2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 教学设计
文档属性
| 名称 | 2.2.3 动物体细胞核移植技术和克隆动物 教学设计 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 469.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-17 17:47:30 | ||
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文档简介
第二节动物细胞工程
（三）动物体细胞核移植技术和克隆动物
教学设计
一、教学目标
阐明动物细胞核移植技术的概念和原理。
概述体细胞核移植的过程。
认同体细胞核移植技术具有广阔的应用前景，客观分析该技术存在的问题。
二、教学重难点
1、教学重点
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
2、教学难点
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
教学设计思路
本节以我国古典文学名著《西游记》中孙悟空拔毫毛变小猴的片段创设情境，既展示了中华先贤的想象力，又激发学生的学习热情，教师通过选择克隆羊多莉、我国科学家培育的体细胞克隆猴的培育过程以问题驱动学习和思维的过程。围绕“克隆高产奶牛”的任务展开学习，逐步建构体细胞核移植技术的流程，在课堂中分析、讨论、交流完善流程，培养学生分析、综合、判断、推理的能力，通过指出体细胞核移植技术存在的问题，发展学生的辩证思维，促进思维的多元化发展。
四、教学步骤
1、新课导入
教师利用课件展示《西游记》中孙悟空拔毫毛变小猴的相关片段和科学家培育的克隆猴的相关资料和图片，提出问题：
克隆猴用到了什么技术？
为什么用供体候的一个细胞核移植就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？
学生分小组互相讨论并回答问题。
教师借助学生熟悉的情境导入新课，激发学生的学习兴趣，引出动物细胞核移植技术的相关概念
新课讲授
体细胞核移植技术的理论基础
动物体细胞核移植术的概念：
同学们打开书52页，阅读第二段黑体字，把这个概念中的关键词圈出来，再找同学复述。
动物体细胞核移植技术的原理：动物体细胞核的全能性。
前面学习了植物细胞组织培养。利用了植物细胞全能性，那么动物细胞具有全能性吗？是动物细胞核具有全能性。
种类：哺乳动物核移植有两种，胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
让同学们思考：体细胞和胚胎细胞哪个细胞分化程度高，哪一个细胞的全能性更容易表达？
师生总结：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难度明显高于胚胎细胞核移植。而在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。
主要原因一方面是供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；另一方面是对非人灵长类动物胚胎操作的技术尚不完善。
我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。
回忆克隆羊多莉的培育过程，多莉的三个母亲，“多莉”是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了高度分化了的动物细胞核具有全能性．用核移植的方法得到的动物称为克隆动物.
同学思考：克隆与无性繁殖，教师补充：克隆是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。有三个层次的克隆：分子水平、细胞水平、个体水平。
教师通过介绍：1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
启发学生思考：能否快速繁育高产奶牛（依据“多莉羊”的培育过程）？
体细胞核移植的过程
教师利用课件展示高产奶牛的图片，让学生尝试构建克隆奶牛的相关流程，然后根据教材第53页的相关流程图，提出以下问题分小组讨论：
受体细胞为什么选用卵母细胞？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核？
卵母细胞作受体细胞的原因体积大，易操作；去核时同时吸走第一极体; 营养物质丰富，含有激发细胞核全能性的物质。
(2)为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞，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或将其破坏
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
整个过程用了哪些技术？
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
新生牛的性别、基因？
与供体相同
繁殖方式？
无性繁殖
原理？
动物细胞核的全能性
你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
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。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
学生小组之间互相讨论教师提出的问题，教师给予肯定并及时提出问题和补充答案
通过让学生自主构建克隆流程，让学生由被动学生改为主动探索，提高学生的学习兴趣。
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
教师由课件展示体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域的相关资料和图片：让学生概括并总结。
医药卫生方面：
①生产许多珍贵的医用蛋白
②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治疗人类疾病
③以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥反应
畜牧生产：加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
科研： ①使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程
②分析致病基因
③研究致病机制，开发药物
保护濒危动物：增加濒危物种存活数量
教师在与同学们讨论体细胞核移植的应用前景之后，并让同学们一起探讨体细胞核移植过程中是否存在问题？
1）成功率低
2）克隆动物存在健康问题
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
教师让学生阅读教材第54页最后一段，了解体细胞核移植技术存在的问题，引导学生要辩证地看待技术的应用，发展学生的思维。
中国政府反对生殖性克隆 支持治疗性克隆
2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！
中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。
自绵羊“多莉”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。
2003 年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003 年 12月，我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。
【到社会中去】克隆人，会带来哪些伦理和道德问题？
广而告之：
你还在为身体有残疾而苦恼吗？你还在为器官移植找不到合适的供体而焦虑吗？不能在这样下去了，看看我们的体细胞核移植技术吧，只需要从你身上取一个小小的体细胞，通过核移植培养出胚胎干细胞，再用胚胎干细胞诱导分化出各种组织器官，这样的器官的组织相容性抗原跟你的一摸一样，用这样的器官进行器官移植，根本就不会发生免疫排斥。不夸张的说，如果这项技术研究成熟了，以后大家换条胳膊换条腿就跟给汽车换个轮胎一样。你听明白了吗？这不是天方夜谭，巨大的前景就在眼前，你还在等什么？现在，对，就是现在，赶紧加入到生命科学的研究中来吧！
五、板书设计
六、课堂反馈检测
例1.下列有关核移植的说法错误的是 ( )
A. 用核移植得到的动物称为克隆动物
B. 核移植的受体细胞最好是受精卵
C. 核移植可以充分说明动物细胞核具有全能性
D. 核移植得到的克隆动物属于无性生殖
例2.下列哪一项不属于克隆（ ）
A．利用体外扩增技术进行DNA复制
B．利用核移植技术培育出克隆绵羊
C．利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
D．利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
例3.如图是克隆羊的培育流程图，相关说法错误的是（ ）
A．卵母细胞可以从屠宰场收集，并在体外培养到减Ⅱ中期
B．从供体羊中取上皮细胞需要用胰蛋白酶进行处理
C．在显微镜下用微型吸管将卵母细胞中的染色体-纺锤体复合物吸出
D．上皮细胞细胞核进入卵母细胞后即可自行发育成胚胎
例4.2017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.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作
B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
C.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”
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
（三）动物体细胞核移植技术和克隆动物
教学设计
一、教学目标
阐明动物细胞核移植技术的概念和原理。
概述体细胞核移植的过程。
认同体细胞核移植技术具有广阔的应用前景，客观分析该技术存在的问题。
二、教学重难点
1、教学重点
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
2、教学难点
用动物体细胞核移植技术克隆动物的过程。
教学设计思路
本节以我国古典文学名著《西游记》中孙悟空拔毫毛变小猴的片段创设情境，既展示了中华先贤的想象力，又激发学生的学习热情，教师通过选择克隆羊多莉、我国科学家培育的体细胞克隆猴的培育过程以问题驱动学习和思维的过程。围绕“克隆高产奶牛”的任务展开学习，逐步建构体细胞核移植技术的流程，在课堂中分析、讨论、交流完善流程，培养学生分析、综合、判断、推理的能力，通过指出体细胞核移植技术存在的问题，发展学生的辩证思维，促进思维的多元化发展。
四、教学步骤
1、新课导入
教师利用课件展示《西游记》中孙悟空拔毫毛变小猴的相关片段和科学家培育的克隆猴的相关资料和图片，提出问题：
克隆猴用到了什么技术？
为什么用供体候的一个细胞核移植就可以培育出与它几乎一模一样的克隆猴？
学生分小组互相讨论并回答问题。
教师借助学生熟悉的情境导入新课，激发学生的学习兴趣，引出动物细胞核移植技术的相关概念
新课讲授
体细胞核移植技术的理论基础
动物体细胞核移植术的概念：
同学们打开书52页，阅读第二段黑体字，把这个概念中的关键词圈出来，再找同学复述。
动物体细胞核移植技术的原理：动物体细胞核的全能性。
前面学习了植物细胞组织培养。利用了植物细胞全能性，那么动物细胞具有全能性吗？是动物细胞核具有全能性。
种类：哺乳动物核移植有两种，胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
让同学们思考：体细胞和胚胎细胞哪个细胞分化程度高，哪一个细胞的全能性更容易表达？
师生总结：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难度明显高于胚胎细胞核移植。而在动物体细胞核移植中，非人灵长类动物的体细胞核移植非常困难。
主要原因一方面是供体细胞的细胞核在去核卵母细胞中不能完全恢复其分化前的功能状态，这导致了胚胎发育率低；另一方面是对非人灵长类动物胚胎操作的技术尚不完善。
我国科学家经过多年努力，攻克了这些障碍，终于成功获得了体细胞克隆猴。
回忆克隆羊多莉的培育过程，多莉的三个母亲，“多莉”是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物。这一巨大进展证明了高度分化了的动物细胞核具有全能性．用核移植的方法得到的动物称为克隆动物.
同学思考：克隆与无性繁殖，教师补充：克隆是无性繁殖，具体地说，是指一个共同的祖先，通过无性繁殖的方法产生出来的一群遗传特性相同的DNA分子、细胞或个体。有三个层次的克隆：分子水平、细胞水平、个体水平。
教师通过介绍：1997年，美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛，年产奶量为30.8 t，创造了世界奶牛产奶量最高新纪录。目前世界各国高产奶牛场奶牛，年平均产奶量一般为十几吨，而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。
启发学生思考：能否快速繁育高产奶牛（依据“多莉羊”的培育过程）？
体细胞核移植的过程
教师利用课件展示高产奶牛的图片，让学生尝试构建克隆奶牛的相关流程，然后根据教材第53页的相关流程图，提出以下问题分小组讨论：
受体细胞为什么选用卵母细胞？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核？
卵母细胞作受体细胞的原因体积大，易操作；去核时同时吸走第一极体; 营养物质丰富，含有激发细胞核全能性的物质。
(2)为使核移植的胚胎或动物的核遗传物质全部来自供体细胞，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或将其破坏
为什么不是取供体细胞核进行核移植操作，而是将供体细胞整个注入去核卵母细胞中？
保证供核不被破坏，使克隆动物更像供体动物，操作也方便。
整个过程用了哪些技术？
动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植
新生牛的性别、基因？
与供体相同
繁殖方式？
无性繁殖
原理？
动物细胞核的全能性
你认为用上述体细胞核移植技术培育的克隆动物，是对体细胞供体动物进行了100%的复制吗？为什么？
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。
此外，即便动物的遗传基础完全相同，但动物的一些行为、习性的形成与所处环境有很大关系，核供体动物生活的环境与克隆动物所生活的环境不会完全相同，其形成的行为、习性也不可能和核供体动物完全相同，从这一角度看，克隆动物不会是核供体动物100%的复制。
用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，想一想，这是为什么？
培养的动物细胞一般当传代至10～50代左右时，部分细胞核型可能会发生变化，其细胞遗传物质可能会发生突变，而10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此，在体细胞核移植中，为了保证供体细胞正常的遗传基础，通常采用传代10代以内的细胞。
学生小组之间互相讨论教师提出的问题，教师给予肯定并及时提出问题和补充答案
通过让学生自主构建克隆流程，让学生由被动学生改为主动探索，提高学生的学习兴趣。
体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
教师由课件展示体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生等领域的相关资料和图片：让学生概括并总结。
医药卫生方面：
①生产许多珍贵的医用蛋白
②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治疗人类疾病
③以患者作为供体培育相应细胞、组织或器官进行移植，避免免疫排斥反应
畜牧生产：加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育
科研： ①使人类更深入地了解胚胎发育及衰老过程
②分析致病基因
③研究致病机制，开发药物
保护濒危动物：增加濒危物种存活数量
教师在与同学们讨论体细胞核移植的应用前景之后，并让同学们一起探讨体细胞核移植过程中是否存在问题？
1）成功率低
2）克隆动物存在健康问题
3）克隆动物食品的安全性问题存在争议
教师让学生阅读教材第54页最后一段，了解体细胞核移植技术存在的问题，引导学生要辩证地看待技术的应用，发展学生的思维。
中国政府反对生殖性克隆 支持治疗性克隆
2017年，克隆猴姐妹“中中”和“华华”的萌照登上了国际权威学术期刊《细胞》的封面后，不少闻之者不由得欢呼起来——猴子都能克隆，下一步是不是就能……看来长命百岁不是梦了！
中国科学家坚守科学伦理底线的回答铿锵有力：“不！克隆非人灵长类动物的唯一目的是服务人类健康，但科研人员不考虑对人类进行相关研究”。
自绵羊“多莉”诞生之日起，围绕克隆技术的伦理争论就从未停止过。
2003 年1月，欧盟制定法案，制止克隆人；2003 年 12月，我国发布《人类胚胎干细胞研究伦理指导原则》，规定禁止生殖性克隆人研究，允许开展胚胎干细胞和治疗性克隆研究。
【到社会中去】克隆人，会带来哪些伦理和道德问题？
广而告之：
你还在为身体有残疾而苦恼吗？你还在为器官移植找不到合适的供体而焦虑吗？不能在这样下去了，看看我们的体细胞核移植技术吧，只需要从你身上取一个小小的体细胞，通过核移植培养出胚胎干细胞，再用胚胎干细胞诱导分化出各种组织器官，这样的器官的组织相容性抗原跟你的一摸一样，用这样的器官进行器官移植，根本就不会发生免疫排斥。不夸张的说，如果这项技术研究成熟了，以后大家换条胳膊换条腿就跟给汽车换个轮胎一样。你听明白了吗？这不是天方夜谭，巨大的前景就在眼前，你还在等什么？现在，对，就是现在，赶紧加入到生命科学的研究中来吧！
五、板书设计
六、课堂反馈检测
例1.下列有关核移植的说法错误的是 ( )
A. 用核移植得到的动物称为克隆动物
B. 核移植的受体细胞最好是受精卵
C. 核移植可以充分说明动物细胞核具有全能性
D. 核移植得到的克隆动物属于无性生殖
例2.下列哪一项不属于克隆（ ）
A．利用体外扩增技术进行DNA复制
B．利用核移植技术培育出克隆绵羊
C．利用植物体细胞杂交技术培育出杂种植株
D．利用胡萝卜茎尖组织经植物组织培养得到脱毒苗
例3.如图是克隆羊的培育流程图，相关说法错误的是（ ）
A．卵母细胞可以从屠宰场收集，并在体外培养到减Ⅱ中期
B．从供体羊中取上皮细胞需要用胰蛋白酶进行处理
C．在显微镜下用微型吸管将卵母细胞中的染色体-纺锤体复合物吸出
D．上皮细胞细胞核进入卵母细胞后即可自行发育成胚胎
例4.2017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.该技术涉及动物细胞培养、细胞核移植等操作
B.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
C.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”
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