2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物（教学课件）高二下学期生物人教版选择性必修3

第2章细胞工程第2节动物细胞工程三动物体细胞核移植技术和克隆动物课标要点学法指导1．阐明细胞核移植技术的概念2．阐述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程3．举例说出体细胞核移植技术的应用前景及存在问题1．结合教材高产奶牛的克隆过程，掌握动物体细胞核移植技术过程，理解其概念要点(生命观念、科学思维、科学探究)2．结合具体实例，掌握体细胞核移植技术的应用前景，理性看待体细胞核移植技术存在的问题(科学思维、社会责任)知识导图

课前·新知导学

细胞核移植技术的概念及过程1．概念将动物一个细胞的____________移入去核的____________中，使这个重新组合细胞发育成____________，继而发育成动物个体的技术。2．分类(1)________________，分化程度低，表现全能性相对容易。(2)________________，分化程度高，表现全能性十分困难。细胞核卵母细胞新胚胎胚胎细胞核移植体细胞核移植3．过程(1)取供体___________→供体细胞培养。(2)从卵巢中采集____________→在体外培养到_________→去核。(3)将供体细胞注入__________________→使两细胞_______→供体核进入受体卵母细胞→形成__________。(4)将胚胎_________到代孕母体内→生出与供体遗传物质基本相同的个体。体细胞卵母细胞MⅡ期去核的卵母细胞融合重构胚移植取体细胞通过细胞培养获得高产奶牛的想法是否可行？_____________________________________。【答案】体细胞的全能性受到限制，不能发育成完整的个体

用于核移植的受体细胞一般都选用 (

)A．受精卵 B．MⅠ期卵母细胞C．MⅡ期卵母细胞 D．红细胞【答案】C

体细胞核移植技术的应用前景及存在问题1．应用前景(1)畜牧生产中：加速家畜____________进程，促进优良畜群繁育。(2)医药卫生领域：转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的__________。(3)治疗疾病时：转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为___________的供体。(4)保护濒危物种方面：增加濒危物种的____________。(5)用于科学研究。遗传改良医用蛋白异种移植存活数量2．存在问题(1)体细胞核移植技术__________非常低。(2)克隆技术的各个环节有待进一步________。(3)绝大多数克隆动物存在_____________，许多克隆动物表现出______________缺陷等。(4)对克隆动物食品的安全性存在着争议。成功率改进健康问题遗传和生理细胞核移植的过程中，为什么选择卵母细胞作为受体细胞，为什么要培养到MⅡ期？______________________________________________。【答案】选择卵母细胞作为受体细胞的主要原因是卵母细胞的细胞质中含有供体细胞核全能性表达的营养物质，而且培养到MⅡ期时，融合后细胞的全能性更容易表达

下列有关体细胞核移植技术的说法不正确的是 (

)A．体细胞核移植技术在多种动物中获得了成功，成功率非常高B．克隆技术的各个环节有待进一步改进C．大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题D．克隆动物食品的安全性问题仍然存有争议【答案】A【解析】目前，用体细胞核移植技术得到克隆动物的成功率还很低，A错误；克隆技术并没有完全成熟，各个环节有待进一步改进，B正确；克隆技术并没有完全成熟，大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题，C正确；克隆动物和转基因动物食品的安全性问题仍然存有争议，D正确。课堂·重难探究[知识归纳]1．原理细胞核的全能性。2．过程体细胞核移植技术过程分析(1)选取MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞的原因：①卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。②卵母细胞体积大，便于操作。③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。(2)细胞融合时常常采用电融合法促进细胞融合，有利于供体细胞核进入卵母细胞中。(3)重构胚是人工重新构建的胚胎，具有发育成完整个体的能力。重构胚构建完成后，用物理或化学方法激活，使其完成细胞分裂和发育进程。(4)克隆动物的特点分析：①遗传物质来源分析：克隆动物的遗传物质绝大部分来自供体细胞核，一小部分来自受体卵母细胞的细胞质。②性状来源分析：克隆动物的性状很像提供细胞核遗传物质的供体，有点像提供细胞质遗传物质的受体，除此之外，性状的表现还受环境影响。结合教材P53体细胞核移植的流程图，探讨以下问题：(1)受体细胞去核的原因是什么？去核的方法有哪些？(2)体细胞核移植技术能否选择生殖细胞的细胞核呢？(3)克隆动物的亲本有几个？其性状与哪个亲本相同呢？提示：(1)受体细胞去核是为了保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。目前普遍使用的方法是显微操作法去核，还可采用梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等方法。(2)不能。因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质是减半的。(3)克隆动物的亲本有三个，分别是体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体、代孕母体。克隆动物的性别、绝大多数性状与供核体相同，部分性状与卵母细胞供体相同，与代孕母体没有直接关系。[对点精练]1．如图表示核移植与克隆动物的相关图解，有关叙述错误的是

(

)

A．用于核移植的供体细胞①一般选用具有优良性状的动物体细胞B．图示过程说明高度分化的动物细胞仍具有发育的全能性C．采集的卵母细胞培养到的②时期表示MⅡ期D．动物细胞培养过程中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH【答案】B【解析】用于核移植的供体细胞一般选用具有优良性状的动物体细胞，原因是核移植产生的克隆动物的性状几乎和提供细胞核的动物个体完全相同，A正确；供体细胞核移入去核卵母细胞中，能发育成克隆动物，这只能说明分化动物细胞的细胞核具有全能性，B错误；采集的卵母细胞培养到的②时期表示MⅡ期，才能使融合细胞更容易表达其全能性，C正确；动物细胞培养过程中需要在95%空气＋5%CO2的环境中培养，其中添加5%CO2的目的是维持培养液的pH，D正确。2．将雄羊一个体细胞的细胞核移入一个已经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最终发育为动物个体。下列有关该过程的叙述，错误的是

(

)A．通过该过程获得动物个体的繁殖方式属于无性生殖B．该动物个体的遗传物质与提供核的雄性羊基本相同C．导入去核卵母细胞的主要原因是卵母细胞大容易操作D．该过程涉及的技术有动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等【答案】C【解析】克隆羊的培育未经过精卵结合，属于无性生殖，A正确；克隆羊的遗传物质，细胞核来自雄羊，细胞质主要来自雌羊，因此其遗传物质与提供核的雄性羊基本相同，B正确；导入去核卵母细胞的主要原因是卵母细胞中含有促进细胞核中基因表达的物质，C错误；该过程涉及的技术有动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等，D正确。【方法技巧】关于细胞核移植技术的易误点分析(1)核移植时应选MⅡ期卵母细胞的原因：①此类细胞体积大，易于操作。②卵黄多，营养物质丰富，可为发育提供充足的营养。③卵母细胞的细胞质中存在激发细胞核全能性表达的物质。(2)克隆动物是由重组的细胞培养而来的，该重组细胞的细胞质基因主要来源于受体细胞，细胞核基因来源于提供细胞核的亲本。因此克隆动物的遗传物质来自2个亲本。(3)核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数性状与提供卵母细胞的动物相同，但与代孕动物的性状无遗传关系。(4)动物体细胞核移植技术(克隆)从生殖方式的角度看属于无性生殖，重组细胞相当于受精卵，需要动物细胞培养和胚胎工程技术的支持。课堂·延伸提分易错易混1：克隆的不同层次的理解克隆是指从一个共同的祖先，通过无性生殖的方法产生出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞或者个体，其含义就是复制或拷贝的意思，克隆在不同层次均有体现：(1)个体水平的克隆：利用体细胞核移植技术获得克隆动物；利用植物组织培养技术获得新植株。(2)器官水平的克隆：利用干细胞培育出新器官。(3)细胞水平的克隆：利用动物细胞培养技术获得大量的动物细胞。(4)分子水平的克隆：利用DNA复制的原理获得大量的DNA。例1下列说法不属于克隆的是

(

)A．通过动物细胞培养得到相应的细胞B．利用核移植技术培育出克隆绵羊C．利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株D．利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗【答案】C【解析】通过动物细胞培养得到相应的细胞属于细胞水平的克隆，A属于克隆；利用核移植技术培育出克隆绵羊属于个体水平的克隆，B属于克隆；利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株产生的不是复制品，C不属于克隆；利用植物组织培养获得脱毒苗，属于个体水平的克隆，D属于克隆。错因分析：一是对动物细胞培养与核移植技术的结果区别理解不透，动物细胞培养是细胞水平的克隆，可以获得许多克隆细胞，核移植技术是个体水平的克隆，可以获得克隆动物；二是对动物细胞培养的条件及原因分析掌握不到位；三是对动物体细胞核移植技术的过程掌握不熟练；四是对动物细胞培养和核移植技术的应用原理区分不到位。错因分析：此题错误的原因主要是对克隆的含义理解不到位，克隆的含义就是对亲代的复制或拷贝；其次没有掌握不同层次的克隆。易错易混2：动物细胞培养与动物体细胞核移植项目动物细胞培养动物体细胞核移植原理细胞增殖动物体细胞核的全能性目的获得细胞或细胞产物克隆动物过程项目动物细胞培养动物体细胞核移植应用人造皮肤的构建；动物分泌蛋白的规模化生产；干细胞的培养；单克隆抗体的制备等加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；作为异种移植的供体；转基因克隆动物作为反应器，生产珍贵的医用蛋白；保护濒危物种，增加存活数量等例2下列关于动物细胞培养和核移植技术的叙述，正确的是

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)A．动物细胞培养可以获得许多克隆细胞，核移植技术可以获得克隆动物B．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C．体细胞核移植的过程中可通过基因枪法去除卵母细胞中的核D．动物细胞培养的原理是细胞增殖，动物体细胞核移植获得克隆动物所依据的原理是动物细胞具有全能性【答案】A【解析】动物细胞培养技术是细胞水平上的克隆，可以获得许多克隆细胞，核移植技术是个体水平上的克隆，可以获得克隆动物，A正确；动物细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH，B错误；体细胞核移植的过程中可通过显微操作的方法去除卵母细胞的细胞核，C错误；动物细胞培养的原理是细胞增殖，动物体细胞核移植获得克隆动物所依据的原理是动物细胞核具有全能性，D错误。解题技巧：细胞核移植流程图类试题的解题方法例3下图为克隆猴的流程示意图。请回答下列问题：(1)我国克隆猴利用的是猴胎儿成纤维细胞，该细胞是已分化的体细胞，从理论上分析，它具有细胞的全能性，这是因为_____________________________________。(2)克隆猴时需要进行“去核”操作，即去掉卵母细胞的细胞核。先在体外培养卵母细胞让其分裂，一般选择__________的细胞进行去核操作；然后进行核移植，即将体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞，此时采用的技术是________________；得到的重组细胞再进行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科学家将79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中，最终只有两只母猴正常怀孕产下“中中”和“华华”，它俩的性别是否一致？____________；原因是____________________________________。(4)克隆动物有很多优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②_____________________________________。(5)灵长类生物克隆成功是克隆技术的重大突破，在该技术应用方面，应注意哪些潜在的风险？__________________________________。【答案】(1)成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因(2)MⅡ期显微注射技术(3)是“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，是经过有丝分裂形成的(4)②可以增加濒危物种的存活数量(或可以建立实验动物模型研究人类疾病)(5)避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆，引发伦理问题审题流程：第一步观察流程图，了解核移植技术的实验步骤通过观察流程图，概括出核移植的步骤包括体细胞的培养、卵母细胞的采集、将体细胞核移植到去核卵母细胞中，获得重组细胞、激活重组细胞，发育成早期胚胎、胚胎移植。第二步对接教材相关知识，迁移应用流程图中表示的是体细胞核移植技术，对接教材“动物体细胞核移植技术和克隆动物”一节，把教材中体细胞核移植技术的过程、相关步骤的操作及克隆动物性状的分析等知识点进行迁移运用。第三步结合小题，逐个突破(1)由于成纤维细胞的细胞核中含有猴的全部核基因，因此成纤维细胞具有全能性。(2)去核操作一般选择MⅡ期的卵母细胞。体细胞的细胞核移到去核卵母细胞中形成重组细胞的方法是显微注射技术。(3)79枚克隆胚胎为有丝分裂而来，其细胞核遗传物质一致，即“中中”“华华”的细胞核中遗传物质一样，因此“中中”和“华华”的性别一致。(4)克隆动物的优点：①可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育；②可以增加濒危物种的存活数量；③可以建立实验动物模型研究人类疾病等。(5)克隆技术潜在的风险：避免进一步扩大到对灵长类或者人的体细胞克隆，引发伦理问题。小练·素养达成1．(2023·广东东莞期末)1978年，被誉为“中国克隆之父”的童第周院士将黑斑蛙的体细胞核移植到去核未受精的卵中，使重组细胞发育成正常的蝌蚪。下列叙述正确的是 (

)A．黑斑蛙的成熟红细胞不能作为该实验的细胞核供体B．去核未受精的卵中不存在控制细胞代谢的遗传物质C．重组细胞的细胞核是该细胞代谢和遗传的控制中心D．重组细胞发育成蝌蚪体现了动物细胞的全能性【答案】C【解析】哺乳动物成熟红细胞没有细胞核，黑斑蛙不是哺乳动物，其成熟红细胞有细胞核，可以作为该实验的细胞核供体，A错误；去核未受精的卵中存在细胞质基因，故去核未受精的卵中存在控制细胞代谢的遗传物质，B错误；细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，故重组细胞的细胞核是该细胞代谢和遗传的控制中心，C正确；重组细胞发育成蝌蚪体现了动物细胞核的全能性，D错误。2．(2023·广东梅州期末)克隆羊“多莉”的性状与提供细胞核的白面母羊几乎一模一样，这是因为克隆羊“多莉”与白面母羊的细胞核

(

)A．体积相似 B．都具有核膜C．都位于细胞中心 D．具有相同遗传信息的DNA【答案】D【解析】性状主要是由细胞核中的遗传物质决定的，羊的遗传物质是DNA，因此克隆羊“多莉”与白面母羊的细胞核具有相同遗传信息的DNA，才使得两者性状几乎一模一样，而细胞核的体积、核膜、位置都无法决定生物的性状。3．(2023·广东名校阶段练习)下图是首例体细胞克隆猴“中中”的培育示意图，下列叙述不正确的是 (

)A．上图中的卵子(b)需要培养到MⅡ时期，再通过显微操作去除细胞核B．重组细胞(c)可通过物理或化学方法完成核激活，使其完成分裂和发育C．不考虑突变，中中(e)的各种性状与提供细胞(a)的个体完全相同D．此项技术可以克隆出特定疾病模型的动物，为进一步研究提供实验材料【答案】C【解析】体细胞核移植过程中通常采用去核的MⅡ期卵母细胞作为受体细胞，因此题图中的卵子(b)需要培养到MⅡ时期，再通过显微操作去除细胞核，A正确；重组细胞(c)需用物理或化学方法激活重组细胞，使其完成细胞分裂和分化进程，才能发育成囊胚，B正确；细胞(a)能为重组细胞提供细胞核，不考虑突变，中中(e)的各种性状与提供细胞(a)的个体大体相同，但细胞质来自卵子(b)，因此少部分性状与提供卵子(b)的个体相同，C错误；首例体细胞克隆猴“中中”的诞生，这也是世界首例通过体细胞克隆技术诞生的灵长类动物，此技术可以克隆出特定疾病模型的动物，为进一步研究提供实验材料，对于构建非人灵长类动