第2章細胞工程第2節動物細胞工程三動物體細胞核移植技術和克隆動物課標要點學法指導1．闡明細胞核移植技術的概念2．闡述通過動物體細胞核移植技術克隆動物的過程3．舉例說出體細胞核移植技術的應用前景及存在問題1．結合教材高產奶牛的克隆過程，掌握動物體細胞核移植技術過程，理解其概念要點(生命觀念、科學思維、科學探究)2．結合具體實例，掌握體細胞核移植技術的應用前景，理性看待體細胞核移植技術存在的問題(科學思維、社會責任)知識導圖課前·新知導學1．概念將動物一個細胞的____________移入去核的____________中，使這個重新組合細胞發育成____________，繼而發育成動物個體的技術。2．分類(1)________________：分化程度低，表現全能性相對容易。(2)_______________：分化程度高，表現全能性十分困難。細胞核移植技術的概念及過程細胞核卵母細胞新胚胎胚胎細胞核移植體細胞核移植3．過程(1)取供體______________→供體細胞培養。(2)從卵巢中采集_______________→在體外培養到_____________→去核。(3)將供體細胞注入_________________→使兩細胞_____________→供體核進入受體卵母細胞→形成________________。(4)將胚胎______________到受體(代孕)母體內→生出與供體遺傳物質基本相同的個體。體細胞卵母細胞MⅡ期去核的卵母細胞融合重構胚移入取體細胞通過細胞培養獲得高產奶牛的想法是否可行？【答案】不可行，體細胞的全能性受到限制，不能發育成完整的個體。

用于核移植的受體細胞一般都選用 (

)A．受精卵 B．MⅠ期卵母細胞C．MⅡ期卵母細胞 D．紅細胞【答案】C1．應用前景(1)畜牧生產中：加速家畜___________進程，促進優良畜群繁育。(2)醫藥衛生領域：轉基因克隆動物可以作為生物反應器，生產許多珍貴的__________。(3)治療疾病時：轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以作為__________的供體。(4)保護瀕危物種方面：增加瀕危物種的__________。(5)用于科學研究。體細胞核移植技術的應用前景及存在問題遺傳改良醫用蛋白異種移植存活數量2．存在問題(1)體細胞核移植技術__________非常低。(2)克隆技術的各個環節有待進一步_________。(3)絕大多數克隆動物存在____________，許多克隆動物表現出____________缺陷等。(4)對克隆動物食品的安全性存在著爭議。成功率改進健康問題遺傳和生理細胞核移植的過程中，為什么選擇卵母細胞作為受體細胞，為什么要培養到MⅡ期？【答案】選擇卵母細胞作為受體細胞的主要原因是卵母細胞的細胞質中含有供體細胞核全能性表達的物質，而且培養到MⅡ期時，融合后細胞的全能性更容易表達。

下列有關體細胞核移植技術的說法不正確的是 (

)A．體細胞核移植技術在多種動物中獲得了成功，成功率非常高B．克隆技術的各個環節有待進一步改進C．大多數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】目前，用體細胞核移植技術得到克隆動物的成功率還很低，A錯誤；克隆技術并沒有完全成熟，各個環節有待進一步改進，B正確；克隆技術并沒有完全成熟，大多數克隆動物還存在一些遺傳和生理缺陷類的健康問題，C正確；克隆動物和轉基因動物食品的安全性問題仍然存有爭議，D正確。課堂·重難探究1．原理細胞核的全能性。2．過程體細胞核移植技術過程分析(1)選取MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞的原因：①卵母細胞細胞質內存在激發細胞核全能性表達的物質。②卵母細胞體積大，便于操作。③卵母細胞內卵黃多，營養物質豐富。(2)細胞融合時常常采用電融合法促進細胞融合，有利于供體細胞核進入卵母細胞中。(3)重構胚是人工重新構建的胚胎，具有發育成完整個體的能力。重構胚構建完成后，用物理或化學方法激活，使其完成細胞分裂和發育進程。(4)克隆動物的特點分析：①遺傳物質來源分析：克隆動物的遺傳物質絕大部分來自供體細胞核，一小部分來自受體卵母細胞的細胞質。②性狀來源分析：克隆動物的性狀很像提供細胞核遺傳物質的供體，有點像提供細胞質遺傳物質的受體，除此之外，性狀的表現還受環境影響。結合教材P53體細胞核移植的流程圖，探討以下問題：(1)受體細胞去核的原因是什么？去核的方法有哪些？(2)體細胞核移植技術能否選擇生殖細胞的細胞核呢？(3)克隆動物的親本有幾個？其性狀與哪個親本相同呢？提示：(1)受體細胞去核是為了保證克隆動物的核基因全部來自供體細胞。目前普遍使用的方法是顯微操作法去核，還可采用梯度離心、紫外線短時間照射、化學物質處理等方法。(2)不能。因為生殖細胞與正常體細胞相比，遺傳物質是減半的。(3)克隆動物的親本有三個，分別是體細胞核供體、卵母細胞細胞質供體、代孕母體。克隆動物的性別、絕大多數性狀與供核體相同，部分性狀與卵母細胞供體相同，與代孕母體沒有直接關系。1．如圖表示核移植與克隆動物的相關圖解，有關敘述錯誤的是

(

)[對點精練]A．用于核移植的供體細胞①一般選用具有優良性狀的動物體細胞B．圖示過程說明高度分化的動物細胞仍具有發育的全能性C．采集的卵母細胞培養到的②時期表示MⅡ期D．動物細胞培養過程中添加5%的CO2的目的是維持培養液的pH【答案】B【解析】用于核移植的供體細胞一般選用具有優良性狀的動物體細胞，原因是核移植產生的克隆動物的性狀幾乎和提供細胞核的動物個體完全相同，A正確；供體細胞核移入去核卵母細胞中，能發育成克隆動物，這只能說明高度分化動物細胞的細胞核具有全能性，B錯誤；采集的卵母細胞培養到的②時期表示MⅡ期，才能使融合細胞更容易表達其全能性，C正確；動物細胞培養過程中需要在95%空氣＋5%CO2的環境中培養，其中添加5%的CO2的目的是維持培養液的pH，D正確。2．將雄羊一個體細胞的細胞核移入一個已經去掉細胞核的卵母細胞中，使其重組并發育成一個新的胚胎最終發育為動物個體。下列有關該過程的敘述，錯誤的是 (

)A．通過該過程獲得動物個體的繁殖方式屬于無性生殖B．該動物個體的遺傳物質與提供核的雄羊基本相同C．導入去核卵母細胞的主要原因是卵母細胞大，容易操作D．該過程涉及的技術有動物細胞培養、核移植、早期胚胎培養和胚胎移植等【答案】C【解析】克隆羊的培育未經過精卵結合，屬于無性生殖，A正確；遺傳物質重構胚細胞核來自雄羊，細胞質主要來自雌羊，因此克隆羊與提供核的雄羊基本相同，B正確；導入去核卵母細胞的主要原因是卵母細胞中含有促進細胞核中基因表達的物質，C錯誤；該過程涉及的技術有動物細胞培養、核移植、早期胚胎培養和胚胎移植等，D正確。【方法技巧】關于細胞核移植技術的易誤點分析(1)核移植時應選MⅡ期卵母細胞的原因：①此類細胞體積大，易于操作。②卵黃多，營養物質豐富，可為發育提供充足的營養。③卵母細胞的細胞質中存在激發細胞核全能性表達的物質。(2)克隆動物是由重組的細胞培養而來的，該重組細胞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2個親本。(3)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。(4)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。課堂·延伸提分易錯易混1：克隆的不同層次的理解克隆是指從一個共同的祖先，通過無性生殖的方法產生出來的遺傳特性相同的DNA分子、細胞或者個體，其含義就是復制或拷貝的意思，克隆在不同層次均有體現：(1)個體水平的克隆：利用體細胞核移植技術獲得克隆動物；利用植物組織培養技術獲得新植株。(2)器官水平的克隆：利用干細胞培育出新器官。(3)細胞水平的克隆：利用動物細胞培養技術獲得大量的動物細胞。(4)分子水平的克隆：利用DNA復制的原理獲得大量的DNA。例1下列說法不屬于克隆的是 (

)A．通過動物細胞培養得到相應的細胞B．利用核移植技術培育出克隆綿羊C．利用植物體細胞雜交技術培育出雜種植株D．利用胡蘿卜莖尖組織經植物組織培養得到脫毒苗【答案】C【解析】通過動物細胞培養得到相應的細胞屬于細胞水平的克隆，A屬于克隆；利用核移植技術培育出克隆綿羊屬于個體水平的克隆，B屬于克隆；利用植物體細胞雜交技術培育出雜種植株產生的不是復制品，C不屬于克隆；利用植物組織培養獲得脫毒苗，屬于個體水平的克隆，D屬于克隆。錯因分析：此題錯誤的原因主要是對克隆的含義理解不到位，克隆的含義就是對親代的復制或拷貝；其次沒有掌握不同層次的克隆。易錯易混2：動物細胞培養與動物體細胞核移植項目動物細胞培養動物體細胞核移植原理細胞增殖動物體細胞核的全能性目的獲得細胞或細胞產物克隆動物過程項目動物細胞培養動物體細胞核移植應用人造皮膚的構建；動物分泌蛋白的規模化生產；干細胞的培養；單克隆抗體的制備等加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育；作為異種移植的供體；轉基因克隆動物作為反應器，生產珍貴的醫用蛋白；保護瀕危物種，增加存活數量等例2下列關于動物細胞培養和核移植技術的敘述，正確的是

(

)A．動物細胞培養可以獲得許多克隆細胞，核移植技術可以獲得克隆動物B．動物細胞培養應在含5%CO2的恒溫培養箱中進行，CO2的作用是刺激細胞呼吸C．體細胞核移植的過程中可通過基因槍法去除卵母細胞中的核D．動物細胞培養的原理是細胞增殖，動物體細胞核移植獲得克隆動物所依據的原理是動物細胞具有全能性【答案】A【解析】動物細胞培養技術是細胞水平上的克隆，可以獲得許多克隆細胞，核移植技術是個體水平上的克隆，可以獲得克隆動物，A正確；動物細胞培養應在含5%CO2的恒溫培養箱中進行，CO2的作用是維持培養液的pH，B錯誤；體細胞核移植的過程中可通過顯微操作的方法去除卵母細胞的細胞核，C錯誤；動物細胞培養的原理是細胞增殖，動物體細胞核移植獲得克隆動物所依據的原理是動物細胞核具有全能性，D錯誤。錯因分析：一是對動物細胞培養與核移植技術的結果區別理解不透，動物細胞培養是細胞水平的克隆，可以獲得許多克隆細胞，核移植技術是個體水平的克隆，可以獲得克隆動物；二是對動物細胞培養的條件及原因分析掌握不到位；三是對動物體細胞核移植技術的過程掌握不熟練；四是對動物細胞培養和核移植技術的應用原理區分不到位。解題技巧：細胞核移植流程圖類試題的解題方法例3下圖為克隆猴的流程示意圖。請回答下列問題：(1)我國克隆猴利用的是猴胎兒成纖維細胞，該細胞是已分化的體細胞，從理論上分析，它具有細胞的全能性，這是因為_______________________________________________。(2)克隆猴時需要進行“去核”操作，即去掉卵母細胞的細胞核。先在體外培養卵母細胞讓其分裂，一般選擇__________的細胞進行去核操作；然后進行核移植，即將體細胞的細胞核移到去核卵母細胞中形成重組細胞，此時采用的技術是________________；得到的重組細胞再進行人工激活使其分裂形成胚胎。(3)科學家將79枚克隆胚胎移植入21只代孕母猴中，最終只有兩只母猴正常懷孕產下“中中”和“華華”，它倆的性別是否一致？____________；原因是__________________________________。(4)克隆動物有很多優點：①可以加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育；②________________________________________。(5)靈長類生物克隆成功是克隆技術的重大突破，在該技術應用方面，應注意哪些潛在的風險？________________________________。【答案】(1)成纖維細胞的細胞核中含有猴的全部核基因(2)MⅡ期顯微注射技術(3)是“中中”“華華”的細胞核中遺傳物質一樣，是經過有絲分裂形成的(4)②可以增加瀕危物種的存活數量(或可以建立實驗動物模型研究人類疾病)(5)避免進一步擴大到對靈長類或者人的體細胞克隆，引發倫理問題審題流程：第一步觀察流程圖，了解核移植技術的實驗步驟通過觀察流程圖，概括出核移植的步驟包括體細胞的培養、卵母細胞的采集、將體細胞核移植到去核卵母細胞中，獲得重組細胞、激活重組細胞，發育成早期胚胎、胚胎移植。第二步對接教材相關知識，遷移應用流程圖中表示的是體細胞核移植技術，對接教材“動物體細胞核移植技術和克隆動物”一節，把教材中體細胞核移植技術的過程、相關步驟的操作及克隆動物性狀的分析等知識點進行遷移運用。第三步結合小題，逐個突破(1)由于成纖維細胞的細胞核中含有猴的全部核基因，因此理論上成纖維細胞具有全能性。(2)去核操作一般選擇MⅡ期的卵母細胞。體細胞的細胞核移到去核卵母細胞中形成重組細胞的方法是顯微注射技術。(3)79枚克隆胚胎為有絲分裂而來，其細胞核遺傳物質一致，即“中中”“華華”的細胞核中遺傳物質一樣，因此“中中”和“華華”的性別一致。(4)克隆動物的優點：①可以加速家畜遺傳改良進程，促進優良畜群繁育；②可以增加瀕危物種的存活數量；③可以建立實驗動物模型研究人類疾病等。(5)克隆技術潛在的風險：避免進一步擴大到對靈長類或者人的體細胞克隆，引發倫理問題。小練·素養達成1．1978年，被譽為“中國克隆之父”的童第周院士將黑斑蛙的體細胞核移植到去核未受精的卵中，使重組細胞發育成正常的蝌蚪。下列敘述正確的是 (

)A．黑斑蛙的成熟紅細胞不能作為該實驗的細胞核供體B．去核未受精的卵中不存在控制細胞代謝的遺傳物質C．重組細胞的細胞核是該細胞代謝和遺傳的控制中心D．重組細胞發育成蝌蚪體現了動物細胞的全能性【答案】C【解析】哺乳動物成熟紅細胞沒有細胞核，黑斑蛙不是哺乳動物，其成熟紅細胞有細胞核，可以作為該實驗的細胞核供體，A錯誤；去核未受精的卵中存在細胞質基因，故去核未受精的卵中存在控制細胞代謝的遺傳物質，B錯誤；細胞核是遺傳信息庫，是細胞代謝和遺傳的控制中心，故重組細胞的細胞核是該細胞代謝和遺傳的控制中心，C正確；重組細胞發育成蝌蚪體現了動物細胞核的全能性，D錯誤。2．(2024·北京大興期末)我國科學家利用基因編輯技術，獲得一只生物節律核心基因敲除的獼猴。取其成纖維細胞與去核的卵母細胞融合，將發育形成的早期胚胎植入代孕雌猴，獲得5只克隆猴，用于研究節律機制。以下敘述錯誤的是

(

)A．克隆猴基因組成差異小，作為實驗動物便于研究B．可用滅活的病毒誘導去核卵母細胞和成纖維細胞融合C．克隆猴的遺傳物質全部來自獼猴的成纖維細胞D．克隆猴的獲得體現了動物體細胞的細胞核具有全能性【答案】C【解析】由于克隆猴基因組成差異小，用克隆猴作為實驗動物，有利于對實驗中的無關變量的控制，有利于增強實驗的可信度，A正確；細胞融合的過程需要人工誘導，如聚乙二醇(PEG)融合法、滅活病毒誘導法、電融合法等，可用滅活的病毒誘導去核卵母細胞和成纖維細胞融合，B正確；克隆猴的遺傳物質主要來自獼猴的成纖維細胞的細胞核，少部分來自去核的卵母細胞，C錯誤；動物細胞核含有該物種的全套遺傳信息，克隆猴的獲得體現了動物體細胞的細胞核具有全能性，D正確。3．(2024·廣西桂林期末)癌癥早中期的患者往往通過相應的組織或者器官摘除來進行治療，但是組織和器官摘除往往嚴重影響患者的正常生活和身心健康，如圖是利用體細胞核移植技術生產器官的過程。下列有關說法不正確的是 (

)A．細胞A一般選用卵母細胞，因為其體積大易操作，營養豐富，含有激發細胞核全能性的物質B．胚胎干細胞分化成肝細胞、心肌細胞等多種體細胞是基因選擇性表達的結果C．核移植過程中供體理論上是提供細胞核，但操作過程中可以把整個細胞注入去核的卵母細胞中D．若通過克隆技術形成重組細胞并發育成一個新個體，則體現了動物細胞具有全能性【答案】D【解析】體細胞核移植過程中，受體細胞一般選擇MⅡ期的卵母細胞，原因是卵母細胞的細胞質內存在激發細胞核全能性表達的物質，而且卵母細胞體積大，便于操作，卵黃多，營養物質豐富，A正確；胚胎干細胞能定向誘導分化成多種細胞，細胞分化的實質是基因的選擇性表達，B正確；卵母細胞大，含有的細胞質較多，供體細胞的細胞質很少，供體細胞理論上提供細胞核，但操作過程中可以把整個細胞注入去核的卵母細胞中，對核移植性狀的遺傳幾乎無影響，C正確；克隆技術即體細胞核移植技術，是將一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中，使這個重組細胞發育成動物個體的技術，動物細胞核內含有該種動物的全套遺傳信息，具有發育成完整個體的潛能，因此通過克隆技術形成重組細胞并發育成一個新個體，體現了動物細胞核具有全能性，D錯誤。4．(2024·廣東江門期末)我國研究人員在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA，經體細胞核移植技術培育出第一批靈長類動物——食蟹猴，流程如