高中生物人教版 (2019)选择性必修3动物体细胞核移植技术和克隆动物学案及答案

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3动物体细胞核移植技术和克隆动物学案及答案，共11页。学案主要包含了动物体细胞核移植技术和克隆动物等内容，欢迎下载使用。
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
学习目标
1.通过分析体细胞核移植的原理和关键步骤，探究细胞全能性在克隆技术中的体现，理解生命现象的遗传机制。（生命观念）
2.通过资料分析和问题探讨，分析体细胞核移植技术的关键步骤和应用前景，提升批判性思维和逻辑推理能力。（科学思维）
3.通过克隆羊和克隆猴的案例分析，培养科学思维和探究能力。（科学探究 科学思维）
4.了解克隆技术的应用前景及伦理问题，增强对生物技术合理应用的社会责任感。（社会责任）
自主预习
一、动物细胞核移植技术
1.概念
动物细胞核移植技术是将动物一个细胞的 移入去核的 中，使这个 发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术。
2.哺乳动物核移植包括几种类型？为什么动物体细胞的核移植难度更大？
二、体细胞核移植的过程
阅读教材第53页，用流程图的形式梳理动物体细胞核移植的过程
知识补充：减数分裂II中期卵母细胞中的“核”其实是纺锤体—染色体复合物。目前普遍使用的去核方法是显微操作法。也有人采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法。这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下去核或使其中的DNA变性。
三、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1.阅读教材第54页，勾画体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生和其他领域的应用，查阅资料搜集我国体细胞核移植技术取得重大突破的实例。
2.阅读教材，总结体细胞核移植技术存在的问题有哪些？
课堂探究
任务一、体细胞核移植的过程
资料1：2017年11月27日，世界上首例体细胞克隆猴在我国诞生，这是我国科学家历经五年取得的重大突破。这两只克隆猴名字叫“中中”“华华”，寓意为“中华”。克隆猴的诞生标志着我国的克隆技术走在了世界前列，如图表示克隆猴的培育流程。
（1）为什么要选择M Ⅱ期卵母细胞作为受体细胞？
（2）在将体细胞的核移植到卵母细胞之前，为什么要先对卵母细胞进行去核操作？
（3）在进行动物细胞核移植操作时，注入卵母细胞的是供体细胞还是其细胞核？为什么？
（4）克隆动物是对体细胞供体动物100%的复制吗？为什么？
（5）动物细胞核移植属于有性生殖还是无性生殖？并分析原因。

【归纳总结】
1.动物体细胞核移植的原理是什么？
2.构建体细胞核移植技术的流程图。
【迁移拓展】2017年，某国批准了首例使用细胞核移植技术培育“三亲婴儿”的申请。其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.该技术避免了母亲的细胞质遗传病基因传递给后代
B.卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因能够遗传给“三亲婴儿”
C.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作
D.“三亲婴儿”同时拥有自己父亲、母亲及卵母细胞捐献者的部分基因
【交流展示】请结合“三亲婴儿”的培育流程，谈一下对“三亲婴儿”的看法。
任务二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
资料1：将病人的体细胞与去核卵母细胞重新组合后，诱导其发育成相应的细胞、组织或器官，再将其移植给病人时可以避免发生免疫排斥反应。
资料2：2003年，世界上第一只用体细胞克隆的哺乳动物——多莉，因患有严重的肺部疾病被实施了安乐死，它只活了7岁，而普通绵羊的平均寿命在12岁左右。多莉的死亡引发了关于克隆动物是否会发生早衰的争论。
思考：结合教材第54页和资料，列表总结体细胞核移植技术的应用前景及存在问题。
【交流展示】结合克隆羊多莉的例子和我国克隆猴的例子，发表一下对克隆技术的看法？
【归纳总结】克隆的深入理解
克隆具体地说，是指从一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的遗传特性相同的DNA分子、细胞、器官或个体。在生物学中克隆有4个不同层次的含义。
①分子水平：如 。
②细胞水平：如 。
③器官水平：如 。
④个体水平：如 。
1.通过体细胞核移植技术培育克隆牛的过程中，未涉及的操作是( )
A．从供体中取出组织，用动物细胞培养技术培养
B．用灭活的病毒促进体细胞核与M Ⅱ期的去核卵母细胞融合
C．用物理或化学方法激活重构胚，使其完成发育进程
D．选择合适时期的胚胎进行移植，使其发育成完整个体
2.核移植的受体细胞是M Ⅱ期卵母细胞，下列有关说法错误的是( )
A.M Ⅱ期卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质
B.M Ⅱ期卵母细胞体积比较大，操作起来相对容易
C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中
D.M Ⅱ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响
3.生物技术的发展速度很快，已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡，以下提供的“复生”野驴个体的方法中最易成功的是( )
A.将野驴的体细胞取出，利用组织培养技术，经脱分化、再分化，培育成新个体
B.将野驴的体细胞两两融合，再经组织培养培育成新个体
C.将野驴的体细胞核取出，移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体
D.将野驴的基因导入家驴的受精卵中，培育成新个体
4.(不定项)传统医药实验常以小鼠为研究对象，但因其与人类遗传背景相差较远，而存在诸多弊端。中国科研团队利用一只流产的雌性猕猴胚胎的成纤维细胞经克隆得到一对克隆猴“姐妹花”，它们的诞生具有重大意义。下列相关叙述正确的是( )
A.以小鼠为模型选出的候选药物用于人类患者时，可能无效或有严重的副作用
B.克隆这对猕猴时利用的体细胞核移植技术比胚胎细胞核移植技术更容易成功
C.克隆猴“姐妹花”的培育过程运用了核移植、胚胎体外培养、胚胎移植等技术
D.通过克隆技术可以短时间内培养大量基因相同的后代，该过程体现了有性生殖的优越性
5.华南虎是原产中国的老虎品种，已有近30年没有野生华南虎出现的报告，一些专家认为野生华南虎已经濒临灭绝。科学工作者尝试用普通老虎完成体细胞克隆华南虎的研究，如图是其培育过程。请据图回答下列问题。
(1)克隆华南虎的遗传性状与虎________（填字母）基本一致。
(2)A、B、C 3只虎没有提供遗传物质的是________。
(3)克隆华南虎的过程是否遵循孟德尔的遗传定律？________________________。为什么？_____________________________________________________________________________。
(4)有人设想将虎的体细胞与牛的体细胞进行融合，以获得新物种“虎—牛”，你认为依据目前的生物技术和理论能否实现这一愿望？_______________________________。原因是______________________________________________________________________________。
【课堂小结】大熊猫是我国的国宝。尽管我国政府采取了许多保护措施，但由于大熊猫的繁殖能力低，幼仔成活率也低，它的数量仍然非常少。有科学家尝试采用体细胞核移植技术来克隆大熊猫。请你结合本节所学内容写出利用体细胞核移植技术克隆大熊猫的过程。
也有人不赞成进行克隆大熊猫的研究，认为保护大熊猫的最好措施就是保护现有大熊猫及其生存环境，对此你有什么看法？
参考答案
自主预习
一、1.细胞核 卵母细胞 重新组合的细胞
2.包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植两种。
动物体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，因此动物体细胞核移植的难度更大。
二、
三、2.(1)体细胞核移植技术的成功率非常低。
(2)相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合。
(3)克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等。
课堂探究
任务一、体细胞核移植的过程
（1）M Ⅱ期卵母细胞具备受精能力，细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件。
（2）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供体动物的细胞核
（3）注入卵母细胞的是供体细胞。这种方法操作简便，对卵母细胞损伤较小。
（4）不是；克隆动物细胞核中的遗传物质来自供体动物，但细胞质中的遗传物质同时来自供体细胞和受体卵母细胞；此外，生物性状还受环境因素的影响。
（5）无性生殖；动物细胞核移植最终得到的个体的细胞核中的遗传物质完全来自同一个个体，不是精卵受精得到的，因此属于无性生殖。
【归纳总结】
1.动物细胞核具有全能性、细胞膜具有一定的流动性。
2.体细胞核移植技术的基本流程：
【迁移拓展】B
【交流展示】“三亲婴儿”技术无疑为许多遗传病患者家庭带来了希望，但其伦理和技术风险也不容忽视。一方面，它为预防严重线粒体遗传病提供了可能，帮助患者家庭生育健康后代；另一方面，技术的滥用和潜在的健康风险需要通过严格的法律监管和科学研究来控制。此外，社会需要重新审视和讨论传统伦理观念，以适应科技进步带来的新挑战。总之，“三亲婴儿”技术的发展需要在科技进步与伦理道德之间找到平衡，确保其能够造福人类，同时避免潜在的负面影响。
任务二、体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
【交流展示】克隆羊多莉的诞生是克隆技术的重大突破，它证明了成年动物的体细胞核仍具有全能性，为后续研究奠定了基础。我国克隆猴的诞生则进一步推动了灵长类动物克隆技术的发展，为人类疾病模型的研究提供了重要工具。从科学角度看，克隆技术在医学领域具有巨大潜力，例如器官移植、疾病治疗和濒危物种保护。克隆技术也引发了伦理争议，例如克隆人可能带来的身份认同问题和社会伦理挑战。此外，克隆技术的滥用可能导致生物安全和社会公平问题。总体而言，克隆技术是一把双刃剑。我们应在推动科学研究的同时，加强伦理和法律监管，确保技术的合理应用，造福人类社会
【归纳总结】克隆的深入理解
①分子水平：如DNA复制。
②细胞水平：如动物细胞培养。
③器官水平：如利用细胞培育出新器官。
④个体水平：如克隆动物。
当堂训练
1. B 解析 将体细胞核与M Ⅱ期的去核卵母细胞融合使用的是电融合法，没有用灭活的病毒促进融合，B符合题意。
2.D 解析 M Ⅱ期卵母细胞的细胞质中含有少量的遗传物质，也会对克隆动物的遗传特性产生影响，D错误。
3.C 解析 动物的体细胞核中具有发育成完整个体的全部基因，采用核移植技术，将体细胞核取出，移植到动物的去核的卵母细胞中，在体外培养成早期胚胎后再植入母体内发育成个体。因此，取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中，经孕育培养成新个体是最易成功的，C符合题意。
4.AC 解析 小鼠与人类遗传背景相差较远，以小鼠为模型选出的候选药物用于人类患者时，可能无效或有严重的副作用，A正确；克隆这对猕猴时利用的成纤维细胞属于体细胞，体细胞核移植技术比胚胎细胞核移植技术更难成功，B错误；核移植技术指的是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，使这个重新组合的细胞发育成新胚胎，继而发育成动物个体的技术，动物克隆过程运用了核移植、胚胎体外培养、胚胎移植等技术，C正确；克隆属于无性繁殖，可以短时间内培养大量基因相同的后代，D错误。
5.(1)A (2)虎C (3)不遵循 克隆属于无性生殖，而孟德尔的遗传定律仅在有性生殖的减数分裂过程中适用 (4)不能 高度分化的动物细胞全能性受到限制，虎和牛体细胞杂交后得到的杂交细胞不能正常发育成完整个体
解析 (1)由克隆华南虎的过程可知，华南虎A提供细胞核，普通虎B提供细胞质，所以克隆虎D的遗传性状与供核的华南虎A更接近。(2)老虎C只提供胚胎发育的场所，没有提供遗传物质给虎D。(3)核移植过程没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，没有减数分裂过程，不遵循孟德尔遗传定律。(4)高度分化的动物细胞全能性受到限制，因此无论是高度分化的动物体细胞，还是不同种动物体细胞融合后的杂交细胞，经细胞培养只会发生细胞增殖，无法形成个体，动物体细胞的全能性无法体现。应用前景
畜牧生产
保护濒危动物
医药卫生
治疗人类疾病
科研
存在问题
应用前景
畜牧生产
加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育
保护濒危动物
有望增加濒危物种的存活数量
医药卫生
转基因克隆动物可以作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白
治疗人类疾病
①转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异种移植的供体；
②以患者作为供体培育的人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官，将它们移植给患者时可以避免免疫排斥反应
科研
①研究克隆动物可使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程；
②克隆一批遗传背景相同的动物，可以通过它们之间的对比来分析致病基因；
③克隆特定疾病模型的动物，还能为研究该疾病机制和开发相应的药物提供帮助
存在问题
①体细胞核移植技术的成功率非常低；
②相对于技术研究，核移植的理论研究较为滞后，需要与发育生物学、细胞生物学和分子遗传学等学科更深层次的理论研究相结合；
③克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷等