第2章 第2节 第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3（人教版2019 多选）

第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物 学习目标 1.概述动物细胞核移植技术的含义及类型 生命观念 2.简述动物体细胞核移植的基本过程 科学思维 3.说出体细胞核移植技术的应用前景 社会责任 一、动物细胞核移植技术 1．概念：是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。 2．类型 (1)胚胎细胞核移植：动物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：动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难。 3．原理：动物体细胞核的全能性。 二、体细胞核移植的过程 克隆属于无性生殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。　 三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1．体细胞核移植技术的应用前景 (1)畜牧生产方面 加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。 (2)医药卫生领域 ①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。 ②转基因克隆动物的细胞、组织和器官可用于异种移植。 ③人核移植胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可避免发生免疫排斥反应。 (3)了解胚胎发育及衰老过程。 (4)用克隆动物做疾病模型，使人们更好地研究疾病的致病机制和开发药物。 (5)保护濒危物种方面 保护濒危物种，增加濒危动物的存活数量。 2．体细胞核移植技术存在的问题 动物细胞核移植技术在器官移植方面的应用前景较广泛，如转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体治疗人类疾病；以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化，能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时，可以避免发生免疫排斥反应。结合所学知识判断： (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)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(×) (4)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(√) (5)克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植来治疗人类疾病，而且可以避免发生免疫排斥反应(×) 探究点一　体细胞核移植的过程 克隆羊多莉的产生过程如下，探究下列问题： (1)结合动物细胞核移植的过程，分析为什么体细胞核移植较胚胎细胞核移植更困难。 提示　由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易；而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难。因此动物体细胞核移植的难度就明显高于胚胎细胞核移植。 (2)为什么核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同？ 提示　①克隆动物绝大部分DNA来自供体细胞核，但其核外线粒体中的DNA主要来自受体卵母细胞。②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其性状也不可能和供核动物完全相同。③在个体发育过程中有可能发生基因突变，产生供核动物没有的性状。 (3)动物体细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖？并分析原因。 提示　无性生殖。动物体细胞核移植最终得到的个体的细胞核中遗传物质完全来自一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。 1．细胞核移植的原理 动物体细胞核移植的原理是动物细胞核具有全能性，而不是动物细胞具有全能性。因为动物体细胞的全能性受到限制，不能经培养直接发育成完整个体，所以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．克隆动物的过程分析 (1)图示 (2)过程分析 3．克隆动物的遗传特点 克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。 (1)克隆动物的细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。 (2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞细胞质供体部分相同。 (3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。 1．(不定项)克隆动物常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带下注射法两种。前者是用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出注入去核卵母细胞质内；后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内，然后促使两个细胞融合。世界首例体细胞克隆北极狼的供体细胞来自哈尔滨极地公园的一只野生北极狼的皮肤样本，卵母细胞来自一只处于发情期的母犬，代孕母体则是一只比格犬。下列叙述错误的是(　　) A．克隆北极狼的性状由野生北极狼、发情期的母犬和比格犬的基因共同决定 B．相比之下，透明带下注射法对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小 C．供体细胞注入卵母细胞透明带内后，就可自行进入卵母细胞 D．细胞分裂、分化形成克隆胚胎的过程中发生了基因重组 解析　克隆北极狼的供体细胞来自野生北极狼，卵母细胞来自发情期的母犬，因此性状由野生北极狼、发情期的母犬的基因共同决定，比格犬只是代孕母体，不提供遗传物质，A错误；透明带下注射法不吸取供体细胞的细胞核，操作简单且对供体细胞核损伤小，同时注射的位置是卵母细胞外的透明带，然后诱导两个细胞融合，对卵母细胞的损伤小，B正确；供体细胞注入卵母细胞透明带内后，还需要电融合法等诱导才能使供体细胞进入卵母细胞形成重构胚，C错误；细胞分裂、分化形成克隆胚胎的过程是有丝分裂过程，而基因重组发生在减数分裂过程，D错误。 答案　ACD 2．(2024·潍坊期末)下列关于高产奶牛克隆过程的叙述，错误的是(　　) A．供体牛体细胞在进行体外培养时，会发生细胞贴壁和接触抑制的现象 B．培养至MⅡ中期的卵母细胞的细胞质中含有能促进细胞核全能性表达的物质 C．通过电融合法促进供体与去核受体细胞两两融合，供体核进入卵母细胞 D．胚胎移植时，应将重组细胞直接移入代孕母牛的子宫 解析　体细胞在进行体外培养时，会发生贴壁生长和接触抑制的现象，A正确；MⅡ中期的卵母细胞细胞质中含有能促进细胞核全能性表达的物质，B正确；通过电融合法可以使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，C正确；胚胎移植时，应先将重组细胞培养成早期胚胎，再把早期胚胎移入代孕母牛的子宫，D错误。 答案　D (1)核移植技术中的供体是提供细胞核的动物个体；受体是代孕的雌性动物个体，而非提供去核卵母细胞的动物个体。 (2)动物体细胞核移植过程中，涉及的技术手段不仅有核移植技术，还有动物细胞融合技术、动物细胞培养技术，以及早期胚胎培养技术和胚胎移植技术等。　 探究点二　体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生，这是我国科学家历经五年取得的重大突破。这两只克隆猴名字叫“中中”“华华”，寓意为“中华”。克隆猴的诞生标志着我国的克隆技术走在了世界前列，如图表示克隆猴的培育流程。探究下列问题： (1)重组细胞中的体细胞核能够表现出全能性，是因为卵母细胞中含有大量的营养物质，并含有诱导(激发)体细胞核表现全能性的物质。 (2)克隆猴的成功培育在人类医学实践中具有重要意义，由于猴与人在进化上亲缘关系很近，因而比模型小鼠更适合作为研究人类疾病的模型动物。由于同一个体的体细胞克隆出的后代遗传物质(性状)基本相同，因而用于药物对照实验能够更准确地评估药效。 (3)体细胞核移植技术在研究和应用上还存在什么问题？请你查阅资料，了解这方面的前沿动态。 提示　在研究方面，克隆动物基因组重新编程的机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。这些问题尚在研究中。在应用上，生产克隆动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。 3．核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域有广泛的应用前景。下列叙述不正确的是(　　) A．利用体细胞克隆技术可以加速家畜遗传改良进程 B．转基因克隆动物的组织和器官可以作为移植治疗的供体 C．转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白 D．动物细胞核移植技术体现了动物细胞的全能性 解析　利用体细胞克隆技术可加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育，A正确；转基因克隆动物的组织和器官可以作为移植治疗的供体，B正确；转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白，C正确；动物细胞核移植技术体现了动物细胞核具有全能性，D错误。 答案　D 4．(2024·德州高二检测)如图为体细胞克隆猴“中中”和“华华”的培育流程，为建立人类疾病的动物模型、研究疾病机理带来光明前景。下列叙述正确的是(　　) A．过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，体现细胞膜的选择透过性 B．过程②在培养基中加入的动物血清含有激发成纤维细胞核全能性表达的物质 C．过程③进行同步发情处理，可降低代孕母猴对“中中”“华华”的免疫排斥反应 D．与模型小鼠相比，模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物 解析　过程①将成纤维细胞注射到去核的卵母细胞中，未体现细胞膜的选择透过性，A错误；在培养细胞时需在培养基中加入一定量的动物血清，其作用是模拟内环境和补充未知的缺少的营养物质，激发成纤维细胞核全能性的是卵细胞的细胞质中的物质，B错误；过程③进行同步发情处理，是为胚胎移入受体提供相同的生理环境，C错误；猴子与人类的亲缘关系比小鼠近，与模型小鼠相比，模型猴更适合于研究人类疾病的发病机理、研发诊治药物，D正确。 答案　D [课堂小结] [课堂巩固] 1．在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的(　　) A．卵原细胞 B．初级卵母细胞 C．次级卵母细胞 D．卵细胞 解析　通常作为核移植受体细胞的是去核的卵母细胞处于减数第二次分裂中期，即为次级卵母细胞。 答案　C 2．下列有关核移植的说法错误的是(　　) A．通过核移植得到的细胞称为重构胚 B．哺乳动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植 C．核移植得到克隆动物的过程属于无性生殖 D．动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度无关 解析　动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度有关，如分化程度低，表现全能性相对容易。 答案　D 3．下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，有关叙述正确的是(　　) A．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定 B．过程①需要提供含95%空气和5% CO2的混合气体 C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理 D．过程③将激活后的重组细胞立即移植到受体奶牛中 解析　后代丁的细胞核的遗传物质来自甲，细胞质的遗传物质来自乙，则丁的遗传性状由甲和乙的遗传物质共同决定，A错误；动物细胞培养中需要提供含95%空气(O2是细胞代谢所必需的)和5% CO2(维持培养液的pH)的混合气体，B正确；过程②常使用显微操作去核法对卵母细胞进行处理，C错误；过程③将激活后的重组细胞培养至一定阶段后再移植，D错误。 答案　B 4．(不定项)某女子的线粒体存在遗传缺陷，研究人员取其卵母细胞的细胞核，注入捐献者的去核卵母细胞中，经体外受精和早期胚胎培养，将早期胚胎移入该女子的子宫内并发育成胎儿，该婴儿称为“三亲婴儿”。下列说法错误的是(　　) A．“三亲婴儿”同时拥有父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因 B．该技术能避免“三亲婴儿”携带母亲线粒体上的致病基因 C．从体内采集的精子可直接用于体外受精 D．在体外受精前，可根据该夫妻的意愿选择X精子或Y精子 解析　“三亲婴儿”的细胞核基因一半来自母亲，一半来自父亲，线粒体基因来自卵母细胞捐献者，所以“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因，A正确；“三亲婴儿”的质基因来自捐献者的卵母细胞，能避免“三体婴儿”携带母亲细胞质中的致病基因，B正确；从体内采集的精子需进行“获能”处理后才能用于体外受精，C错误；国家不能筛选胎儿的性别，则不能选择X精子或Y精子，D错误。 答案　CD 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，原因最可能是________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。 (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。 解析　(1)常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。(4)生物的性状是由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。 答案　(1)胰蛋白(或胶原蛋白)　(2)有丝分裂(3)使克隆出的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 学科网（北京）股份有限公司 $$