第3課時動物體細胞核移植技術和克隆動物[學習目標]1.闡明動物細胞核移植的概念和原理。2.概述體細胞核移植的過程。3.認同體細胞核移植技術的應用前景，客觀分析技術存在的問題。1．動物細胞核移植技術(1)概念：將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中，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)原理：動物細胞核的全能性。(3)哺乳動物核移植分類種類難易程度原因胚胎細胞核移植相對容易分化程度低，表現全能性相對容易體細胞核移植十分困難分化程度高，表現全能性十分困難(4)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其分化前的功能狀態。②對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術尚不完善。2．體細胞核移植過程3．體細胞核移植技術的應用前景(1)畜牧生產方面：加速家畜遺傳改良進程、促進優良畜群繁育。(2)醫藥衛生領域①轉基因克隆動物作為生物反應器，生產珍貴的醫用蛋白。②轉基因克隆動物的細胞、組織或器官可以用于異種移植。③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發生免疫排斥反應。(3)科學研究①了解胚胎發育及衰老過程。②分析致病基因，研究疾病的致病機制，開發相應藥物。(4)保護瀕危物種方面：保護瀕危物種，增加瀕危物種的存活數量。4．體細胞核移植技術存在的問題(1)成功率非常低，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)絕大多數克隆動物存在健康問題，表現出遺傳和生理缺陷，如體形過大、異常肥胖、發育困難、臟器缺陷和免疫失調等。判斷正誤(1)克隆動物的遺傳物質全部來自供體細胞()(2)重構胚具有發育成完整個體的能力()(3)激活重構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)√提示(1)克隆動物的細胞核遺傳物質全部來自供體細胞，細胞質遺傳物質來自供體細胞和去核卵母細胞。任務：探究動物體細胞核移植相關問題1．為什么要選擇MⅡ期卵母細胞作為受體細胞？提示MⅡ期卵母細胞具備受精能力，細胞質中含有激發細胞核全能性表達的物質和營養條件。2．在將體細胞的細胞核移植到卵母細胞之前，必須先對卵母細胞進行去核操作，目的是使核移植的胚胎或動物的核遺傳物質全部來自有重要利用價值的動物提供的體細胞。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、紫外線短時間照射和化學物質處理等方法去核。3．在進行動物細胞核移植操作時，注入卵母細胞的是供體細胞還是其細胞核？為什么？提示注入卵母細胞的是供體細胞。這種方法操作簡便，對卵母細胞損傷較小。4．克隆動物是對體細胞供體動物100%的復制嗎？為什么？提示不是；克隆動物細胞核中的遺傳物質來自供體動物，但細胞質中的遺傳物質同時來自供體細胞和受體卵母細胞；此外，生物性狀還受環境因素的影響。5．動物細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；動物細胞核移植最終得到的個體的細胞核中的遺傳物質完全來自同一個個體，不是精卵受精得到的，因此屬于無性生殖。1．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．從供體取出組織用動物細胞培養技術培養B．用滅活的病毒促進體細胞核與MⅡ期的去核卵母細胞融合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進行移植，使其發育成完整個體答案B解析將體細胞核與MⅡ期的去核卵母細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．華南虎是原產中國的老虎品種，已有近30年沒有野生華南虎出現的報告，一些專家認為野生華南虎已經瀕臨滅絕。科學工作者嘗試用普通老虎完成體細胞克隆華南虎的研究，如圖是其培育過程。請據圖回答下列問題：(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)有人設想將虎的體細胞與牛的體細胞進行融合，以獲得新物種“虎—牛”，你認為依據目前的生物技術和理論能否實現這一愿望？_______________________________。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分裂過程中適用(4)不能高度分化的動物細胞全能性受到限制，虎和牛體細胞雜交后得到的雜交細胞不能正常發育成完整個體解析(1)由克隆華南虎的過程可知，華南虎A提供細胞核，普通虎B提供細胞質，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只提供胚胎發育的場所，沒有提供遺傳物質給虎D。(3)核移植過程沒有經過兩性生殖細胞的結合，屬于無性生殖，沒有減數分裂過程，不遵循孟德爾遺傳定律。(4)高度分化的動物細胞全能性受到限制，因此無論是高度分化的動物體細胞，還是不同種動物體細胞融合后的雜交細胞，經細胞培養只會發生細胞增殖，無法形成個體，動物體細胞的全能性無法體現。課時對點練[分值：100分]第1～12題，每題6分，共72分。題組一體細胞核移植及其過程1．下列對動物細胞核移植技術的描述中，錯誤的是()A．哺乳動物細胞核移植包括胚胎細胞核移植和體細胞核移植B．體細胞核移植的過程中可通過顯微操作去除卵母細胞中的核C．體細胞核移植過程中通常采用減數分裂Ⅱ中期的卵母細胞作為受體細胞D．通過體細胞核移植方法生產的克隆動物是對供核動物進行了100%的復制答案D解析通過體細胞核移植方法生產的重構胚中，核遺傳物質是供體細胞提供的，但細胞質是卵母細胞和供體細胞共同提供的，所以不是對供核動物進行了100%的復制。2．(2024·南京高二期中)在動物體細胞核移植中，非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難，我國科學家攻克了這一障礙，成功獲得了體細胞克隆猴。下列關于體細胞克隆猴相關技術及意義的敘述，錯誤的是()A．非人靈長類供體細胞核在去核卵母細胞中能夠完全恢復其分化前的狀態B．體細胞克隆猴為探索建立更接近人類的醫學動物模型提供了新途徑C．可用梯度離心、紫外線短時間照射等方法在沒有穿透卵母細胞透明帶的情況下實現去核或使其中DNA變性D．形成重構胚后可加入化學藥物將其激活，且需要在體外培養一段時間答案A解析非人靈長類動物的體細胞核移植非常困難，主要原因一方面是供體細胞的細胞核在去核卵母細胞中不能完全恢復其分化前的功能狀態，這導致了胚胎發育率低；另一方面是對非人靈長類動物胚胎進行操作的技術尚不完善，A錯誤。3．核移植的受體細胞是MⅡ期卵母細胞，下列有關說法錯誤的是()A．MⅡ期卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核全能性表達的物質B．MⅡ期卵母細胞體積比較大，操作起來相對容易C．可以把供體細胞直接注入去核的卵母細胞中D．MⅡ期卵母細胞對克隆動物的遺傳特性沒有任何影響答案D解析克隆動物的細胞核中遺傳物質來自供體細胞核，細胞質中的遺傳物質主要來自MⅡ期卵母細胞，因此卵母細胞對克隆動物的性狀也會產生影響，D錯誤。4．(2023·張家口高二期中)下列有關動物細胞核移植的說法錯誤的是()A．哺乳動物體細胞核移植的難度高于胚胎細胞核移植B．對MⅡ期的卵母細胞去核操作實質上是去除紡錘體—染色體復合物C．核移植得到克隆動物的過程屬于無性生殖D．動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度無關答案D解析動物體細胞表現全能性的難易程度與其分化程度有關，分化程度越低，表現全能性越容易，D錯誤。5．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，融合后的細胞經卵裂形成早期胚胎，再植入母羊丙的子宮內。下列相關敘述正確的是()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。題組二體細胞核移植技術的應用前景及存在的問題6．根據體細胞核移植技術的特點進行推斷，體細胞核移植技術可以用來()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為科學研究提供實驗動物⑤構建轉基因克隆動物，作為生物反應器，大規模生產珍貴醫用蛋白A．①②③④⑤B．①②③④C．②③④⑤D．③④⑤答案D解析利用體細胞核移植技術，只能增加動物的個體數量，不能提高遺傳多樣性，①錯誤；核移植技術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，并受環境的影響，②錯誤。7．(2024·保定高二期中)動物細胞核移植技術可以用來研究胚胎發育過程中細胞核和細胞質的功能及二者之間的相互關系，也可以用來探討遺傳、發育和細胞分化等方面的一些問題。下列相關敘述錯誤的是()A．將該技術用于優良動物的克隆，可使某種性狀的個體數量增加B．通過體細胞核移植技術獲得克隆動物技術的成功率已經非常高C．克隆遺傳背景相同的動物，可通過它們之間的對比來分析致病基因D．克隆特定疾病模型的動物，利于研究致病機理以及開發合適的藥物答案B解析盡管通過體細胞核移植技術已經獲得了多種克隆動物，但該技術的成功率仍然非常低，各個技術環節也有待進一步改進，B錯誤。8．下列關于動物細胞核移植技術和克隆動物的敘述，正確的是()A．目前在實驗中，科學家可以用類似植物組織培養的方法獲得完整的動物個體B．核移植得到的克隆動物一般不存在健康問題C．利用動物細胞核移植技術可有選擇地繁殖某一性別的動物個體D．核移植過程中的受體細胞最好是受精卵答案C解析高度分化的動物細胞的全能性受到限制，所以不能用類似植物組織培養的方法獲得完整的動物個體，A錯誤；克隆技術并沒有完全成熟，絕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，B錯誤；細胞核移植過程中通常采用MⅡ期的卵母細胞作為受體細胞，D錯誤。9．常用的核移植方法主要有細胞質內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胞的細胞核吸出注入去核卵母細胞的細胞質內；后者是直接將供體細胞注入去核卵母細胞透明帶內，然后促使兩個細胞融合，從而具有發育的全能性。我國科學家培育出的體細胞克隆猴“中中”和“華華”采用的就是后者。下列有關敘述正確的是()A．供體細胞注入卵母細胞透明帶內后，就可自行進入卵母細胞B．“中中”和“華華”的性狀由多個親本共同決定，屬于有性生殖C．相比之下，透明帶下注射法對供體細胞核和卵母細胞的損傷更小D．“中中”和“華華”核DNA均來自供體細胞，質DNA均來自去核卵母細胞答案C解析供體細胞注入卵母細胞透明帶內后，需要電融合法誘導才能使供體細胞進入卵母細胞形成重構胚，A錯誤；體細胞克隆猴“中中”和“華華”的形成屬于無性生殖，B錯誤；用微型注射針將供體細胞的細胞核吸出可能會破壞細胞核，而透明帶下注射法是直接將供體細胞注入去核卵母細胞透明帶內，對供體細胞核和卵母細胞的損傷更小，C正確；“中中”和“華華”是由透明帶下注射法形成的，核DNA均來自供體細胞，但質DNA來自去核卵母細胞和供體細胞，D錯誤。10．(多選)中國科學家首次利用基因編輯方法，并通過體細胞克隆技術，獲得5只生物節律核心基因BMAL1敲除的克隆猴，這5只小猴的生物節律紊亂。下列說法錯誤的是()A．體細胞克隆猴的成功培育對于醫學研究具有重要意義B．該過程運用了細胞核移植技術，接受供體細胞核的是發育到MⅠ期的初級卵母細胞C．培育生物節律紊亂的小猴過程中，需要對重構胚進行培養并進行胚胎移植D．培育生物節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胚答案BD解析接受供體細胞核的是發育到MⅡ期的次級卵母細胞，B錯誤；體細胞核移植過程中，用物理或化學方法(如電刺激、Ca2＋載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構胚，使其完成細胞分裂和發育進程，D錯誤。11．(多選)(2024·唐山高二期中)培育克隆猴的流程如圖所示，下列相關敘述正確的是()A．體細胞克隆猴的線粒體DNA都來自去核的卵母細胞B．體細胞克隆猴的培育成功體現了動物體細胞的全能性C．去除卵母細胞的細胞核時，可通過顯微操作技術去除細胞核D．組蛋白的甲基化水平降低和乙酰化水平升高可提高重構胚的發育率答案CD解析圖中注入卵母細胞的是供體細胞，克隆猴的線粒體DNA來自胎猴的體細胞和去核的卵母細胞，A錯誤；體細胞克隆猴的培育成功體現了動物體細胞核的全能性，B錯誤。12．(多選)某研究人員將患有線粒體疾病婦女的受精卵中的細胞核移植到健康婦女捐獻的去核的卵母細胞中，最終產下了健康的嬰兒。下列敘述正確的是()A．此項技術的基礎是動物細胞培養B．此項技術的原理與克隆羊“多莉”完全相同C．健康婦女捐獻的卵母細胞的細胞質具有調控移入細胞核發育的作用D．嬰兒出生后具有患病婦女及其丈夫以及捐獻健康卵母細胞的婦女三方的遺傳特征答案ACD解析此項技術用的是受精卵的細胞核，而克隆羊“多莉”用的是高度分化的體細胞的細胞核，分化程度不同，B錯誤；該嬰兒細胞的核基因由形成受精卵的夫婦提供，細胞質基因由提供去核的卵母細胞的婦女提供，D正確。13．(14分)2017年11月27日，世界上首例體細胞克隆猴“中中”誕生；12月5日，第二例克隆猴“華華”誕生。我國科學家攻克了與人類相近的靈長類動物獼猴的體細胞克隆的難題。獲得克隆猴的流程如圖所示，據圖回答下列問題：(1)“中中”“華華”的性狀與________(填“核供體”“卵母細胞供體”或“代孕”)動物的性狀基本無關。(2)圖示過程運用了__________________(填“胚胎細胞核移植”或“體細胞核移植”)技術，該技術難度________，原因是_____________________________________________________。(3)欲獲得單個雌獼猴體細胞，可用__________________酶處理動物組織。過程①表示去除卵母細胞的細胞核，該過程一般要將卵母細胞培養至______期再進行。(4)與克隆羊“多莉”培養成功一樣，“中中”和“華華”克隆獼猴的成功證明了________________________________________________________________________。胰蛋白酶或膠原蛋白MⅡ(4)動物已分化的體細胞的細胞核具有全能性解析代孕動物只是為通過核移植技術得到的胚胎的發育提供營養物質和發育場所，因此克隆猴的性狀與代孕動物的性狀無遺傳關系。14．(1