1、第第 2 课时课时 体细胞克隆技术和动物细胞工程的应用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
2、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
3、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
4、.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
5、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
6、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
7、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.利用克隆技术拯救濒临灭绝的动物 (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)
8、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“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 D
9、NA 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”
10、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.如图为某哺乳动物的生殖过程图，下列叙述正确的是( ) A.动物个体 2 为克隆动物，c 为高度分化的体细胞 B.动物个体 2 的遗传性状与提供 b 细胞的母体完全不同 C.产生动物个体 2 的生殖方式为有性生殖 D.e 细胞为完成减数分裂的卵细胞 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
11、细胞，A 项正 确；考虑细胞质基因，应该是“有相同之处”，B 项错误；动物的克隆实际上是无性生殖过 程，C 项错误；e 细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，并没有完全完成减数分裂，D 项错误。 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
12、的动物再重新 复活。克隆大熊猫目前只得到发育的胚胎。 动物体 细胞克 隆技术 过程： 去核卵细胞 供体体细胞 电刺激 重组胚胎 胚胎 移植 代孕母体子宫出生 幼体与供体中遗传物质基本相同 克隆羊早衰的标志是端粒缩短 动物体细胞克隆技术存在着不足和缺陷 动 物 细 胞 工 程 的 应 用 快速繁殖优良品种 有性生殖的缺点：后代易发生性状分离和变异 无性繁殖的克 隆技术的优点 保持种畜的优良性状 繁殖迅速 控制性别 克隆转基因动物 拯救濒危灭绝的动物 培育人造器官 胚胎干细胞 分化 人体组织 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.
13、动物组织培养成功的产物 答案 A 2.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( ) A.是二倍体 B.是有性生殖的产物 C.高度不育 D.性状与三倍体鲫鱼完全相同 答案 C 解析 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。 3.乙马的卵细胞核被甲马的体细胞核置换
14、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 C 4.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
15、牛的细胞组成可表示为 A 细胞核、A 细胞质，B 品种牛 的可表示为 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
16、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)保护濒危物种，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。
