人教版 (2019)选择性必修3三 动物体细胞核移植技术和克隆动物导学案

这是一份人教版 (2019)选择性必修3三 动物体细胞核移植技术和克隆动物导学案，共11页。学案主要包含了师问导学，智涂笔记，师说核心，检测反馈，网络建构，主干落实等内容，欢迎下载使用。
阐明动物细胞核移植一般是将体细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的过程。
素养达成
1．以文字和图示表述体细胞核移植的过程。(科学思维)
2．说明体细胞核移植的应用及存在的问题。(社会责任)
“克隆动物能活多久？”
“克隆会早衰的吧？”
“克隆动物肯定活不长，端粒balabalba……”针对克隆动物寿命的讨论最为激烈！
那么克隆动物的寿命究竟是否正常呢？
在此，我们开宗明义：
克隆动物的寿命是正常的！
我们会用所学本节课的知识，科学地向大家解释，为何克隆动物的寿命是正常的。
探究点 体细胞核移植和克隆动物
【师问导学】
下图为体细胞核移植的过程图，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？
2．移植前，为什么要去除卵母细胞的细胞核？
3．将供体细胞注入无核的卵母细胞后，要用物理或化学方法处理，其目的是什么？
4．克隆动物的性状与供核个体的性状完全相同吗？为什么？
5．核移植技术的原理是什么？
6．哺乳动物核移植有哪两种？有何区别？
7．供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，为什么？
8．体细胞核移植技术在畜牧业生产方面有哪些应用前景？
【智涂笔记】
[易错警示]
1．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，因为胚胎干细胞的全能性比体细胞的全能性高，所以胚胎细胞核移植更容易实现。
2．克隆的层次
①分子水平：如DNA复制；
②细胞水平：动物细胞培养；
③个体水平：克隆羊“多莉”的诞生。
[特别提醒]
1．受体细胞为处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞，此时在透明带内包含着第一极体，在去核的同时连同第一极体一并去掉。
2．该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
3．克隆属于无性繁殖，产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
4．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。
5．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。
6．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。
【师说核心】
1．细胞核移植的原理
动物体细胞核移植的原理是细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因为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，所以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．核移植时供体和受体的选择
(1)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。
(2)受体：减Ⅱ中期的卵母细胞。一方面细胞大，易于操作；卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养。另一方面细胞质中含有能促使细胞核全能性表达的物质和营养条件。
3．克隆动物的特点
(1)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，原因是：①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞；②生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。
(2)核基因是供体核基因的100%的复制。
(3)克隆动物是一种无性繁殖方式。
4．克隆动物的遗传特点
克隆动物的亲本有三个，即体细胞核供体、卵母细胞细胞质供体和代孕母体。
(1)克隆动物细胞核基因来自体细胞核供体，因此，克隆动物的性状与体细胞核供体基本相同。
(2)克隆动物的细胞质基因来自卵母细胞，因此，克隆动物的性状与卵母细胞供体部分相同。
(3)代孕母体没有为克隆动物提供遗传物质，因此，克隆动物的性状与代孕母体没有直接关系。
5．判断有性生殖与无性生殖的两种方法
(1)从概念上判断：①有性生殖是指经两性生殖细胞结合而成的合子或有性配子直接发育成个体的生殖方式；②无性生殖是指不经过生殖细胞的结合而由亲本直接产生子代的生殖方式。
(2)从培养细胞的种类上判断：①组织培养中培养的不是体细胞而是有性配子或合子时，才属于有性生殖；②植物组织培养、植物体细胞杂交和动物细胞核移植都属于无性生殖。
6．对克隆的理解
(1)概念：是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。
(2)克隆的不同层次
①分子水平：如PCR技术扩增DNA、DNA的复制。
②细胞水平：如动物细胞培养、细胞分裂。
③器官水平：利用干细胞培养一个新器官。
④个体水平：如“多莉”羊的诞生、扦插枝条形成植物体。
【检测反馈】
1．下列对哺乳动物体细胞核移植技术的描述错误的是( )
A．该技术的难度明显高于胚胎细胞核移植
B．通常采用MⅡ中期卵母细胞作为受体细胞
C．可通过显微操作法除去卵母细胞核
D．克隆动物是对提供体细胞的动物进行了完全复制
2．下列关于体细胞核移植技术应用的叙述，不正确的是( )
A．克隆动物组织、器官可作为异种移植的供体
B．研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程
C．有望用体细胞核移植技术增加濒危物种的存活数量
D．用克隆动物做疾病模型可用于治疗人类的各种疾病
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，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
【网络建构】
,【主干落实】
1．动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重组细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2．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．体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。
4．在体细胞核移植中，从卵巢中采集的卵母细胞，要培养到MⅡ期才可使用。
5．克隆动物与核供体动物的遗传物质基本相同。
1．乙马的卵母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发育成重组胚胎，再植入丙马的子宫内发育，结果产下一匹小马。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
B．小马的性状与甲马完全相同
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
2．从同一头牛中取多个供体细胞培养出多头克隆牛，这些牛在性状上却并不完全相同，下列有关原因叙述错误的是( )
A．基因可能发生变异
B．核基因发生基因重组
C．受体细胞的细胞质基因不同
D．性状变异可由环境条件引起
3.2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题：
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目________(填“减半”“加倍”或“不变”)。
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________(填“大于”或“小于”)体细胞核移植，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________(填“相同”或“不同”)，性染色体组合________(填“相同”或“不同”)。
第3小节
(一)思考·讨论
1．为了使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自有重要利用价值的动物提供的体细胞。
2．提示：克隆动物绝大部分DNA来自体细胞供体(核供体)动物的细胞核，但其细胞核外的DNA，即线粒体中的DNA同时来自核供体细胞和受体卵母细胞。所以，用教材中所述的方法克隆动物不是对核供体动物进行100%的复制。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但由于动物的发育及一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，克隆动物所生活的环境与核供体动物生活的环境不会完全相同，所以从这一角度看，克隆动物也不是对核供体动物进行100%的复制。
3．提示：利用体细胞核移植技术和诱导iPS细胞都能生成干细胞，但它们的过程是完全不同的。通过体细胞核移植技术可以生成带有核供体细胞遗传物质的胚胎干细胞；诱导iPS细胞需要在细胞中表达几个关键基因，将细胞逆转到类似胚胎干细胞的状态。体细胞核移植技术对核供体细胞有较高要求，一般情况下体细胞的分化程度越高，它重编程为干细胞的成功率就越低；可诱导成为iPS细胞的细胞来源相对广一些，研究表明成纤维细胞、B淋巴细胞、脂肪干细胞等都可以诱导成为iPS细胞。体细胞核移植技术涉及采集卵母细胞、去核、融合等复杂的操作；诱导iPS细胞的技术流程相对简单，可能更适合用于生产实践。目前科学家还在研究由这两种技术生成的干细胞在基因表达、DNA甲基化等方面的差异，这些研究成果也将直接影响它们今后的应用。
(二)到社会中去
提示：根据查阅资料了解的信息，分析回答问题。
(三)练习与应用
概念检测
1．D
2．C
拓展应用
1．提示：是否赞成克隆大熊猫，学生的回答只要言之有理，就应该予以支持，并且还应该让他们认识到无论赞成还是反对克隆大熊猫的研究，都应该保护好大熊猫的生存环境，否则即使成功克隆了大熊猫，它们没有适宜的生存环境，也可能走向灭绝。
2．提示：在学生搜集证据的过程中，要提示他们注意证据的来源及其真实性和可靠性，进一步引导学生认识到虽然目前对克隆动物的早衰问题存在争论，但这样的争论有利于人类进一步了解生命现象，也有利于克隆技术更好地应用于医疗、农牧业等领域。
第3课时 动物体细胞核移植技术和克隆动物
互动·探究·智涂
探究点
【师问导学】
1．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．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．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组细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。
4．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．提示：动物细胞核的全能性。
6．提示：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。由于胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难。
7．提示：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。
8．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。
【检测反馈】
1．解析：克隆动物绝大部分遗传物质来自供体细胞核，但细胞质内的遗传物质来自受体卵母细胞，其次生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物并不是对提供体细胞的动物进行完全复制。
答案：D
2．解析：克隆动物组织、器官可作为异种移植的供体，解决人体器官移植供体来源短缺的问题，A正确；研究克隆动物和动物细胞有利于了解胚胎发育过程，B正确； 体细胞核移植技术有望增加濒危物种的存活数量，C正确；用克隆动物做疾病模型能为研究的疾病的致病机制和开发相应的药物提供帮助，但不能用于治疗人类的各种疾病，D错误。
答案：D
3．解析：图中过程①表示细胞核移植，A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错误；过程②表示胚胎干细胞的分裂和分化过程，C错误；胚胎干细胞具有增殖和分化的能力，D错误。
答案：A
随堂·巩固·达标
1．解析：克隆过程中细胞质遗传物质来自一方，而细胞核中遗传物质来自另一方，所以小马的性状与甲马不完全一致。该过程只能说明动物细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞的全能性。
答案：C
2．解析：题述克隆牛在性状上不完全相同的原因是基因可能发生变异，受体细胞的细胞质基因不同，性状变异可由环境条件引起，A、C、D正确；克隆属于无性生殖，该过程中核基因不会发生基因重组，B错误。
答案：B
3．解析：(1)动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入另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。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物，与核供体相比，其细胞的染色体数目不变。(2)由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，而动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，所以，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度明显低于体细胞核移植。(3)哺乳动物雌性和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同，所以分别以雌性和雄性个体的体细胞为供体，克隆动物体细胞的常染色体数目相同，但其性染色体组合不同。
答案：(1)将动物的一个细胞核，移入一个已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 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易 (3)相同 不同