2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物 教学设计 2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

动物体细胞核移植技术和克隆动物 教学设计 教学设计表 学科 授课年级 学校 教师姓名 章节名称 动物体细胞核移植技术和克隆动物 计划学时 教学目标 （1）生命观念：理解动物体细胞核移植技术的基本原理，认识到生命现象的科学本质及其技术应用的可能性。 （2）科学思维：通过分析体细胞核移植的过程，培养逻辑推理和问题解决能力，能够科学地解释克隆技术的步骤及其意义。 （3）探究实践：通过建构克隆高产奶牛的流程，提升实验设计和操作能力，能够自主探究并完善技术流程。 （4）态度责任：辩证地看待体细胞核移植技术的应用前景与存在的问题，形成科学技术的伦理意识和社会责任感。 教学重点 （1）理解动物体细胞核移植技术的基本原理及其在克隆动物中的应用。 （2）分析体细胞核移植技术的操作流程及其在实际应用中的挑战与限制。 教学难点 （1）理解动物细胞核移植技术的原理与过程，特别是体细胞核移植的具体步骤和所需条件。 （2）分析体细胞核移植技术的应用前景及其潜在问题，包括技术成功率、克隆动物健康问题以及伦理考量。 教学准备 （1）多媒体投影仪和电脑，用于展示动物细胞核移植技术和克隆动物的相关图片和视频，如体细胞克隆猴和胚胎细胞克隆猴的对比图，以及科学家培育克隆动物的过程演示。 （2）动物细胞核移植技术的动画模拟软件，帮助学生直观理解体细胞核移植的过程，包括供体细胞的选择、卵母细胞的准备、细胞核的转移和融合等关键步骤。 （3）相关科学文献和新闻报道的摘要，特别是关于体细胞核移植技术最新进展和实际应用案例的资料，如人乳铁蛋白转基因克隆奶牛的研究报告，以及克隆大熊猫胚胎的实验记录，供学生拓展阅读，加深对技术应用前景和存在问题的认识。 教学过程 一、创设情境，导入新课 展示胚胎细胞克隆猴和我国科学家培育的世界上首例体细胞克隆猴的图片。通过这些形象直观的图片，激发学生的兴趣，并引导他们思考相关的问题。 （师：大家看看这张图片，这是世界上首例体细胞克隆猴，你们知道这背后使用了什么技术吗？） （生：克隆技术） 二、认识动物细胞核移植技术 （1）回顾克隆羊多莉 首先，带学生回顾初中阶段学习过的克隆羊多莉的培育过程，以及必修1中关于细胞核功能的内容。 （师：我们先来回顾一下克隆羊多莉的培育过程，谁能简单描述一下多莉是怎么来的？） （生：克隆羊多莉是通过将成年母羊的一个体细胞核移植到去核的卵细胞中，然后通过细胞培养和其他手段培育出来的。） （2）提出问题并启发学生思考 克隆猴用到了什么技术？ （师：那么，现在大家想想看，克隆猴用到了什么技术呢？） （生：也是细胞核移植技术。） 为什么用供体猴的一个细胞核进行移植就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？ （师：为什么只用一个细胞核就能培育出与供体猴几乎一模一样的克隆猴呢？） （生：因为细胞核中含有遗传物质DNA，控制了生物的主要遗传特征。） 胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同？为什么体细胞克隆猴的诞生能够轰动世界？ （师：大家知道胚胎细胞克隆猴与体细胞克隆猴有什么不同吗？为什么体细胞克隆猴的诞生能引起全球关注？） （生：胚胎细胞克隆猴是通过使用胚胎干细胞进行核移植，而体细胞克隆猴是通过成熟体细胞进行核移植。体细胞克隆猴的成功说明成年细胞也能重新编程，具有全能性，因此引起了科学界的广泛关注。） （3）阐明概念和原理 接下来，详细阐明动物细胞核移植的概念和原理。介绍哺乳动物核移植的分类及其区别。 概念：动物细胞核移植是指将一种动物的一个体细胞的细胞核移入另一种动物的去核卵细胞中，再经过一系列处理后，发育成一个新的个体的技术。 原理：细胞核是遗传信息的主要储存场所，通过细胞核移植可以将供体细胞的全部基因转移到受体细胞中，从而实现克隆。 分类：主要有胚胎细胞核移植和体细胞核移植两种。 区别：胚胎细胞核移植使用的是早期胚胎细胞，而体细胞核移植使用的是成熟体细胞。 举例：例如，在多莉的克隆过程中，科学家使用了一个成年母羊的乳腺细胞核移植到去核卵细胞中，最终成功培育出多莉。 三、建构体细胞核移植的流程 1. 展示高产奶牛的图片 展示一张高产奶牛的图片，结合已学知识，让学生自主建构克隆高产奶牛的流程。 （师：现在我们来看这张图片，这是一只高产奶牛。假设我们要克隆这只奶牛，请大家尝试构建克隆过程。） （学生可能会回答：首先从供体奶牛中提取体细胞，接着找到成熟的卵母细胞进行去核，然后再将供体细胞的细胞核注入去核的卵母细胞中，最后通过培养发育成新的胚胎，进而培育出克隆奶牛。） 2. 提出问题并讨论 体细胞和卵母细胞从哪里来？ （师：体细胞和卵母细胞分别从哪里获取？） （生：体细胞可以从供体奶牛的皮肤或其他组织提取，卵母细胞则从另一只母牛的卵巢中获取。） 卵母细胞需要在体外培养到什么时期？ （师：卵母细胞需要培养到哪个时期才能用于核移植？） （生：卵母细胞需要培养到成熟的MII期。） 在将供体细胞的细胞核移入卵母细胞前，需要先对卵母细胞进行什么操作？为什么？ （师：在将供体细胞的细胞核移入卵母细胞前，需要对卵母细胞进行什么操作？） （生：需要去除卵母细胞原有的细胞核，以避免干扰新的细胞核的功能。） 实际在克隆高产奶牛时，科学家并没有从供体细胞中取出细胞核，而是直接将供体细胞注入去核的卵母细胞，你知道这是为什么吗？ （师：实际操作中，科学家们并没有单独取出细胞核，而是直接将整个供体细胞注入去核的卵母细胞，这是为了简化操作步骤，提高成功率。） 融合后的细胞可以直接发育成胚胎吗？ （师：融合后的细胞可以直接发育成胚胎吗？） （生：不可以，融合后的细胞需要进一步激活，才能启动后续的发育过程。） 克隆出的小牛是对体细胞供体奶牛进行了100%的复制吗？ （师：克隆出的小牛是对供体奶牛进行了100%的复制吗？） （生：不是完全100%，环境因素等也可能影响最终的表现型。） 四、探讨体细胞核移植技术的应用前景及其存在的问题 1. 应用前景 培育转基因克隆动物 利用体细胞核移植技术可以培育人乳铁蛋白转基因克隆奶牛。将导入人乳铁蛋白基因的细胞与去核卵母细胞重新组合后，培育出转基因克隆奶牛。 （师：利用体细胞核移植技术，我们可以培育转基因克隆动物，比如培育人乳铁蛋白转基因克隆奶牛，具体怎么做？） （生：将导入人乳铁蛋白基因的细胞与去核卵母细胞重新组合，然后通过胚胎培养等步骤培育出转基因克隆奶牛。） 提供可供移植的细胞、组织或器官 将病人的体细胞与去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成相应的细胞、组织或器官，再将它们移植给病人时可以避免发生免疫排斥反应。 （师：如果我们用病人的体细胞来进行核移植，培育出相应的细胞、组织或器官，这样的移植有什么好处？） （生：这样可以避免免疫排斥反应，提高移植成功率。） 克隆濒危物种 利用体细胞核移植技术克隆大熊猫胚胎。将大熊猫的体细胞与兔的去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成囊胚。 （师：我们还可以用这项技术来保护濒危物种，比如克隆大熊猫，具体过程是怎么样的？） （生：将大熊猫的体细胞与兔的去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成囊胚。） 2. 存在的问题 让学生阅读教材第54页最后一段话，了解体细胞核移植技术面临的问题。 成功率低 培育的克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷 （师：请大家读一下教材第54页的最后一段，看看体细胞核移植技术有哪些问题。） （生：目前该技术面临成功率低的问题，而且培育的克隆动物存在健康问题，如遗传和生理缺陷。） 五、小结 总结本节课的主要内容，强调体细胞核移植技术的重要性及其应用前景，同时也指出该技术存在的问题，鼓励学生辩证看待科学技术的发展。 （师：今天我们学习了动物体细胞核移植技术，大家知道了它是如何工作的，有哪些应用前景，以及面临哪些问题。希望大家能够理解科学技术的双刃剑性质，既看到它的积极影响，也要认识到它可能带来的问题。下课！） 课后作业布置 （1）总结动物体细胞核移植技术的概念、原理及其在克隆动物中的应用，并绘制体细胞核移植的基本流程图。 （2）讨论体细胞核移植技术的应用前景及当前面临的伦理和技术的挑战。 学科网（北京）股份有限公司 $$