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）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 单选）

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 将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。 2．哺乳动物核移植分类：分为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 加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育 医药卫生领域 ①作为生物反应器，生产医用蛋白 ②用于器官移植等 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致病基因 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 增加濒危物种的存活数量 2.存在的问题 (1)体细胞核移植技术的成功率非常低。 (2)相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后。 (3)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。 ◆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。 ◆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。(　　×　　) 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。 1．(2024·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 C　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。 2．科学家在蛙的核移植实验中发现，肠上皮细胞核移植实验中有1%～2%能形成蝌蚪，胚胎细胞核移植实验中有50%能形成蝌蚪或成蛙。下列相关叙述正确的是(　　) A．核移植得到的重组细胞须立即移植到蛙体内 B．由于科技的进步，用猴进行体细胞核移植实验的成功率与蛙相当 C．该实验说明胚胎细胞分化程度较低，全能性的表达更容易 D．核移植得到的克隆蛙的遗传性状与供核蛙完全相同 C　解析：蛙是体外受精，生殖发育过程都是在体外完成的，所以实验中用核移植技术得到的重组细胞，不用移植到蛙体内，A错误；在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难，B错误；由题干信息“肠上皮细胞核移植实验中有1%～2%能形成蝌蚪，胚胎细胞核移植实验中有50%能形成蝌蚪或成蛙”可知，胚胎细胞分化程度较低，全能性的表达更容易，C正确；蛙的性状有些由核基因控制，有些由质基因控制，且生物性状还受环境因素影响，因此核移植得到的克隆蛙的遗传性状与供核蛙不完全相同，D错误。 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　核移植技术 (2)无性生殖 (3)含有促进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)没有免疫排斥反应 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，还含有促进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。 1．生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一头野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中，能够成功的是(　　) A．将野驴的体细胞取出，利用细胞培养技术，可培育成新个体 B．将野驴的体细胞两两融合，再经细胞培养培育成新个体 C．取出野驴的体细胞核，移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体 D．将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体 C　解析：由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞通过细胞培养或通过动物细胞融合技术还不能培育成动物个体，A、B错误；野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部核基因，因此通过动物体细胞核移植技术，可使野驴“复生”，C正确；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成的是带有野驴基因的家驴，D错误。 2．(2024·济南高二检测)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 D　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。 3．(2024·黄冈高二检测)中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫的细胞核植入去核后的兔子卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，这表明我国的大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。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．可用基因枪法去除卵母细胞的细胞核 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 D　解析：生物的性别由位于细胞核内性染色体上的基因决定，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；通过显微操作技术可以去除卵母细胞的细胞核，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；利用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，可以快速繁殖具有优良品质的家畜，D正确。 4．(2024·郑州高二检测)科学家进行克隆研究，其中供核细胞来源于两头优质成年牛的耳成纤维细胞，一头为高产黑白花奶牛，另一头为优质盖普威公牛。受体卵母细胞来自鲁西黄牛的卵巢。将早期胚胎移植到代孕母牛体内，其中怀孕成功的代孕母牛共产犊14头，存活5头，分别是动动、金金、银银、多多和福福。DNA检测证明，克隆牛犊与代孕母牛没有遗传关系。下列说法中，不合理的一项是(　　) A．中国克隆牛培育过程中用到的细胞工程技术有细胞核移植、动物细胞培养等 B．克隆牛的性别由供核细胞控制，克隆牛是二倍体生物 C．多多、福福的核供体是高产黑白花奶牛，它们将来长大以后，一定是高产奶牛 D．克隆技术用于动物繁殖具有控制性别、加快繁殖速度、保持优良性状等优点 C　解析：克隆牛涉及动物细胞核移植，即将牛的一个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，其中去掉细胞核的卵母细胞需要培养到M Ⅱ 期，因此中国克隆牛培育过程中用到的细胞工程技术有细胞核移植、动物细胞培养等，A正确；克隆牛的遗传物质主要来自供核细胞(含2个染色体组)，因此克隆牛的性别由供核细胞控制，克隆牛是二倍体生物，B正确；虽然多多和福福都是克隆而来的，基因型相同，但多多、福福将来长大以后，不一定是高产奶牛，因为表型不仅与基因型有关，还与环境有关，C错误；克隆技术属于无性繁殖，其遗传物质主要来自供核细胞，故克隆技术用于动物繁殖具有控制性别、加快繁殖速度、保持优良性状等优点，D正确。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $$