2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 （课件）-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修3 生物技术与工程（人教版，鲁湘辽）

第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物 第2章　第2节　动物细胞工程 学习目标 1.阐明动物细胞核移植的概念和原理。 2.概述体细胞核移植的过程。 3.认同体细胞核移植技术的应用前景，客观分析技术存在的问题。 教材梳理 1.动物细胞核移植技术 (1)概念：将动物一个细胞的_______移入去核的__________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)原理：____________的全能性。 细胞核 卵母细胞 新胚胎 动物细胞核 (3)哺乳动物核移植分类 种类 难易程度 原因 _________核移植 相对容易 分化程度___，表现全能性相对容易 体细胞核移植 十分困难 分化程度___，表现全能性十分困难 胚胎细胞 低 高 (4)非人灵长类动物的体细胞核移植困难的原因 ①供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中_____________________________ ______。 ②对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术___________。 不能完全恢复其分化前的功能 状态 尚不完善 2.体细胞核移植过程 MⅡ 细胞融合 受体 供体 3.体细胞核移植技术的应用前景 (1)畜牧生产方面：加速家畜___________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_____________，生产珍贵的__________。 ②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于__________。 ③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官后，将它们移植给患者时可以避免发生_________反应。 遗传改良 生物反应器 医用蛋白 异种移植 免疫排斥 (3)科学研究 ①了解胚胎发育及__________。 ②分析__________，研究疾病的___________，开发相应药物。 (4)保护濒危物种方面：保护__________，增加濒危物种的存活数量。 衰老过程 致病基因 致病机制 濒危物种 4.体细胞核移植技术存在的问题 (1)成功率非常____，各个技术环节也有待进一步改进。 (2)绝大多数克隆动物存在_______问题，表现出遗传和生理缺陷，如体形过大、异常肥胖、__________、脏器缺陷和__________等。 (3)相对于技术研究，核移植的___________较为滞后，需要与发育生物学、_____________和_____________等学科更深层次的理论研究相结合。 低 健康 发育困难 免疫失调 理论研究 细胞生物学 分子遗传学 (1)克隆动物的遗传物质全部来自供体细胞(　　) × 克隆动物的细胞核遗传物质全部来自供体细胞，细胞质遗传物质来自供体细胞和去核卵母细胞。 判断正误 10 (2)重构胚具有发育成完整个体的能力(　　) (3)激活重构胚常用的方法有电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等(　　) √ √ 判断正误 11 任务：探究动物体细胞核移植相关问题 1.为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞？ 核心探讨 提示　MⅡ期卵母细胞具备受精能力，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.在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么必须先对卵母细胞进行去核操作？去核方法有哪些？ 提示　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提供的体细胞。目前普遍使用的去核方法是显微操作法，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。 3.在进行动物细胞核移植操作时，注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？为什么？ 提示　注入卵母细胞的是供体细胞。这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小。 4.克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？ 提示　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。 5.动物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；动物细胞核移植最终得到的个体的细胞核中的遗传物质完全来自同一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。 1.通过体细胞核移植技术培育克隆牛的过程中，未涉及的操作是 A.从供体取出组织用动物细胞培养技术培养 B.用灭活的病毒促进体细胞核与MⅡ期的去核卵母细胞融合 C.用物理或化学方法激活重构胚，使其完成发育进程 D.选择合适时期的胚胎进行移植，使其发育成完整个体 典题应用 √ 将体细胞核与MⅡ期的去核卵母细胞融合使用的是电融合法，没有用灭活的病毒促融，B符合题意。 2.(2023·吉林四平高二检测)华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年没有野生华南虎出现的报告，一些专家认为野生华南虎已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。请据图回答下 列问题： (1)克隆华南虎的遗传性 状与虎 (填字母)基 本一致。 A 由克隆华南虎的过程可知，华南虎A提供细胞核，普通虎B提供细胞质，所以克隆虎D的遗传性状与供核的华南虎A更接近。 (2)A、B、C 3只虎没有提供遗传物质的是 。 虎C 老虎C只提供胚胎发育的场所，没有提供遗传物质给虎D。 (3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律？ 。为什么？ _______________________________________________________________________。 不遵循 克隆属于无性生殖，而孟德尔的遗传定律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用 核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，没有减数分裂过程，不遵循孟德尔遗传定律。 (4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合，以获得新物种“虎—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望？ 。原因是______ _____________________________________________________________________________________。 高度分化的动物细胞全能性受到限制，虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 不能 高度分化的动物细胞全能性受到限制，因此无论是高度分化的动物体细胞，还是不同种动物体细胞融合后的杂交 细胞，经细胞培养只会发生细胞增殖，无法形成个体，动物体细胞的全能性无法体现。 网络构建 课时对点练 26 题组一　体细胞核移植及其过程 1.下列对动物细胞核移植技术的描述中，错误的是 A.哺乳动物细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植 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核 C.体细胞核移植过程中通常采用减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞作为受体细胞 D.通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 通过体细胞核移植方法生产的重构胚中，核遗传物质是供体细胞提供的，但细胞质是卵母细胞和供体细胞共同提供的，所以不是对供核动物进行了100%的复制。 2.科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠，培育过程如图所示。下列相关叙述错误的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 A.细胞A为培育到MⅡ期的卵母细胞 B.克隆鼠的遗传物质主要来自鼠成纤维细胞 C.利用胚胎干细胞作为核供体更难培育克隆鼠 D.在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象 √ 胚胎干细胞分化程度低，表现全能性相对容易，因此其进行核移植更容易成功。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 3.(2023·山东青岛高二期中)核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞，下列有关说法错误的是 A.MⅡ期卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质 B.MⅡ期卵母细胞体积比较大，操作起来相对容易 C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中 D.MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 克隆动物的细胞核中遗传物质来自供体细胞核，细胞质中的遗传物质主要来自MⅡ期卵母细胞，因此卵母细胞对克隆动物的性状也会产生影响，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 4.(2023·河北张家口高二期中)下列有关动物核移植的说法错误的是 A.通过核移植得到的细胞称为重组细胞 B.对MⅡ期的卵母细胞去核操作实质上是去除纺锤体—染色体复合物 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 √ 动物体细胞表现全能性的难易程度与其分化程度有关，分化程度越低，表现全能性越容易，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 5.(2023·江苏南通高二检测)从母羊甲的体细胞中取出细胞核，移植入母羊乙的去核卵母细胞中，融合后的细胞经卵裂形成早期胚胎，再植入母羊丙的子宫内。下列相关叙述正确的是 A.生出小羊的性状与甲羊完全相同 B.一般来说生出的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 √ 核移植获得克隆动物的生殖方式是无性生殖，生出小羊的遗传物质由甲、乙双亲共同决定，主要性状与甲羊相同，核基因型一般与甲羊完全相同，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 题组二　体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 6.根据体细胞核移植技术的特点进行推断，体细胞核移植技术可以用来①有效提高濒危动物的遗传多样性 ②提高某些良种家畜自然繁殖率 ③解决人体器官移植供体来源短缺的问题 ④为科学研究提供实验动物 ⑤构建转基因克隆动物，作为生物反应器，大规模生产珍贵医用蛋白 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.③④⑤ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 √ 利用体细胞核移植技术，只能增加动物的个体数量，不能提高遗传多样性，①错误； 核移植技术不能提高良种家畜自然繁殖率，自然繁殖率是由生物的基因决定的，并受环境的影响，②错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 7.(2023·辽宁抚顺高二月考)治疗性克隆有望解决供体器官的短缺和器官移植出现的免疫排斥反应等问题。如图表示治疗性克隆的过程，下列有关叙述不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 A.上述过程利用了动物体细胞核移植和动物细胞培养等技术 B.上述过程充分说明体细胞核移植技术已完全成熟 C.①过程的完成离不开胚胎干细胞的增殖和分化 D.①②过程都发生了DNA分子的复制和蛋白质的合成 √ 尽管通过体细胞核移植技术已经获得多种克隆动物，但体细胞核移植技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进，B错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 8.下列关于动物细胞核移植技术和克隆动物的叙述，正确的是 A.目前在实验中，科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动 物个体 B.核移植得到的克隆动物一般不存在健康问题 C.利用动物细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的动物个体 D.核移植过程中的受体细胞最好是受精卵 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 对点训练 高度分化的动物细胞的全能性受到限制，所以不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体，A错误； 克隆技术并没有完全成熟，绝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，B错误； 细胞核移植过程中通常采用MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞，D错误。 9.(2023·福建三明高二期中)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的细胞质内；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，从而具有发育的全能性。我国科学家培育出的体细胞克隆猴“中中”和“华华”采用的就是后者。下列有关叙述正确的是 A.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 B.“中中”和“华华”的性状由多个亲本共同决定，属于有性生殖 C.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 D.“中中”和“华华”核DNA均来自供体细胞，质DNA均来自去核卵母细胞 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 √ 供体细胞注入卵母细胞透明带内后，需要电融合法诱导才能使供体细胞进入卵母细胞形成重构胚，A错误； 体细胞克隆猴“中中”和“华华”的形成属于无性生殖，B错误； 用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出可能会破坏细胞核，而透明带下注射法是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内，对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小，C正确； “中中”和“华华”是由透明带下注射法形成的，核DNA均来自供体细胞，但质DNA来自去核卵母细胞和供体细胞，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 10.(不定项)(2023·辽宁丹东高二期中)中国科学家首次利用基因编辑方法，并通过体细胞克隆技术，获得5只生物节律核心基因BMAL1敲除的克隆猴，这5只小猴的生物节律紊乱。下列说法错误的是 A.体细胞克隆猴的成功培育对于医学研究具有重要意义 B.该过程运用了细胞核移植技术，接受供体细胞核的是发育到MⅠ期的初 级卵母细胞 C.培育生物节律紊乱的小猴过程中，需要对重构胚进行培养并进行胚胎移植 D.培育生物节律紊乱的小猴过程中，不可以用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 接受供体细胞核的是发育到MⅡ期的次级卵母细胞，B错误； 体细胞核移植过程中，用物理或化学方法(如电刺激、Ca2＋载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程，D错误。 11.(不定项)(2023·辽宁大连高二检测)培育克隆蛙的基本过程如图所示。下列叙述不正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 A.①过程可以用紫外线破坏细胞核 B.若把皮肤细胞换成胚胎细胞则可以提高成功率 C.体细胞核移植技术的基础是动物细胞融合 D.该过程可说明生物体性状的遗传只由细胞核控制 √ √ 紫外线可以破坏细胞核，A正确； 胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易，因此胚胎细胞核移植会比皮肤细胞核移植的成功率高，B正确； 动物细胞培养是动物细胞工程的基础，C错误； 生物体性状的遗传由细胞核和细胞质中的遗传物质共同控制，同时还受环境的影响，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 12.(不定项)某研究人员将患有线粒体疾病妇女的受精卵中的细胞核移植到健康妇女捐献的去核的卵母细胞中，最终产下了健康的婴儿。下列叙述正确的是 A.此项技术的基础是动物细胞培养 B.此项技术的原理与克隆羊“多莉”完全相同 C.健康妇女捐献的卵母细胞的细胞质具有调控移入细胞核发育的作用 D.婴儿出生后具有患病妇女及其丈夫以及捐献健康卵母细胞的妇女三方 的遗传特征 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 √ √ √ 此项技术用的是受精卵的细胞核，而克隆羊“多莉”用的是高度分化的体细胞的细胞核，分化程度不同，B错误； 该婴儿细胞的核基因由形成受精卵的夫妇提供，细胞质基因由提供去核的卵母细胞的妇女提供，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 13.2017年11月27日，世界上首例体细胞克隆猴“中中”诞生；12月5日，第二例克隆猴“华华”诞生。我国科学家攻克了与人类相近的灵长类动物猕猴的体细胞克隆的难题。获得克隆猴的流程如图所示，据图回答下列问题： (1)“中中”“华华”的性状与 (填“核供体”“卵母细胞供体”或“代孕”)动物的性状基本无关。 代孕 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)图示过程运用了 (填“胚胎细胞核移植”或“体细胞核移植”)技术，该技术难度 ，原因是___________________________ ________________。 动物体细胞分化程度高，表现 体细胞核移植 更高 全能性十分困难 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (3)欲获得单个雌猕猴体细胞，可用 酶处理动物组织。过程①表示去除卵母细胞的细胞核，该过程一般要将卵母细胞培养至 _______期再进行。 胰蛋白酶或胶原蛋白 MⅡ (4)与克隆羊“多莉”培养成功一样，“中中”和“华华”克隆猕猴的成功证明了________________________________________。 动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 代孕动物只是为通过核移植技术得到的胚胎的发育提供营养物质和发育场所，因此克隆猴的性状与代孕动物的性状无遗传关系。 14.(2023·江苏苏州高二期中)科学家在培育克隆羊时，分别将乳腺上皮细胞、胚胎成纤维细胞和早期胚胎细胞的细胞核移入去核卵母细胞中形成重构胚。这三种不同的供体细胞核移植形成的重构胚受孕率(妊娠数/受体母羊数)分别为7.69%、40%和51.85%。请回答下列问题： (1)将供体细胞核移植到卵母细胞之前，必须先对卵母细胞进行________去核﹐其目的是使核移植后得到的胚胎或动物的_____________________ ____________。克隆过程中一般选用卵母细胞作为受体细胞，主要原因是其细胞质中含有 的物质和营养条件。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 显微操作 核遗传物质全部来自 供体细胞核 激发细胞核全能性表达 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 综合强化 (2)核移植过程中用物理或化学方法，如电刺激、乙醇等激活重构胚，其目的是 。 (3)根据重构胚受孕率分析， 作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高。 使其完成细胞分裂和发育进程 早期胚胎细胞 $$