资源简介

(共43张PPT)
第2章 细胞工程
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
课时目标 1.采用模型与建模的方法，阐明克隆动物培育的过程。(科学思维)
2．认同科学技术是一把双刃剑，对克隆动物有关的议题进行科学分析和判断。(社会责任)
一、体细胞核移植的过程
1．动物细胞核移植技术
将动物一个细胞的 移入 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成动物个体的技术。
2．哺乳动物核移植分类：分为 。
细胞核
去核的卵母细胞
新胚胎
胚胎细胞核移植和体细胞核移植
3．体细胞核移植的过程
二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
应用领域 具体实例
畜牧生产 加速家畜 进程，促进 繁育
医药卫生领域 ①作为 ，生产医用蛋白
②用于器官移植等
遗传改良
优良畜群
生物反应器
应用领域 具体实例
理论研究 ①了解胚胎发育及衰老过程
②通过对比遗传背景相同的克隆动物分析
③克隆特定疾病模型的动物，用于研究致病机制和开发相应的药物等
保护濒危物种 增加 的存活数量
濒危物种
致病基因
2.存在的问题
(1)体细胞核移植技术的成功率 。
(2)相对于技术研究，核移植的理论研究 。
(3)绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出 。
非常低
较为滞后
遗传和生理缺陷
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
1．动物胚胎细胞分化程度低、表现全能性相对容易。(　　　　)
2．需要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。(　　　　)
3．采集的卵母细胞需要在体外培养到M Ⅰ 期。(　　　　)
4．利用显微操作技术，将供体细胞注入卵母细胞的细胞质后，需要用电融合等方法诱导细胞核融合以形成重构胚。(　　　　)
5．体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育。(　　　　)
√
√
×
×
√
6．许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷。(　　　　)
7．目前，体细胞克隆技术的成功率虽然比较高，但是各个技术环节还有待进一步改进。(　　　　)
√
×
◆思维启迪
克隆动物的产生过程属于有性生殖还是无性生殖？为什么？
提示：无性生殖；因为克隆动物不是受精卵发育形成的，也不是卵细胞或精子直接发育形成的。
任务 体细胞核移植的过程
下图为动物体细胞核移植流程图。
[问题探究]
1．采集的卵母细胞能直接进行去核操作吗？
答案：不能。要先将卵母细胞培养到M Ⅱ 期再进行去核操作。
2．在将体细胞注入卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？
答案：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(供体)提供的体细胞。
3．克隆动物是对供体动物体细胞100%的复制吗？为什么？
答案：不是。克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；此外，生物性状还受环境因素的影响。
动物体细胞核移植流程分析
(1)原理：动物细胞核的全能性。
(2)供体：有重要利用价值的动物的体细胞。
(3)受体：M Ⅱ 期卵母细胞。
①选择原因：体积大，易操作；M Ⅱ 期卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
②去核原因：保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。
③去核方法：常用显微操作去核；也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核或使其中的DNA变性。
(4)克隆动物遗传物质来源
①核内遗传物质：全部来自供体细胞。
②细胞质中的遗传物质：一部分来自供体细胞，另一部分来自卵母细胞。
(5)生殖方式：克隆属于无性生殖，产生新个体的性别和绝大部分性状与供核亲本一致。
C
1．(2025·南宁高二检测)克隆猫“大蒜”是我国首例完全自主培育的克隆猫，其培育过程如图所示。下列有关说法错误的是 (　　)
A．采集的卵母细胞需在体外培养到M Ⅱ 期，然后可用显微操作法去核
B．可用Ca2+载体激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程
C．若不考虑环境因素的影响，克隆猫“大蒜”与死亡的猫“大蒜”的性状完全相同
D．克隆猫“大蒜”的培育属于无性生殖的过程
解析：
卵母细胞作为受体细胞，需在体外培养到M Ⅱ 期后进行去核操作，目前普遍使用的去核方法是显微操作法，也可用梯度离心法，A正确；可以采用电刺激、Ca2+载体等激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程，B正确；由于生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同的控制，因此若不考虑环境因素影响，它们的性状也不完全相同，克隆猫“大蒜”的性状还受到来自卵母细胞供体猫的细胞质基因的影响，C错误；核移植过程中没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，D正确。
C
2．(2025·绵阳高二检测)科学家采集了一只睡眠紊乱的BMAL1基因敲除猴的体细胞，通过体细胞核移植技术，获得了5只克隆猴，这是国际上首次成功构建一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．体细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性
B．5只克隆猕猴细胞核基因型与核供体细胞完全一致
C．体细胞核移植需用取自新鲜卵巢的卵母细胞直接作受体细胞
D．该研究可弥补实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少的不足
解析：
体细胞核移植技术是将体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，最终发育成完整个体，该过程体现了动物细胞核的全能性，因为高度分化的动物体细胞的全能性受到限制，但细胞核在一定条件下能恢复全能性并发育成个体，A正确；这5只克隆猕猴是通过体细胞核移植技术获得的，其细胞核中的遗传物质来自核供体细胞，所以细胞核基因型与核供体细胞完全一致，B正确；从新鲜卵巢中获取的卵母细胞还没有发育成熟，不能直接作为受体细胞，需要在体外培养到减数分裂
解析：
Ⅱ 中期，才具备受精能力以及接受供体细胞核并支持其发育的能力，C错误；由于实验猕猴繁殖周期长、单胎数量少，这会限制相关研究的开展，而通过体细胞核移植技术获得遗传背景一致的克隆猕猴模型，可在一定程度上弥补实验猕猴数量不足的问题，为研究提供更多合适的实验材料，D正确。
3．体细胞克隆技术的发明，在生物科学发展史上具有重要意义。但是，它也同其他事物一样，既有积极的一面，也有消极的一面。下面不符合克隆技术积极一面的是 (　　)
A．有利于生物界基因库的保护
B．有利于一些濒临绝迹的动物的保护
C．丰富生物的多样性，促使生物进化
D．有利于生态系统的稳定
C
解析：
对濒临绝迹的动物可通过克隆技术增加其数量，有利于一些濒临绝迹的动物的保护，也有利于生物界基因库的保护，A、B正确；克隆技术属于无性繁殖，不能丰富生物的多样性，生物没有发生进化，C错误；通过克隆动物有利于保护珍稀物种，从而有利于生态系统的稳定，D正确。
利用核移植技术治疗遗传性糖尿病——社会责任
下面是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。
设计1：考查识图和信息转化能力
(1)图中①所示的结构名称是________，③所示的生物技术名称是______________________。
(2)若用图中③④所示技术得到能产生人生长激素的高产奶牛，则该奶牛从生殖方式上看属于________(填“有性生殖”或“无性生殖”)。
设计2：考查原因分析及长句表达能力
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富，还因为它________________________________。过程④通常用②作为受体细胞的原因是____________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是_________________
_______。
答案：(1)细胞核　动物细胞核移植技术
(2)无性生殖
(3)含有激发细胞核全能性表达的物质　这些细胞分化程度低，全能性高，可以定向地诱导分化为各类细胞
(4)不会发生免疫排斥反应
解析：
(1)由图分析可知，①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核，③表示动物细胞核移植技术。(2)体细胞核移植没有经过两性生殖细胞的结合，所以采用核移植方式得到高产奶牛的生殖方式属于无性生殖。(3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞，原因是它体积大、易操作，含有供胚胎发育的营养物质，还含有激发细胞核全能性表达的物质。早期胚胎中的细胞分化程度低，全能性高，可诱导分化成各种不同类型的细胞。(4)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自患者本人，所以移植后不发生免疫排斥反应。
A
1．(2025·天津高二检测)下列叙述中，不属于动物体细胞核移植技术的应用前景的是 (　　)
A．有效提高濒危动物的数量，提高生物多样性
B．转基因动物作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白
C．加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
D．解决人体器官移植供体来源短缺的问题
解析：
利用体细胞核移植技术有望增加濒危动物的存活数量，可以保护濒危物种，但不能提高生物多样性，A符合题意；在医药卫生领域，通过建立转基因体细胞系，再利用体细胞核移植技术培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白，B不符合题意；在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术，可以加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育，C不符合题意；在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或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，D不符合题意。
D
2．近年来，野生动物郊狼的物种数量不断减少。科研人员利用种间体细胞核移植技术培育小郊狼的流程如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A．小郊狼的遗传性状和代孕家犬的相同
B．使用显微操作技术对卵母细胞去核，且所用卵母细胞处于M Ⅰ 期
C．小郊狼的遗传物质一半来自代孕家犬，一半来自郊狼
D．可用乙醇等处理激活结构③，使其完成细胞分裂和发育进程
解析：
小郊狼的细胞核中的遗传物质来自郊狼，细胞质中的遗传物质来自郊狼和家犬，所以小郊狼的遗传性状与郊狼、家犬有关，与代孕家犬无关，即小郊狼的遗传性状和代孕家犬的不一定相同，A、C错误；使用显微操作技术对卵母细胞去核，且所用卵母细胞处于M Ⅱ 期，B错误；结构③表示重构胚，用电刺激、Ca2+载体、蛋白酶合成抑制剂、乙醇等处理可以激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程，D正确。
D
3．(2025·黄冈高二检测)科学家通过将大熊猫体细胞的细胞核植入去核后的兔子卵母细胞中，克隆出一批大熊猫早期胚胎。下列有关克隆技术的叙述，正确的是 (　　)
A．动物体细胞核移植技术只能克隆雌性动物
B．克隆动物的遗传物质全部来自大熊猫
C．使用灭活的病毒等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育
D．利用体细胞核移植技术可以加速家畜遗传改良进程
解析：
动物的性别由位于细胞核内的性染色体决定，利用动物体细胞核移植技术可有选择性地繁殖某一性别的家畜，既可得到雌性动物，也可得到雄性动物，A错误；克隆动物细胞核中的遗传物质来自大熊猫，B错误；灭活的病毒可诱导动物细胞融合，但不能激活重构胚，C错误；体细胞核移植技术已展示出广阔的应用前景，在畜牧生产中，利用体细胞核移植技术可以快速繁殖具有优良品质的家畜，D正确。
D
4．(2025·合肥高二检测)如图为利用体细胞核移植技术克隆优质肉牛的实验流程。下列叙述错误的是 (　　)
A．获得克隆动物属于无性生殖，原理是已分化动物体细胞的细胞核具有全能性
B．供体细胞培养需在无菌、无毒环境中进行，且需添加5% CO2维持培养液的pH
C．①为显微操作去核，此操作保证了克隆动物的核基因全部来自供体细胞(优质肉牛)
D．克隆牛的遗传物质一半来自优质肉牛，一半来自供体母牛，具有二者优良性状
解析：
克隆动物通过体细胞核移植技术获得，没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，其原理是已分化动物体细胞的细胞核含有该物种生长发育所需的全套遗传物质，具有全能性，A正确。供体细胞培养时，为防止杂菌污染，需在无菌、无毒环境中进行；添加5% CO2，可维持培养液的pH稳定，B正确。①是从供体母牛的卵母细胞中去除细胞核，常用显微操作法；去除细胞核后，重构胚中的核基因全部来自供体细胞(优质肉牛)，C正确。克隆牛的细胞核遗传物质来自优质肉牛，细胞质遗传物质来自供体母牛的去核卵母细胞，所以克隆牛的性状主要与提供细胞核的优质肉牛相似，而不是遗传物质一半来自优质肉牛，一半来自供体母牛，D错误。
5．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)。请结合图示回答下列相关问题：
(1)在进行细胞培养之前，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用_________________酶等处理。
(2)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是_____。
(3)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞的细胞核的目的是__________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)将重组细胞在培养液中培养成的重构胚移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质基本相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因可能是 。
(5)上述过程中涉及的动物细胞工程技术有_________________________
_____________。转基因奶牛克隆成功，说明了动物_________________具有全能性。
答案：(1)胰蛋白酶、胶原蛋白
(2)有丝分裂
(3)使克隆动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞
(4)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；生物的性状还受环境因素的影响
(5)动物细胞核移植、动物细胞培养　体细胞的细胞核
解析：
(1)常用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理动物组织细胞使其分散开来，形成单个细胞。(2)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖。(3)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(4)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(5)该克隆动物的培育过程中涉及动物细胞核移植、动物细胞培养等技术。转基因奶牛克隆成功，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。

展开更多......

收起↑