高中生物選擇性必修3：第2章 第2節(jié) 三 動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物

三動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.說出動物細胞核移植技術(shù)的概念及分類。2.簡述通過動物體細胞核移植技術(shù)克隆動物的過程。3.簡述體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題。一、動物細胞核移植技術(shù)1.概念(1)供體:動物的一個細胞:其作用是提供細胞核。(2)受體:去掉細胞核的卵母細胞。(3)結(jié)果:形成重組細胞,最終發(fā)育成動物個體。2.分類哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植。3.非人靈長類動物的體細胞核移植困難的原因(1)供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復(fù)其分化前的功能狀態(tài)。(2)對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術(shù)尚不完善。二、體細胞核移植的過程

預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)經(jīng)動物細胞核移植技術(shù)培育出的新個體只有一個親本的遺傳性狀。(×)(2)動物細胞核移植技術(shù)的原理是動物細胞的全能性。(×)(3)選擇卵母細胞作為核移植的受體細胞的主要原因是該細胞大,顯微操作方便。(×)2.從母羊甲的體細胞中取出細胞核,移植入母羊乙的去核卵母細胞中,融合后的細胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎,再植入另一只母羊丙的子宮內(nèi)。下列有關(guān)說法正確的是(

)A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同B.一般來說生出小羊的核基因型與甲羊完全相同C.生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定,所以該過程為有性生殖D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙3個親本的基因型與環(huán)境共同決定答案B解析核移植獲得克隆動物的生殖方式是無性生殖,其遺傳物質(zhì)中甲羊和乙羊的都有,因此認為生出的小羊性狀與甲羊完全相同是不正確的,應(yīng)是主要性狀與甲羊相同,核基因型一般與甲羊完全相同,因此B項正確。三、體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題1.應(yīng)用前景(1)畜牧生產(chǎn):加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育。(2)醫(yī)藥衛(wèi)生:建立轉(zhuǎn)基因體細胞系,利用轉(zhuǎn)基因克隆動物作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)醫(yī)用蛋白。(3)治療人類疾病:轉(zhuǎn)基因克隆動物細胞、組織和器官作為異種移植的供體等。(4)使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過程。(5)保護瀕危物種:增加瀕危物種的存活數(shù)量。2.存在問題(1)成功率非常低。(2)理論研究較為滯后。(3)克隆動物存在健康問題,表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷。預(yù)習(xí)反饋1.下列有關(guān)體細胞核移植技術(shù)的說法不正確的是(

)A.體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用的成功率非常高B.克隆技術(shù)的各個環(huán)節(jié)有待于進一步改進C.大多數(shù)克隆動物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題D.克隆動物食品的安全性問題仍然存有爭議答案A解析盡管通過體細胞核移植技術(shù)已經(jīng)獲得了多種克隆動物,但該技術(shù)的成功率仍然非常低,各個環(huán)節(jié)的技術(shù)也有待進一步改進。2.下列不屬于體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用是(

)A.保護瀕危物種B.大量生產(chǎn)紫杉醇C.獲得組織器官異體移植的供體D.加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育答案B解析在保護瀕危物種方面,體細胞核移植技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量,A項正確;大量生產(chǎn)紫杉醇利用的是植物組織培養(yǎng)技術(shù),B項錯誤;在治療人類疾病時,轉(zhuǎn)基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為異體移植的供體,C項正確;利用體細胞核移植技術(shù),可以加速家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群繁育,D項正確。探究點動物體細胞核移植技術(shù)情境導(dǎo)引體細胞核移植的基本技術(shù)流程是什么?體細胞核移植過程中應(yīng)注意的問題有哪些?下圖為體細胞核移植過程圖,請據(jù)圖思考并回答下列問題。探究點1.體細胞核移植技術(shù)為什么要選擇MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞?提示因為MⅡ期的卵母細胞體積大,易操作,細胞質(zhì)中含有促使細胞核全能性表達的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。2.移植前,為什么要去除卵母細胞的細胞核?提示為使核移植后的動物的遺傳物質(zhì)盡可能多地來自供體動物細胞提供的細胞核。3.將供體細胞注入無核的卵母細胞后,要用物理或化學(xué)方法處理,其目的是什么?提示核移植時,一般先通過電融合法使兩細胞融合,再用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚,使其完成細胞分裂和發(fā)育進程。探究點4.克隆動物的性狀與供核個體的性狀完全相同嗎?為什么?提示克隆動物的性狀與供核個體的性狀基本相同,而不是完全相同。原因:(1)克隆動物的細胞質(zhì)遺傳物質(zhì)主要來自受體卵母細胞;(2)生物的性狀還受環(huán)境的影響;(3)可能發(fā)生變異。5.體細胞核移植技術(shù)在畜牧生產(chǎn)上有什么樣的應(yīng)用前景?提示體細胞核移植技術(shù)在畜牧生產(chǎn)方面可以加快家畜遺傳改良進程、促進優(yōu)良畜群的繁育。探究點歸納提升動物體細胞核移植技術(shù)探究點(1)原理:動物細胞核的全能性,而不是動物細胞的全能性。動物體細胞的全能性受到限制,不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個體,用體細胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物。說明動物體細胞的細胞核具有全能性。(2)供體:一般選用傳代10代以內(nèi)的細胞,因為10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型,保證了供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ)。(3)受體①材料選擇:選擇處于減數(shù)分裂Ⅱ中期的次級卵母細胞作為受體細胞。其原因是:a.卵母細胞細胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì);b.卵母細胞體積大,便于操作;c.卵母細胞內(nèi)卵黃多,營養(yǎng)物質(zhì)豐富。②去核的原因:保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。探究點易錯提醒(1)為了確保核移植形成的克隆動物的核遺傳物質(zhì)全部來自具有優(yōu)良性狀的動物提供的細胞核,在供體細胞的細胞核移植到受體細胞內(nèi)之前,必須將受體細胞的核遺傳物質(zhì)去掉。(2)細胞融合的原理是細胞膜具有一定的流動性,而克隆動物的形成則利用了動物細胞核的全能性。(3)涉及的生物技術(shù):動物細胞培養(yǎng)技術(shù)、核移植技術(shù)等。其中,核移植是核心技術(shù)。(4)動物核移植技術(shù)可以分為胚胎細胞核移植和體細胞核移植,因為胚胎細胞的全能性比體細胞大,所以胚胎細胞核移植更容易實現(xiàn)。(5)克隆屬于無性生殖,產(chǎn)生新個體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。探究點典例剖析1.(多選)2015年2月3日,英國議會院通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學(xué)手段培育“三親嬰兒”?！叭H嬰兒”的培育過程可選用如下技術(shù)路線。據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是(

)A.該技術(shù)可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代B.捐獻者攜帶的紅綠色盲基因會遺傳給“三親嬰兒”C.“三親嬰兒”的染色體全部來自母親提供的細胞核D.“三親嬰兒”的培育需要核移植技術(shù)、動物細胞培養(yǎng)等技術(shù)探究點答案BC解析母親提供細胞核,捐獻者提供去核卵母細胞,這樣就可避免母親的線粒體遺傳物質(zhì)(線粒體中的致病基因)傳遞給子代,A項正確;紅綠色盲屬于核基因控制的遺傳病,而由圖示可知,捐獻者提供的是去核的卵母細胞,因此不會把其攜帶的紅綠色盲基因傳遞給“三親嬰兒”,B項錯誤;由圖示可知,“三親嬰兒”的染色體來自母親和父親,C項錯誤;由圖示可知“三親嬰兒”的獲得運用了動物細胞培養(yǎng)、核移植技術(shù)等技術(shù),D項正確。探究點2.治療性克隆有望解決供體器官短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng),下圖表示治療性克隆的部分過程。據(jù)圖判斷,下列說法正確的是(

)A.過程①表示細胞核移植B.細胞A常用受精卵C.過程②表示脫分化過程D.胚胎干細胞不再增殖探究點答案A解析圖中過程①表示細胞核移植,A項正確;圖中治療性克隆的過程利用了核移植技術(shù),核移植過程中的受體細胞通常為去核的卵母細胞,B項錯誤;過程②表示胚胎干細胞的分裂和分化過程,C項錯誤;胚胎干細胞具有增殖和分化的能力,D項錯誤。探究點活學(xué)活練1.下列關(guān)于體細胞克隆的敘述,錯誤的是(

)A.供體提供細胞核B.受體為去核卵母細胞C.細胞核移植是體細胞克隆的關(guān)鍵步驟D.克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表現(xiàn)型完全一致答案D解析供體提供細胞核,A項正確;受體是去掉細胞核的卵母細胞,B項正確;體細胞克隆的關(guān)鍵步驟是細胞核移植,C項正確;克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表現(xiàn)型不完全一致,因為供體只提供了核基因,而細胞質(zhì)基因來自受體,同時表現(xiàn)型除了受基因控制外,還受外界環(huán)境因素的影響,D項錯誤。探究點2.下列關(guān)于體細胞核移植技術(shù)應(yīng)用的敘述,不正確的是(

)A.克隆動物組織、器官可作為異種移植的供體B.研究克隆動物和動物細胞有利于了解胚胎發(fā)育過程C.有望用體細胞核移植技術(shù)增加瀕危物種的存活數(shù)量D.