高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2章 细胞工程第2节 动物细胞工程三 动物体细胞核移植技术和克隆动物课文课件ppt

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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(　　)
A.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。
[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。