2.2.3动物体细胞核移植技术与克隆动物导学案-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

2.2.3 动物体细胞核移植技术与克隆动物 动物细胞融合技术 1.概念：动物细胞融合也称______，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来______细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。 2.原理：细胞膜具有一定的______。当两个或多个细胞相互靠近时，细胞膜可以相互融合，将细胞的细胞质和细胞核融合在一起，形成杂交细胞。 3.诱导方法 物理方法：包括______、振动、电激等。这些方法通过改变细胞膜的物理状态，促使细胞相互靠近并融合。例如，电激法是利用低压交流电场使细胞聚集，然后施加高压电脉冲，使细胞膜瞬间穿孔，进而导致细胞融合。 化学方法：常用的诱导剂是______（PEG）。聚乙二醇能改变细胞膜的脂质和蛋白质分子排列，使细胞相互粘连而融合。在一定浓度范围内，聚乙二醇的浓度越高，细胞融合的效果越好，但过高的浓度会对细胞造成伤害。 生物方法：使用灭活的病毒，如仙台病毒。病毒表面的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用，使细胞相互凝聚，细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。需要注意的是，病毒需要经过______处理，使其失去______能力，但仍保留诱导细胞融合的能力。 知识点一 体细胞核移植的过程 1.供体细胞的准备：从动物体细胞中选取供体细胞，一般选择______的细胞，如动物的体细胞或胚胎细胞。在进行核移植前，需要对供体细胞进行培养，使其处于______状态，以提高核移植的成功率。 2.受体细胞的准备 受体细胞通常选用______期的卵母细胞。因为该时期的卵母细胞体积大，易操作，且含有促进细胞核全能性表达的物质。 要通过显微操作技术去除卵母细胞的______，以保证克隆动物的遗传物质主要来自供体细胞的细胞核。 3.核移植：将供体细胞注入去核卵母细胞的______中，通过电刺激等方法使两细胞融合，形成______。 4.重组细胞的培养与胚胎移植 融合后的重组细胞需要在适宜的培养液中进行培养，促使其完成______和发育进程，形成早期胚胎。 当早期胚胎发育到适宜阶段（如______、囊胚等）时，将其移植到同种的、生理状态相同的代孕母畜的子宫内，使其继续发育，直至分娩产出克隆动物。 知识点二：体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.应用前景 畜牧业：利用体细胞核移植技术可以加速家畜______改良进程，促进优良畜群繁育。例如，将优质家畜的体细胞核移植到去核卵母细胞中，培育出大量具有优良性状的克隆家畜，快速扩大优良品种的数量。 医药卫生：在治疗人类疾病方面，转基因克隆动物可以作为______，生产许多珍贵的医用蛋白；还可以通过体细胞核移植技术培育出______，用于组织和器官的移植，解决供体器官短缺和免疫排斥等问题。 保护濒危物种：对于濒危物种，可以利用体细胞核移植技术增加其个体数量，有望挽救濒危物种。通过采集濒危动物的体细胞，进行核移植操作，再借助代孕母体孕育出克隆个体，从而扩大濒危物种的种群数量。 2.存在的问题 成功率低：目前，动物体细胞核移植技术的成功率非常低，无论是胚胎移植成功率还是出生后个体的成活率都不理想，其原因可能与供体细胞的状态、去核卵母细胞的质量、重组细胞的培养条件等多种因素有关。 健康问题：克隆动物存在着健康问题，许多克隆动物表现出______异常、发育缺陷等，这可能是由于克隆过程中______没有完全恢复到正常胚胎发育状态，导致基因表达调控失常。 伦理问题：动物体细胞核移植技术引发了一系列伦理问题。例如，克隆动物与供体动物在遗传物质上高度相似，可能会引发人们对动物身份、地位以及与人类关系的思考；如果将该技术应用到人类，还会涉及人类尊严、家庭伦理等诸多方面的争议。 1.动物细胞核移植技术中，受体细胞通常选用( ) A.受精卵 B.去核卵母细胞 C.体细胞 D.干细胞 2.我国首次成功克隆了雪域高原濒危的樟木牛和阿沛甲咂牛。下列关于利用体细胞核移植技术进行克隆的叙述，正确的是( ) A.培养核供体细胞前，需用胰蛋白酶将细胞膜蛋白消化以获得分散的细胞 B.重组细胞和重组胚胎都要放在纯CO2的培养箱中培养 C.重组细胞必须培养至原肠胚再进行胚胎移植 D.移植后重组胚胎的发育受代孕母牛的激素影响 3.下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是( ) A.细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质 B.早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体 C.猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴 D.将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞 4.2017年，我国科学家应用哺乳动物核移植技术成功克隆出了猕猴“中中”和“华华”，该成果标志着中国体细胞克隆技术走向成熟，实验用疾病模型猴批量克隆成为现实。下图表示体细胞克隆猴的技术流程，据图回答问题： (1)“去核”实质上指去除_______。将体细胞注射入去核的卵母细胞后，一般通过_______（填方法）使两细胞融合，供体核进入卵母细胞，形成_______。 (2)选择猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度要明显_______（填“高于”或“低于”）胚胎细胞，原因是_______。 (3)实验中无关变量应遵循等量原则，同一个体的体细胞克隆猴作为实验用疾病模型猴的理想材料，便于比对不同实验条件对核遗传物质表达结果的影响，原因是_______。 答案及解析 温故知新·基础填空 温故——课前知识链接 1.细胞杂交 两个或多个 2.流动性 3.离心 聚乙二醇 灭活 感染 知新——课本研习梳理 知识点一 体细胞核移植的过程 1.传代培养10代以内 细胞周期同步化 2.MⅡ中 细胞核 3.透明带 重组细胞 4.细胞分裂 桑椹胚 知识点二 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 1.遗传性状 生物反应器 克隆器官 2.生理 细胞核 基础过关·课前自测 1.答案：B 解析：动物细胞核移植技术中，受体细胞通常选用去核卵母细胞(B)，因其含有促进细胞核全能性表达的物质；受精卵(A)是自然受精形成的，不用于核移植的受体；体细胞(C)全能性低，难以作为受体；干细胞(D)虽具有分化能力，但不如去核卵母细胞更易支持核全能性表达。故选B。 2.答案：D 解析：A、培养核供体细胞前，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，将组织分散为单个细胞。处理时间不宜过长，以免损伤细胞，A错误； B、动物细胞培养所需气体主要有O2和CO2。O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，B错误； C、重组细胞培养至桑葚胚或囊胚再进行胚胎移植，C错误； D、移植后重组胚胎的发育在代孕母牛子宫中进行，受代孕母牛的激素影响，D正确。 故选D。 3.答案：D 解析：A、细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需添加血清等物质，A正确； B.早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体，B正确； C.我国利用核移植技术成功培养出克隆猴“中中”和“华华”，C正确； D.将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导融合后的细胞不都是杂交瘤细胞，还有B细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞等，D错误。 故选D。 4.答案：(1)纺锤体—染色体复合物；电融合法；重构胚 (2)高于；动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，动物胚胎细胞分化程度低，表现全能性相对容易 (3)同一个体的体细胞克隆猴的核遗传物质理论上是一样的（答案合理即可） 解析：(1)减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)卵母细胞中的“核”其实是纺锤体一染色体复合物,“去核”是去除该复合物;通过电融合法使两细胞融合,供体核进入卵母细胞,形成重构胚。 (2)体细胞核移植技术要将体细胞核的全能性表现出来,培育成动物个体,动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难,动物胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易;因此选择猕猴胚胎成纤维细胞进行体细胞核移植的难度要明显高于胚胎细胞。 (3)同一个体的体细胞克隆猴,用于探究不同实验条件对核遗传物质表达结果的影响时,可以保证无关变量几乎保持一致,原因是同一个体的体细胞克隆猴的核遗传物质理论上是一样的。 学科网（北京）股份有限公司 $