2017-2018学年高中生物第章细胞工程第节动物细胞工程-体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用同步备课教学案.docx

第2课时体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用目标导读 1.结合教材P58图316，阐述动物体细胞克隆技术。2.阅读教材P5960内容，了解快速繁殖优良品种和克隆转基因动物。3.结合教材P6061图文，熟悉拯救濒临灭绝的动物和培育人造器官。重难点击 1.动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。2.动物细胞工程的应用。古代神话里孙悟空用自己的汗毛变成无数个小孙悟空的离奇故事，表达了人类对复制自身的幻想。1978年，美国科幻小说家罗维克(D.Rorvick)写了一本名叫克隆人(The Cloning of a man)的书，内容是一位富商将自己体细胞核移植到一枚去核卵中，然后将其在体外卵裂成的胚胎移植到母体子宫中，经过足月的怀孕，最后生下了一个健康的男婴，这个男婴就是一个克隆人。现在，克隆人已经不是科幻小说里的梦想，而是呼之欲出的现实。由于克隆人可能带来复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度。克隆人，真的如潘多拉盒子里的魔鬼一样可怕吗？我们应该怎样正确看待克隆技术呢？一、动物体细胞克隆技术1概念将动物的一个体细胞的细胞核取出，移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。2原理已分化的动物细胞的细胞核仍具有一定的全能性，一定条件下能发育成一个完整的个体。3过程4优点体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生，以及其他领域有着广泛的应用前景。5缺点动物体细胞克隆实验的成功率很低，克隆过程中还有许多技术有待进一步发展和完善。克隆动物存在健康问题，表现出生理缺陷、遗传缺陷等。克隆羊多莉的产生过程如下，据图分析：1能否直接用A羊的一个乳腺细胞来培养新的个体？原因是什么？答案不能。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答案D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：克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵细胞。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改变动物的基因型答案D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A2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克隆马答案C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答案C4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答案B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、雌激素答案A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()发生了基因突变提供卵细胞的雌猫细胞质基因进行了表达表现型是基因型与环境共同作用的结果代孕花斑猫妈妈的基因进行了表达A BC D答案B4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基因工程答案D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答案C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答案C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答案C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”答案A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答案B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答案A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122007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