新教材同步备课2024春高中生物第2章细胞工程第2节第3课时动物体细胞核移植技术和克炉物课件新人教版选择性必修3

第2节动物细胞工程第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物目标素养1.依据具体实例运用归纳与概括的方法,概述动物体细胞核移植技术的概念及应用,培养科学思维能力。2.运用文字和图示表述体细胞核移植的过程,培养建模思维。3.认同体细胞核移植技术具有广阔的应用前景,客观分析该技术存在的问题,并能对生殖性克隆人等社会议题进行理性判断。知识概览一、动物细胞核移植技术1.概念。(1)供体:动物一个细胞的细胞核。(2)受体:去核的卵母细胞。(3)结果:重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体。2.分类:哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。两者中难度较高的是体细胞核移植。3.非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难的原因:(1)供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态,这导致了胚胎发育率低。(2)对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。4.原理:动物细胞核具有全能性、细胞膜具有流动性。5.过程:微思考

体细胞核移植技术培养的克隆动物是对细胞核供体动物进行了100%的复制吗?请说明理由。提示:不是。因为克隆动物的遗传物质并不全部来自细胞核供体动物,细胞核DNA来自细胞核供体动物,但是细胞质DNA来自去核卵母细胞,其也能控制生物的部分性状。微训练

从甲羊的体细胞中取出细胞核,移入乙羊的去核卵母细胞中,融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎,再植入丙羊的子宫内。下列有关说法正确的是(

)A.生出小羊的性状与甲羊完全相同B.一般来说生出小羊的核基因型与甲羊完全相同C.生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定,所以该过程为有性生殖D.生出小羊的性状由甲、乙、丙3个亲本的基因型与环境共同决定B解析:动物细胞核移植获得克隆动物的生殖方式是无性生殖,其后代具有甲羊的细胞核遗传物质和乙羊的细胞质遗传物质,因此生出小羊的核基因型一般与甲羊完全相同,细胞质基因一般与乙羊相同。二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题前景畜牧业加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育医药卫生①作为生物反应器生产医用蛋白②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植③人核移植胚胎干细胞经过诱导分化形成相应的细胞、组织或器官,可移植给患者前景保护濒危物种增加濒危物种的存活数量问题成功率非常低;理论研究较为滞后;绝大多数克隆动物存在健康问题,表现出遗传和生理缺陷微判断1.体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。(

)2.克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。(

)3.克隆动物技术成功率很高,但绝大多数克隆动物存在健康问题。(

)√√×动物体细胞核移植技术和克隆动物问题探究下图为体细胞核移植过程示意图,请据图思考并回答下列问题。(1)体细胞核移植技术为什么要选择MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞?提示:因为MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作;卵黄多,营养物质丰富;细胞质中含有促使供体细胞核全能性表达的物质。(2)移植前,为什么要去除卵母细胞的细胞核?提示:为使核移植后的动物的核遗传物质全部来自具有优良性状的供体动物提供的体细胞。(3)将供体细胞注入去核的卵母细胞后,要用物理或化学方法处理,其目的是什么?提示:核移植时,一般先通过电融合法使两细胞融合,再用物理或化学方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。(4)克隆动物的性状与供核个体的性状完全相同吗?请说明理由。提示:克隆动物的性状与供核个体的性状基本相同,而不是完全相同。理由:克隆动物的细胞质遗传物质来自去核卵母细胞;生物的性状还受环境的影响;生长发育过程中还可能发生变异。归纳总结1.动物体细胞核移植技术。(1)原理:动物细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制,不能直接发育成完整个体。用体细胞核移植技术能够得到克隆动物,说明动物体细胞的细胞核具有全能性。(2)供体细胞和受体细胞的选择。①供体细胞:一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证供体细胞正常的遗传基础。②受体细胞:选择MⅡ期的卵母细胞,其原因是卵母细胞的细胞质内存在激发供体细胞核全能性表达的物质;卵母细胞体积大,便于操作;卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。(3)注入去核的卵母细胞。①动物体细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核,而是整个细胞,随着两细胞融合,体现出细胞膜具有流动性的结构特点。②核移植时,一般先用电融合法使供体细胞和去核卵母细胞融合,供体核进入卵母细胞,形成重构胚,再用物理或化学方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。(4)涉及的生物技术:动物细胞培养、动物细胞融合、动物细胞核移植、胚胎移植等。其中,动物细胞核移植是核心技术。2.克隆动物的遗传特点。克隆动物的亲本有3个,即细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和受体(代孕)动物。(1)细胞核供体:克隆动物细胞核基因来自细胞核供体,克隆动物的性状与细胞核供体基本相同。(2)卵母细胞细胞质供体:克隆动物的细胞质基因来自去核卵母细胞,克隆动物的性状与卵母细胞细胞质供体部分相同。(3)受体(代孕)动物:没有为克隆动物提供遗传物质,克隆动物的性状与受体动物没有直接关系。典例剖析【例题】科学家培育克隆羊时,使用了3种供体细胞的细胞核,分别将这些细胞核移入去核卵母细胞中,形成重组细胞,发育成重组胚胎,这些重组胚胎的发育情况如下表所示。细胞核供体细胞的类型妊娠数/受体母羊数乳腺上皮细胞1/13胚胎成纤维细胞4/10早期胚胎细胞14/27下列分析错误的是(

)A.早期胚胎细胞作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高B.克隆羊的遗传信息与细胞核供体细胞完全相同C.体细胞核移植难度高于胚胎细胞核移植D.重组细胞的发育与去核卵母细胞的细胞质有关答案:B解析:由题表可知,早期胚胎细胞作为细胞核供体细胞妊娠成功率最高,A项正确。克隆羊细胞核的遗传信息来自细胞核供体,细胞质的遗传信息来自去核卵母细胞,B项错误。由题表可知,体细胞核移植难度高于胚胎细胞核移植,C项正确。卵母细胞的细胞质含丰富的营养物质和促使供体细胞核全能性表达的物质,故重组细胞的发育与去核卵母细胞的细胞质有关,D项正确。学以致用“中中”和“华华”是两只在我国出生的克隆猴,它们也是世界上首例利用体细胞核移植技术获得的非人灵长类动物。下图表示培育“中中”和“华华”的流程。下列叙述正确的是(

)A.图示过程中利用的技术有体细胞核移植技术和干细胞移植技术等B.这两只克隆猴是由同一受精卵发育而成的双胞胎C.融合细胞的培养过程需要无菌、无毒的环境和营养等条件D.利用A猴胚胎细胞核移植获得克隆猴的难度更大些答案:C1.乙马的卵母细胞核被甲马的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂发育成重组胚胎,再植入丙马的子宫内发育,结果产下一匹小马。下列叙述正确的是(

)A.直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎B.小马的遗传物质与甲马完全相同C.此项技术可用于保护濒危物种D.该过程可以很好地证明动物细胞的全能性答案:C解析:小马的细胞质遗传物质来自乙马,而细胞核遗传物质来自甲马,所以小马的遗传物质与甲马不完全相同。该过程只能说明动物细胞的细胞核具有全能性,而不能证明动物细胞具有全能性。2.下列关于体细胞核移植技术应用的叙述,错误的是(

)A.克隆动物的组织、器官可以用于异种移植B.研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程C.有望用体细胞核移植技术增加濒危物种的存活数量D.用克隆动物做疾病模型可用于治疗人类的各种疾病答案:D解析:克隆动物的组织、器官可以用于异种移植,解决人体器官移植供体来源短缺的问题,A项正确。研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程,B项正确。体细胞核移植技术有望增加濒危物种的存活数量,C项正确。用克隆动物做疾病模型能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助,但不能用于治疗人类的各种疾病,D项错误。3.应用体细胞核移植技术克隆高产奶牛时,下列操作步骤与目的对应错误的是(

)选项操作步骤目的A去除卵母细胞的细胞核使卵母细胞具备受精能力B取高产奶牛耳部的细胞作为核遗传物质的供体C电刺激处理重构胚激活重构胚D将胚胎移入黄牛体内繁殖高产克隆奶牛答案:A解析:去除卵母细胞的细胞核是使克隆动物的核遗传物质来自有重要利用价值的动物提供的体细胞,而不是使卵母细胞具备受精能力。4.某生物技术公司帮助宠物爱好者“复活”死去的爱犬,他们从狗的遗体细胞中获取核DNA移植到去核的卵母细胞中,再将进一步发育成的胚胎移植到母狗体内。该“复活”技术的生物学原理是(

)A.细胞核的全能性 B.细胞具有全能性C.有性生殖

D.受精作用答案:A解析:由题干可知,该项技术是动物细胞核移植,依据的生物学原理是动物细胞核的全能性。5.下图是利用现代生物技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题。(1)图中①所示的结构名称是

。

(2)图中③所示的生物技术名称是