人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序授课课件ppt

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一、动物细胞核移植技术的概念1.概念:动物细胞核移植技术是将动物的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。2.类型(1)胚胎细胞核移植:胚胎细胞分化程度低,表现全能性相对容易。(2)体细胞核移植:动物体细胞分化程度高,表现全能性较困难。
二、体细胞核移植的过程
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
2.存在问题(1)成功率非常低,各个技术环节也有待进一步改进。(2)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)绝大多数克隆动物存在健康问题,许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷,如体型过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷、免疫失调等。
【预习检测】 1.判断正误。(1)目前,动物细胞核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作法。(　　)(2)用于核移植的供核细胞和受体细胞一般选用受精卵和MⅡ时期的卵母细胞。(　　)(3)核移植过程中,只要将供体细胞注入去核的卵母细胞就形成重构胚。(　　)
(4)重构胚具有发育成完整个体的潜能。(　　)(5)核移植技术的理论基础是动物细胞细胞核的全能性。(　　)(6)体细胞核移植技术可以加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育,属于基因重组。(　　)(7)相对于技术研究,核移植的理论研究还较为滞后。(　　)
2.一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个细胞经过多次分裂,再植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。这种克隆技术不能用于(　　)A.有选择地繁殖某一性别的家畜B.繁殖家畜中的优良个体C.保存物种D.改变动物的基因型答案:D解析:克隆技术属于无性生殖,不改变基因型。
3.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,能够成功的是(　　)A.将野驴的体细胞取出,利用细胞培养技术,可培育成新个体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.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中,经孕育培养成新个体D.将野驴的DNA取出培育成新个体答案:C
解析:野驴的体细胞核中含有发育成个体所需的全部遗传物质,所以可以利用动物体细胞核移植技术,将体细胞核移植到母家驴的去核卵母细胞中,孕育培养成新的个体,新的个体绝大部分性状与野驴相似,极少部分性状可能受到母家驴细胞质的影响,可以等同于野驴复生。野驴的体细胞早已经高度分化,细胞分化具有不可逆性,无法通过动物细胞培养技术和动物细胞融合技术培育成新个体。仅仅将野驴的DNA取出,目前无法培育成的新个体,不能“复生”野驴。
4.如果用动物的细胞进行克隆实验,应该选择的细胞核不能是(　　)A.乳腺细胞的　　　　B.卵细胞的C.胃腺细胞的D.早期胚胎细胞的答案:B解析:使用动物细胞进行克隆实验时,应选择体细胞的细胞核或胚胎细胞的细胞核,不能选择卵细胞的细胞核。因为卵细胞是通过减数分裂形成的,卵细胞细胞核中的染色体数目是体细胞的一半。如果用卵细胞的细胞核进行核移植,将不能形成胚胎。
5.下列关于动物体细胞核移植技术和克隆动物的叙述,正确的是(　　)A.目前,科学家可以用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体B.动物体细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的家畜C.用于核移植的供体细胞一般直接取自供体动物不经体外培养的细胞D.用体细胞核移植方法生产的克隆动物是对体细胞供体动物进行100%的复制答案:B
解析:由于细胞发生了分化,动物细胞的全能性受到限制,所以不能用类似于植物组织培养的方法获得完整的动物个体。动物的性别由性染色体决定,用核移植技术获得的克隆动物,细胞核来自供体,因此动物体细胞核移植技术可有选择地繁殖某一性别的家畜。用于核移植的供体细胞取自供体动物,然后在体外进行培养,再挑选合格的细胞作核移植的供体细胞。通过体细胞核移植方法获得的重组细胞的细胞核是供体细胞的,但细胞质是受体细胞的,所以重组细胞中的遗传物质绝大多数来自供体,不是对体细胞供体动物进行了100%的复制。
知识点　动物体细胞核移植的过程和克隆动物
1.选用去核卵母细胞作受体的原因是什么?供体细胞能用生殖细胞吗?提示:卵母细胞比较大,容易操作,且含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。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.在体细胞的细胞核移植到受体卵母细胞之前,为什么必须先去掉受体卵母细胞的细胞核?提示:为使通过核移植获得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,在供体细胞的细胞核移至受体细胞之前,必须将受体细胞的遗传物质去掉。
3.克隆动物与供核动物的性状完全相同吗?为什么?提示:①克隆动物的绝大部分DNA来自供体细胞核,但其核外线粒体中的DNA来自受体卵母细胞。②性状是基因与环境共同作用的结果。供核动物生活的环境与克隆动物生活的环境不会完全相同,克隆动物的性状也不可能与供核动物完全相同。③克隆动物在个体发育过程中有可能发生基因突变,产生供核动物没有的性状。
1.核移植过程分析(1)原理:动物细胞核的全能性,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)供体和受体的选择①供体:取供体动物某部位的体细胞,进行体外细胞培养,但传代培养的代数不宜多,以免在培养过程中遗传物质发生改变,原来的优良性状不能保持。②受体:去核的MⅡ期的卵母细胞。在MⅡ期的卵母细胞的细胞质中,存在促进重组细胞分裂和分化的物质,容易形成重构胚,而其他时期的细胞不易形成重构胚。
(3)重组细胞的形成需要诱导融合,重构胚形成后需要用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活,以完成细胞分裂和发育进程。
2.克隆动物分析(1)性状与供体不完全相同的原因①克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。②生物的性状不仅与遗传物质有关,还受环境影响。③在个体发育过程中有可能发生基因突变。(2)基因型与供体相同:核移植过程中细胞核只来自供体,因此核遗传物质是对供体细胞遗传物质的100%复制,其基因型与供体相同。
我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”)。 
答案:(1)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　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
解析:本题以克隆动物为背景考查动物细胞工程的操作及应用。(1)克隆动物过程中涉及的动物细胞工程技术有核移植技术、胚胎移植技术等,其中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,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。在整个过程中,细胞只进行有丝分裂,细胞中染色体数目不变。(2)胚胎细胞比体细胞分化程度低,故胚胎细胞核移植比体细胞核移植的难度小。(3)通过核移植获得克隆动物的过程中,细胞中染色体的数目不变。雌性、雄性个体的常染色体数目相同,而性染色体组合不同。
【变式训练】 1.下列关于动物体细胞克隆的叙述,错误的是(　　)A.供体为提供细胞核的体细胞B.受体为去核卵母细胞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型完全一致答案:D解析:克隆出的后代的细胞核遗传物质来自供体的细胞核,细胞质遗传物质来自受体的细胞质。克隆后代的表型还受环境因素的影响。因此,克隆出的后代与供体的遗传物质和表型并不完全相同。
2.2018年,两只克隆猴“中中”和“华华”在我国诞生,突破了现有技术无法克隆灵长类动物的世界难题,将为阿尔茨海默病、自闭症等的治疗带来前所未有的光明前景。下图为流程图,请据图分析下列叙述错误的是(　　)A.欲获得单个雌猴体细胞,可用酶处理动物组织块,最常用的酶是胰蛋白酶B.过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至减数第二次分裂中期时进行,目前使用的去核方法是显微操作法C.获得的A细胞叫作重组细胞,它可以自然形成早期胚胎D.由于受环境等因素的影响,“中中”和“华华”的表型不完全相同答案:C
解析:A表示通过核移植获得的重组细胞,由重组细胞形成的重构胚需要用物理或化学方法激活,不能自然发育成早期胚胎。