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-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（人教版 单选版）

第3课时　动物体细胞核移植技术和克隆动物 聚焦·学案一　动物体细胞核移植及其基本过程　　　 [学案设计] (一)动物体细胞核移植技术 1.概念: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.分类 种类 难易程度 原因 胚胎细胞 核移植 相对容易 分化程度低,全能性容易表现 体细胞 核移植 十分困难 分化程度高,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不能完全恢复其分化前的功能状态。 (2)对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。 (二)动物体细胞核移植的过程 1.根据下面动物体细胞核移植过程图填空 (1)图中A采集到的细胞应在体外培养到MⅡ期。 (2)图中C和D代表的操作过程分别是通过显微操作去核、将供体细胞注入去核的卵母细胞。 (3)图中分别代表体细胞培养和形成重构胚的过程是B、E(填字母)。 2.动物体细胞核供体和受体的选择 供体 一般选用原代培养的细胞,以保证供体细胞正常的遗传基础 受体 选择MⅡ期的卵母细胞,此时期的卵母细胞具有以下特点:①细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质;②体积大,便于操作;③细胞内卵黄多,营养物质丰富 3.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。 　　[典例]　体细胞克隆猴培育过程中,组蛋白甲基化不利于胚胎的发育率和妊娠率。为提高胚胎发育率,科研人员将Kdm4d的mRNA注入了重构胚。具体培育流程如图所示,下列有关叙述正确的是 (　　) A.从母猴卵巢中采集的卵母细胞可以直接作为核移植的受体 B.使用免疫抑制剂处理代孕母猴才能保证移入的胚胎能在子宫中发育 C.克隆小猴发育后的性状与胎猴相同 D.Kdm4d的mRNA翻译产生的蛋白质可能会催化组蛋白的去甲基化 [解析]　从母猴卵巢中采集的卵母细胞需要培养到MⅡ期,才能作为核移植的受体细胞,A错误;代孕母猴对移入子宫的外来胚胎一般不发生免疫排斥反应,因此不需要注射免疫抑制剂,B错误;克隆动物的性状主要与供核生物体一致,但同时受提供卵母细胞的细胞质基因以及发育环境的影响,C错误;由题意可知,Kdm4d的RNA翻译产生的蛋白质可能会催化组蛋白的去甲基化,D正确。 [答案]　D [归纳拓展]　细胞工程的各种技术手段及其原理总结 技术手段 原理 目的 植物组织 培养 植物细胞的全能性 获得植株 植物体 细胞杂交 细胞膜的流动性和植物细胞的全能性 获得杂种植株 动物细胞 培养 细胞增殖 获得大量细胞或细胞产物 动物体细 胞核移植 动物体细胞细胞核的全能性 获得克隆动物 动物细 胞融合 细胞膜的流动性 获得杂交细胞 单克隆抗 体的制备 细胞膜的流动性和细胞增殖 获得单克隆抗体 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)哺乳动物的核移植分为生殖细胞核移植和体细胞核移植。 (×) (2)采集的卵母细胞在体外培养至MⅠ期后,进行显微操作去核。 (×) (3)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。 (√) (4)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。 (√) (5)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。 (√) 2.下图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图。下列有关表述错误的是 (　　) 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”的培育过程中采用了动物细胞核移植等技术 解析:选B　据图可知,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;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,C正确;克隆羊“多莉”的培育过程中用到了动物细胞核移植等技术,D正确。 3.我国首例完全自主培育的克隆猫“大蒜”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，通过电融合法促进两细胞融合，再用Ca2+载体激活重构胚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等天然成分 D.克隆猫“大蒜”的培育说明动物细胞有全能性,克隆猫与本体猫的性状完全相同 解析:选D　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，再用Ca2+载体激活重构胚，B正确;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成分,C正确;克隆猫“大蒜”的培育说明动物细胞核有全能性,由于受体卵母细胞的细胞质遗传物质和环境的影响,克隆猫与本体猫的性状不完全相同,D错误。 聚焦·学案二　体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题 [学案设计] 1.体细胞核移植技术的应用前景 (1)畜牧生产方面:加速家畜遗传改良进程、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物反应器,生产珍贵的医用蛋白。 ②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。 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,将它们移植给患者可避免发生免疫排斥反应。 (3)科学研究 ①了解胚胎发育及衰老过程。 ②克隆一批遗传背景相同的动物,可以通过它们之间的对比来分析致病基因。 ③克隆特定疾病模型的动物,能为研究该疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助。 (4)保护濒危物种方面:保护濒危物种,增加濒危动物的存活数量。 2.体细胞核移植技术存在的问题 |情|境|探|究|思|考| 　　克隆猴的成功培育为阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病以及免疫缺陷、肿瘤等疾病机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。 与以往用普通猴子做实验相比,克隆猴作为实验动物模型的两大优势在哪里? 提示:一是体细胞克隆猴遗传背景相同,避免个体间差异对实验的干扰,大大减少实验动物的使用数量;二是体细胞克隆猴培养时间缩短,基因编辑等可在体外培养的细胞中进行。 [迁移训练] 1.下列有关体细胞核移植技术的叙述,错误的是 (　　) A.利用动物细胞核移植技术可以培育克隆动物 B.动物细胞核移植技术体现了动物细胞的全能性 C.目前动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法 D.研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程 解析:选B　动物细胞核移植技术体现了动物细胞核具有全能性,B错误。 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 解析:选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;体细胞核移植技术不能提高良种家畜自然繁殖率,②不符合题意。 3.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 (　　) 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 解析:选B　动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难。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,技术尚未完善,B错误。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.动物细胞核移植技术中去核的方法有显微操作法、梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等。 2.核移植技术中必须先去掉受体卵母细胞的细胞核的原因是保证核移植动物的核遗传物质全部来自供体细胞。 3.动物体细胞核移植的难度高于胚胎细胞核移植的原因是动物体细胞分化程度高,表现全能性十分困难。 4.核移植技术获得的动物与供核动物性状不完全相同的原因:克隆动物线粒体中的DNA来自去核卵母细胞;性状受环境的影响;在个体发育过程中有可能发生基因突变;核移植操作时可能会出现机械损伤(至少答出两点)。 三、综合检测反馈 1.传统医药实验常以小鼠为研究对象,但因其与人类遗传背景相差较远而存在诸多弊端。中国科研团队利用一只流产的雌性猕猴胚胎的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”,她们的诞生具有重大意义。以下相关叙述错误的是 (　　) A.去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞 B.这对“姐妹花”是经无性繁殖产生的,依据的原理有动物细胞核的全能性 C.克隆这对猕猴时利用的体细胞核移植技术比胚胎细胞核移植技术更容易成功 D.克隆猴与人类遗传背景更接近,以其为模型研发药物对治疗人类疾病具有一定的参考价值 解析:选C　这对“姐妹花”是科学家利用一只流产的雌性猕猴胚胎的成纤维细胞经克隆得到的,成纤维细胞是体细胞,故克隆该两只猕猴时利用了体细胞核移植,该技术比胚胎细胞核移植技术操作难度大,更不容易成功,C错误。 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。下列叙述错误的是 (　　) 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 解析:选C　胚胎干细胞进行核移植更容易成功,是由于其分化程度低,全能性表现更容易。 3.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,可以用蛋白酶合成抑制剂激活重构胚 解析:选B　接受供体细胞核的是发育到MⅡ期的次级卵母细胞,B错误。 学科网（北京）股份有限公司 $