2017-2018年高中生物第一单元生物技术与生物工程第二章细胞工程第5节克隆技术课件
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(4)早期胚胎中的细胞分化程度低,全能性高,可诱导分化成各种组织器官。 (5)图示培育出的细胞(胰岛 B 细胞)核遗传物质来自患者本人,所以移植后 不发生免疫排斥反应;图中所示基因治疗是体外转基因,故所属类型为体外基 因治疗。 【答案】 (1)细胞核 (2)核移植技术 转基因技术(或基因工程、DNA 重组技术、基因拼接技术) (3)含有促进细胞核全能性表达的物质 (4)这些细胞分化程度极低,具有全能性,可以定向地诱导分化为各类细胞 (5)没有免疫排斥反应 体外基因治疗
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2.克隆技术的研究历程
时间
科学家
成果
将豹蛙_囊__胚__期____细胞的核移植到去核的
1952 年
布里格斯和金 _豹__蛙__卵__细__胞____中,成功育出豹蛙幼体。
20 世纪 60 年代
戈登等
将非洲爪蟾蝌蚪的__肠__上_皮_____细胞核移植到 _去__核__的__卵_母_____细胞中,获得了完整蝌蚪和成
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[合作探讨] 探讨1:动物体细胞核移植中供体细胞选择多少代以内的培养细胞?为什 么? 提示:10 代以内,因为 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。 探讨2:受体细胞一般选择什么时期的去核卵母细胞?为什么? 提示:M Ⅱ中期,因为该时期的细胞具有体积大,易操作,并含有促使细 胞核全能性表达的物质和营养条件等优点。
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1.下列哪项不属于克隆技术的应用( ) A.促进优良畜群繁育 B.保护濒危物种 C.获得组织器官异体移植的供体 D.培育抗虫棉 【解析】 培育抗虫棉利用的是基因工程技术。 【答案】 D
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2.不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料的是( )
A.花粉
B.幼叶
阅读这段材料后,回答下列问题: (1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为________。 (2) 斯 提 瓦 的 实 验 证 明 了 ________________ 。 维 尔 穆 特 的 实 验 证 明 了 ________________。从细胞结构和遗传角度分析,两位科学家实验结论的得出, 根本原因在于_______________________________________________________。
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1.在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到( )
A.细胞培养技术
B.细胞核移植技术
C.胚胎移植技术
D.基因工程技术
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【解析】 多利羊的培育过程是:将一只母羊(A 羊)卵细胞的细胞核吸出, 得到不含核的卵细胞。然后,将实验室中培养的另一只母羊(B 羊)的乳腺上皮细 胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激,这样就通过核移植技术 形成了一个同时含有 B 羊核遗传物质和 A 羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵 细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C 羊)的 子宫中,让 C 羊为胚胎提供发育场所和营养物质,这个过程利用了胚胎移植技 术。胚胎就在 C 羊子宫内发育成熟。C 羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分 析可以看出,多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
【答案】 D
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2.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回 答下列问题: 【导学号:99310041】
(1)图中①所示的结构名称是________。 (2)图中③④所示的生物技术名称分别是________、________。
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(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操 作、营养物质丰富外,还因为它
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【解析】 在克隆羊“多利”的培育过程中,从图解来看,显然 a 属于细胞 核移植,b 属于胚胎移植。在运用细胞核移植技术时,所选的受体细胞大多采用 动物去核的卵细胞,主要原因是:卵细胞体积大,便于操作,含营养物质丰富, 能够为体细胞核提供表达全能性的环境。第(3)问中,涉及“多利”面部的毛色, 这可以根据细胞核遗传和细胞质遗传的特点来推断。由于细胞核遗传占主导地 位,所以“多利”的面部毛色应与提供乳腺细胞核的白面绵羊的相同,而实际 上也是这样。在第(4)问中“多利”的培育成功证明已分化的高等动物细胞的细 胞核与高等植物细胞一样也具有全能性。第(5)问是一个开放性的问题,需平时 多读点有关生命科学最新研究成果方面的资料。
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2.过程分析 (1)为了确保核移植形成的克隆动物的遗传物质全部来自于有优良性状的动 物提供的体细胞,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 胞的遗传物质去掉或将其破坏掉。 (2)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。 (3)细胞融合后构建重组胚胎,并移植到代孕母体内获得克隆动物,需要胚 胎工程技术的支持。
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2.1952~1953 年,美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工 培养,发现单个细胞能通过像受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植株。 1997 年英国的维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养,然 后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞,并将重组细胞培养 成胚胎,将胚胎植入另一只母羊的子宫内,获得了克隆羊多利。
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1.下列有关克隆的叙述,不正确的一项是( ) A.生物体通过体细胞进行的无性繁殖 B.将某肿瘤细胞体外培养繁殖成一个细胞系 C.扦插和嫁接实质上也是克隆 D.将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 中 【解析】 克隆实质上就是一种无性繁殖,它包括未经有性生殖细胞的结 合而大量增殖所获得的生物产品。该题选项中,A、B、C 三项均属此例。而 D 仅将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 中,未能进行无性增殖,故不属于 克隆。 【答案】 D
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(3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于_______________________________。 (4)维尔穆特的实验技术又称为________技术。该技术的经济意义在于: ①_________________________;②________________________。 【答案】 (1)体细胞 (2)植物细胞具有全能性 动物细胞核具有全能性 体细胞中含有本物种的全套遗传物质 (3)培养基成分不同 (4)克隆 繁殖优良 品种 生产供器官移植的各种器官、组织
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③在个体水平上,克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一 群个体。
a.植物个体的克隆 如由一个胡萝卜中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。 b.动物个体的克隆 用动物体细胞克隆动物,实际是通过核移植实现的。
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2.克隆的条件 生物(特别是高等动物)的克隆需要以下基本条件: (1)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞(如乳腺上皮细胞)。 (2)能有效调控细胞核发育的细胞质物质(如去核卵的细胞质)。 (3)完成胚胎发育的必要的环境条件(如诱导核—质重组细胞生长、分化的实 验条件和怀胎母体的子宫环境)。
第二章 细胞工程 第五节 克隆技术
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1.简述动物体细胞克隆的一般过程。(重难点) 2.列举克隆技术的应用前景。(重点)
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克隆的概念与克隆技术的研究历程
1.克隆的概念 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_____的分子、细胞或个体。也可表示整个_无__性__繁__殖__的过程。
_______________________________________________________________。 (4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是___________________________ _______________________________________________________________。 (5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是________,该种基因治 疗所属类型为________。 【解析】 (1)①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。 (2)③表示核移植技术,④表示转基因技术。 (3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞,原因是它体积大、易操作,含有供 胚胎发育的营养物质,它还含有促进细胞核全能性表达的物质。
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动物体细胞克隆的一般过程、应用前景及存在的问题
1.动物克隆的一般过程及应用前景 (1)克隆的一般过程 以“多利”的培育过程为例
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(2)克隆技术的应用前景 ①快速培育具有_优_良__品__质__的家畜,并且可以保证家畜的优良性状不会丢失。 ②通过生物反应器(如乳腺、膀胱)生产__基__因__工_程__药__物____。 ③保护动物_遗__传__资__源___和_生__物__多_样__性_____的有效手段之一。 ④治疗性克隆。 2.克隆技术存在的问题 (1)克隆动物的成功率_很__低___。 (2)克隆动物的_夭__折__率___较高,不少体细胞克隆动物患有先天性疾病或出现 _生__理__缺__陷___。
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[思维升华] 1.克隆的概念 (1)概念:克隆就是无性繁殖,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一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。 (2)克隆有 3 个不同层次的含义。 ①在分子水平上,克隆一般指 DNA 克隆(也叫分子克隆),含义是将某一特 定 DNA 片段通过重组 DNA 技术插入到载体(如质粒和病毒等)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 DNA 片段的“群体”。 ②在细胞水平上,克隆是指由一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。
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探讨3:通过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了 100%复制吗?为什么?
提示:不是。绝大部分 DNA 来自于供体细胞核,但其核外还有少量的 DNA, 即线粒体中的 DNA 是来自于受体卵母细胞;其次生物的性状还受环境的影响。
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[思维升华] 1.动物克隆的一般过程
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3.结果 (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,其原 因包括: ①克隆动物的细胞质遗传物质来自于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,还受环境的影响。 (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 是对供体核遗传物质的 100%复制,其基因型与供体相同。
C.卵细胞
D.人血中的红细胞
【解析】 人血中的红细胞是成熟的红细胞,没有细胞核,不能作为组织
培养、细胞培养或克隆的生物材料。 【答案】 D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3.世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答:
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(1)写出图中 a、b 所指的细胞工程名称: a________;b________。 (2)实施细胞工程 a 时,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是: ____________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)“多利”面部的毛色是 ________。请根据遗传学原理说明判断依据 ___________________________________________________________________。 (4)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________________。 (5)请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义:___________________ _______________________________________________________________。
初
体非洲爪蟾。
1996 年
世界第一例克隆羊——“__多__利__”诞生。
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[合作探讨] 探讨1:“多利”羊的诞生说明了什么问题? 提示:动物细胞的细胞核也具有全能性。 探讨2:科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核,移入白鼠去核的卵细胞内,待 发育成早期胚胎后植入褐鼠的子宫,该褐鼠产下的小鼠的体色和性别是什么? 提示:黑、雌。
(4)早期胚胎中的细胞分化程度低,全能性高,可诱导分化成各种组织器官。 (5)图示培育出的细胞(胰岛 B 细胞)核遗传物质来自患者本人,所以移植后 不发生免疫排斥反应;图中所示基因治疗是体外转基因,故所属类型为体外基 因治疗。 【答案】 (1)细胞核 (2)核移植技术 转基因技术(或基因工程、DNA 重组技术、基因拼接技术) (3)含有促进细胞核全能性表达的物质 (4)这些细胞分化程度极低,具有全能性,可以定向地诱导分化为各类细胞 (5)没有免疫排斥反应 体外基因治疗
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2.克隆技术的研究历程
时间
科学家
成果
将豹蛙_囊__胚__期____细胞的核移植到去核的
1952 年
布里格斯和金 _豹__蛙__卵__细__胞____中,成功育出豹蛙幼体。
20 世纪 60 年代
戈登等
将非洲爪蟾蝌蚪的__肠__上_皮_____细胞核移植到 _去__核__的__卵_母_____细胞中,获得了完整蝌蚪和成
第13页,共35页。
[合作探讨] 探讨1:动物体细胞核移植中供体细胞选择多少代以内的培养细胞?为什 么? 提示:10 代以内,因为 10 代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。 探讨2:受体细胞一般选择什么时期的去核卵母细胞?为什么? 提示:M Ⅱ中期,因为该时期的细胞具有体积大,易操作,并含有促使细 胞核全能性表达的物质和营养条件等优点。
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1.下列哪项不属于克隆技术的应用( ) A.促进优良畜群繁育 B.保护濒危物种 C.获得组织器官异体移植的供体 D.培育抗虫棉 【解析】 培育抗虫棉利用的是基因工程技术。 【答案】 D
第24页,共35页。
2.不能作为组织培养、细胞培养或克隆的生物材料的是( )
A.花粉
B.幼叶
阅读这段材料后,回答下列问题: (1)文中的悬浮培养细胞和乳腺上皮细胞均为________。 (2) 斯 提 瓦 的 实 验 证 明 了 ________________ 。 维 尔 穆 特 的 实 验 证 明 了 ________________。从细胞结构和遗传角度分析,两位科学家实验结论的得出, 根本原因在于_______________________________________________________。
第18页,共35页。
1.在克隆多利羊的过程中,下列哪项技术没有运用到( )
A.细胞培养技术
B.细胞核移植技术
C.胚胎移植技术
D.基因工程技术
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【解析】 多利羊的培育过程是:将一只母羊(A 羊)卵细胞的细胞核吸出, 得到不含核的卵细胞。然后,将实验室中培养的另一只母羊(B 羊)的乳腺上皮细 胞的细胞核注入到无细胞核的卵细胞中并进行电刺激,这样就通过核移植技术 形成了一个同时含有 B 羊核遗传物质和 A 羊细胞质的重组卵细胞。融合后的卵 细胞经过体外细胞培养形成早期胚胎。然后把这个胚胎移植到第三只羊(C 羊)的 子宫中,让 C 羊为胚胎提供发育场所和营养物质,这个过程利用了胚胎移植技 术。胚胎就在 C 羊子宫内发育成熟。C 羊产下的羊就是克隆羊多利。从以上分 析可以看出,多利产生的过程中没有使用基因工程技术。
【答案】 D
第20页,共35页。
2.下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回 答下列问题: 【导学号:99310041】
(1)图中①所示的结构名称是________。 (2)图中③④所示的生物技术名称分别是________、________。
第21页,共35页。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操 作、营养物质丰富外,还因为它
第27页,共35页。
【解析】 在克隆羊“多利”的培育过程中,从图解来看,显然 a 属于细胞 核移植,b 属于胚胎移植。在运用细胞核移植技术时,所选的受体细胞大多采用 动物去核的卵细胞,主要原因是:卵细胞体积大,便于操作,含营养物质丰富, 能够为体细胞核提供表达全能性的环境。第(3)问中,涉及“多利”面部的毛色, 这可以根据细胞核遗传和细胞质遗传的特点来推断。由于细胞核遗传占主导地 位,所以“多利”的面部毛色应与提供乳腺细胞核的白面绵羊的相同,而实际 上也是这样。在第(4)问中“多利”的培育成功证明已分化的高等动物细胞的细 胞核与高等植物细胞一样也具有全能性。第(5)问是一个开放性的问题,需平时 多读点有关生命科学最新研究成果方面的资料。
第16页,共35页。
2.过程分析 (1)为了确保核移植形成的克隆动物的遗传物质全部来自于有优良性状的动 物提供的体细胞,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 胞的遗传物质去掉或将其破坏掉。 (2)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。 (3)细胞融合后构建重组胚胎,并移植到代孕母体内获得克隆动物,需要胚 胎工程技术的支持。
第9页,共35页。
2.1952~1953 年,美国科学家斯提瓦用胡萝卜根的悬浮培养细胞进行人工 培养,发现单个细胞能通过像受精卵发育成胚一样的途径,发育成完整植株。 1997 年英国的维尔穆特等人从白面母绵羊体内取出乳腺上皮细胞静息培养,然 后把它的核移入黑面母绵羊去核的卵细胞中形成重组细胞,并将重组细胞培养 成胚胎,将胚胎植入另一只母羊的子宫内,获得了克隆羊多利。
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1.下列有关克隆的叙述,不正确的一项是( ) A.生物体通过体细胞进行的无性繁殖 B.将某肿瘤细胞体外培养繁殖成一个细胞系 C.扦插和嫁接实质上也是克隆 D.将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 中 【解析】 克隆实质上就是一种无性繁殖,它包括未经有性生殖细胞的结 合而大量增殖所获得的生物产品。该题选项中,A、B、C 三项均属此例。而 D 仅将鸡的某个 DNA 片段整合到小鼠的 DNA 中,未能进行无性增殖,故不属于 克隆。 【答案】 D
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(3)斯提瓦和维尔穆特实验的差别在于_______________________________。 (4)维尔穆特的实验技术又称为________技术。该技术的经济意义在于: ①_________________________;②________________________。 【答案】 (1)体细胞 (2)植物细胞具有全能性 动物细胞核具有全能性 体细胞中含有本物种的全套遗传物质 (3)培养基成分不同 (4)克隆 繁殖优良 品种 生产供器官移植的各种器官、组织
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③在个体水平上,克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一 群个体。
a.植物个体的克隆 如由一个胡萝卜中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。 b.动物个体的克隆 用动物体细胞克隆动物,实际是通过核移植实现的。
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2.克隆的条件 生物(特别是高等动物)的克隆需要以下基本条件: (1)具有包含物种完整基因组的细胞核的活细胞(如乳腺上皮细胞)。 (2)能有效调控细胞核发育的细胞质物质(如去核卵的细胞质)。 (3)完成胚胎发育的必要的环境条件(如诱导核—质重组细胞生长、分化的实 验条件和怀胎母体的子宫环境)。
第二章 细胞工程 第五节 克隆技术
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1.简述动物体细胞克隆的一般过程。(重难点) 2.列举克隆技术的应用前景。(重点)
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克隆的概念与克隆技术的研究历程
1.克隆的概念 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_____的分子、细胞或个体。也可表示整个_无__性__繁__殖__的过程。
_______________________________________________________________。 (4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是___________________________ _______________________________________________________________。 (5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是________,该种基因治 疗所属类型为________。 【解析】 (1)①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。 (2)③表示核移植技术,④表示转基因技术。 (3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞,原因是它体积大、易操作,含有供 胚胎发育的营养物质,它还含有促进细胞核全能性表达的物质。
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动物体细胞克隆的一般过程、应用前景及存在的问题
1.动物克隆的一般过程及应用前景 (1)克隆的一般过程 以“多利”的培育过程为例
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(2)克隆技术的应用前景 ①快速培育具有_优_良__品__质__的家畜,并且可以保证家畜的优良性状不会丢失。 ②通过生物反应器(如乳腺、膀胱)生产__基__因__工_程__药__物____。 ③保护动物_遗__传__资__源___和_生__物__多_样__性_____的有效手段之一。 ④治疗性克隆。 2.克隆技术存在的问题 (1)克隆动物的成功率_很__低___。 (2)克隆动物的_夭__折__率___较高,不少体细胞克隆动物患有先天性疾病或出现 _生__理__缺__陷___。
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[思维升华] 1.克隆的概念 (1)概念:克隆就是无性繁殖,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一群遗传特性相同的分子、细胞或个体。 (2)克隆有 3 个不同层次的含义。 ①在分子水平上,克隆一般指 DNA 克隆(也叫分子克隆),含义是将某一特 定 DNA 片段通过重组 DNA 技术插入到载体(如质粒和病毒等)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 DNA 片段的“群体”。 ②在细胞水平上,克隆是指由一个单一的细胞分裂所形成的细胞群体。
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探讨3:通过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了 100%复制吗?为什么?
提示:不是。绝大部分 DNA 来自于供体细胞核,但其核外还有少量的 DNA, 即线粒体中的 DNA 是来自于受体卵母细胞;其次生物的性状还受环境的影响。
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[思维升华] 1.动物克隆的一般过程
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3.结果 (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,其原 因包括: ①克隆动物的细胞质遗传物质来自于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,还受环境的影响。 (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 是对供体核遗传物质的 100%复制,其基因型与供体相同。
C.卵细胞
D.人血中的红细胞
【解析】 人血中的红细胞是成熟的红细胞,没有细胞核,不能作为组织
培养、细胞培养或克隆的生物材料。 【答案】 D
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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3.世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育程序如下图所示。请看图后回答:
第26页,共35页。
(1)写出图中 a、b 所指的细胞工程名称: a________;b________。 (2)实施细胞工程 a 时,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是: ____________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)“多利”面部的毛色是 ________。请根据遗传学原理说明判断依据 ___________________________________________________________________。 (4)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________________。 (5)请举一例,说明克隆绵羊培育成功的实际意义:___________________ _______________________________________________________________。
初
体非洲爪蟾。
1996 年
世界第一例克隆羊——“__多__利__”诞生。
第4页,共35页。
[合作探讨] 探讨1:“多利”羊的诞生说明了什么问题? 提示:动物细胞的细胞核也具有全能性。 探讨2:科学家将雌黑鼠乳腺细胞的细胞核,移入白鼠去核的卵细胞内,待 发育成早期胚胎后植入褐鼠的子宫,该褐鼠产下的小鼠的体色和性别是什么? 提示:黑、雌。