【同步學(xué)與練】高中生物人教版（2019）選擇性必修3講義：第2章 第2節(jié) 第3課時(shí) 動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物（教師版）

第3課時(shí)動物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.闡明動物細(xì)胞核移植的概念和原理。2.概述體細(xì)胞核移植的過程。3.認(rèn)同體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景，客觀分析技術(shù)存在的問題。1．動物細(xì)胞核移植技術(shù)(1)概念：將動物一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核的卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動物個(gè)體的技術(shù)。(2)原理：動物細(xì)胞核的全能性。(3)哺乳動物核移植分類種類難易程度原因胚胎細(xì)胞核移植相對容易分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易體細(xì)胞核移植十分困難分化程度高，表現(xiàn)全能性十分困難(4)非人靈長類動物的體細(xì)胞核移植困難的原因①供體細(xì)胞的細(xì)胞核在去核卵母細(xì)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(jìn)行操作的技術(shù)尚不完善。2．體細(xì)胞核移植過程3．體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景(1)畜牧生產(chǎn)方面：加速家畜遺傳改良進(jìn)程、促進(jìn)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、組織或器官可以用于異種移植。③人核移植胚胎干細(xì)胞，經(jīng)過誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官后，將它們移植給患者時(shí)可以避免發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。(3)科學(xué)研究①了解胚胎發(fā)育及衰老過程。②分析致病基因，研究疾病的致病機(jī)制，開發(fā)相應(yīng)藥物。(4)保護(hù)瀕危物種方面：保護(hù)瀕危物種，增加瀕危物種的存活數(shù)量。4．體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題(1)成功率非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。(2)絕大多數(shù)克隆動物存在健康問題，表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷，如體形過大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。(3)相對于技術(shù)研究，核移植的理論研究較為滯后，需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。判斷正誤(1)克隆動物的遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞()(2)重構(gòu)胚具有發(fā)育成完整個(gè)體的能力()(3)激活重構(gòu)胚常用的方法有電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等()答案(1)×(2)√(3)√解析(1)克隆動物的細(xì)胞核遺傳物質(zhì)全部來自供體細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)遺傳物質(zhì)來自供體細(xì)胞和去核卵母細(xì)胞。任務(wù)：探究動物體細(xì)胞核移植相關(guān)問題1．為什么要選擇MⅡ期卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞？提示MⅡ期卵母細(xì)胞具備受精能力，細(xì)胞質(zhì)中含有激發(fā)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)和營養(yǎng)條件。2．在將體細(xì)胞的核移植到卵母細(xì)胞之前，為什么必須先對卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作？去核方法有哪些？提示為了使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質(zhì)全部來自有重要利用價(jià)值的動物提供的體細(xì)胞。目前普遍使用的去核方法是顯微操作法，也可采用梯度離心、紫外線短時(shí)間照射和化學(xué)物質(zhì)處理等方法去核。3．在進(jìn)行動物細(xì)胞核移植操作時(shí)，注入卵母細(xì)胞的是供體細(xì)胞還是其細(xì)胞核？為什么？提示注入卵母細(xì)胞的是供體細(xì)胞。這種方法操作簡便，對卵母細(xì)胞損傷較小。4．克隆動物是對體細(xì)胞供體動物100%的復(fù)制嗎？為什么？提示不是；克隆動物細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)來自供體動物，但細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)同時(shí)來自供體細(xì)胞和受體卵母細(xì)胞；此外，生物性狀還受環(huán)境因素的影響。5．動物細(xì)胞核移植屬于有性生殖還是無性生殖？并分析原因。提示無性生殖；動物細(xì)胞核移植最終得到的個(gè)體的細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)完全來自同一個(gè)個(gè)體，不是精卵受精得到的，因此屬于無性生殖。1．通過體細(xì)胞核移植技術(shù)培育克隆牛的過程中，未涉及的操作是()A．從供體取出組織用動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)B．用滅活的病毒促進(jìn)體細(xì)胞核與MⅡ期的去核卵母細(xì)胞融合C．用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚，使其完成發(fā)育進(jìn)程D．選擇合適時(shí)期的胚胎進(jìn)行移植，使其發(fā)育成完整個(gè)體答案B解析將體細(xì)胞核與MⅡ期的去核卵母細(xì)胞融合使用的是電融合法，沒有用滅活的病毒促融，B符合題意。2．(2023·四川成都高二檢測)華南虎是原產(chǎn)中國的老虎品種，已有近30年沒有野生華南虎出現(xiàn)的報(bào)告，一些專家認(rèn)為野生華南虎已經(jīng)瀕臨滅絕。科學(xué)工作者嘗試用普通老虎完成體細(xì)胞克隆華南虎的研究，如圖是其培育過程。請據(jù)圖回答下列問題：(1)克隆華南虎的遺傳性狀與虎(填字母)基本一致。(2)A、B、C3只虎沒有提供遺傳物質(zhì)的是。(3)克隆華南虎的過程是否遵循孟德爾的遺傳定律？。為什么？。(4)有人設(shè)想將虎的體細(xì)胞與牛的體細(xì)胞進(jìn)行融合，以獲得新物種“虎—牛”，你認(rèn)為依據(jù)目前的生物技術(shù)和理論能否實(shí)現(xiàn)這一愿望？。原因是。答案(1)A(2)虎C(3)不遵循克隆屬于無性生殖，而孟德爾的遺傳定律僅在有性生殖的減數(shù)分裂過程中適用(4)不能高度分化的動物細(xì)胞全能性受到限制，虎和牛體細(xì)胞雜交后得到的雜交細(xì)胞不能正常發(fā)育成完整個(gè)體解析(1)由克隆華南虎的過程可知，華南虎A提供細(xì)胞核，普通虎B提供細(xì)胞質(zhì)，所以克隆虎D的遺傳性狀與供核的華南虎A更接近。(2)老虎C只提供胚胎發(fā)育的場所，沒有提供遺傳物質(zhì)給虎D。(3)核移植過程沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，屬于無性生殖，沒有減數(shù)分裂過程，不遵循孟德爾遺傳定律。(4)高度分化的動物細(xì)胞全能性受到限制，因此無論是高度分化的動物體細(xì)胞，還是不同種動物體細(xì)胞融合后的雜交細(xì)胞，經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)只會發(fā)生細(xì)胞增殖，無法形成個(gè)體，動物體細(xì)胞的全能性無法體現(xiàn)。題組一體細(xì)胞核移植及其過程1．下列對動物細(xì)胞核移植技術(shù)的描述中，錯(cuò)誤的是()A．哺乳動物細(xì)胞核移植包括胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植B．體細(xì)胞核移植的過程中可通過顯微操作去除卵母細(xì)胞中的核C．體細(xì)胞核移植過程中通常采用減數(shù)分裂Ⅱ中期的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞D．通過體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物是對供核動物進(jìn)行了100%的復(fù)制答案D解析通過體細(xì)胞核移植方法生產(chǎn)的重構(gòu)胚中，核遺傳物質(zhì)是供體細(xì)胞提供的，但細(xì)胞質(zhì)是卵母細(xì)胞和供體細(xì)胞共同提供的，所以不是對供核動物進(jìn)行了100%的復(fù)制。2．科學(xué)家利用小鼠的成纖維細(xì)胞成功培育了克隆鼠，培育過程如圖所示。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．細(xì)胞A為培育到MⅡ期的卵母細(xì)胞B．克隆鼠的遺傳物質(zhì)主要來自鼠成纖維細(xì)胞C．利用胚胎干細(xì)胞作為核供體更難培育克隆鼠D．在培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)成纖維細(xì)胞時(shí)會出現(xiàn)細(xì)胞貼壁和接觸抑制現(xiàn)象答案C解析胚胎干細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易，因此其進(jìn)行核移植更容易成功。3．(2023·山東青島高二期中)核移植的受體細(xì)胞是MⅡ期卵母細(xì)胞，下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是()A．MⅡ期卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)B．MⅡ期卵母細(xì)胞體積比較大，操作起來相對容易C．可以把供體細(xì)胞直接注入去核的卵母細(xì)胞中D．MⅡ期卵母細(xì)胞對克隆動物的遺傳特性沒有任何影響答案D解析克隆動物的細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)來自供體細(xì)胞核，細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)主要來自MⅡ期卵母細(xì)胞，因此卵母細(xì)胞對克隆動物的性狀也會產(chǎn)生影響，D錯(cuò)誤。4．(2023·河北張家口高二期中)下列有關(guān)動物核移植的說法錯(cuò)誤的是()A．通過核移植得到的細(xì)胞稱為重組細(xì)胞B．對MⅡ期的卵母細(xì)胞去核操作實(shí)質(zhì)上是去除紡錘體—染色體復(fù)合物C．核移植得到克隆動物的過程屬于無性生殖D．動物體細(xì)胞表現(xiàn)全能性的難易程度與其分化程度無關(guān)答案D解析動物體細(xì)胞表現(xiàn)全能性的難易程度與其分化程度有關(guān)，分化程度越低，表現(xiàn)全能性越容易，D錯(cuò)誤。5．(2023·江蘇南通高二檢測)從母羊甲的體細(xì)胞中取出細(xì)胞核，移植入母羊乙的去核卵母細(xì)胞中，融合后的細(xì)胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎，再植入母羊丙的子宮內(nèi)。下列相關(guān)敘述正確的是()A．生出小羊的性狀與甲羊完全相同B．一般來說生出的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(gè)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，生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定，主要性狀與甲羊相同，核基因型一般與甲羊完全相同，B正確。題組二體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問題6．根據(jù)體細(xì)胞核移植技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行推斷，體細(xì)胞核移植技術(shù)可以用來()①有效提高瀕危動物的遺傳多樣性②提高某些良種家畜自然繁殖率③解決人體器官移植供體來源短缺的問題④為科學(xué)研究提供實(shí)驗(yàn)動物⑤構(gòu)建轉(zhuǎn)基因克隆動物，作為生物反應(yīng)器，大規(guī)模生產(chǎn)珍貴醫(yī)用蛋白A．①②③④⑤B．①②③④C．②③④⑤D．③④⑤答案D解析利用體細(xì)胞核移植技術(shù)，只能增加動物的個(gè)體數(shù)量，不能提高遺傳多樣性，①錯(cuò)誤；核移植技術(shù)不能提高良種家畜自然繁殖率，自然繁殖率是由生物的基因決定的，并受環(huán)境的影響，②錯(cuò)誤。7．(2023·廣西北海高二月考)治療性克隆有望解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的免疫排斥反應(yīng)等問題。如圖表示治療性克隆的過程，下列有關(guān)敘述不正確的是()A．上述過程利用了動物體細(xì)胞核移植和動物細(xì)胞培養(yǎng)等技術(shù)B．上述過程充分說明體細(xì)胞核移植技術(shù)已完全成熟C．①過程的完成離不開胚胎干細(xì)胞的增殖和分化D．①②過程都發(fā)生了DNA分子的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成答案B解析盡管通過體細(xì)胞核移植技術(shù)已經(jīng)獲得多種克隆動物，但體細(xì)胞核移植技術(shù)的成功率仍然非常低，各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)，B錯(cuò)誤。8．下列關(guān)于動物細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動物的敘述，正確的是()A．目前在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家可以用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個(gè)體B．核移植得到的克隆動物一般不存在健康問題C．利用動物細(xì)胞核移植技術(shù)可有選擇地繁殖某一性別的動物個(gè)體D．核移植過程中的受體細(xì)胞最好是受精卵答案C解析高度分化的動物細(xì)胞的全能性受到限制，所以不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個(gè)體，A錯(cuò)誤；克隆技術(shù)并沒有完全成熟，絕大多數(shù)克隆動物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題，B錯(cuò)誤；細(xì)胞核移植過程中通常采用MⅡ期的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞，D錯(cuò)誤。9．(2023·福建三明高二期中)常用的核移植方法主要有細(xì)胞質(zhì)內(nèi)注射法和透明帶下注射法兩種。前者是用微型注射針將供體細(xì)胞的細(xì)胞核吸出注入去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)；后者是直接將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞透明帶內(nèi)，然后促使兩個(gè)細(xì)胞融合，從而具有發(fā)育的全能性。我國科學(xué)家培育出的體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”采用的就是后者。下列有關(guān)敘述正確的是()A．供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞透明帶內(nèi)后，就可自行進(jìn)入卵母細(xì)胞B．“中中”和“華華”的性狀由多個(gè)親本共同決定，屬于有性生殖C．相比之下，透明帶下注射法對供體細(xì)胞核和卵母細(xì)胞的損傷更小D．“中中”和“華華”核DNA均來自供體細(xì)胞，質(zhì)DNA均來自去核卵母細(xì)胞答案C解析供體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞透明帶內(nèi)后，需要電融合法誘導(dǎo)才能使供體細(xì)胞進(jìn)入卵母細(xì)胞形成重構(gòu)胚，A錯(cuò)誤；體細(xì)胞克隆猴“中中”和“華華”的形成屬于無性生殖，B錯(cuò)誤；用微型注射針將供體細(xì)胞的細(xì)胞核吸出可能會破壞細(xì)胞核，而透明帶下注射法是直接將供體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞透明帶內(nèi)，對供體細(xì)胞核和卵母細(xì)胞的損傷更小，C正確；“中中”和“華華”是由透明帶下注射法形成的，核DNA均來自供體細(xì)胞，但質(zhì)DNA來自去核卵母細(xì)胞和供體細(xì)胞，D錯(cuò)誤。10．(2023·貴州安順高二期中)中國科學(xué)家首次利用基因編輯方法，并通過體細(xì)胞克隆技術(shù)，獲得5只生物節(jié)律核心基因BMAL1敲除的克隆猴，這5只小猴的生物節(jié)律紊亂。下列說法錯(cuò)誤的是()A．體細(xì)胞克隆猴的成功培育對于醫(yī)學(xué)研究具有重要意義B．該過程運(yùn)用了細(xì)胞核移植技術(shù)，接受供體細(xì)胞核的是發(fā)育到MⅡ期的次級卵母細(xì)胞C．培育生物節(jié)律紊亂的小猴過程中，需要對重構(gòu)胚進(jìn)行培養(yǎng)并進(jìn)行胚胎移植D．培育生物節(jié)律紊亂的小猴過程中，不可以用蛋白酶合成抑制劑激活重構(gòu)胚答案D解析體細(xì)胞核移植過程中，用物理或化學(xué)方法(如電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構(gòu)胚，使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程，D錯(cuò)誤。11．(2023·天津河?xùn)|區(qū)高二檢測)培育克隆蛙的基本過程如圖所示。下列敘述不正確的是()A．①過程可以用紫外線破壞細(xì)胞核B．若把皮膚細(xì)胞換成胚胎細(xì)胞則可以提高成功率C．體細(xì)胞核移植技術(shù)的基礎(chǔ)是動物細(xì)胞培養(yǎng)D．該過程可說明生物體性狀的遺傳只由細(xì)胞核控制答案D解析紫外線可以破壞細(xì)胞核，A正確；胚胎細(xì)胞分化程度低，表現(xiàn)全能性相對容易，因此胚胎細(xì)胞核移植會比皮膚細(xì)胞核移植的成功率高，B正確；動物細(xì)胞培養(yǎng)是動物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)，C正確；生物體性狀的遺傳由細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)共同控制，同時(shí)還受環(huán)境的影響，D錯(cuò)誤。12．某研究人員將患有線粒體疾病婦女的受精卵中的細(xì)胞核移植到健康婦女捐獻(xiàn)的去核的卵母細(xì)胞中，最終產(chǎn)下了健康的嬰兒。下列敘述不正確的是()A．此項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)是動物細(xì)胞培養(yǎng)B．此項(xiàng)技術(shù)的原理與克隆羊“多莉”完全相同C．健康婦女捐獻(xiàn)的卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)具有調(diào)控移入細(xì)胞核發(fā)育的作用D．嬰兒出生后具有患病婦女及其丈夫以及捐獻(xiàn)健康卵母細(xì)胞的婦女三方的遺傳特征答案B解析此項(xiàng)技術(shù)用的是受精卵的細(xì)胞核，而克隆羊“多莉”用的是高度分化的體細(xì)胞的細(xì)胞核，分化程度不同，B錯(cuò)誤；該嬰兒細(xì)胞的核基因由形成受精卵的夫婦提供，細(xì)胞質(zhì)基因由提供去核的卵母細(xì)胞的婦女提供，D正確。13．2017年11月27日，世界上首例體細(xì)胞克隆猴“中中”誕生；12月5日，第二例克隆猴“華華”誕生。我國科學(xué)家攻克了與人類相近的靈長類動物獼猴的體細(xì)胞克隆的難題。獲得克隆猴的流程如圖所示，據(jù)圖回答下列問題：(1)“中中”“華華”的性狀與(填“核供體”“卵母細(xì)胞供體”或“代孕”)動物的性狀基本無關(guān)。(2)圖示過程運(yùn)用了(填“胚胎細(xì)胞核移植”或“體細(xì)胞核移植”)技術(shù)，該技術(shù)難度，原因是。(3)欲獲得單個(gè)雌獼猴體細(xì)胞，可用酶處理動物組織。過程①表示去除卵母細(xì)胞的細(xì)胞核，該過程一般要將卵母細(xì)胞培養(yǎng)至期再進(jìn)行。(4)與克隆羊“多莉”培養(yǎng)成功一樣，“中中”和“華華”克隆獼猴的成功證明了