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第课时体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用2[目标导读],结合教材图,阐述动物体细胞克隆技术.阅读教材内容,了解快速繁殖优良品1P583—162P59〜60种和克隆转基因动物.结合教材图文,熟悉拯救濒临灭绝的动物和培育人造器官3P6〜6][重难点击]动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景动物细胞工程的应用
1.
2.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梦想年,美国科1978幻小说家罗维克写了一本名叫?克隆人?的书,内容是一位富商将自己体细胞核移植D.Rorvick TheCloning ofa man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,一些生物技术兴旺的国家,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概念L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小生细胞中,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原理
2.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.过程3优点
4.体细氤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.缺点5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开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,据图分析能否直接用羊的一个乳腺细胞来培养新的个体?原因是什么?
1.A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,全能性表达很难为什么要选择卵细胞作为受体细胞?
2.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?
3.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.多莉的遗传物质是对母羊的的复制吗?并分析原因4A100%答案不是克隆过程中细胞核来自供体母羊,而其细胞质中的遗传物质来自母羊的细胞质A B动物体细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖?
5.答案无性生殖.以下关于体细最克隆的表达中,错误的选项是1供体为体细胞的细胞核A.受体为去核卵细胞的细胞质B.细胞核移植是体细胞克隆的关键步骤C.克隆出的后代与供体的遗传物质和表现型完全一致D.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.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2牛下面与此相关的表达正确的选项是供体细胞来自一头花公牛A.供体细胞来自一头黑色母牛B.代孕母牛一定是一头花牛C.供体细胞来自一头花公牛或母牛D.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一1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2进程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3基因型克隆动物的性状与核供体生物的性状根本相同,但不是完全相同,因为4
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利用克隆技术快速繁殖优良品种
1.⑴无性繁殖的克隆技术可以完整地保持种畜的优良性状他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2⑶可以控制性别,定向培育人们需要的牲畜克隆转基因动物
2.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1作而获得的动物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2病和肺气肿利用克隆技术拯救濒临灭绝的动物
3.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12019年初,美国与印度科学家联合将被交速保存下的印度野牛表皮细胞的细胞核移植到普通奶牛的无核呢细胞中,22019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培育人造器官
4.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1织“修复〃和“再造〃病人受伤的器官优点再造的器官或组织移植后不会产生任何排异反响2【归纳提炼】不同层次的克隆克隆水平概念是将某一特定片段通过重组技术插入到运载体如质粒和病毒DNA DNA分子水平中,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片段DNA克隆DNA的“群体〃是指由一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体比方,使一个单一细胞在细胞水平体外的培养液中分裂假设千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如由一个胡萝卜中的两个以上的体细胞发育成一群遗传植物个体的克背景完全一样的胡萝卜群体就是克隆克隆过程实际上是隆一个无性繁殖过程个体水平动物体细胞克隆是将供体细胞的细胞核与受体去核卵细动物个体的克胞的细胞质进行人工组合,借助于卵细胞的发育能力,经隆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.“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1给病人.总结体细胞克隆技术在畜牧业中的应用2答案加速家畜遗传改进进程,促进优良畜群的繁育1⑵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.如图为某哺乳动物的生殖过程图,以下表达正确的选项是3动物个体为克隆动物为高度分化的体细胞A.2,c动物个体的遗传性状与提供细胞的母体完全不同B.2b产生动物个体的生殖方式为有性生殖C.2细胞为完成减数分裂的卵细胞D.e答案A解析通过克隆技术培育的动物称为克隆动物,提供细胞核的是高度分化的体细胞项正确;考虑细胞质基因,应,A该是“有相同之处〃田项错误;动物的克隆实际上是无性生殖过程项错误;细胞是处于减数第二次分裂中期的卵e母细胞,并没有完全完成减数分裂项错误,1).以下有关拯救濒危动物的表达中,错误的选项是()4动物克隆是抢救和保护珍稀动物和濒危动物的有力措施A.克隆印度野牛利用了核移植技术和胚胎移植技术B..克隆大熊猫利用了细胞融合技术和胚胎移植技术C濒危动物的消失将会影响生态系统的平衡D.答案C》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去核卵细胞]过程:动物体胚胎।重组胚胎移植细胞克代孕母体子宫出生<隆技幼体与供体中遗传物质根本相同必)电刺激供体体细胞术J克隆羊早衰的标志是端粒缩短〃有性生殖的缺点后代易发生性状别离和变异无性繁殖的克动快速繁殖优良品种<〃
①保持种畜的优良性状物细隆技术的优点
②繁殖迅速胞.
③控制性别工克隆转基因动物<拯救濒危灭绝的动物程「胚胎干细胞的应培育人造器官,分化用I、人体组织(动物体细胞克隆技术存在着缺乏和缺陷.“多莉〃羊是()1体细胞克隆成功的产物A.性细胞克隆成功的产物B.转基因动物成功的产物C.动物组织培养成功的产物D.答案A把成年三倍体鲫鱼的肾脏细胞核移植到二倍体鲫鱼的去核卵母细胞内,培养并获得的克隆鱼是)
2.(是二倍体A.是有性生殖的产物B.高度不育C.性状与三倍体鲫鱼完全相同D.答案C品析克隆鱼的核遗传物质都来自三倍体鲫鱼,因此克隆鱼属于三倍体;克隆鱼的产生主要采用了核移植和胚胎移植技术,属于无性生殖的产物;该克隆鱼是三倍体,在减数分裂染色体联会时会发生紊乱,不能产生正常的生殖细胞,所以高度不育;该克隆鱼的细胞核遗传物质来自三倍体鲫鱼,而细胞质遗传物质来自二倍体鲫鱼,因此其性状与三倍体鲫鱼相似,但不完全相同.乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换后,这个卵细胞经过屡次分裂,再植入丙马的子宫内发育,结果产下一只3马羔以下表达正确的选项是()直接在体外对甲马的体细胞进行诱导也能培养出胚胎来A.马羔的性状完全与甲马相同B.此项技术可用于保护濒危物种C.该过程可以很好地证明动物细胞的全能性D.答案C.以下有关克隆动物及其用途的表达中,错误的选项是()4克隆马解决了优质雄性赛马繁育后代的问题A.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B.克隆动物都需要胚胎移植技术的支持C.利用病人细胞克隆出的组织移植后不会发生免疫排斥D.答案B解析羊乳中含有胰蛋白酶的抑制剂•现有和两个肉牛品种品种牛的细胞组成可表示为细胞核、细胞质品种牛的可表示为细胞核、5A B,A AA,B BB细胞质请答复以下问题如果要获得一头克隆牛,使其细胞由细胞核和细胞质组成,根本步骤是:从品种牛体内取出体细胞,进
(1)A BA行体外培养,然后再从培养细胞中取出注入品种牛的卵细胞中,经过某种刺激和培养后,B可形成胚胎,该胚胎被称为,将该胚胎移入代孕母牛的中,通过培育可到达目的上述过程中运用了克隆技术中的哪些技术?
(2)克隆牛的产生说明具有全能性由、两品种杂交得到的牛与克隆牛相比,杂交牛细胞
(3)A B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〃)o请举一例,说明克隆牛培育成功的实际意义
(4)答案细胞核去核重组胚胎子宫动物细胞核移植和动物细胞培养动物体细胞核两雌不同保护
(1)
(2)
(3)
(4)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根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[根底过关].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()1乳腺细胞A.卵细胞B.胃腺细胞C.囊胚时期的胚胎细胞D.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.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2所分泌的性激素依次是().无性生殖、雄激素A无性生殖、雌激素
8.有性生殖、雄激素C..有性生殖、雌激素D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.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花斑猫妈妈,3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.
②③C.
②③④D.
①②③④答案B.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4克隆出一批大熊猫早期胚胎,说明我国大熊猫人工繁殖研究再次走在世界前列以下描述与克隆无关的是()复制〃无性繁殖A.B.组织培养基因工程C.D.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,与克隆无关以下不属于动物细胞工程应用的是()
5.大规模生产干扰素,用于抵抗病毒引起的感染A.为大面积烧伤的病人提供移植的皮肤细胞B..大规模生产食品添加剂、香料等C保护濒危物种,增加这些动物的存活率D.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.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响器,成功地在6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以下关于以上技术的表达中,不正确的选项是()属于“克隆〃A.可能要利用去核卵细胞B.关键是激发血管细胞的“全能性〃C.关键是激发血管细胞发育成血管的潜能D.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].下面有关动物细胞和组织培养的表达中,错误的选项是()7克隆牛的培育过程离不开组织培养A.动物细胞培养是培育“多莉〃的关键性技术
8..动物细胞传代培养次后,细胞分裂能力明显变慢C10〜50原代培养过程中的细胞很适于药物测试D.答案B解析“多莉〃的培育过程是典型的动物体细胞克隆,该过程虽然离不开动物细胞培养,但动物细胞培养并非其关键性技术,其关键性技术是细胞核移植,故项是错误的B以下图是某克隆羊的培育过程模式图,那么与获得该克隆羊接近的生殖方式和其发育成熟时所分泌的主要性激素
8.分别是()无性生殖;雄性激素A.无性生殖;雌性激素B.有性生殖;雄性激素C.有性生殖;雌性激素D.答案A解析克隆羊的产生属于无性生殖;由于此过程是雄性羊供核,故得到的克隆羊为雄性,所分泌的性激素是雄,性1激素1哈力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,
9.如骨骼、血管、肌肉、神经以及肝脏等以下有关说法不正确的选项是()这个实验证明了干细胞具有一定程度的分化全能性A..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B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C.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D.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.在细胞工程中,选择适宜的生物材料是成功的关键以下选择不合理的是()10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A.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B.选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗C.选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体D.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.世界上第一只克隆绵羊“多莉〃的培育过程如下图,请据图答复以下问题11写出图中、所指的细胞工程名称1a ba.;b.o⑵实施细胞工程时,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因a“多莉〃面部的毛是,请根据遗传学原理说明判断根据3o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4o请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义5答案细胞核移植胚胎移植°1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2白色“多莉〃的细胞核基因来自于白面绵羊3全能性4保护濒危物种,繁育优良品种,医学上克隆器官等5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
12.2019第一代克隆猪于年月诞生,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,20194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答复以下问题克隆猪的培育利用了动物细胞核的性1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2往往以卵细胞作为受体,这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o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的复制吗?3100%理由是⑷请举一例说明“克隆蓊可作为研究人类疾病的实验动物〃⑸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全能细胞核卵细胞含有丰富的营养物质、体积大,易操作使其进行分裂和发育不是卵细胞的细胞质内123也有遗传物质,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克隆动物可以作为生物反响器,DNA4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、及气体环境条件以及无菌、无毒的环境pH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,也控制后代的性状表达动物细胞培养具有许多重要用途,DNA如克隆动物可以作为生物反响器,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.美国科学家已经在实验室中成功培育出人的膀胱,并成功移植到名患者体内该培育过程是从患者的膀胱137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;再过周左右,7原先的数万个细胞已经繁殖到亿个左右,布满“支架〃,膀胱上皮在内,肌肉在外医生将“新膀胱〃移植到患15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局部培育过程如下图根据以上资料答复以下问题过程属于克隆技术中的__________________在培养基中的培养相当于_____________培养la过程由数万个细胞繁殖到初个细施是的结臬,由这些细胞再分别形成肌肉和膀2b15胱上皮的过程要经过O用接受移植者麻麻内细胞痣育出“新膀胱〃不会发生排异现象,请举一与之相似的实例3答案动物细胞培养原代细胞分裂细胞分化如用取自烧伤病/皮肤的健康细胞进行培养,获得大量自身的皮肤123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a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]•天津改编年月日,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〃
14.(2019,6)201923三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线据图分析,以下表达错误的选项是().该技术可防止母亲的线粒体遗传病基因传递给后代A捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿B.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核C.三亲婴儿的培育要用到动物细胞培养技术D.答案C解析三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者卵细胞,可防止母亲的线粒体遗传病基因传递给后代,故正确;三亲A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)不遗传给该婴儿,故正确B,错误;三亲婴儿的培育还需要动物细胞培养技术,故正确C D。