2.2动物细胞培养（第3课时）

第二章细胞工程第2节第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物（课前+课中+课后，三案一体）课前案【预习新知】一、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：动物细胞核具有全能性。3.类型（1）胚胎细胞核移植：胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易。（2）体细胞核移植：体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。二、体细胞核移植的过程三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用（1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。（2）增加濒危物种的存活数量，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。2.存在问题（1）体细胞核移植技术的成功率非常低。（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等。【预习自测】1.经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。（X）2.体细胞核移植过程中采用MⅡ中期卵母细胞作为受体细胞。（√）3.与“多莉”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植。（√）4.动物细胞核移植的过程，体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难。（√）第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物课中案【导】“（悟空）拔一把毫毛，丢在口中嚼碎，望空喷去，叫一声‘变！’，即变作三二百个小猴，周围攒簇（cù）。”这是《西游记》中的一段描述，展示了中华先贤的想象力。毫毛来自体细胞，我们能用体细胞“变”出猴来吗？2017年，中国的科学家将这一幕变成了现实。照片中两只可爱的小猴，分别叫"中中"和"华华"，它们诞生于2017年，一出生就轰动了全世界，这是我国科学家的研究成果。你知道它们是如何培育出来的吗?在这之前，科学家培育了胚胎细胞克隆猴，你知道两者有什么不同吗?其实，自1996年首个体细胞克隆动物多莉羊（Dolly）诞生以来，人类已经成功克隆了马、牛和猪等大型家畜，但为什么体细胞克隆猴的诞生能轰动世界呢?【思】1.什么是动物细胞核移植技术？2.动物体细胞核移植技术的基本过程是什么？3.体细胞核移植技术的应用前景有哪些？4.怎样理性看待体细胞核移植技术存在的问题？【议】1.选择卵母细胞作为核移植受体细胞的原因？采集的卵母细胞应培养至什么时期？卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？MⅡ期；显微操作法（最常用）；纺锤体染色体复合物2.注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？整个供体细胞①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。3.诱导融合的方法？融合的结果？通常用电融合法；供体核进入卵母细胞，形成重构胚4.什么是重构胚？激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力；电刺激、Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂；激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程5.体细胞核移植过程中应用到的技术动物细胞培养、动物细胞核移植早期胚胎培养、胚胎移植6.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。7.你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？不是对核供体动物进行100%的复制。①克隆动物绝大部分DNA来自供体动物的细胞核，但细胞质中的DNA（线粒体中的DNA）同时来自供体细胞和受体卵母细胞②性状是基因与环境共同作用的结果，克隆动物所处的环境与核供体细胞生活的环境不会完全相同；③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变、染色体变异等可遗传变异。【展】学生展示讨论结果【评】体细胞核移植的过程【检】引导学生总结本节课内容【练】完成课后案第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物课后案1．下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是（

）A．动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞呼吸B．将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞C．抗体药物偶联物（ADC）中单克隆抗体主要发挥靶向运输作用D．克隆牛技术涉及体外受精、动物细胞培养、胚胎移植等过程【答案】C【分析】动物细胞培养条件：（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌②添加一定量的抗生素③定期更换培养液，以清除代谢废物。（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。（3）温度和pH：哺乳动物多以36.5℃为宜，最适pH为。（4）气体环境：95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的pH。）【详解】A、动物细胞培养在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH，A错误；B、将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞有杂交瘤细胞、骨骨融合细胞，BB融合细胞等，还需进一步选择才能得到杂交瘤细胞，B错误；C、抗体具有特异性，可以特异性的结合抗原，所以抗体药物偶联物(ADC)中单克隆抗体主要发挥靶向运输作用，C正确；D、克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程，该技术属于无性繁殖技术，不涉及体外受精，D错误。故选C。2．2023年9月20日，全球第二例转基因猪心脏成功移植到人体。该转基因猪是通过成纤维细胞克隆培养的，体内10多个基因经过了编辑。下列相关叙述错误的是（

）A．需利用基因编辑技术敲除猪成纤维细胞内引起人体免疫排斥有关的基因B．将编辑后的猪成纤维细胞核移植到猪去核卵母细胞中并用电刺激促进融合C．融合后的重组细胞需要在CO2培养箱中完成早期胚胎培养D．挑选发育良好的原肠胚移植到同期发情的母猪体内继续发育直至分娩【答案】D【分析】克隆动物是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。【详解】A、利用基因编辑技术敲除猪成纤维细胞内，引起人体免疫排斥有关的基因，避免移植出现免疫排斥，A正确；B、将编辑后的猪成纤维细胞核移植到猪去核卵母细胞中并用电刺激促进融合，B正确；C、早期胚胎在体外培养，创造体内环境，故融合后的重组细胞，需要在CO2培养箱中完成，C正确；D、挑选发育良好的桑葚胚或早期囊胚移植到同期发情的母猪体内继续发育直至分娩，D错误。故选D。3．下列有关动物体细胞的全能性受到抑制及再激发的叙述，错误的是（

）A．动物卵细胞的细胞质中含有刺激细胞核全能性表达的物质B．细胞分化会导致细胞部分物质跨膜运输方式发生改变C．哺乳动物高度分化的细胞仍含有发育成完整个体的全套遗传信息D．随着细胞分裂次数增多和分化程度的增加，细胞的全能性逐渐增强【答案】D【分析】1、全能性指个体某个器官或组织已经分化的细胞在适宜的条件下再生成完整个体的遗传潜力。指生物的细胞或组织，可以分化成该物种的所有组织或器官，形成完整的个体的能力。2、一般来说，细胞全能性高低与细胞分化程度有关，分化程度越高，细胞全能性越低。植物细胞全能性高于动物细胞，而生殖细胞全能性高于体细胞，在所有细胞中受精卵的全能性最高。【详解】A、卵细胞细胞质中的物质可激发动物细胞核全能性的表达，A正确；B、细胞分化会使细胞膜上蛋白质发生改变，从而使物质运输方式发生改变，B正确；C、哺乳动物高度分化的细胞仍具有全能性，原因是哺乳动物高度分化的细胞仍含有发育成完整个体的全套遗传信息，C正确；D、随着分化程度的增加，细胞的全能性逐渐降低，D错误。故选D。4．某研究团队成功用亲代猫的腿部皮肤细胞培育了克隆猫“大蒜”。它与亲代猫除在花纹上的几处细微差异外几乎完全相同。下列叙述错误的是（

）A．用Ca2+载体法可以促进皮肤细胞与去核卵母细胞融合B．“大蒜”与亲代猫的细微差异可能是受细胞质基因的影响C．不直接用皮肤细胞进行克隆是由于该细胞的全能性受到限制D．皮肤细胞核移植到去核卵母细胞后需核重编程以使重构胚正常发育【答案】A【分析】动物细胞核移植：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，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克隆动物。动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核具有全能性。克隆动物的遗传物质来自双亲，其核遗传物质来自供核生物，而细胞质基因来自提供细胞质的生物。【详解】A、在体细胞核移植过程中，用物理方法或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白质合成酶抑制剂等）激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，电刺激、聚乙二醇处理可促进皮肤细胞与去核卵母细胞融合，A错误；B、“大蒜”与亲代猫的细微差异可能是受细胞质基因的影响，因为核移植过程使两者的核基因相同，B正确；C、动物细胞的全能性受到限制，所以不直接用皮肤细胞进行克隆，C正确；D、皮肤细胞核移植到去核卵母细胞后需核重编程（以利于细胞核的一系列变化和基因表达分子的开关的启动）以使重构胚正常发育，D正确。故选A。5．传统医药实验常以小鼠为研究对象，但因其与人类遗传背景相差较远而存在诸多弊端。2018年中国科研团队利用一只流产的雌性猕猴胚胎的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”，她们的诞生具有重大意义。以下相关叙述错误的是（）A．去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞B．这对“姐妹花”是经无性繁殖产生的，依据的原理有动物细胞核的全能性C．克隆这对猕猴时利用的体细胞核移植技术比胚胎细胞核移植技术更容易成功D．克隆猴与人类遗传背景更接近，以其为模型研发药物对治疗人类疾病具有一定的参考价值【答案】C【分析】体细胞克隆技术是指采用核移植的方法，利用细胞拆合或细胞重组技术，将卵母细胞去核作为核受体，以体细胞或含少量细胞质的细胞核即核质体作为核供体，将后者移入前者中，构建重组胚，供体核在去核卵母细胞的胞质中重新编程，并启动卵裂，开始胚胎发育过程，妊娠产仔，克隆出动物的技术。【详解】A、细胞分裂期时染色体和纺锤体形成复合物，此时细胞核的核膜、核仁消失，故去除染色体—纺锤体复