2023-2024高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修三2-2-3動物細(xì)胞培養(yǎng) 學(xué)案

第3課時動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物課標(biāo)內(nèi)容要求核心素養(yǎng)對接闡明動物細(xì)胞核移植一般是將體細(xì)胞核移入一個去核的卵母細(xì)胞中，并使重組細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的過程。1.科學(xué)思維：以文字和圖示表述體細(xì)胞核移植的過程。2．社會責(zé)任：說明體細(xì)胞核移植的應(yīng)用及存在的問題。一、動物細(xì)胞核移植技術(shù)1．概念(1)供體：動物一個細(xì)胞的細(xì)胞核。(2)受體：去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞。(3)結(jié)果：形成重組細(xì)胞并發(fā)育成新胚胎，最終發(fā)育成動物個體。2．種類：胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。兩者中難度較高的是體細(xì)胞核移植。3．原理：動物細(xì)胞核具有全能性、細(xì)胞膜具有一定的流動性。二、體細(xì)胞核移植的過程三、體細(xì)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)方面：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)生領(lǐng)域①轉(zhuǎn)基因克隆動物作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白。②轉(zhuǎn)基因克隆動物的細(xì)胞、組織和器官可作為異種移植的供體。③人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織、器官后，可用于組織器官的移植。(3)了解胚胎發(fā)育及衰老過程。(4)用克隆動物做疾病模型，使人們更好地追蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病。(5)保護瀕危物種方面：保護瀕危物種，增加瀕危動物的存活數(shù)量。2．存在問題(1)體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率非常低。(2)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)1．動物體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。 (√)2．體細(xì)胞核移植過程中采用MⅡ期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞。 (√)3．經(jīng)細(xì)胞核移植培育出的新個體只有一個親本的遺傳性狀。 (×)提示：經(jīng)細(xì)胞核移植培育出的新個體應(yīng)該含有兩個親本的遺傳性狀。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(fā)。 (√)5．克隆動物技術(shù)成功率很高。 (×)提示：體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率非常低。體細(xì)胞核移植和克隆動物1．細(xì)胞核移植的原理動物體細(xì)胞核移植的原理是細(xì)胞核的全能性，而不是動物細(xì)胞的全能性。因為動物體細(xì)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，所以用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動物，說明動物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。2．供體和受體的選擇(1)供體：一般選用傳代10代以內(nèi)的細(xì)胞，因為10代以內(nèi)的細(xì)胞一般能保持正常的二倍體核型，保證了供體細(xì)胞正常的遺傳基礎(chǔ)。(2)受體：選擇MⅡ期的卵母細(xì)胞，其原因是：①卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。②卵母細(xì)胞體積大，便于操作。③卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多，營養(yǎng)物質(zhì)豐富。3．克隆動物的遺傳特點克隆動物的親本有三個，即體細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體和代孕母體。(1)克隆動物細(xì)胞核基因來自體細(xì)胞核供體，因此，克隆動物的性狀與體細(xì)胞核供體基本相同。(2)克隆動物的細(xì)胞質(zhì)基因來自卵母細(xì)胞，因此，克隆動物的性狀與卵母細(xì)胞供體部分相同。(3)代孕母體沒有為克隆動物提供遺傳物質(zhì)，因此，克隆動物的性狀與代孕母體沒有直接關(guān)系。合作探究：(1)通過體細(xì)胞核移植產(chǎn)生的克隆動物是有性生殖還是無性生殖？提示：通過體細(xì)胞核移植產(chǎn)生的克隆動物沒有經(jīng)過生殖細(xì)胞的結(jié)合，屬于無性生殖。(2)為什么核移植技術(shù)獲得的動物與供核動物性狀不完全相同？提示：①克隆動物絕大部分DNA來自供體細(xì)胞核，但其核外線粒體中的DNA來自受體卵母細(xì)胞。②性狀是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果。供核動物生活的環(huán)境與克隆動物所生活的環(huán)境不會完全相同，其性狀也不可能和供核動物完全相同。③在個體發(fā)育過程中有可能發(fā)生基因突變，產(chǎn)生供核動物沒有的性狀。1．下列對哺乳動物體細(xì)胞核移植技術(shù)的描述錯誤的是()A．該技術(shù)的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植B．通常采用MⅡ中期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞C．可通過顯微操作法除去卵母細(xì)胞核D．克隆動物是對提供體細(xì)胞的動物進行了完全復(fù)制D[克隆動物絕大部分遺傳物質(zhì)來自供體細(xì)胞核，但細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)來自受體卵母細(xì)胞，其次生物的性狀還受環(huán)境的影響，因此，克隆動物并不是對提供體細(xì)胞的動物進行完全復(fù)制。]2．2018年《細(xì)胞》期刊報道，中國科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對非人靈長類動物進行克隆，獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”?；卮鹣铝袉栴}：(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過程，核移植是指____________。通過核移植方法獲得的克隆猴，與核供體相比，克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目________(填“減半”“加倍”或“不變”)。(2)哺乳動物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動物的難度_______(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植，其原因是_______________________________。(3)在哺乳動物核移植的過程中，若分別以雌性個體和雄性個體的體細(xì)胞作為核供體，通常，所得到的兩個克隆動物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目________(填“相同”或“不同”)，性染色體組合________(填“相同”或“不同”)。[解析](1)動物核移植是將動物的一個細(xì)胞的細(xì)胞核，移入一個已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成一個新的胚胎，這個新的胚胎最終發(fā)育為動物個體。用核移植的方法得到的動物稱為克隆動物，與核供體相比，其細(xì)胞的染色體數(shù)目不變。(2)由于動物胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)其全能性相對容易，而動物體細(xì)胞分化程度高，恢復(fù)其全能性十分困難，所以，胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動物的難度明顯低于體細(xì)胞核移植。(3)哺乳動物雌性和雄性個體的體細(xì)胞中常染色體數(shù)目相同，所以分別以雌性和雄性個體的體細(xì)胞為供體，克隆動物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同，但其性染色體組合不同。[答案](1)將動物的一個細(xì)胞核，移入一個已去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中不變(2)小于胚胎細(xì)胞分化程度低，恢復(fù)全能性相對容易(3)相同不同[課堂小結(jié)]知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句背誦1.動物細(xì)胞核移植的技術(shù)是將動物一個細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個體的技術(shù)。2.哺乳動物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植。3.體細(xì)胞核移植的難度明顯高于胚胎細(xì)胞核移植。4.在體細(xì)胞核移植中，從卵巢中采集的卵母細(xì)胞，要培養(yǎng)到MⅡ期。5.克隆動物與核供體動物的遺傳物質(zhì)基本相同。1．乙馬的卵母細(xì)胞核被甲馬的體細(xì)胞核置換后，這個卵細(xì)胞經(jīng)過多次分裂發(fā)育成重組胚胎，再植入丙馬的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下一匹小馬。下列敘述正確的是()A．直接在體外對甲馬的體細(xì)胞進行誘導(dǎo)也能培養(yǎng)出胚胎B．小馬的性狀與甲馬完全相同C．此項技術(shù)可用于保護瀕危物種D．該過程可以很好地證明動物細(xì)胞的全能性C[克隆過程中細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自一方，而細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)來自另一方，所以小馬的性狀與甲馬不完全一致。該過程只能說明動物細(xì)胞核具有全能性，而不能證明動物細(xì)胞的全能性。]2．從同一頭牛中取多個供體細(xì)胞培養(yǎng)出多頭克隆牛，這些牛在性狀上卻并不完全相同，下列有關(guān)原因敘述錯誤的是()A．基因可能發(fā)生變異B．核基因發(fā)生基因重組C．受體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基因不同D．性狀變異可由環(huán)境條件引起B(yǎng)[題述克隆牛在性狀上不完全相同的原因是基因可能發(fā)生變異，受體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)基因不同，性狀變異可由環(huán)境條件引起，A、C、D正確；克隆屬于無性生殖，該過程中核基因不會發(fā)生基因重組，B錯誤。]3.下圖為哺乳動物(羊)的生殖過程，下列敘述不正確的是()A．個體2為克隆動物，c細(xì)胞為高度分化的體細(xì)胞B．個體2的遺傳性狀與提供c細(xì)胞的羊不完全相同C．產(chǎn)生動物個體1與動物個體2的生殖方式是不同的D．e細(xì)胞為完成減數(shù)分裂的卵細(xì)胞D[據(jù)題圖可知，個體2是通過細(xì)胞核移植技術(shù)形成的克隆動物，c細(xì)胞為高度分化的體細(xì)胞，選項A正確；個體2的遺傳物質(zhì)主要來自c細(xì)胞提供的細(xì)胞核，少部分來自b細(xì)胞提供的細(xì)胞質(zhì)，因此其遺傳性狀與提供c細(xì)胞的羊不完全相同，選項B正確；個體1是通過有性生殖產(chǎn)生的，個體2是通過克隆技術(shù)產(chǎn)生的，屬于無性生殖，選項C正確；在核移植過程中，去核卵細(xì)胞一般選用處于MⅡ中期的卵細(xì)胞，而不是完成減數(shù)分裂的卵細(xì)胞，選項D錯誤。]4．現(xiàn)有A和B兩個肉牛品種，A品種牛的細(xì)胞組成可表示為A細(xì)胞核、A細(xì)胞質(zhì)，B品種牛則為B細(xì)胞核、B細(xì)胞質(zhì)。(1)如果要獲得一頭克隆牛，使其細(xì)胞由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成，基本步驟是從A品種牛體內(nèi)取出體細(xì)胞，進行體外培養(yǎng)。然后再從培養(yǎng)細(xì)胞中取出________注入B品種牛的________卵母細(xì)胞，經(jīng)過某種刺激和培養(yǎng)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(dá)到目的。(2)一般來說，要想大量獲得這種克隆牛比較難，原因之一是卵母細(xì)胞的數(shù)量________，為解決這一問題，可以用________激素處理B品種母牛。(3)克隆