《动物体细胞核移植技术和克隆动物》课件

三动物体细胞核移植技术和克隆动物第2章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习素养目标课前篇自主预习一、动物细胞核移植技术1.概念(1)供体:动物的一个细胞,其作用是提供细胞核。(2)受体:去掉细胞核的卵母细胞。MⅡ期卵母细胞(3)结果:形成重组细胞,最终发育成动物个体。2.分类哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植。3.非人灵长类动物的体细胞核移植困难的原因(1)供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态。(2)对非人灵长类动物胚胎进行操作的技术尚不完善。二、体细胞核移植的过程

自我检测1.动物细胞核移植技术的原理是动物细胞核具有全能性、细胞膜具有一定的流动性。判断下列有关动物体细胞核移植的表述是否正确。(1)经动物细胞核移植技术培育出的新个体只有一个亲本的遗传性状。(

×

)(2)动物细胞核移植技术的原理是动物细胞的全能性。(

×

)(3)选择卵母细胞作为核移植的受体细胞的主要原因是该细胞大,显微操作方便。(

×

)(4)动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。(

√

)2.科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠,培育过程如图所示。下列叙述错误的是(

)A.细胞A为培育到MⅡ期的卵母细胞B.克隆鼠的遗传物质主要来自小鼠成纤维细胞C.利用胚胎干细胞作为核供体更难培育克隆鼠D.在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象答案

C解析

用于细胞核移植的受体细胞为培育到MⅡ期的卵母细胞;由于重组细胞的细胞核来自小鼠成纤维细胞,因此克隆鼠的遗传物质主要来自小鼠成纤维细胞;胚胎干细胞进行核移植更容易成功,是由于其分化程度低,全能性表达更容易;动物细胞培养时常常表现出贴壁生长和接触抑制现象。三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题1.应用前景(1)畜牧生产:加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。(2)医药卫生:建立转基因体细胞系,利用转基因克隆动物作为生物反应器,生产医用蛋白。(3)治疗人类疾病:转基因克隆动物细胞、组织和器官可以用于异种移植。(4)使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程。(5)保护濒危物种:增加濒危物种的存活数量。2.存在问题(1)成功率非常低。(2)理论研究较为滞后。(3)克隆动物存在健康问题,表现出遗传和生理缺陷。自我检测1.体细胞核移植技术在畜牧生产、医药卫生等领域有着广泛的应用前景。判断下列有关体细胞核移植技术应用的表述是否正确。(1)克隆动物技术成功率很高。(

×

)(2)克隆动物与核供体动物的遗传物质完全相同。(

×

)(3)克隆特定疾病模型的动物可用于疾病的研究和药物开发。(

√

)(4)体细胞核移植技术可以扩大濒危动物种群数量,有效提高生物多样性。(

×

)2.科学家培育克隆羊时,使用了三种细胞核的供体细胞,分别将这些细胞核移入去核卵母细胞的细胞质中,形成重组细胞,发育成重组胚胎,这些重组胚胎的发育情况如下,据此分析正确的是(

)细胞核供体细胞类型妊娠数/受体母羊数乳腺上皮细胞1/13胚胎成纤维细胞4/10早期胚胎细胞14/27A.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行B.重组细胞的发育与去核卵母细胞的细胞质无关C.早期胚胎细胞作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高D.培养动物细胞的培养液中含维生素、激素等多种能源物质答案

C解析

细胞核移植主要在同种动物细胞的普通细胞与去核卵细胞之间进行,不是同种组织;去核卵母细胞的细胞质会促进重组细胞的发育,表达出全能性;早期胚胎细胞分化程度低,作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高;培养动物细胞的培养液中需含维生素、生长因子等物质,但它们不是能源物质。课堂篇探究学习探究点动物体细胞核移植技术[流程分析]下图为体细胞核移植过程图,请据图思考并回答下列问题。

1.体细胞核移植技术为什么要选择MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞?提示

因为MⅡ期的卵母细胞体积大,易操作,细胞质中含有促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。2.移植前,为什么要去除卵母细胞的细胞核?提示

为使核移植后的动物的遗传物质尽可能多地来自供体动物细胞提供的细胞核。3.将供体细胞注入去核的卵母细胞后,要用物理或化学方法处理,其目的是什么?提示

核移植时,一般先通过电融合法使两细胞融合,再用物理或化学方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程。4.克隆动物的性状与供核个体的性状完全相同吗?为什么?提示

克隆动物的性状与供核个体的性状基本相同,而不是完全相同。原因:(1)克隆动物的细胞质遗传物质主要来自受体卵母细胞;(2)生物的性状还受环境的影响;(3)可能发生变异。5.体细胞核移植技术在畜牧生产上有什么样的应用前景?提示

体细胞核移植技术在畜牧生产方面可以加快家畜遗传改良进程、促进优良畜群的繁育。[归纳提升]动物体细胞核移植技术(1)原理:动物细胞核的全能性,而不是动物细胞的全能性。动物体细胞的全能性受到限制,不能经培养直接发育成完整个体,用体细胞核移植技术能够得到克隆动物,说明动物体细胞的细胞核具有全能性。(2)供体:一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。(3)受体①材料选择:选择处于MⅡ期的次级卵母细胞作为受体细胞。其原因是:a.卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质;b.卵母细胞体积大,便于操作;c.卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。②去核的原因:保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。[探究应用]1.下图为克隆羊“多莉”的培育过程示意图。下列各项有关表述错误的是(

)A.此项技术可以繁殖家畜中的优秀个体B.由于细胞核基因完全来自甲羊,所以“多莉”的性状与甲羊完全一致C.此项技术可以有选择地繁殖某一性别的家畜D.此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性答案

B解析

克隆属于无性繁殖,产生的个体绝大多数性状与供核亲本一致,可用于繁殖家畜中的优秀个体;由于细胞核基因完全来自甲羊,所以“多莉”的绝大多数性状与甲羊一致,少数由细胞质基因控制的性状与甲羊不同;克隆动物的性别与供核亲本一致,可以有选择地繁殖某一性别的家畜;克隆羊“多莉”利用了动物体细胞核移植技术,克隆羊“多莉”的培育过程说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性。2.(多选)2015年2月3日,英国议会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会遗传给“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”的培育需要核移植技术、动物细胞培养等技术答案

BC解析

母亲提供细胞核,捐献者提供去核卵母细胞,这样就可避免母亲的线粒体遗传物质(线粒体中的致病基因)传递给子代,A项正确;红绿色盲属于由核基因控制的遗传病,而由图示可知,捐献者提供的是去核的卵母细胞,因此不会把其携带的红绿色盲基因传递给“三亲婴儿”,B项错误;由图示可知,“三亲婴儿”的染色体来自母亲和父亲两个亲本,C项错误;由图示可知“三亲婴儿”的获得运用了动物细胞培养、核移植技术等技术,D项正确。3.治疗性克隆有望解决供体器官短缺和器官移植出现的排异反应等问题,下图表示治疗性克隆的部分过程。据图判断,下列说法正确的是(

)A.过程①表示细胞核移植 B.细胞A常用受精卵C.过程②表示脱分化过程 D.胚胎干细胞不再增殖答案

A解析

图中过程①表示细胞核移植,A项正确;图中治疗性克隆的过程利用了核移植技术,核移植过程中的受体细胞通常为去核的卵母细胞,B项错误;过程②表示胚胎干细胞的分裂和分化过程,C项错误;胚胎干细胞具有增殖和分化的能力,D项错误。易错提醒

(1)为了确保核移植形成的克隆动物的核遗传物质全部来自具有优良性状的动物提供的细胞核,在供体细胞的细胞核移植到受体细胞内之前,必须将受体细胞的核遗传物质去掉。(2)细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性,而克隆动物的形成则利用了动物细胞核的全能性。(3)涉及的生物技术:动物细胞培养技术、核移植技术等。其中,核移植是核心技术。(4)动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,因为胚胎细胞的全能性比体细胞大,所以胚胎细胞核移植更容易实现。(5)克隆属于无性生殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。12345678910111213141516A级必备知识基础练1.依靠体外受精的试管动物技术,不仅在畜牧生产中应用广泛,在治疗不孕症方面也有重要的实践价值。下列关于体外受精的叙述,正确的是(

)A.受精前,精子与卵子均需要获能处理B.精子的密度对体外受精不会产生影响C.体外受精时卵母细胞仍未完成减数分裂过程D.受精完成后,受精卵应尽快移植到受体子宫着床C12345678910111213141516解析

受精前精子需进行获能,而卵细胞需要培养成熟,A项错误;精子密度过低会影响体外受精的成功率,B项错误;体外受精时,卵母细胞仍处于减数分裂Ⅱ中期,受精后才分离出第二极体,C项正确;受精结束后,受精卵需要在体外培养成早期胚胎,才能进行移植,D项错误。1234567891011121314152.[江苏连云港高二月考]哺乳动物体外受精的过程是(

)①卵母细胞的采集②精子的采集③卵母细胞的成熟培养④精子的获能处理⑤精子与成熟的卵子在适当的培养液中共同培养⑥体外受精⑦受精卵培养B123456789101112131415解析

哺乳动物的体外受精技术主要包括卵母细胞的采集、精子的获取和受精等步骤。采集到的卵母细胞和精子,要分别在体外进行成熟培养和获能处理,然后才能用于体外受精。一般情况下,可以将获能的精子和培养成熟的卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间,来促使它们完成受精,接着进行受精卵培养。1234567891011121314153.[黑龙江齐齐哈尔高二月考]下列关于胚胎移植的叙述,正确的是(

)A.胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序B.受精卵需发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植C.胚胎移植时选用的胚胎都是由受精卵发育而来的D.胚胎移植前需对供体和受体进行配型以免发生免疫排斥A123456789101112131415解析

胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎,或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状况相同的其他雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术,胚胎移植是胚胎工程的最后一道工序,A项正确;一般受精卵发育到桑葚胚或囊胚阶段进行胚胎移植,B项错误;用于移植的早期胚胎不一定是由受精卵发育而来,也可以是细胞核移植后得到的,C项错误;受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,在进行胚胎移植前没有必要进行配型,D项错误。1234567891011121314154.[福建南平高二月考]下列关于胚胎工程的说法,错误的是(

)A.胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行的多种显微操作和处理技术B.胚胎工程技术包括胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术C.胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精、早期胚胎发育的规律D.胚胎工程是对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作B123456789101112131415解析

胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行的多种显微操作和处理技术,其操作对象是生殖细胞、受精卵或早期胚胎,A项正确;胚胎工程技术包括胚胎移植、体外受精、胚胎分割等技术,胚胎干细胞培养属于细胞工程,B项错误;胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精、早期胚胎发育的规律,胚胎工程是在了解自然受精及胚胎发育的基础上发展起来的,C项正确;胚胎工程是对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作,D项正确。1234567891011121314155.下列关于胚胎移植的叙述,错误的是(

)A.在胚胎移植中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”B.胚胎移植实际上是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程C.胚胎移植的受体必须是具有正常繁殖能力、遗传性状优良的个体D.胚胎移植能否成功,与供体和受体的生理状态有关C解析

胚胎移植的受体只要具有正常繁殖能力和健康的体质即可,供体必须是遗传性状优良的个体,C项错误。1234567891011121314156.通过胚胎移植技术,可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是(

)A.对供体和受体母牛要进行同期发情处理B.体外受精和胚胎的发育都需要在体外进行C.体外受精获得的原肠胚经检查合格后可进行移植D.运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴A解析

为保证受体牛与供体牛具有相同的生理状态,需要对供体和受体母牛进行同期发情处理,A项正确;目前没有全体外胚胎培养技术,因此胚胎发育部分需要在体内进行,B项错误;体外受精获得的胚胎一般培养至桑葚胚或囊胚经检查合格后进行移植,C项错误;运用胚胎移植技术培育的试管牛属于有性生殖,经过了两性生殖细胞的结合,而动物克隆属于无性繁殖,D项错误。1234567891011121314157.[河南焦作高二期中]早期胚胎细胞具有很强的分裂能力,并保持着细胞全能性,可以将其分割成多份,从而提高胚胎的利用率。下列关于胚胎分割的叙述,错误的是(

)A.胚胎分割需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪B.胚胎分割时,应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚C.取滋养层做DNA分析进行性别鉴定,可人工控制动物性别D.胚胎分割的次数越多,分割后胚胎成活的概率越小B123456789101112131415解析

胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术,该过程需要的主要仪器设备为体视显微镜和显微操作仪,A项正确;胚胎分割时,应选取发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚,B项错误;囊胚的滋养层细胞与内细胞团细胞遗传物质组成相同,因此取滋养层做DNA分析进行性别鉴定,可人工控制动物性别,C项正确;胚胎分割的次数越多,每份胚胎含有的细胞数目就越少,分割后胚胎成活的概率越小,D项正确。1234567891011121314158.[河南郑州高二期中]下列关于胚胎工程的叙述,正确的是(

)A.经胚胎移植产生的后代,其遗传特性与受体保持一致B.采用胚胎分割技术获得同卵双胎或多胎,可以看作动物的无性繁殖C.胚胎移植时,供体和受体母畜都必须具备优秀的遗传性能D.试管牛与试管苗一样都可以保持优良品种的遗传特性B123456789101112131415解析

胚胎移植后,经受体孕育的后代的遗传特性与供体保持一致,因为供体胚胎与受体子宫建立的仅是生理和组织上的联系,其遗传物质在孕育过程中不会发生任何变化,A项错误;采用胚胎分割技术可以获得同卵双胎或多胎,来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,可以看作动物的无性繁殖,B项正确;胚胎移植时要求供体母畜必须具备优秀的遗传性能,受体需要身体健康且繁殖能力强,C项错误;试管牛是采用体外受精、胚胎移植等技术形成的,属于有性生殖的范畴,会发生基因重组,不能保持优良品种的遗传特性,D项错误。1234567891011121314159.[辽宁锦州高二月考]杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊的流程如下图所示。下列相关叙述正确的是(

)A.体外受精一般需要将获能的精子和培养到MⅡ期的卵子在适当条件下一起培养一段时间B.可以选择当地普通绵羊中身体健康且具有正常繁育能力的雌性个体直接作为受体C.为避免当地普通绵羊对植入胚胎产生免疫排斥反应,应注射免疫抑制剂D.为了进一步提高胚胎移植的成功率,可通过胚胎分割技术获得同卵双胎A123456789101112131415解析

体外受精前,需要先将精子经过获能处理,将卵子培育至MⅡ期,最后再将精子与卵子置于适当的培养液中共同培养一段时间,促使其完成受精,A项正确;可以选择当地普通绵羊中身体健康且具有正常繁育能力的雌性个体,经同期发情处理后作为受体,B项错误;对受体和供体做同期发情处理,受体对植入胚胎一般不会产生排斥反应,不需注射免疫抑制剂,C项错误;利用胚胎分割技术可以获得同卵双胎,但不能提高胚胎移植的成功率,D项错误。12345678910111213141510.良种牛繁育的产业化技术部分过程如下图所示,请回答下列问题。

(1)胚胎工程技术包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等,胚胎工程通过任何一项技术获得的胚胎,都必须通过

给受体才能获得后代。

胚胎移植123456789101112131415(2)若要充分发挥优良母畜的繁殖潜能,可给供体注射

,使其排出更多的卵子。卵子需要发育到

期,才具备受精能力。

(3)体外受精前,需对精子进行

处理。

(4)若想提高胚胎的利用率,进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的

。

(5)通过过程①和过程②③获得后代的生殖方式分别为

、

。(填“无性繁殖”或“有性生殖”)

促性腺激素MⅡ获能桑葚胚或囊胚有性生殖无性繁殖123456789101112131415解析

(1)胚胎工程通过任何一项技术获得的胚胎,都必须通过胚胎移植给受体才能获得后代。(2)给优良母畜注射促性腺激素,以促使其超数排卵;卵子需要发育到MⅡ期,才具备受精能力。(3)体外受精前,需对精子进行获能处理。(4)进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行操作。(5)通过分析可知,通过过程①获得后代的生殖方式为有性生殖,通过过程②③获得后代的生殖方式为无性繁殖。123456789101112131415B级能力素养提升练11.甲图为牛胚胎移植示意图,乙图为胚胎发育某时期示意图,下列有关叙述正确的是(

)甲

乙

123456789101112131415A.对供体母牛注射性激素,使其超数排卵B.甲图中冲卵的目的是获取卵细胞C.可选择发育至乙图阶段的胚胎进行移植D.性别鉴定时,可用乙图②处细胞做DNA分析答案

C解析

给供体母牛注射促性腺激素,使其超数排卵,A项错误;冲卵中的“卵”是指胚胎,因此冲卵的目的是获得早期胚胎,B项错误;乙图阶段的胚胎开始出现细胞分化,是囊胚期,可选择发育至此阶段的胚胎进行移植,C项正确;胚胎分割时,需将乙图②内细胞团处细胞均等分割,性别鉴定时选择①滋养层细胞做DNA分析,D项错误。12345678910111213141512.[山东青岛高二月考]材料1:1890年,Heape将2个四细胞时期的安哥拉兔胚胎移植到一只受精的比利时兔的输卵管中,产下了4只比利时和2只安哥拉幼兔,这是第一次成功移植哺乳动物胚胎。材料2:Dziuk等研究了利用促卵泡素进行超数排卵的方法,有报道指出,使用透明质酸作为稀释剂注射1或2次促卵泡素的效果与用盐水为稀释剂多次注射促卵泡素的效果一致。下列有关叙述正确的是(

)A.胚胎工程是对动物早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术B.比利时兔产下两种兔的生理学基础是比利时兔已经受精形成自己的受精卵,安哥拉兔胚胎可与比利时兔建立正常的生理和组织上的联系,在比利123456789101112131415时兔体内安哥拉兔的遗传特性不受影响C.材料2中得到的卵细胞需要体外培养后才能受精D.从材料2中可得出超数排卵的数量只与稀释剂的种类有关答案

B解析

胚胎工程是对动物生殖细胞、受精卵或早期胚胎所进行的多种显微操作和处理技术,A项错误;由材料1可知,比利时兔已经受精形成自己的受精卵,安哥拉兔的胚胎可与比利时兔建立正常的生理和组织上的联系,在比利时兔体内安哥拉兔的遗传特性不受影响,因而比利时兔能产下两种兔,B项正确;若从输卵管中冲出卵细胞则无需体外培养,若是从卵巢中获得卵母细胞则需体外培养至MⅡ期,因此材料2中得到的众多卵细胞不一定需要体外培养,C项错误;依据材料2信息可知,超数排卵的数量与稀释剂的种类和注射的次数有关,D项错误。12345678910111213141513.[多选]牛胚胎移植实验的主要流程如下,下列相关叙述正确的是(

)①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④

→⑤胚胎移植→⑥子代小牛

A.①过程需要注射有关激素,目的是使供体排出更多的卵子B.③过程以哺乳动物早期胚胎与子宫建立组织上的联系为前提C.④过程是“对胚胎进行质量检查”,可移植的胚胎应发育到桑葚胚或囊胚阶段D.⑤过程能否成功主要取决于供、受体生理状况是否一致ACD123456789101112131415解析

①过程超数排卵处理需要注射促性腺激素,来使供体排出更多的卵子,A项正确;早期胚胎与子宫没有建立组织上的联系,B项错误;④过程是“对胚胎进行质量检查”,用于移植的胚胎一般发育到桑葚胚或囊胚阶段,C项正确;⑤过程胚胎移植时要保证供、受体的生理状况相同,D项正确。12345678910111213141514.[多选][湖南衡阳高二期中]如下图a、b、c表示现代工程技术,①②③表示对应结果,下列说法正确的是(

)A.若a是体细胞核移植,①反映了动物细胞也具有全能性B.若c是胚胎分割,③中个体的表型不一定相同C.①②③中作为受体的动物品种是珍稀的雌性动物D.若b是体外受精技术,则可发挥雌性优良个体的繁殖潜力BD123456789101112131415解析

若a是体细胞核移植技术,则