資源簡介

2.2．3動物體細胞核移植技術和克隆動物
【目標導航】
1.闡明動物細胞核移植技術的概念和原理。（生命觀念）
2.以文字和圖示表述體細胞核移植的過程。（科學思維）
3.說明體細胞核移植的應用及對生殖性克隆人等社會議題進行理性判斷。（社會責任）
【重點難點】
用動物體細胞核移植的技術克隆動物的過程
預學案——教材研讀（自主學習）
一.動物細胞核移植技術：
1.動物細胞核移植技術的概念：
將動物一個細胞的細胞核移入________________中，使這個重新組合的細胞發育成新胚胎，繼而發育成動物個體的技術。
2.分類：
種類 難易程度 原因
胚胎細胞核移植 _________ 分化程度 _________，全能性容易表現
體細胞核移植 較難 分化程度高，全能性難表現
3.過程
二、體細胞核移植技術的應用前景及存在問題
1.核移植技術的應用：
（1）畜牧業：加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育。
（2）醫藥衛生：通過建立轉基因體細胞系，再利用體細胞核移植技術培育的轉基因克隆動物可以作為 ，生產許多珍貴的 。
（3）治療人類疾病：
①轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為 的供體。
②以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經過誘導分化能形成相應的細胞、組織或器官，將它們移植給患者時，可以避免 反應。
③研究克隆動物可使人類更深入地了解胚胎發育及衰老過程。
④克隆一批遺傳背景相同的動物，可以通過它們之間的對比來分析 。
⑤克隆特定疾病模型的動物，還能為研究該疾病的致病機制和開發相應的藥物提供幫助。
（4）保護瀕危物種：該技術有望增加瀕危物種的存活數量。
2.存在問題：
（1）成功率仍然非常低，各個技術環節也有待進一步改進。
（2）相對于技術研究，核移植的理論研究較為滯后，需要與發育生物學、細胞生物學和分子遺傳學等學科更深層次的理論研究相結合。
（3）一些研究者指出，絕大多數克隆動物存在健康問題，許多克隆動物表現出遺傳和 缺陷，如體型過大、異常肥胖、發育困難、臟器缺陷和免疫失調等。
易錯易混辨析：
1．動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植。 ( )
2．體細胞核移植過程中采用MⅡ期卵母細胞作為受體細胞。 ( )
3．經細胞核移植培育出的新個體只有一個親本的遺傳性狀。 ( )
4．克隆特定疾病模型的動物可用于疾病的研究和藥物開發。 ( )
5．克隆動物技術成功率很高。 ( )
6. 克隆動物的制備屬于有性繁殖。 (　 )
7. 動物細胞核移植的受體細胞必須是卵細胞。 (　 )
第二章第2節 三 動物體細胞核移植技術和克隆動物
導學案——課堂探究（疑難點撥）
探究一：動物細胞核移植技術
1、理解動物細胞核移植技術的概念
（1）供體：動物的一個細胞的 。
（2）受體：去掉細胞核的 。
（3）結果：形成重新組合的細胞并發育成新胚胎，繼而發育成動物個體。
2、分類：
種類 難易程度 原因
胚胎細胞核移植 較容易 分化程度低，全能性容易表現
體細胞核移植 較難 分化程度高，全能性難表現
3、原理：動物細胞核具有 ，細胞膜具有 。
探究二：動物細胞核移植過程：
結合動物細胞核移植過程圖，閱讀教材，回答下列問題：
1.在體細胞的細胞核移植到受體卵母細胞之前，為什么必須先去掉受體卵母細胞的核？
2.動物體細胞核移植時選用卵母細胞作受體細胞的原因？
3.從卵巢中獲得的卵是否可以直接作為核的受體 若不可以，需要如何處理 為什么要這樣處理
4.為什么動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植？
5.通過體細胞核移植方法生產的克隆動物是對體細胞供體動物進行了100%1006. 體細胞核移植技術與誘導iPS細胞相 比，有什么相似或不同之處？請你預測它們應用前景的差異。
例1：下圖是利用體細胞核移植技術獲得克隆奶牛的流程圖。下列敘述錯誤的是 ( )。
A.過程①除去的是卵母細胞中的紡錘體—染色體復合物
B.過程②需要對供體細胞進行離體培養
C.過程③可用電刺激技術處理
D.過程⑤要求代孕母牛具有較多的優良性狀
【歸納總結】
1.克隆動物是由重構胚培養而來的，該重構胚的細胞質基因主要來源于受體細胞，細胞核基因來源于提供細胞核的親本。因此克隆動物的遺傳物質來自兩個親本。
2.核移植中供體動物、提供卵母細胞的動物、代孕動物和克隆動物之間的關系：克隆動物絕大部分性狀與供體動物相同，少數性狀與提供卵母細胞的動物相同，但與代孕動物的性狀無遺傳關系。
3.動物體細胞核移植技術（克隆）從生殖方式的角度看屬于無性生殖，重組細胞相當于受精卵，需要動物細胞培養和胚胎工程技術的支持。
對點練1 科學家利用核移植技術克隆出了多種動物。下列關于動物細胞核移植技術的敘述，正確的是( )。
A.胚胎細胞核移植的難度明顯大于成熟體細胞的核移植
B.在核移植過程中，可通過顯微操作去除卵母細胞中的細胞核
C.核移植時，提供細胞核和去核卵母細胞的動物都應為雌性
D.通過核移植方法培育的克隆動物遺傳物質全部來自供體細胞核
探究三：了解動物體細胞核移植技術的應用及存在的問題
【情境探究】下圖為我國培育的克隆猴：中中，華華。請據圖思考回答問題：
1.中中，華華的產生是有性生殖還是無性生殖？
2.動物體細胞核移植技術在畜牧業生產上有哪些應用
3.動物細胞核移植在醫學上有哪些應用 優點分別是什么
4.體細胞核移植存在哪些問題
例2 、科學家在培育克隆羊時，分別將乳腺上皮細胞、胚胎成纖維細胞和早期胚胎細胞的細胞核移入去核卵母細胞的細胞質中，形成重組細胞，發育成重構胚。這三種不同的供體細胞核移植形成的重構胚受孕率（妊娠數/ <受體母羊數）分別為 7.69%7.6、 40% 40%444和 55551.85%。下列有關敘述錯誤的是（ ）。
A.胚胎細胞核移植的難度明顯低于體細胞核移植
B.使用細胞分裂素能激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程
C. MⅡ期卵母細胞的細胞質中含有激活體細胞細胞核全能性表達的物質
D.早期胚胎細胞作為細胞核的供體細胞，妊娠成功率高
【歸納總結】 克隆概念的深入理解
克隆具體地說，是指從一個共同的祖先，通過無性繁殖的方法產生出來的遺傳特性相同的DNA分子、細胞、器官或個體。如果克隆當動詞用，就表示整個無性繁殖的過程。在生物學中克隆有4個不同層次的含義。
（1）分子水平：如DNA復制。 （2）細胞水平：如動物細胞培養。
（3）器官水平：如利用細胞培育出新器官。 （4）個體水平：如克隆動物。
對點練2、閱讀下列材料，回答問題。
某國研究人員稱，他們在實驗室中從成年母牛耳朵上提取皮膚細胞，將它的細胞核放入去除細胞核的其他母牛的卵細胞的空殼中，并用電刺激方法促使其融合。在細胞分化4天形成被稱為囊胚的胚胎干細胞團后，研究人員將它們植入代孕母牛體內，經過5至6周孕育成早期胚胎。
然后研究人員從這一克隆牛胚胎中提取出心臟、骨骼和腎臟等細胞，并將其放在三維“支架”上形成相應組織。這些組織被重新植入提供皮膚細胞的母牛體內，3個月中，母牛免疫系統都沒有出現排異跡象。而且，研究人員還發現，用克隆方法培育出的這些組織，具有與普通牛組織類似的功能。
（1）將成年母牛耳朵上的皮膚細胞的細胞核移入去核的其他母牛的卵細胞的空殼中，并用電刺激方法促使其融合的過程，這個過程被稱作________。
（2）將胚胎干細胞團植入代孕母牛體內，并使其孕育成早期胚胎，該胚胎發育成的小牛為____（填“雌”或“雄”）性。
（3）克隆牛的DNA絕大多數來自________________________牛的DNA，少部分來自____________________牛的________DNA。按理論推測，克隆組織在移植過程中可能出現排斥反應，但在該實驗中，克隆組織在移植過程中未出現排斥反應，說明分布在細胞表面的組織相容性抗原是由____DNA控制的。
第二章第2節 三 動物體細胞核移植技術和克隆動物
固學案------課后訓練（能力提升）
1.(2023廣東惠州二中月考)如圖表示利用核移植技術培育克隆蛙的基本過程。下列敘述錯誤的是(　　)
A.圖示過程屬于無性生殖
B.若將腸上皮細胞換成胚胎細胞,則克隆蛙的成功率會大大提高
C.②③過程需要借助精密的顯微操作儀和高效率的細胞融合法
D.上述克隆蛙的培育過程證明了蛙腸上皮細胞具有全能性
2.(2023河北保定聯考)下列有關動物細胞核移植和克隆動物的敘述,錯誤的是(　　)
A.重組細胞變成克隆胚胎的過程中既有細胞分裂也有細胞分化
B.用于核移植的卵母細胞需在體外培養到MⅡ期
C.核移植后形成的重構胚可以直接移入受體動物體內
D.克隆動物和體細胞供體動物的性狀基本相同
3. 2019年1月24日,我國科學家宣布世界首批疾病克隆猴——5只生物節律紊亂體細胞克隆猴在中國誕生,開啟了克隆猴模型應用于生命科學研究的“春天”。科學家采集了一只一歲半的、睡眠紊亂最明顯的BMAL1(生物節律基因)敲除猴A6的體細胞,通過體細胞核移植技術,獲得了5只克隆猴——這是國際上首次成功構建的一批遺傳背景一致的生物節律紊亂獼猴模型。下列相關敘述錯誤的是(　　)。
A.體細胞核移植技術的基礎是動物細胞培養
B.5只克隆猴細胞的核基因型與核供體細胞的完全一致
C.取自新鮮卵巢的卵母細胞可以直接作為受體細胞使用
D.該研究可以彌補實驗獼猴繁殖周期長、單胎數量少的不足
4.下列關于動物細胞核移植技術的敘述,錯誤的是　(　　)
A.通過動物細胞核移植技術已經獲得多種克隆動物,該技術成功率非常高
B.轉基因克隆動物可以作為生物反應器,生產醫用蛋白
C.核移植技術與干細胞誘導技術結合,可用于修補人體損傷的器官
D.在保護瀕危物種方面,體細胞核移植技術有望增加瀕危物種的存活數量
5.(教材習題改編)“三親嬰兒”的培育過程可選用如下技術路線。據圖分析,下列敘述不正確的是(　　)
A.“三親嬰兒”的出生屬于有性生殖
B.選擇捐獻者的卵母細胞進行核移植,其中原因之一是卵母細胞體積比較大,易于進行顯微操作去核
C.使用該技術可使母親細胞質中的致病基因不會傳遞給后代
D.該技術可避免母親的色盲基因傳遞給后代
6.將一黑色公綿羊的體細胞核移入一白色母綿羊去除細胞核的卵母細胞中,再將此細胞植入一黑色母綿羊的子宮內發育,生出的小綿羊即是“克隆綿羊”。那么此“克隆綿羊”為 (　　)
A.黑色公綿羊 B.黑色母綿羊 C.白色公綿羊 D.白色母綿羊
7.用體細胞核移植技術克隆高產奶牛時,下列操作步驟與目的對應錯誤的是 (　　)
選項 操作步驟 目的
A 取高產奶牛耳部的細胞 作為核遺傳物質的供體
B 去除卵母細胞的細胞核 使卵母細胞具備受精能力
C 電刺激處理重構胚 激活重構胚
D 將胚胎移入黃牛體內 繁殖高產克隆奶牛
8.通過體細胞核移植技術培育克隆牛的過程中,未涉及的操作是 (　　)
A.用顯微操作技術處理次級卵母細胞,去除細胞核
B.將精子放入適宜的培養液中培養,使其獲能
C.用物理或化學方法激活重構胚,使其完成發育進程
D.選擇合適時期的胚胎植入代孕母牛體內,使其發育成完整個體
9.用甲母羊的乳腺細胞的細胞核與乙母羊卵細胞的細胞質組成一個細胞,成功培育了“多莉”羊,下列說法不正確的是 (　　)
A.高度分化的動物細胞也具有全能性
B.這個乳腺細胞核內含有該物種生長發育所需要的全套遺傳物質
C.該過程需要將胚胎移入代孕母羊體內
D.“多莉”羊的特征與甲母羊幾乎相同
10.克隆技術有多種用途,下列應用錯誤的是 (　　)
A.使生物多樣性大大增加 B.用于保存瀕危物種
C.繁殖某一性別的家畜 D.繁殖家畜中的優良品種
11.下列關于體細胞克隆的敘述中,錯誤的是 (　　)
A.供體為體細胞的細胞核 B.受體為去核卵母細胞的細胞質
C.細胞核移植是體細胞克隆的關鍵步驟 D.克隆出的后代與供體的遺傳物質和表型完全一致
12.(多選)DNA甲基化指生物體在DNA甲基轉移酶的作用下,將甲基基團加到DNA模板鏈的胞嘧啶上的過程。多數情況下可抑制基因的表達。中國科學家首次成功培育出體細胞克隆猴“中中”和“華華”,體細胞克隆技術的難點在于將體細胞的細胞核轉移到去核的卵細胞后,由于DNA甲基化修飾,某些生長因子基因無法正常表達,從而使重組細胞無法正常發育。下列相關敘述正確的是 (　　)
A.克隆猴體細胞的細胞核中的染色體數目與受精卵的細胞核中的相同
B.與DNA未甲基化相比,DNA甲基化后,基因表達情況可能不同,導致性狀有所差異
C.DNA甲基化使某些生長因子基因無法正常表達的根本原因是基因突變
D.克隆猴的誕生說明已分化的動物體細胞的細胞核具有全能性
13.現有A和B兩個肉牛品種,A品種牛的細胞組成可表示為A細胞核、A細胞質;B品種牛則為B細胞核、B細胞質。
(1)如果要獲得一頭克隆牛,使其細胞由A細胞核和B細胞質組成,基本步驟是:從A品種牛體內取出體細胞,進行體外培養。然后再從培養細胞中取出　　　　　　注入B品種牛的　　　　　卵母細胞,經過某種刺激和培養后,可形成胚胎,該胚胎被稱為　　　　　　,將該胚胎移入代孕母牛的　　　　中,通過培育可達到目的。
(2)克隆牛的產生說明　　　　　　　　　具有全能性。克隆牛的性狀主要表現　　　　　　　品種牛的特征。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比,雜交牛細胞核的遺傳物質來自　　　個親本,細胞質主要來自　　　　　　　　性親本,克隆牛和雜交牛的遺傳物質組成　　　　(填“相同”或“不同”)。
14.下圖是克隆高產奶牛的過程。
從屠宰場收集牛卵巢,采集卵母細胞,選擇卵母細胞的理由是　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　(答出兩點)。在體外培養到①　　　　　期,通過　　　　　　　　去核,將供體細胞注入去核的卵母細胞,通過電融合法使兩細胞融合,形成②　　　　　,并用物理或化學方法使其激活,完成　　　　和發育進程。克隆動物與供體奶牛的遺傳物質基本相同,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
15.自1996年世界上第一只體細胞克隆羊“多莉”誕生以來,人類已經成功克隆了馬、牛和豬等大型家畜,但體細胞克隆靈長類動物一直沒有取得進展,究其原因主要是靈長類動物的卵細胞極為敏感,極輕微擠壓都可能導致異常分裂,且細胞核移植到去核卵細胞后不能完全恢復到分化前的功能狀態,導致胚胎發育率低。2017年,我國科學家利用“聰明的化學方法和操作技巧”成功培育出了體細胞克隆猴“中中”和“華華”,該成果一經公布轟動了全世界。下圖為克隆猴的培育過程。
(1)動物體細胞核移植的難度明顯高于胚胎細胞核移植,原因是　　　　　　　　　。
(2)我國科學家經過多年的反復試驗,可以在10 s之內對卵母細胞進行去核操作,在15 s之內完成核移植,操作迅速使卵細胞受損極小,在技巧上保證了實驗的成功。實際操作中,去核是指去除　　　　　　　　;去核前應保證采集的卵母細胞在體外培養至　　　　　　　　期;核移植的具體操作是　　　　　　　　　　　　　,從而得到重構胚;核移植前需用滅活的仙臺病毒對體細胞進行短暫處理,作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)“聰明的化學方法”也是保證實驗成功的條件。我國科學家將組蛋白去甲基化酶(Kdm4d)的mRNA注入重構胚,同時用組蛋白脫乙酰酶抑制劑(TSA)處理重構胚,提高了胚胎的發育率和妊娠率。Kdm4d和TSA的作用機理是　　　　　　　　　　　　　　　　,從而改變組蛋白的表觀遺傳修飾來調控基因表達。Kdm4d和TSA處理前后基因的堿基序列　　　 (填“會”或“不會”)發生改變。
(4)除操作技巧和化學方法的運用外,克隆猴的成功也得益于每一步嚴謹科學的實驗操作。體外培養重構胚時,培養液中除應含有細胞所需要的各種營養物質外,通常需要加入　　　等一些天然成分,將其置于含有　　　　　　　　　　的混合氣體的CO2培養箱中培養。
16.(2022山西長治一中月考)如圖表示通過核移植等技術獲得某種克隆哺乳動物(二倍體,性別決定方式為XY型)的流程。據圖回答下列問題:
(1)圖中供體的體細胞染色體數為2n,則其性染色體的組成可為　　　　。過程①表示去除細胞核,該過程一般要將卵母細胞培養至　 　 　期再進行,去核時常采用　　　　的方法。
(2)若獲得的克隆動物與供體動物性狀不完全相同,從遺傳物質的角度分析其原因是　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)與克隆羊“多莉”培育成功一樣,其他克隆動物的成功獲得也證明了　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第二章第2節 三 動物體細胞核移植技術和克隆動物
預學案——教材研讀（自主學習）答案
一、動物細胞核移植技術
1．動物細胞核移植技術的概念： 去核的卵母細胞
2．分類：較容易 低
3.過程：MⅡ 去核的卵母細胞 重構胚
二、體細胞核移植技術的應用前景及存在問題
1.（2）生物反應器 醫用蛋白 （3）①異種移植 ②免疫排斥 ④致病基因
2（3）生理 易錯易混辨析：√√×√× ××
導學案——課堂探究（疑難點撥）
探究一：動物細胞核移植技術
1、理解動物細胞核移植技術的概念
（1）細胞核 （2）卵母細胞 3、原理：全能性 一定的流動性
探究二：動物細胞核移植過程：
1、為使核移植的胚胎或動物的遺傳物質幾乎全部來自有重要利用的動物提供的體細胞。
2、原因是卵母細胞體積大，易操作，而且含有促使細胞核表達全能性的物質和營養條件
3、從卵巢中獲得的卵子不可以直接作為核的受體，需將卵子培養到MⅡ期，MⅡ期的卵母細胞細胞質中合成了與分裂、分化有關的物質，能刺激融合后的重組細胞進行分裂、分化，形成重構胚。
4、因為胚胎細胞分化程度低，恢復其全能性相對容易，而動物體細胞分化程度高，恢復其全能性十分困難
5、不是。因為克隆動物中，絕大部分DNA來自供體細胞核，但其核外還有少量的DNA，如線粒體中的DNA來自受體卵母細胞；其次生物的性狀還受環境的影響。
6、利用體細胞核移植技術和誘導iPS細胞都能生成干細胞，但它們的過程是完全不同的。通過體細胞核移植技術可以生成帶有核供體細胞遺傳物質的胚胎干細胞；誘導iPS細胞需要在細胞中表達幾個關鍵基因，將細胞逆轉到類似胚胎干細胞的狀態。體細胞核移植技術對核供體細胞有較高要求，一般情況下體細胞的分化程度越高，它重編程為干細胞的成功率就越低；可誘導成為iPS細胞的細胞來源相對廣一些，研究表明成纖維細胞、B淋巴細胞、脂肪干細胞等都可以誘導成為iPS細胞。體細胞核移植技術涉及采集卵母細胞、去核、融合等復雜的操作；誘導iPS細胞的技術流程相對簡單，可能更適合用于生產實踐。日前科學家還在研究由這兩種技術生成的干細胞在基因表達、DNA甲基化等方面的差異,這些研究成果也將直接影響它們今后的應用。
例1 D 對點練1 B
探究三：了解動物體細胞核移植技術的應用及存在的問題
1、中中，華華是動物體細胞核移植的產物，是無性生殖。
2、加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育。
3、①可培育轉基因克隆動物作為生物反應器，優點是可以生產珍貴的、用轉基因微生物生產不了的醫用蛋白；②轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可用于異種移植，優點是供體充足；③以患者自身的細胞核為供體培育的人核移植胚胎干細胞，經誘導分化成相應的細胞、組織或器官，可移植給患者，優點是避免發生免疫排斥反應。
4、體細胞核移植成功率非常低，絕大多數克隆動物存在健康問題。
例2、B 對點練 （1）核移植 （2）雌 （3）提供耳朵上皮膚細胞的母
提供卵細胞空殼的母 線粒體 核
固學案------課后訓練（能力提升）
1-5 D C C A D 6-10 A B B A A 11.D 12 ABD
13(1)細胞核　去核　重構胚　子宮 (2)動物體細胞核　A　兩　雌　不同
14、卵母細胞含有激發細胞核全能性的物質;卵母細胞能為細胞的早期分裂提供營養物質　MⅡ　顯微操作　重構胚　細胞分裂　克隆動物的細胞核來自供體奶牛的體細胞
15.(1)體細胞分化程度高,表現全能性十分困難　(2)紡錘體—染色體復合物　MⅡ　將體細胞注入去核卵母細胞　誘導細胞融合　(3)降低組蛋白的甲基化水平,提高組蛋白的乙酰化水平　不會　(4)血清　95%空氣和5% CO2
16.答案　(1)XX或XY　MⅡ　顯微操作　(2)去核卵母細胞的細胞質中的遺傳物質會對克隆動物的性狀產生影響　(3)動物體細胞的細胞核具有全能性

展開更多......

收起↑