2.2.3動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物（教學課件）高二下學期生物人教版選擇性必修3

第2章細胞工程第2節(jié)動物細胞工程三動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物課標要點學法指導(dǎo)1．闡明細胞核移植技術(shù)的概念2．闡述通過動物體細胞核移植技術(shù)克隆動物的過程3．舉例說出體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1．結(jié)合教材高產(chǎn)奶牛的克隆過程，掌握動物體細胞核移植技術(shù)過程，理解其概念要點(生命觀念、科學思維、科學探究)2．結(jié)合具體實例，掌握體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景，理性看待體細胞核移植技術(shù)存在的問題(科學思維、社會責任)知識導(dǎo)圖

課前·新知導(dǎo)學

細胞核移植技術(shù)的概念及過程1．概念將動物一個細胞的____________移入去核的____________中，使這個重新組合細胞發(fā)育成____________，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。2．分類(1)________________，分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易。(2)________________，分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難。細胞核卵母細胞新胚胎胚胎細胞核移植體細胞核移植3．過程(1)取供體___________→供體細胞培養(yǎng)。(2)從卵巢中采集____________→在體外培養(yǎng)到_________→去核。(3)將供體細胞注入__________________→使兩細胞_______→供體核進入受體卵母細胞→形成__________。(4)將胚胎_________到代孕母體內(nèi)→生出與供體遺傳物質(zhì)基本相同的個體。體細胞卵母細胞MⅡ期去核的卵母細胞融合重構(gòu)胚移植取體細胞通過細胞培養(yǎng)獲得高產(chǎn)奶牛的想法是否可行？_____________________________________?！敬鸢浮矿w細胞的全能性受到限制，不能發(fā)育成完整的個體

用于核移植的受體細胞一般都選用 (

)A．受精卵 B．MⅠ期卵母細胞C．MⅡ期卵母細胞 D．紅細胞【答案】C

體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在問題1．應(yīng)用前景(1)畜牧生產(chǎn)中：加速家畜____________進程，促進優(yōu)良畜群繁育。(2)醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域：轉(zhuǎn)基因克隆動物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的__________。(3)治療疾病時：轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為___________的供體。(4)保護瀕危物種方面：增加瀕危物種的____________。(5)用于科學研究。遺傳改良醫(yī)用蛋白異種移植存活數(shù)量2．存在問題(1)體細胞核移植技術(shù)__________非常低。(2)克隆技術(shù)的各個環(huán)節(jié)有待進一步________。(3)絕大多數(shù)克隆動物存在_____________，許多克隆動物表現(xiàn)出______________缺陷等。(4)對克隆動物食品的安全性存在著爭議。成功率改進健康問題遺傳和生理細胞核移植的過程中，為什么選擇卵母細胞作為受體細胞，為什么要培養(yǎng)到MⅡ期？______________________________________________?！敬鸢浮窟x擇卵母細胞作為受體細胞的主要原因是卵母細胞的細胞質(zhì)中含有供體細胞核全能性表達的營養(yǎng)物質(zhì)，而且培養(yǎng)到MⅡ期時，融合后細胞的全能性更容易表達

下列有關(guān)體細胞核移植技術(shù)的說法不正確的是 (

)A．體細胞核移植技術(shù)在多種動物中獲得了成功，成功率非常高B．克隆技術(shù)的各個環(huán)節(jié)有待進一步改進C．大多數(shù)克隆動物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題D．克隆動物食品的安全性問題仍然存有爭議【答案】A【解析】目前，用體細胞核移植技術(shù)得到克隆動物的成功率還很低，A錯誤；克隆技術(shù)并沒有完全成熟，各個環(huán)節(jié)有待進一步改進，B正確；克隆技術(shù)并沒有完全成熟，大多數(shù)克隆動物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題，C正確；克隆動物和轉(zhuǎn)基因動物食品的安全性問題仍然存有爭議，D正確。課堂·重難探究[知識歸納]1．原理細胞核的全能性。2．過程體細胞核移植技術(shù)過程分析(1)選取MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞的原因：①卵母細胞細胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。②卵母細胞體積大，便于操作。③卵母細胞內(nèi)卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。(2)細胞融合時常常采用電融合法促進細胞融合，有利于供體細胞核進入卵母細胞中。(3)重構(gòu)胚是人工重新構(gòu)建的胚胎，具有發(fā)育成完整個體的能力。重構(gòu)胚構(gòu)建完成后，用物理或化學方法激活，使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。(4)克隆動物的特點分析：①遺傳物質(zhì)來源分析：克隆動物的遺傳物質(zhì)絕大部分來自供體細胞核，一小部分來自受體卵母細胞的細胞質(zhì)。②性狀來源分析：克隆動物的性狀很像提供細胞核遺傳物質(zhì)的供體，有點像提供細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)的受體，除此之外，性狀的表現(xiàn)還受環(huán)境影響。結(jié)合教材P53體細胞核移植的流程圖，探討以下問題：(1)受體細胞去核的原因是什么？去核的方法有哪些？(2)體細胞核移植技術(shù)能否選擇生殖細胞的細胞核呢？(3)克隆動物的親本有幾個？其性狀與哪個親本相同呢？提示：(1)受體細胞去核是為了保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。目前普遍使用的方法是顯微操作法去核，還可采用梯度離心、紫外線短時間照射、化學物質(zhì)處理等方法。(2)不能。因為生殖細胞與正常體細胞相比，遺傳物質(zhì)是減半的。(3)克隆動物的親本有三個，分別是體細胞核供體、卵母細胞細胞質(zhì)供體、代孕母體?？寺游锏男詣e、絕大多數(shù)性狀與供核體相同，部分性狀與卵母細胞供體相同，與代孕母體沒有直接關(guān)系。[對點精練]1．如圖表示核移植與克隆動物的相關(guān)圖解，有關(guān)敘述錯誤的是

(

)

A．用于核移植的供體細胞①一般選用具有優(yōu)良性狀的動物體細胞B．圖示過程說明高度分化的動物細胞仍具有發(fā)育的全能性C．采集的卵母細胞培養(yǎng)到的②時期表示MⅡ期D．動物細胞培養(yǎng)過程中添加5%CO2的目的是維持培養(yǎng)液的pH【答案】B【解析】用于核移植的供體細胞一般選用具有優(yōu)良性狀的動物體細胞，原因是核移植產(chǎn)生的克隆動物的性狀幾乎和提供細胞核的動物個體完全相同，A正確；供體細胞核移入去核卵母細胞中，能發(fā)育成克隆動物，這只能說明分化動物細胞的細胞核具有全能性，B錯誤；采集的卵母細胞培養(yǎng)到的②時期表示MⅡ期，才能使融合細胞更容易表達其全能性，C正確；動物細胞培養(yǎng)過程中需要在95%空氣＋5%CO2的環(huán)境中培養(yǎng)，其中添加5%CO2的目的是維持培養(yǎng)液的pH，D正確。2．將雄羊一個體細胞的細胞核移入一個已經(jīng)去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。下列有關(guān)該過程的敘述，錯誤的是

(

)A．通過該過程獲得動物個體的繁殖方式屬于無性生殖B．該動物個體的遺傳物質(zhì)與提供核的雄性羊基本相同C．導(dǎo)入去核卵母細胞的主要原因是卵母細胞大容易操作D．該過程涉及的技術(shù)有動物細胞培養(yǎng)、核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等【答案】C【解析】克隆羊的培育未經(jīng)過精卵結(jié)合，屬于無性生殖，A正確；克隆羊的遺傳物質(zhì)，細胞核來自雄羊，細胞質(zhì)主要來自雌羊，因此其遺傳物質(zhì)與提供核的雄性羊基本相同，B正確；導(dǎo)入去核卵母細胞的主要原因是卵母細胞中含有促進細胞核中基因表達的物質(zhì)，C錯誤；該過程涉及的技術(shù)有動物細胞培養(yǎng)、核移植、早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等，D正確?！痉椒记伞筷P(guān)于細胞核移植技術(shù)的易誤點分析(1)核移植時應(yīng)選MⅡ期卵母細胞的原因：①此類細胞體積大，易于操作。②卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，可為發(fā)育提供充足的營養(yǎng)。③卵母細胞的細胞質(zhì)中存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì)。(2)克隆動物是由重組的細胞培養(yǎng)而來的，該重組細胞的細胞質(zhì)基因主要來源于受體細胞，細胞核基因來源于提供細胞核的親本。因此克隆動物的遺傳物質(zhì)來自2個親本。(3)核移植中供體動物、提供卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關(guān)系：克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數(shù)性狀與提供卵母細胞的動物相同，但與代孕動物的性狀無遺傳關(guān)系。(4)動物體細胞核移植技術(shù)(克隆)從生殖方式的角度看屬于無性生殖，重組細胞相當于受精卵，需要動物細胞培養(yǎng)和胚胎工程技術(shù)的支持。課堂·延伸提分易錯易混1：克隆的不同層次的理解克隆是指從一個共同的祖先，通過無性生殖的方法產(chǎn)生出來的遺傳特性相同的DNA分子、細胞或者個體，其含義就是復(fù)制或拷貝的意思，克隆在不同層次均有體現(xiàn)：(1)個體水平的克?。豪皿w細胞核移植技術(shù)獲得克隆動物；利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得新植株。(2)器官水平的克?。豪酶杉毎嘤鲂缕鞴佟?3)細胞水平的克?。豪脛游锛毎囵B(yǎng)技術(shù)獲得大量的動物細胞。(4)分子水平的克?。豪肈NA復(fù)制的原理獲得大量的DNA。例1下列說法不屬于克隆的是

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)A．通過動物細胞培養(yǎng)得到相應(yīng)的細胞B．利用核移植技術(shù)培育出克隆綿羊C．利用植物體細胞雜交技術(shù)培育出雜種植株D．利用胡蘿卜莖尖組織經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到脫毒苗【答案】C【解析】通過動物細胞培養(yǎng)得到相應(yīng)的細胞屬于細胞水平的克隆，A屬于克??；利用核移植技術(shù)培育出克隆綿羊?qū)儆趥€體水平的克隆，B屬于克??；利用植物體細胞雜交技術(shù)培育出雜種植株產(chǎn)生的不是復(fù)制品，C不屬于克??；利用植物組織培養(yǎng)獲得脫毒苗，屬于個體水平的克隆，D屬于克隆。錯因分析：一是對動物細胞培養(yǎng)與核移植技術(shù)的結(jié)果區(qū)別理解不透，動物細胞培養(yǎng)是細胞水平的克隆，可以獲得許多克隆細胞，核移植技術(shù)是個體水平的克隆，可以獲得克隆動物；二是對動物細胞培養(yǎng)的條件及原因分析掌握不到位；三是對動物體細胞核移植技術(shù)的過程掌握不熟練；四是對動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)的應(yīng)用原理區(qū)分不到位。錯因分析：此題錯誤的原因主要是對克隆的含義理解不到位，克隆的含義就是對親代的復(fù)制或拷貝；其次沒有掌握不同層次的克隆。易錯易混2：動物細胞培養(yǎng)與動物體細胞核移植項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植原理細胞增殖動物體細胞核的全能性目的獲得細胞或細胞產(chǎn)物克隆動物過程項目動物細胞培養(yǎng)動物體細胞核移植應(yīng)用人造皮膚的構(gòu)建；動物分泌蛋白的規(guī)模化生產(chǎn)；干細胞的培養(yǎng)；單克隆抗體的制備等加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育；作為異種移植的供體；轉(zhuǎn)基因克隆動物作為反應(yīng)器，生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；保護瀕危物種，增加存活數(shù)量等例2下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)的敘述，正確的是

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)A．動物細胞培養(yǎng)可以獲得許多克隆細胞，核移植技術(shù)可以獲得克隆動物B．動物細胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是刺激細胞呼吸C．體細胞核移植的過程中可通過基因槍法去除卵母細胞中的核D．動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖，動物體細胞核移植獲得克隆動物所依據(jù)的原理是動物細胞具有全能性【答案】A【解析】動物細胞培養(yǎng)技術(shù)是細胞水平上的克隆，可以獲得許多克隆細胞，核移植技術(shù)是個體水平上的克隆，可以獲得克隆動物，A正確；動物細胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，B錯誤；體細胞核移植的過程中可通過顯微操作的方法去除卵母細胞的細胞核，C錯誤；動物細胞培養(yǎng)的原理是細胞增殖，動物體細胞核移植獲得克隆動物所依據(jù)的原理是動物細胞核具有全能性，D錯誤。解題技巧：細胞核移植流程圖類試題的解題方法例3下圖為克隆猴的流程示意圖。請回答下列問題：(1)我國克隆猴利用的是猴胎兒成纖維細胞，該細胞是已分化的體細胞，從理論上分析，它具有細胞的全能性，這是因為_____________________________________。(2)克隆猴時需要進行“去核”操作，即去掉卵母細胞的細胞核。先在體外培養(yǎng)卵母細胞讓其分裂，一般選擇__________的細胞進行去核操作；然后進行核移植，即將體細胞的細胞核移到去核卵母細胞中形成重組細胞，此時采用的技術(shù)是________________；得到的重組細胞再進行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科學家將79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中，最終只有兩只母猴正常懷孕產(chǎn)下“中中”和“華華”，它倆的性別是否一致？____________；原因是____________________________________。(4)克隆動物有很多優(yōu)點：①可以加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育；②_____________________________________。(5)靈長類生物克隆成功是克隆技術(shù)的重大突破，在該技術(shù)應(yīng)用方面，應(yīng)注意哪些潛在的風險？__________________________________?！敬鸢浮?1)成纖維細胞的細胞核中含有猴的全部核基因(2)MⅡ期顯微注射技術(shù)(3)是“中中”“華華”的細胞核中遺傳物質(zhì)一樣，是經(jīng)過有絲分裂形成的(4)②可以增加瀕危物種的存活數(shù)量(或可以建立實驗動物模型研究人類疾病)(5)避免進一步擴大到對靈長類或者人的體細胞克隆，引發(fā)倫理問題審題流程：第一步觀察流程圖，了解核移植技術(shù)的實驗步驟通過觀察流程圖，概括出核移植的步驟包括體細胞的培養(yǎng)、卵母細胞的采集、將體細胞核移植到去核卵母細胞中，獲得重組細胞、激活重組細胞，發(fā)育成早期胚胎、胚胎移植。第二步對接教材相關(guān)知識，遷移應(yīng)用流程圖中表示的是體細胞核移植技術(shù)，對接教材“動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物”一節(jié)，把教材中體細胞核移植技術(shù)的過程、相關(guān)步驟的操作及克隆動物性狀的分析等知識點進行遷移運用。第三步結(jié)合小題，逐個突破(1)由于成纖維細胞的細胞核中含有猴的全部核基因，因此成纖維細胞具有全能性。(2)去核操作一般選擇MⅡ期的卵母細胞。體細胞的細胞核移到去核卵母細胞中形成重組細胞的方法是顯微注射技術(shù)。(3)79枚克隆胚胎為有絲分裂而來，其細胞核遺傳物質(zhì)一致，即“中中”“華華”的細胞核中遺傳物質(zhì)一樣，因此“中中”和“華華”的性別一致。(4)克隆動物的優(yōu)點：①可以加速家畜遺傳改良進程，促進優(yōu)良畜群繁育；②可以增加瀕危物種的存活數(shù)量；③可以建立實驗動物模型研究人類疾病等。(5)克隆技術(shù)潛在的風險：避免進一步擴大到對靈長類或者人的體細胞克隆，引發(fā)倫理問題。小練·素養(yǎng)達成1．(2023·廣東東莞期末)1978年，被譽為“中國克隆之父”的童第周院士將黑斑蛙的體細胞核移植到去核未受精的卵中，使重組細胞發(fā)育成正常的蝌蚪。下列敘述正確的是 (

)A．黑斑蛙的成熟紅細胞不能作為該實驗的細胞核供體B．去核未受精的卵中不存在控制細胞代謝的遺傳物質(zhì)C．重組細胞的細胞核是該細胞代謝和遺傳的控制中心D．重組細胞發(fā)育成蝌蚪體現(xiàn)了動物細胞的全能性【答案】C【解析】哺乳動物成熟紅細胞沒有細胞核，黑斑蛙不是哺乳動物，其成熟紅細胞有細胞核，可以作為該實驗的細胞核供體，A錯誤；去核未受精的卵中存在細胞質(zhì)基因，故去核未受精的卵中存在控制細胞代謝的遺傳物質(zhì)，B錯誤；細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心，故重組細胞的細胞核是該細胞代謝和遺傳的控制中心，C正確；重組細胞發(fā)育成蝌蚪體現(xiàn)了動物細胞核的全能性，D錯誤。2．(2023·廣東梅州期末)克隆羊“多莉”的性狀與提供細胞核的白面母羊幾乎一模一樣，這是因為克隆羊“多莉”與白面母羊的細胞核

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)A．體積相似 B．都具有核膜C．都位于細胞中心 D．具有相同遺傳信息的DNA【答案】D【解析】性狀主要是由細胞核中的遺傳物質(zhì)決定的，羊的遺傳物質(zhì)是DNA，因此克隆羊“多莉”與白面母羊的細胞核具有相同遺傳信息的DNA，才使得兩者性狀幾乎一模一樣，而細胞核的體積、核膜、位置都無法決定生物的性狀。3．(2023·廣東名校階段練習)下圖是首例體細胞克隆猴“中中”的培育示意圖，下列敘述不正確的是 (

)A．上圖中的卵子(b)需要培養(yǎng)到MⅡ時期，再通過顯微操作去除細胞核B．重組細胞(c)可通過物理或化學方法完成核激活，使其完成分裂和發(fā)育C．不考慮突變，中中(e)的各種性狀與提供細胞(a)的個體完全相同D．此項技術(shù)可以克隆出特定疾病模型的動物，為進一步研究提供實驗材料【答案】C【解析】體細胞核移植過程中通常采用去核的MⅡ期卵母細胞作為受體細胞，因此題圖中的卵子(b)需要培養(yǎng)到MⅡ時期，再通過顯微操作去除細胞核，A正確；重組細胞(c)需用物理或化學方法激活重組細胞，使其完成細胞分裂和分化進程，才能發(fā)育成囊胚，B正確；細胞(a)能為重組細胞提供細胞核，不考慮突變，中中(e)的各種性狀與提供細胞(a)的個體大體相同，但細胞質(zhì)來自卵子(b)，因此少部分性狀與提供卵子(b)的個體相同，C錯誤；首例體細胞克隆猴“中中”的誕生，這也是世界首例通過體細胞克隆技術(shù)誕生的靈長類動物，此技術(shù)可以克隆出特定疾病模型的動物，為進一步研究提供實驗材料，對于構(gòu)建非人靈長類動