由題表可知,早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核供體細(xì)胞妊娠成功率最高,A項正確。克隆羊細(xì)胞核的遺傳信息來自細(xì)胞核供體,細(xì)胞質(zhì)的遺傳信息來自去核卵母細(xì)胞,B項錯誤。由題表可知,體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植,C項正確。卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和促使供體細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),故重組細(xì)胞的發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān),D項正確。學(xué)以致用“中中”和“華華”是兩只在我國出生的克隆猴,它們也是世界上首例利用體細(xì)胞核移植技術(shù)獲得的非人靈長類動物。下圖表示培育“中中”和“華華”的流程。下列敘述正確的是(

)A.圖示過程中利用的技術(shù)有體細(xì)胞核移植技術(shù)和干細(xì)胞移植技術(shù)等B.這兩只克隆猴是由同一受精卵發(fā)育而成的雙胞胎C.融合細(xì)胞的培養(yǎng)過程需要無菌、無毒的環(huán)境和營養(yǎng)等條件D.利用A猴胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆猴的難度更大些答案:C1.乙馬的卵母細(xì)胞核被甲馬的體細(xì)胞核置換后,這個卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂發(fā)育成重組胚胎,再植入丙馬的子宮內(nèi)發(fā)育,結(jié)果產(chǎn)下一匹小馬。下列敘述正確的是(

)A.直接在體外對甲馬的體細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)也能培養(yǎng)出胚胎B.小馬的遺傳物質(zhì)與甲馬完全相同C.此項技術(shù)可用于保護(hù)瀕危物種D.該過程可以很好地證明動物細(xì)胞的全能性答案:C解析:小馬的細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自乙馬,而細(xì)胞核遺傳物質(zhì)來自甲馬,所以小馬的遺傳物質(zhì)與甲馬不完全相同。該過程只能說明動物細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性,而不能證明動物細(xì)胞具有全能性。2.下列關(guān)于體細(xì)胞核移植技術(shù)應(yīng)用的敘述,錯誤的是(

)A.克隆動物的組織、器官可以用于異種移植B.研究克隆動物和動物細(xì)胞有利于了解胚胎發(fā)育過程C.有望用體細(xì)胞核移植技術(shù)增加瀕危物種的存活數(shù)量D.用克隆動物做疾病模型可用于治療人類的各種疾病答案:D解析:克隆動物的組織、器官可以用于異種移植,解決人體器官移植供體來源短缺的問題,A項正確。研究克隆動物和動物細(xì)胞有利于了解胚胎發(fā)育過程,B項正確。體細(xì)胞核移植技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量,C項正確。用克隆動物做疾病模型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,但不能用于治療人類的各種疾病,D項錯誤。3.應(yīng)用體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆高產(chǎn)奶牛時,下列操作步驟與目的對應(yīng)錯誤的是(

)選項操作步驟目的A去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核使卵母細(xì)胞具備受精能力B取高產(chǎn)奶牛耳部的細(xì)胞作為核遺傳物質(zhì)的供體C電刺激處理重構(gòu)胚激活重構(gòu)胚D將胚胎移入黃牛體內(nèi)繁殖高產(chǎn)克隆奶牛答案:A解析:去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核是使克隆動物的核遺傳物質(zhì)來自有重要利用價值的動物提供的體細(xì)胞,而不是使卵母細(xì)胞具備受精能力。4.某生物技術(shù)公司幫助寵物愛好者“復(fù)活”死去的愛犬,他們從狗的遺體細(xì)胞中獲取核DNA移植到去核的卵母細(xì)胞中,再將進(jìn)一步發(fā)育成的胚胎移植到母狗體內(nèi)。該“復(fù)活”技術(shù)的生物學(xué)原理是(

)A.細(xì)胞核的全能性 B.細(xì)胞具有全能性C.有性生殖

D.受精作用答案:A解析:由題干可知,該項技術(shù)是動物細(xì)胞核移植,依據(jù)的生物學(xué)原理是動物細(xì)胞核的全能性。5.下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過程圖解。請據(jù)圖回答下列問題。(1)圖中①所示的結(jié)構(gòu)名稱是

。

(2)圖中③所示的生物技術(shù)名稱是