高中生物细胞工程第2节动物细胞工程第2课时体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用同步备课教学案北师大版Word文档格式.docx
《高中生物细胞工程第2节动物细胞工程第2课时体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用同步备课教学案北师大版Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中生物细胞工程第2节动物细胞工程第2课时体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用同步备课教学案北师大版Word文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
动物细胞的全能性随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到抑制，全能性表达很难。
2．为什么要选择卵细胞作为受体细胞？
答案 卵细胞体积大、易操作；
卵细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质。
3．在体细胞的细胞核移植到受体卵细胞之前，为什么必须先去掉受体卵细胞的细胞核？
答案 保证由体细胞的细胞核主导发育成新的个体，排除卵细胞核中遗传物质的影响。
4．多莉的遗传物质是对母羊A的100%的复制吗？
并分析原因。
答案 不是。
克隆过程中细胞核来自供体母羊A，而其细胞质中的遗传物质来自母羊B的细胞质。
5．动物体细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖？
答案 无性生殖。
1．下列关于体细胞克隆的叙述中，错误的是（ ）
A．供体为体细胞的细胞核
B．受体为去核卵细胞的细胞质
C．细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤
D．克隆出的后代与供体的遗传物质和表现型完全一致
答案 D
解析 一方面克隆后代的遗传物质中只有核遗传物质与供体的遗传物质相同，细胞质中的遗传物质来自于提供卵细胞的个体，另一方面表现型与环境有关。
2．山东曹县的五里墩被人们称为克隆村。
前几年，该村的一头代孕母牛竟一次生下了五头花色几乎完全一样的克隆牛。
下面与此相关的叙述正确的是（ ）
A．供体细胞来自一头花公牛
B．供体细胞来自一头黑色母牛
C．代孕母牛一定是一头花牛
D．供体细胞来自一头花公牛或母牛
解析 因为这五头克隆牛的花色完全一样，可知它们的供体细胞是来自同一头花牛；
由于不知道这五头克隆牛的性别，故可知它们的供体细胞可能来自一头花公牛或母牛。
题后归纳
动物细胞核移植的条件及结果
（1）核移植一般选择去核的卵细胞，因为卵细胞体积大，易操作，含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
一般不选择生殖细胞作为供核细胞，因为生殖细胞与正常体细胞相比，遗传物质减半。
（2）核移植时，一般先用电刺激使供、受体细胞融合，再用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。
（3）核移植过程中细胞核只来自于一个个体，因此核遗传物质与供核个体的相同，属于无性繁殖，不会改变生物体的基因型。
（4）克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同，但不是完全相同，因为：
①克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵细胞。
②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境的影响。
二、动物细胞工程的应用
1．利用克隆技术快速繁殖优良品种
（1）无性繁殖的克隆技术可以完整地保持种畜的优良性状。
（2）体细胞克隆可以在短时间内得到大量的具有相同优良遗传基因的克隆动物。
（3）可以控制性别，定向培育人们需要的牲畜。
2．克隆转基因动物
（1）转基因的克隆动物：
在进行移植细胞核之前，把外源基因整合到细胞核的染色体上，在克隆的同时进行转基因操作而获得的动物。
（2）实例：
携带有胰蛋白酶抑制剂基因的克隆山羊的羊奶中含有胰蛋白酶的抑制剂，患者喝了这种羊奶可以治疗哮喘病和肺气肿。
3．利用克隆技术拯救频临灭绝的动物
（1）1999年，中国科学家们利用大熊猫的体细胞与兔的卵母细胞融合，得到了发育的胚胎。
（2）2002年初，美国与印度科学家联合将被冷冻保留下的印度野牛表皮细胞的细胞核移植到普通奶牛的无核卵细胞中，并在奶牛的子宫内使融合细胞进行生长发育，成功克隆出了一头印度野牛。
4．培育人造器官
（1）思路：
利用体细胞克隆技术对病人自身的细胞进行培养获得胚胎干细胞，进一步获得各种组织，利用这些再造组织用来“修复”和“再造”病人受伤的器官。
（2）优点：
再造的器官或组织移植后不会产生任何排异反应。
归纳提炼 不同层次的克隆
克隆水平
概念
分子水平（DNA克隆）
是将某一特定DNA片段通过重组DNA技术插入到运载体（如质粒和病毒）中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”
细胞水平
是指由一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。
比如，使一个单一细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞群体即为一个细胞克隆
个体水平
是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个整体
植物个体的克隆
如由一个胡萝卜中的两个以上的体细胞发育成一群遗传背景完全一样的胡萝卜群体就是克隆。
克隆过程实际上是一个无性繁殖过程
动物个体的克隆
动物体细胞克隆是将供体细胞的细胞核与受体去核卵细胞的细胞质进行人工组合，借助于卵细胞的发育能力，经过培养发育成胚胎进而形成个体的技术。
体细胞克隆的关键是细胞核移植技术
1．“人造耳朵”利用了什么技术？
等耳朵生长完整后能直接移植给病人吗？
答案 利用了细胞培养技术；
能直接移植给病人。
2．总结体细胞克隆技术在畜牧业中的应用。
答案
（1）加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群的繁育。
（2）在保护濒危物种方面，有望利用体细胞克隆技术增加这些动物存活数量。
3．一只羊的卵子核被另一只羊的体细胞核替换后，这个卵子经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果生下了一只羊羔，这种克隆技术具有多种用途，但是不能（ ）
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种
D．改变动物的基因型
解析 由于核基因来自体细胞，所以不会改变动物的基因型。
4．下列有关拯救濒危动物的叙述中，错误的是（ ）
A．动物克隆是抢救和保护珍稀动物和濒危动物的有力措施
B．克隆印度野牛利用了核移植技术和胚胎移植技术
C．克隆大熊猫利用了细胞融合技术和胚胎移植技术
D．濒危动物的消失将会影响生态系统的平衡
答案 C
解析 克隆印度野牛利用了核移植技术，即把野牛的表皮细胞核移植到去核的普通奶牛的无核卵细胞中，形成重组胚胎，然后进行移植培养。
也说明克隆技术可以使灭绝的动物再重新复活。
克隆大熊猫目前只得到发育的胚胎。
1．“多莉”羊是（ ）
A．体细胞克隆成功的产物
B．性细胞克隆成功的产物
C．转基因动物成功的产物
D．动物组织培养成功的产物
答案 A
2．下列属于我国已经克隆培育出的优良品种的是（ ）
A．克隆大熊猫B．克隆羊多莉
C．克隆优质奶牛D．克隆马
解析 克隆大熊猫属于拯救濒危动物，并且目前还没有成功。
克隆羊多莉是英国科学家研究培育的，克隆马是意大利科学家培育的。
3．乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一只马羔。
下列叙述正确的是（ ）
A．直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎来
B．马羔的性状完全与甲马相同
C．此项技术可用于保护濒危物种
D．该过程可以很好地证明动物细胞的全能性
4．下列有关克隆动物及其用途的叙述中，错误的是（ ）
A．克隆马解决了优质雄性赛马繁育后代的问题
B．携带胰蛋白酶抑制剂基因的克隆山羊的羊乳中含有胰蛋白酶
C．克隆动物都需要胚胎移植技术的支持
D．利用病人细胞克隆出的组织移植后不会发生免疫排斥
答案 B
解析 羊乳中含有胰蛋白酶的抑制剂。
5．现有A和B两个肉牛品种，A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质，B品种牛则为B细胞核、B细胞质。
请回答下列问题：
（1）如果要获得一头克隆牛，使其细胞由A细胞核和B细胞质组成，基本步骤是：
从A品种牛体内取出体细胞，进行体外培养，然后再从培养细胞中取出________注入B品种牛的________卵细胞中，经过某种刺激和培养后，可形成胚胎，该胚胎被称为__________，将该胚胎移入代孕母牛的________中，通过培育可达到目的。
（2）上述过程中运用了克隆技术中的哪些技术？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）克隆牛的产生说明______________具有全能性。
由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比，杂交牛细胞核的遗传物质来自______个亲本，细胞质主要来自______性亲本，克隆牛和杂交牛的遗传物质组成________（填“相同”或“不同”）。
（4）请举一例，说明克隆牛培育成功的实际意义。
答案
（1）细胞核 去核 重组胚胎 子宫
（2）动物细胞核移植和动物细胞培养 （3）动物体细胞核 两 雌 不同 （4）保存濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官等
解析 动物的克隆所用的方法是细胞核移植，也就是把动物体细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，然后经过某些刺激和培养后形成重组胚胎，再移入代孕动物的子宫中继续发育，从而获得克隆个体。
克隆动物的成功说明了动物体细胞核具有全能性，克隆动物的遗传特性与提供细胞核的个体基本一致。
在体细胞克隆动物中不仅用到了细胞核移植技术，还用到了动物细胞培养技术。
课时作业
[基础过关]
1．如果用动物的细胞进行克隆实验，应该选择的细胞核不能来源于（ ）
A．乳腺细胞
B．卵细胞
C．胃腺细胞
D．囊胚时期的胚胎细胞
解析 因为卵细胞中染色体数目只有正常体细胞染色体数目的一半。
2．在克隆羊培育过程中，将雄羊的体细胞核移入雌羊的去核卵细胞中。
产生该克隆羊的方式及该克隆羊发育成熟后所分泌的性激素依次是（ ）
A．无性生殖、雄激素
B．无性生殖、雌激素
C．有性生殖、雄激素
D．有性生殖、雌激素
解析 克隆羊的产生属于无性生殖。
由于是雄羊供核，故此克隆羊的性别为雄羊，所分泌的性激素是雄激素。
3．美国得克萨斯州科学家培育出世界上第一只克隆猫，这只小猫毛色花白，看上去完全不像生养它的斑猫妈妈，也不完全像为它提供细胞核的基因猫妈妈。
对该克隆猫毛色的解释合理的是（ ）
①发生了基因突变 ②提供卵细胞的雌猫细胞质基因进行了表达 ③表现型是基因型与环境共同作用的结果 ④代孕花斑猫妈妈的基因进行了表达
A．①B．②③
C．②③④D．①②③④
4．中科院动物研究所与福州大熊猫研究中心合作，通过将大熊猫细胞核植入去核后的家兔卵细胞中，在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎，表明我国大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列。
下列描述与克隆无关的是（ ）
A．“复制”B．无性繁殖
C．组织培养D．基因工程
解析 克隆是指遗传上完全相同的分子、细胞或来自同一祖先的生物个体的无性繁殖群体。
基因工程是把外源基因导入到受体细胞内，与克隆无关。
5．下列不属于动物细胞工程应用的是（ ）
A．大规模生产干扰素，用于抵抗病毒引起的感染
B．为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞
C．大规模生产食品添加剂、香料等
D．保护濒危物种，增加这些动物的存活率
解析 大规模生产食品添加剂、香料等是通过组织培养技术来大量生产的。
6．美国杜克大学医疗中心的一个研究小组利用成年猪的动脉血管细胞和模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功地在实验室里培育出新的动脉血管。
这种血管的外形和功能都与真的血管一样，这一研究成果是生物组织培养工程领域的重大进展。
下列关于以上技术的叙述中，不正确的是（ ）
A．属于“克隆”
B．可能要利用去核卵细胞
C．关键是激发血管细胞的“全能性”
D．关键是激发血管细胞发育成血管的潜能
解析 该技术属于动物细胞克隆，离体后提供适宜的培养环境，激发体细胞发育成各种组织、器官的潜能。
[能力提升]
7．下列有关动物细胞全能性的叙述，错误的是（ ）
A．低等动物细胞全能性一般比较容易体现
B．受精卵第一次卵裂产生的细胞具有全能性
C．造血干细胞在体外培养可培育成一个生物体
D．癌细胞仍可能分化成为各种正常细胞，因为它保留了基因组的完整性
解析 造血干细胞有多能干细胞和专能干细胞，它们都已出现了不同程度的分化，部分基因已关闭，不能表现出全能性。
8．英国科学家首次用羊的体细胞（乳腺细胞）成功地培育出一只小母羊，取名为“多莉”，这一方法称之为“克隆”。
以下四项中与此方法在本质上最接近的是（ ）
A．将兔的早期胚胎分割后，分别植入两只母兔子宫内，并最终发育成两只一样的兔子
B．将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上，培育出具有抗病能力的烟草新品种
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的B淋巴细胞融合成杂交瘤细胞
D．将人的精子与卵细胞在体外受精，待受精卵在试管内发育到囊胚期时，再植入女性子宫内发育成“试管婴儿”
解析 通过克隆技术培育成的后代，由于遗传物质异常相似，在性状表现上也异常相似；
将兔的早期胚胎经分割后，形成的多块组织（或细胞）在遗传物质的组成上是相似的，培育出的兔子性状表现也很相似。
9．哈佛大学的科学家研究发现，从怀孕妇女胎盘的羊水中发现的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、血管、肌肉、神经以及肝脏等。
以下有关说法不正确的是（ ）
A．这个实验证明了干细胞具有一定程度的分化全能性
B．从羊水中提取的干细胞与由其生成的肌肉细胞的染色体组成不一样
C．这些骨骼、血管、肌肉、神经等的形成是细胞分裂与分化的结果
D．这些干细胞可以生成种类更多、价值更高的人体细胞，将有更多的医学用途
解析 干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，说明干细胞具有全能性。
干细胞通过有丝分裂使细胞数目增多，通过细胞分化产生不同的组织，但在这些过程中细胞中的染色体组成保持不变。
10．在细胞工程中，选择合适的生物材料是成功的关键。
下列选择不合理的是（ ）
A．选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞
B．选择胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率
C．选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗
D．选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体
解析 高度分化的动物体细胞已经没有分裂能力，因此对其培养得不到大量细胞。
11．世界上第一只克隆绵羊“多莉”的培育过程如图所示，请据图回答下列问题：
（1）写出图中a、b所指的细胞工程名称：
a．____________；
b.____________。
（2）实施细胞工程a时，所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因：
___________________。
（3）“多莉”面部的毛是____________，请根据遗传学原理说明判断根据：
______________。
（4）继植物组织培养之后，克隆绵羊的培育成功，证明动物细胞的细胞核也具有____________。
（5）请举一例，说明克隆绵羊培育成功的实际意义。
答案
（1）细胞核移植 胚胎移植
（2）卵细胞体积大、易操作；
含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件（3）白色 “多莉”的细胞核基因来自于白面绵羊 （4）全能性 （5）保护濒危物种，繁育优良品种，医学上克隆器官等
12．2007年日本研究人员依靠体细胞克隆技术进行反复“拷贝”，成功培育出第四代克隆猪。
这个研究小组培育的第一代克隆猪于2004年4月诞生，此后，他们又从长大的克隆猪唾液腺中提取细胞，将其细胞核植入未受精的卵子，依次培育出第二代和第三代克隆猪。
研究人员说，猪与人类身体构造相似，克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物。
根据材料回答下列问题：
（1）克隆猪的培育利用了动物细胞核的________性。
（2）在细胞核植入受体卵细胞之前，要用显微针去除卵细胞的__________，再将唾液腺细胞核注入其中。
在体细胞核移植技术中往往以卵细胞作为受体，是因为___________________。
核移植成功后，用物理或化学方法激活受体细胞，目的是_____________________。
（3）上述体细胞核移植方法生产的第四代克隆猪，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？
__________，理由是_______________________________________________________。
（4）请举一例说明“克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物”：
__________________。
（5）在第四代克隆猪培育的过程中，要进行动物细胞的体外培养过程，培养时需要满足的条件有__________________________________________________________。
答案
（1）全能
（2）细胞核 含有丰富的营养物质、体积大，易操作 使其进行分裂和发育 （3）不是 卵细胞的细胞质内也有遗传物质DNA，也控制后代的性状表达，且生物性状受基因和环境共同作用 （4）克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；
在治疗疾病时，克隆动物的细胞、组织、器官可以作为异体移植的供体等（答案合理即可） （5）适宜的温度、pH及气体环境条件以及无菌、无毒的环境
解析 动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核的全能性，通过核移植产生的克隆动物，其遗传物质与供核动物并不完全相同，因为卵细胞的细胞质内也有遗传物质DNA，也控制后代的性状表达。
动物细胞培养具有许多重要用途，如克隆动物可以作为生物反应器，生产许多珍贵的医用蛋白；
在治疗疾病时，克隆动物的细胞、组织、器官可以作为异体移植的供体等。
13．美国科学家已经在实验室中成功培育出人的膀胱，并成功移植到7名患者体内。
该培育过程是：
从患者的膀胱上取下普通邮票一半大小的活细胞样本，将样本中的胶原质剥下，将肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养，约一周后将这些细胞放在一些海绵形状的可生物降解的由胶原质制成的“支架”上继续培养；
再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满“支架”，膀胱上皮在内，肌肉在外。
医生将“新膀胱”移植到患者膀胱的上面。
这样新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功能的部分。
培育过程如图所示：
根据以上资料回答下列问题：
（1）a过程属于克隆技术中的________________。
在培养基中的培养相当于____________培养。
（2）b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是____________的结果，由这些细胞再分别形成肌肉和膀胱上皮的过程要经过__________________。
（3）用接受移植者的体内细胞培育出“新膀胱”不会发生排异现象，请举一与之相似的实例：
____________________________________________________________________________________________________________。
答案
（1）动物细胞培养 原代
（2）细胞分裂 细胞分化 （3）如用取自烧伤病人皮肤的健康细胞进行培养，获得大量自身的皮肤细胞，移植后也不会发生排异现象
解析 从题干所给信息可知：
a过程属于克隆技术中的动物细胞培养过程，是将剥离的小块膀胱上皮细胞放在培养基中培养，属于原代培养。
细胞克隆中细胞增殖都是通过有丝分裂完成的，克隆后的后裔细胞又形成肌肉和膀胱上皮，说明细胞又经过了细胞分化。
[真题体验]
14．（2015·
天津，6改编）2015年2月3日，英国议会下院通过一项历史性法案，允许以医学手段培育“三亲婴儿”。
三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。
据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿
C．三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核
D．三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术
解析 三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者卵细胞，可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，故A正确。
三亲婴儿细胞核基因（染色体）来自母亲和父亲，捐献者携带的红绿色盲基因（细胞核基因）不传给该婴儿，故B正确，C错误。
三亲婴儿的培育还需要动物细胞培养技术，故D正确。
升级会员 