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-【成才之路·学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步新课程学习指导(人教版)

071 第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物 课标要求 学科核心素养 1.生命观念：利用结构与功能观，理解动物体细胞核移 阐明动物细胞核移植一般是将动物 植的概念，认识生命的发生、发展过程。 一个细胞的细胞核移入一个去核的卵母2.科学思雏：采用模型与建模的方法，阐明克隆动物培 细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继 育的过程。 而发育成动物个体的过程。 3.社会责任：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。 必备知识自主梳理 P体细胞核移植的过程 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 发育成 继而发育成动物个体的技术。 (2)分类 种类 难易程度 原因 胚胎细胞核移植 分化程度 ,全能性容易表现 体细胞核移植 十分困难 分化程度 ,全能性难表现 (3)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 2.体细胞核移植的过程 采集牛卵巢中的卵母细胞，在体外培养到期 高产奶牛（供体） 通过操作去核 从供体高产奶牛身体的某一部位 (如耳)上取体细胞，进行培养 去核的卵母细 供体细胞培养 将供体细胞注入去核的卵母细胞 通过电触合法使两细胞触合，供体核进入卵母细胞，形成重构胚 用 方法（如电刺毅、C载体、乙醇、蛋百酶合 成抑制剂等)数活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程 将胚胎移入受体（代孕）母牛体内 生出与供体奶牛 的犊牛 072 〉微思考 通过体细胞核移植产生的克隆动物是有性生殖还是无性繁殖？ ©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 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 避免发生 反应。 (3)科学研究 ①了解胚胎发育及衰老过程。 ②用克隆动物做 使人们更好地研究疾病的致病机制和开发相应的药物。 (4)保护濒危物种方面：可增加濒危物种的存活数量。 2.体细胞核移植技术存在的问题 存 成功李非常低，各个技术环节有待进一步改进 在 核移植的理论研究较为 ，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深 层次的理论研究相结合 题 绝大多数克隆动物存在健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，如体形 异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫等 》自我检测 1.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 ( 2.体细胞核移植过程中采用MⅡ期卵母细胞作为受体细胞。 ( 3.经细胞核移植培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。 ( 4.克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。 ( 5.体细胞核移植技术成功率很高。 6.选择卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是该细胞大，显微操作方便。 7.从牛卵巢中采集的卵母细胞可直接用于体细胞核移植。 8.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。 ●073 合作探究能力提升 任务一：分动物体细胞核移植相关问题 ●情境解读 图形情境：2017年11月27日，世界上首个体细胞克隆猴在我国诞生， @失雌我 体细胞克隆猴 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 供核雌猴 B 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 产出 分离 (○)有核卵母细胞 在了世界前列，如图表示克隆猴的培育流程。 去核 ●合作探究 (○)去核卵母细胞 1.克隆猴的诞生是否证明了动物细胞具有全能性？原因是什么？ 重构胚 克降不胎 2.为什么要选择MⅡ期卵母细胞作为受体细胞？ 3.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？ 4.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？ 5.克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？ 074 ●典例剖析 例 我国首例完全自主培育的克隆猫“大蒜”于2019年7月21日经代孕猫自然分娩顺利出生，它 是从本体猫“大蒜”的大腿部采集了一块皮下组织，提取体细胞的细胞核与去核的卵母细胞融 合，构建重构胚，激活后的胚胎再植入代孕猫的子宫内，直至分娩。下列相关叙述错误的是 A.用显微操作法去除卵母细胞的细胞核时，可用吸管一并吸出细胞核与第一极体 B.将皮下组织细胞注射到去核卵母细胞中，用C2+载体诱导两细胞融合 C.重组细胞需在无毒、无菌的环境中培养，在使用的合成培养基中常添加血清、血浆 D.克隆猫“大蒜”的培育说明动物细胞核有全能性，克隆猫与供体猫的性状不完全相同 》变式训练 1.下列为克隆羊“多莉”的培育过程示意图。下列各项有关表述错误的是 ( 甲羊的乳腺细胞核○核移植 重构图适宜条 →厚期胚胎植人丙羊子宫发育、分娩 克隆羊“多莉” 乙羊的去核卵母细胞) A.克隆羊“多莉”的性状主要与甲羊一致，因其细胞核基因来自甲羊 B.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性 C.乙羊的去核卵母细胞为重构胚基因表达提供了细胞内的环境条件 D.克隆羊“多莉”的培育过程中采用的生物技术有动物细胞核移植技术和胚胎移植技术 ○归纳提升 1.供体和受体的选择 (1)供体：一般选用原代培养的细胞，保证了供体细胞正常的遗传基础。 (2)受体：选择MⅡ期的卵母细胞 ①卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质。 原 ②卵母细胞体积大，便于操作。 因 ③卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。 2.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。 任务二：分析体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 ○情境解读 科技前沿：通过阅读教材P54相关内容，回答问题。 ●合作探究 1.动物细胞核移植技术在器官移植方面有何应用前景？ 075 2.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。 ●典例剖析 例 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.取出野驴的体细胞核移植到雌性家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体 C.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体 D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体 》变式训练 2.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核移植技术与干细胞诱导技术结合，可用 于修补人体损伤的器官 A.①②③④⑤ B.①②③④ C.②③④⑤ D.③④⑤ 课堂达标 巩固训练 1.某实验小组从甲兔的皮肤细胞提取细胞核，注 →● 入乙兔去核的卵母细胞中，体外培养一段时间 将华南虎A的 重组细胞 华南虎A华南虎A 细胞核植人普 后，植入丙兔的子宫，最终丙兔顺利产下丁兔。 的体细胞的细胞核 通虎B的去核 -⊙ 下列叙述错误的是 卵母细胞 细胞分裂 A.丁兔的性状与甲兔完全相同 普通虎B的普通虎B的 和分化 卵母细胞 去核卵母细胞 B.该生殖方式属于无性繁殖 小华南，分娩植入了胚胎胚胎移植 C.丁兔的遗传物质与丙兔无关 虎D 的代孕老虎C 早期胚胎 D.与丁兔的DNA指纹相似度最高的是甲兔 (1)克隆华南虎的遗传性状与虎 (填 2.动物体细胞核移植技术的应用前景包括( 字母)基本一致。 ①复活已灭绝的但仍保持完整细胞的动物 (2)A、B、C3只虎没有提供遗传物质的是 ②加速家畜遗传改良进程③培养可用于移 植的组织、器官④作为疾病模型，研究疾病 (3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗 的发展和治疗疾病 传定律？ 。为什么？ A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④ (4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进 3.华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年 行融合，以获得新物种“虎一牛”，你认为 没有野生华南虎出现的报告，一些专家认为野 依据目前的生物技术和理论能否实现这 生华南虎已经濒临灭绝。科学工作者尝试用 一愿望？ 0 原因是 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： 076 课时小结 原理：动物体细胞核具有全能性 动物 体细胞核 体细 过程 胞核 去核卵 重构胚→重组胚胎→胚胎移植→代孕母体 移植 母细胞 物 技术 应用：畜牧业、医药卫生等领域 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[9] 第3节」 胚胎工程 第1课时 胚胎工程的理论基础 课标要求 学科核心素养 1.生命观念：运用结构与功能观，说明精子和卵子的准 备和受精过程。 简述胚胎形成经过了受精及胚胎早2.科学思维：采用模型与建模等方法，理解受精和胚胎 期发育等过程。 早期发育的过程。 3.科学探究：通过探究受精和胚胎早期发育的规律，能 够提出在此过程中所需的适宜条件。 必备知识自主梳理 日受精 1.胚胎工程 (1)概念 对 或 进行多种显微操作和处理，然后将获得的胚胎 移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。 (2)主要技术 和 等。 2.受精 (1)概念 ∽ 结合形成 (即受精卵)的过程，包括受精前的准备阶段和受精 阶段。 (2)场所 在自然条件下，哺乳动物的受精在 内完成。自我检测 1./ 2.×灭活的病毒诱导法只能用于动物细胞融合。 3.V4.V 5.×免疫后的小鼠从脾脏中获取的是多种B淋巴细胞， 6.×单克隆抗体是杂交瘤细胞产生的抗体。 7.×第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞，而第二次筛选是 为了获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。 8.V 合作探究能力提升 任务一 合作探究 1.提示：①灭活的病毒能使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。把两个动物细胞放在 一起，用灭活的病毒处理后，先细胞膜融合，然后细胞质融合」 最后细胞核融合，进而形成杂交细胞。②不灭活的病毒会感 染细胞，因而不能用于诱导细胞融合。 2.提示：动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；植物体细胞杂 交技术的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 3.提示：都可用聚乙二醇(PEG)融合法和电融合法诱导融合；但 动物细胞还可用灭活病毒诱导法诱导细胞融合。 4.提示：动物细胞融合最终得到的是杂交细胞，而植物体细胞杂 交技术最终得到的是杂种植株。 典例剖析 例：B不同种的细胞也能融合，如人、鼠细胞融合，A错误；如题 图所示，细胞A和细胞B融合成一个细胞，细胞C同时具有 细胞A和细胞B的遗传物质，B正确：该融合过程体现了细 胞膜具有一定的流动性，C错误；植物细胞的融合通常要先 去掉细胞壁，其融合过程与动物细胞不完全相同，D错误。 变式训练 1.B灭活病毒是动物细胞融合特有的诱导因素，A错误；动物 细胞融合技术和植物体细胞杂交技术都可以打破生殖隔离，B 正确：植物体细胞杂交技术体现了细胞的全能性，动物细胞融 合技术体现了细胞膜具有流动性，C错误；目前，动物细胞融 合技术不能产生完整个体，D错误。 任务二 合作探究 ·提示：B→ACG<,F E 2.提示：目的是刺激机体发生免疫应答，从而得到能产生特定抗 体的B淋巴细胞。 3.提示：共有5种细胞：其中融合的细胞有3种。 4.提示：在培养基中加入氨基蝶呤。培养基中加入氨基蝶呤后， 鼠骨髓瘤细胞和两两融合的鼠骨髓瘤细胞由于其唯一的DNA 合成途径(D途径)被阻断，会因不能合成DNA而死亡；B淋 巴细胞不能分裂增殖，两两融合的B淋巴细胞也不能分裂增 殖，这两种细胞都不能在体外长期存活；只有B淋巴细胞和鼠 骨髓瘤细胞融合而成的杂交瘤细胞可借助B淋巴细胞的S途 径进行DNA复制而存活增殖。 5.提示：目的是筛选出能分泌所需抗体的杂交瘤细胞：方法是抗 体检测；其原理是抗原一抗体的特异性结合。 21 典例剖析 例：B在分离B淋巴细胞前，需要对小鼠注射PD-L1进行免 疫，产生已免疫的B淋巴细胞，A正确：经PEG诱导后融合 的细胞，有同种细胞融合的细胞，不一定是杂交瘤细胞，B错 误：题图中细胞群a~d表示杂交瘤细胞，既能大量增殖，又 能产生抗体，C正确；题图中细胞群a能产生抗PD-Ll抗体， 可扩大化培养生产抗PD-L1单克隆抗体，D正确。 变式训练 2.A在题中所述特定的选择培养基上，能够存活、增殖的细胞 只有杂交瘤细胞。 课堂达标巩固训练 1.DB淋巴细胞能分泌抗体，但是在体外培养条件下，B淋巴 细胞不能无限增殖，如果把一种B淋巴细胞与能在体外大量 增殖的骨髓瘤细胞进行融合，所得到的融合细胞就能大量增 殖，并产生足够数量的特定抗体，D正确。 2.D单克隆抗体制备过程中需要使用肿瘤细胞膜上的糖蛋白 对小鼠进行免疫，A错误：此时的抗体起到导航定向作用，抗 体与细胞毒素结合增加了细胞毒素的定向性，细胞毒素的杀 伤力并未改变，B错误：细胞毒素杀伤肿瘤细胞没有特异性， 能与肿瘤细胞膜上的糖蛋白发生特异性结合的是抗体，C错 误；溶酶体裂解导致其中的蛋白酶及其他水解酶释放，分解肿 瘤细胞成分，加速细胞调亡，D正确。 3.(1)动物细胞培养动物细胞融合 (2)灭活的病毒（或聚乙二醇等）选择 (3)杂交瘤既能迅速大量增殖，又能产生抗体 (4)培养液小鼠腹水 【解析】(1)动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养，动 物细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成 为可能。(2)过程①中诱导细胞融合的方法很多，常用的主要 有生物法（如用灭活的病毒）、化学法[如用聚乙二醇(PEG)] 和物理法（如电融合）等。过程②是单克隆抗体技术的筛选 过程，是在特定的选择培养基上进行的。(3)A细胞为杂交瘤 细胞，杂交瘤细胞具有既能迅速大量增殖，又能产生抗体的特 点。(4)杂交瘤细胞的培养一般有体外培养和体内培养两种 方式，体外培养是在液体培养基中培养，培养后从培养液中提 取单克隆抗体：体内培养是在小鼠腹腔中培养，培养后从小鼠 腹水中获取单克隆抗体。 第3课时动物体细胞核移植技术和克隆动物 必备知识自主梳理 一、1.(1)细胞核卵母细胞重新组合的细胞新胚胎 (2)相对容易低高(3)①不能完全恢复其分化前的功 能状态②尚不完善 2.MⅡ显微物理或化学遗传物质基本相同 微思考 提示：通过体细胞核移植产生的克隆动物没有经过生殖细胞 的结合，属于无性繁殖。 二、1.（1)遗传改良(2)①生物反应器医用蛋白②异种移 植③免疫排斥(3)②疾病模型 2.滞后过大失调 自我检测 1.V2.V 23 3.×经细胞核移植培育出的新个体应该含有两个亲本的遗传 性状。 4.V 5.×体细胞核移植技术的成功率非常低。 6.×选择卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是去核 卵母细胞的细胞质含有使细胞核表现出全能性的物质。 7.×从牛卵巢中采集到卵母细胞后，先在体外培养到MⅡ期 才能进行体细胞核移植。 8. 合作探究能力提升 任务一 合作探究 1.提示：否。用体细胞核移植技术得到的克隆动物，仅仅说明动 物体细胞的细胞核具有全能性，而不是动物细胞具有全能性。 2.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。 3.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。 4.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。 5.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。 典例剖析 例：B去除卵母细胞的细胞核普遍采用显微操作法，由于处于 减数分裂Ⅱ中期的次级卵母细胞的细胞核的位置靠近第一 极体，可以用微型吸管将处于MⅡ期的卵母细胞的细胞核和 第一极体一并吸出，A正确；将皮下组织细胞注射到去核卵 母细胞中，可通过电融合法促进两细胞融合，B错误；重组细 胞需在无毒、无菌的环境中培养，由于人们对细胞所需营养 物质还没有完全研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常 需添加血清等一些天然物质，C正确：克隆猫“大蒜”的培育 说明动物细胞核有全能性，由于受受体卵母细胞的细胞质遗 传物质和环境的影响，克隆猫与供体猫的性状不完全相同， D正确。 变式训练 1.B据题图可知，克隆羊“多莉”的细胞核基因来自甲羊，因此 “多莉”的性状主要与甲羊一致，A正确；此过程说明高度分化 的动物细胞的细胞核具有全能性，B错误。 任务二 合作探究 1.提示：①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：②以患者作为供体培育的人核移植 胚胎千细胞，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，可以避免免疫排斥反应。 2.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。 21 典例剖析 例：B由于动物细胞的全能性受到限制，目前动物细胞还不能 培养成动物个体，A、C不符合题意：将野驴的体细胞核移植 到雌性家驴的去核卵母细胞中，可以克隆形成野驴，B符合 题意；将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中，只能培育出 转基因驴，不能让野驴“复生”，D不符合题意。 变式训练 2.D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不符合题意；核移植技术不能提高良种家 畜自然繁殖率，自然繁殖率是生物的基因决定的，②不符合 题意。 课堂达标巩固训练 1.A丁兔细胞核的遗传物质来源于甲兔，丁兔细胞质的遗传物 质来源于乙兔，因此丁兔的性状与甲兔不完全相同，A错误 丁兔没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性繁殖，B正确： 丙兔只提供了丁兔胚胎发育的场所，丁兔的遗传物质与丙兔 无关，C正确：丁兔的DNA主要来自甲兔的细胞核，因此与丁 兔的DNA指纹相似度最高的是甲兔，D正确。 2.D动物体细胞核移植技术的应用前景包括加速家畜遗传改 良进程：培养可用于移植的组织、器官：作为疾病模型，研究疾 病的发展和治疗疾病，D正确。 3.(1)A(2)虎C (3)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 (4)不能高度分化的动物细胞全能性受到限制，虎和牛体细 胞融合后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体 【解析】(1)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基本一致。(2)虎C只提供胚胎发育的场所，没有 提供遗传物质给虎D。(3)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。 第3节 胚胎工程 第1课时胚胎工程的理论基础 必备知识自主梳理 一、1.(1)生殖细胞受精卵早期胚胎细胞(2)体外受精 胚胎移植胚胎分割 2.(1)精子卵子合子(2)输卵管(3)①线粒体鞘 ②不能雌性动物的生殖道③透明带卵细胞膜第 极体④2~3初级次级输卵管MⅡ期(4)①多种 酶透明带②透明带透明带③卵细胞膜大雄原 核雌原核④受精卵。⑤受精卵 微思考 提示：这是动物繁衍后代、延续物种的一种生理保障，能筛选 出高质量的精子，提高后代的质量。 二、1.输卵管 2.有丝分裂不断增加并不增加桑葚内细胞团滋 养层细胞囊胚腔透明带外胚层、内胚层和中胚层 自我检测 1.×精子和卵子相遇形成受精卵的部位是输卵管。 04