资源简介

2.2.3 动物细胞核移植技术与克隆动物 导学案
一、核心素养
1.生命观念：理解动物细胞核移植技术的原理，即动物细胞核具有全能性，通过核移植可以使去核卵细胞与供体细胞的细胞核重新构建并发育成新个体，从细胞和分子水平阐述生命的延续性和细胞全能性的概念，形成结构与功能相适应的生命观念。
2.科学思维：分析动物细胞核移植的过程，归纳其操作流程和关键步骤，培养归纳与概括的思维能力。对比不同类型的动物细胞核移植（如胚胎细胞核移植和体细胞核移植）的差异，运用比较与分类的科学思维方法。通过构建动物细胞核移植技术流程的模型，提升模型与建模的思维能力。
3.科学探究：以动物细胞核移植实验为载体，培养学生提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析结果并得出结论的科学探究能力。例如，探究不同供体细胞类型对核移植成功率的影响，或研究不同激活方式对重构胚发育的作用等实验。
4.社会责任：关注动物细胞核移植技术和克隆动物在农业、医学、生物制药等领域的应用，如利用克隆技术繁殖优良家畜品种、生产医用蛋白等，认识其带来的社会效益和经济效益。同时，思考克隆技术引发的伦理争议，如克隆动物的健康问题、人类克隆的伦理困境等，培养学生正确看待生物技术发展的态度，增强社会责任感。
二、教学重难点
教学重点
1.动物细胞核移植技术的原理和过程。
2.克隆动物的概念和应用前景。
教学难点
1.理解动物细胞核移植技术中，供体细胞的选择、去核卵细胞的处理以及重构胚的激活等关键技术环节及其对克隆动物成功率的影响。
2.探讨克隆动物技术存在的问题以及伦理争议的本质和应对策略。
三、自主预习
（一）动物细胞核移植技术
1.概念：动物细胞核移植是将动物一个细胞的______，移入一个已经去掉______的______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动物个体。用核移植的方法得到的动物称为______。
参考答案：细胞核；细胞核；卵母细胞；克隆动物
2.原理：动物细胞核具有______。因为细胞核中含有该物种生长发育所需要的______，所以在合适的条件下，细胞核能够指导细胞发育为一个完整的个体。
参考答案：全能性；全套遗传信息
3.分类
胚胎细胞核移植：由于胚胎细胞______，恢复其全能性相对容易，因此胚胎细胞核移植的难度______（填 “较小” 或 “较大”）。
体细胞核移植：体细胞是已经分化的细胞，其全能性受到限制，因此体细胞核移植的难度______（填 “较小” 或 “较大”）。
参考答案：
分化程度低；较小
较大
4.过程（以体细胞核移植为例）
供体细胞的处理：从供体动物身上获取体细胞，一般选用______培养的细胞，在培养过程中要定期用______处理，使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬液，然后继续传代培养。当细胞传至 10 - 50 代左右时，部分细胞的遗传物质可能发生改变，因此通常选用______代以内的细胞作为供体细胞，以保证供体细胞正常的遗传基础。
卵母细胞的采集和培养：从屠宰场废弃的卵巢中采集卵母细胞，也可以借助超声波探测仪、内窥镜或腹腔镜等工具，直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集到的卵母细胞需要在体外培养到______期，此时卵母细胞具备______的能力。
去核：通过显微操作技术去除卵母细胞中的______，方法有多种，如直接用微型吸管吸出细胞核和第一极体，也可以采用紫外线短时间照射等方法破坏细胞核。
细胞融合：将供体细胞注入去核卵母细胞中，通过______（如电融合法）使两细胞融合，形成______。该细胞同时具备供体细胞的______和去核卵母细胞的______及营养物质等。
激活重构胚：用物理或化学方法（如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等）激活重构胚，使其完成______，并发育成早期胚胎。
胚胎移植：将早期胚胎移植到______的其他雌性动物体内，使其继续发育为新个体。
参考答案：
传代；胰蛋白酶；10
减数第二次分裂中（MⅡ）；接受细胞核并完成受精
细胞核
电刺激；重构胚；细胞核；细胞质
细胞分裂和发育进程
同种的、生理状态相同
（二）克隆动物
1.克隆动物的遗传物质来源：克隆动物的遗传物质主要来自供体细胞核，但细胞质中也含有少量的遗传物质，来自______。因此，克隆动物的性状与供体动物______（填 “完全相同”“不完全相同” 或 “完全不同”）。
参考答案：去核卵母细胞；不完全相同
2.克隆动物的应用前景
加速家畜遗传改良进程：利用体细胞核移植技术，可以将优良家畜的体细胞作为供体细胞，快速繁殖出大量具有优良性状的后代，大大缩短了育种周期。
促进优良畜群繁育：对于一些繁殖能力低、数量稀少的优良家畜品种，通过克隆技术可以增加其后代数量，保存和扩大优良畜群。
保护濒危物种：通过克隆濒危动物的体细胞，有望增加濒危物种的个体数量，为保护生物多样性提供新的途径。
生产医用蛋白：将药用蛋白基因导入动物体细胞中，然后通过核移植技术培育出转基因克隆动物，使其乳腺等组织能够特异性表达药用蛋白，从动物乳汁中提取这些蛋白，可用于生产药物。
作为异种移植的供体：通过对猪等动物进行基因改造，利用克隆技术培育出无免疫排斥反应或免疫排斥反应较小的猪器官，为人类器官移植提供供体。
用于组织器官的移植：克隆动物的胚胎干细胞可以诱导分化为各种组织和器官，用于治疗人类的某些疾病，如帕金森病、糖尿病等。
3.存在的问题
成功率低：目前动物细胞核移植技术的成功率仍然较低，许多重构胚不能正常发育，或在胚胎发育早期死亡，或出生后出现各种生理缺陷。
健康问题：克隆动物可能存在健康问题，如克隆动物的体型往往比正常动物大，容易出现呼吸、心血管等系统的疾病，寿命也可能较短。
遗传和生理缺陷：克隆动物在遗传和生理方面可能存在一些缺陷，如克隆动物的端粒比正常动物短，可能导致细胞过早衰老。此外，克隆过程中可能会出现基因表达异常等问题。
伦理争议：克隆动物技术引发了一系列伦理争议，如克隆动物是否会影响生物多样性、克隆动物的地位和权利如何界定、克隆技术是否会被滥用等。
四、习题巩固
1.下列关于动物细胞核移植技术的叙述，错误的是（ ）
A. 动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植
B. 体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的细胞核
C. 用于核移植的供体细胞一般都选用传代 10 代以内的细胞
D. 通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行了 100% 的复制
2.在动物细胞核移植技术的应用过程中，用于核移植的供体细胞一般都选用 10 代以内的培养细胞，其主要原因是（ ）
A. 传代培养 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型
B. 10 代以内的细胞代谢旺盛，分裂能力强
C. 10 代以内的细胞遗传物质没有发生改变
D. 10 代以内的细胞具有全能性
3.下列有关动物细胞核移植的说法，不正确的是（ ）
A. 克隆动物的产生说明动物细胞核具有全能性
B. 克隆动物的遗传物质来自供体细胞核和去核卵母细胞的细胞质
C. 核移植得到的克隆动物一般不会发生基因突变
D. 体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程
4.下列关于克隆动物的叙述，正确的是（ ）
A. 克隆动物的性状与供体动物完全相同
B. 克隆动物的培育过程中只涉及核移植技术
C. 克隆动物的成功说明高度分化的动物细胞具有全能性
D. 克隆动物的培育利用了动物细胞核移植和胚胎移植等技术
5.进行动物细胞核移植时，通常选择去核卵母细胞作为受体细胞，其原因不包括（ ）
A. 卵母细胞体积大，易于操作
B. 卵母细胞含有的营养物质丰富
C. 卵母细胞的细胞质可使体细胞的细胞核全能性得到表达
D. 卵母细胞内的遗传物质少，不会干扰供体细胞细胞核的表达
6.下列关于动物细胞核移植技术应用的叙述，错误的是（ ）
A. 可以利用体细胞克隆技术保护濒危物种
B. 可以通过核移植技术生产移植器官
C. 克隆动物的产生可以证明动物细胞具有全能性
D. 利用核移植技术可以加速家畜遗传改良进程
7.下列关于动物细胞核移植技术的操作过程，错误的是（ ）
A. 采集的卵母细胞需要在体外培养到减数第二次分裂中期
B. 供体细胞一般选择传代培养的细胞，且传代次数不宜过多
C. 去核时可以采用显微操作法或紫外线照射等方法
D. 重构胚形成后，需要立即移植到代孕母体内
8.下列有关克隆动物健康问题的叙述，错误的是（ ）
A. 克隆动物的体型往往比正常动物大
B. 克隆动物容易出现呼吸、心血管等系统的疾病
C. 克隆动物的寿命一般比正常动物长
D. 克隆动物可能存在基因表达异常等问题
9.下列关于动物细胞核移植技术引发的伦理争议，说法错误的是（ ）
A. 克隆动物可能会影响生物多样性
B. 克隆动物的地位和权利难以界定
C. 克隆技术可能会被滥用
D. 克隆动物的遗传物质与供体动物完全相同，不存在伦理问题
10.动物细胞核移植技术中，供体细胞和受体细胞分别是（ ）
A. 体细胞、体细胞
B. 体细胞、卵母细胞
C. 卵母细胞、体细胞
D. 卵母细胞、卵母细胞
习题巩固参考答案和解析
1.答案：D
解析：
A 项：由于体细胞分化程度高，其全能性的恢复比胚胎细胞困难，所以动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植，A 正确。
B 项：体细胞核移植过程中，可通过显微操作去除卵母细胞中的细胞核，这是常见的去核方法，B 正确。
C 项：用于核移植的供体细胞一般选用传代 10 代以内的细胞，因为 10 代以内的细胞能保持正常的二倍体核型，遗传物质相对稳定，C 正确。
D 项：通过体细胞核移植方法生产的克隆动物，其遗传物质主要来自供体细胞核，但细胞质中的遗传物质来自去核卵母细胞，所以克隆动物不是对体细胞供体动物进行了 100% 的复制，D 错误。
2.答案：A
解析：
A 项：传代培养 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，遗传物质相对稳定，用这样的细胞作为供体细胞，能保证克隆动物遗传性状的稳定性，A 正确。
B 项：10 代以内细胞代谢旺盛、分裂能力强不是选用它们作为供体细胞的主要原因，主要原因是遗传物质稳定，B 错误。
C 项：10 代以内的细胞遗传物质不是绝对没有发生改变，而是相对稳定，C 错误。
D 项：10 代以内的细胞全能性没有明显优势，且细胞全能性不是选用它们的主要原因，D 错误。
3.答案：C
解析：
A 项：克隆动物是将动物细胞核移入去核卵母细胞中发育而来，其产生说明动物细胞核具有全能性，A 正确。
B 项：克隆动物的遗传物质来自供体细胞核和去核卵母细胞的细胞质，细胞核提供主要遗传物质，细胞质也有少量遗传物质，B 正确。
C 项：核移植得到的克隆动物在生长发育过程中可能会发生基因突变等变异，C 错误。
D 项：体细胞克隆技术可以快速繁殖具有优良性状的家畜后代，加速家畜遗传改良进程，D 正确。
4.答案：D
解析：
A 项：克隆动物的性状与供体动物不完全相同，因为其细胞质遗传物质来自去核卵母细胞，A 错误。
B 项：克隆动物的培育过程涉及核移植技术、细胞培养技术、胚胎移植技术等，B 错误。
C 项：克隆动物的成功说明高度分化的动物细胞核具有全能性，而不是动物细胞，C 错误。
D 项：克隆动物的培育利用了动物细胞核移植获得重构胚，再通过胚胎移植将早期胚胎移植到代孕母体内发育成新个体，D 正确。
5.答案：D
解析：
A 项：卵母细胞体积大，易于进行去核等操作，这是选择它作为受体细胞的原因之一，A 正确。
B 项：卵母细胞含有的营养物质丰富，能为重构胚的发育提供充足的营养，B 正确。
C 项：卵母细胞的细胞质可使体细胞的细胞核全能性得到表达，有利于重构胚的发育，C 正确。
D 项：卵母细胞含有完整的遗传物质，其选择作为受体细胞不是因为遗传物质少，而是因为其具有促进细胞核全能性表达等优势，D 错误。
6.答案：C
解析：
A 项：可以利用体细胞克隆技术繁殖濒危动物，增加其个体数量，保护濒危物种，A 正确。
B 项：通过核移植技术结合干细胞诱导分化等技术，可以生产移植器官，B 正确。
C 项：克隆动物的产生证明动物细胞核具有全能性，而不是动物细胞，C 错误。
D 项：利用核移植技术可快速繁殖优良家畜，加速家畜遗传改良进程，D 正确。
7.答案：D
解析：
A 项：采集的卵母细胞需要在体外培养到减数第二次分裂中期，此时卵母细胞具备接受细胞核并完成受精的能力，A 正确。
B 项：供体细胞一般选择传代培养的细胞，且传代次数不宜过多，以保证细胞遗传物质的稳定性，B 正确。
C 项：去核时可以采用显微操作法直接吸出细胞核和第一极体，也可采用紫外线照射等方法破坏细胞核，C 正确。
D 项：重构胚形成后，需要先进行体外培养，发育到早期胚胎阶段后再移植到代孕母体内，而不是立即移植，D 错误。
8.答案：C
解析：
A 项：克隆动物的体型往往比正常动物大，这是克隆动物常见的健康问题之一，A 正确。
B 项：克隆动物容易出现呼吸、心血管等系统的疾病，这也是其健康问题的表现，B 正确。
C 项：克隆动物可能存在各种健康问题，寿命一般比正常动物短，而不是长，C 错误。
D 项：克隆动物可能存在基因表达异常等问题，导致其生理功能出现异常，D 正确。
9.答案：D
解析：
A 项：克隆动物可能会影响生物多样性，如大量克隆同一物种可能减少自然状态下物种的遗传多样性，A 正确。
B 项：克隆动物的地位和权利难以界定，引发了一系列伦理思考，B 正确。
C 项：克隆技术如果被滥用，可能会带来一系列不良后果，如克隆人等伦理争议问题，C 正确。
D 项：克隆动物虽然遗传物质主要来自供体细胞核，但也存在伦理问题，如对生物多样性的影响、对动物权利的冲击等，D 错误。
10.答案：B
解析：动物细胞核移植技术中，供体细胞一般是体细胞，提供细胞核；受体细胞是去核卵母细胞，接受供体细胞的细胞核并为重构胚发育提供营养物质和适宜的环境，所以供体细胞和受体细胞分别是体细胞、卵母细胞，B 正确，A、C、D 错误。

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