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2.2.3动物体细胞核移植技术和克隆动物 同步课时作业
一、单项选择题
1.试管苗、试管婴儿和克隆羊均属于生物工程的杰出成果，下面叙述正确的是
A.都属于无性生殖，完全保持母本性状
B.都充分体现了体细胞的全能性
C.均需在细胞水平进行操作
D.都不会发生基因重组
2.以下不能说明细胞全能性的是( )
A.豌豆花粉培育出了单倍体植株
B.通过核移植、动物细胞培养、胚胎移植等生物技术诞生的克隆羊多莉
C.取胡萝卜的韧皮部组织培育成胡萝卜幼苗
D.转入抗虫基因的棉花细胞培育出抗虫棉
3.我国科学家利用体细胞核移植技术成功克隆了濒临灭绝的某地方牛种。下列叙述错误的是( )
A.从该牛种耳上取的体细胞培养室需在合成培养基中加入血清
B.从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期
C.代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养，不会影响犊牛的遗传物质
D.胚胎移植前需要对供体牛与受体牛进行同期发情处理
4.下列关于核移植或胚胎移植的操作，不可行的是( )
A.羊乳腺细胞核移植 B.羊的早期胚胎移植
C.蛙的红细胞核移植 D.蛙的早期胚胎移植
5.下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是( )
A.细胞培养时通常采用培养皿或打开培养瓶盖的方法来获取氧气
B.胚胎干细胞是发现最早、应用最为成熟的一类成体干细胞
C.早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内
D.将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞
6.利用细胞核移植技术培育克隆牛的过程中，不涉及的操作是( )
A.卵母细胞的培养 B.重构胚的激活
C.动物细胞融合 D.体外受精
7.“三亲试管婴儿”的培育过程可选用如下技术路线。下列叙述正确的是( )
A.该技术能大幅度改善卵子质量、解决卵子老化和精子质量不佳等问题
B.“三亲婴儿”的出生属于有性生殖，该婴儿的遗传物质来自提供细胞核的母亲和提供精子的父亲
C.该技术能极大地提高高龄患者的试管婴儿成功率
D.通常用灭活的病毒诱导精子和卵母细胞融合实现体外受精
8.克隆猴中中和华华的制备流程大致如下：取母猴A的卵细胞，去核作为受体→诱导猴B的胚胎成纤维细胞与受体细胞进行细胞融合→胚激活并注射去甲基化酶的mRNA→胚胎体外培养并胚胎移植。下列关于克隆猴诞生过程的叙述错误的是( )
A.去核过程需用到精密的显微操作仪器
B.核移植时需用到高效率的细胞融合法
C.推测正常受精卵中会发生去甲基化过程
D.中中和华华的质基因完全由母猴A提供
9.大熊猫是我国的国宝，尽管采取了许多保护措施，但由于其繁殖能力及幼仔成活率均较低，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。下列相关叙述错误的是( )
A.体细胞核移植过程中只能通过显微操作方法去除细胞核
B.体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ时期的卵母细胞
C.重构胚需要用电刺激、Ca2＋载体等手段进行激活
D.用体细胞核移植技术克隆出大熊猫，体现了动物细胞核具有全能性
10.利用核移植克隆人体器官有望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应。下图表示利用核移植克隆人体器官的过程。下列有关叙述错误的是( )
A.从病人体内取出的健康体细胞不会携带任何致病基因
B.上述过程不能够说明离体的动物体细胞具有全能性
C.重构胚具有发育成完整个体的能力
D.图中①②过程都发生了细胞增殖和分化
11.自然情况下牛的生育率很低，畜牧业生产上可通过下图两种途径实现良种牛的快速大量繁殖。下列相关叙述正确的是( )
A.动物体细胞核移植难度很高，原因是体细胞分化程度低，表现全能性十分困难
B.为避免代孕牛对植入的胚胎产生排斥反应，应注射免疫抑制剂
C.途径1和途径2过程中都有胚胎的形成，均为有性生殖
D.途径1受精前，需将采集到的卵母细胞在体外培养到MII期
12.下列关于动物体细胞核移植和克隆的叙述，错误的是( )
A.利用体细胞核移植技术可以促进优良畜群繁育
B.利用体细胞核移植培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器
C.通过体细胞核移植技术获得克隆动物技术的成功率已经非常高
D.克隆动物通常会表现出遗传和生理缺陷，以及会存在健康问题
13.下列有关动物细胞核移植技术应用的叙述，错误的是( )
A.动物细胞核移植技术可用于加速家畜遗传改良进程
B.利用动物细胞核移植技术获得的动物不会存在健康问题
C.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
D.核移植技术可用于转基因动物的克隆，以保持转基因动物的性状
二、非选择题
14.2017年11月27日世界上首个体细胞克隆猴“中中”在中科院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心的非人灵长类平台诞生，同年12月5日第二个克隆猴“华华”诞生。“中中”和“华华”的培育过程如图所示。回答下列问题。
（1）据图可知，克隆猴培育过程用到了动物细胞培养、X：____________和Y：____________等技术。与动物体细胞核移植过程相比，胚胎细胞核移植过程的成功率更高，原因是____________。
（2）体外培养B猴的体细胞时需给予一定量的O2和CO2，其中CO2的主要作用是____________。为防止有害代谢物的积累，可采用____________的方法。
（3）目前对卵母细胞去核普遍使用的方法是____________。
（4）克隆猴培育过程中代孕母猴的主要职能是____________。
15.“中中”和“华华”克隆猴的成功培育标志着我国非人灵长类疾病动物模型研究处于国际领先水平。“中中”和“华华”的克隆流程如图1所示，回答下列问题：
（1）图1中的细胞a是____________，从卵巢中采集的细胞a需在体外培养至____________期才能用于体细胞核移植等；目前普遍使用去核的方法是____________。
（2）图中取胎猴期而非成年期的体细胞的原因是____________。当贴壁细胞在体外培养过程中发生____________现象时，需要对细胞分瓶进行____________培养。
（3）科研人员发现：对灵长类动物供体细胞核进行表观遗传修饰，激活重构胚分化潜能调控基因A的表达，是克隆成功的关键。研究表明染色体组蛋白H2动态可逆地被修饰酶所改变，从而调控基因A的表达，如图2所示。为了激活基因A的表达，研究人员将组蛋白H3去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入重构胚，同时用组蛋白脱乙酸酶抑制剂TSA处理重构胚。
据图2分析，给重构胚注入Kdm4d的mRNA来促进基因A表达的机理是____________；TSA可以抑制____________的活性，____________（填“提高”或“降低”）组蛋白的乙酰化水平，进而促进基因A的表达。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、培育试管苗利用的是植物组织培养技术，属于无性生殖，能保持亲本的性状；试管婴儿利用的是体外受精、体外胚胎培养和胚胎移植技术，属于有性生殖，不一定能保持亲本的优良性状；克隆羊是利用体细胞核移植、体外胚胎培养和胚胎移植技术，属于无性生殖，其子代性状受提供细胞核的亲本与提供细胞质的亲本共同控制，A错误；B、试管苗的培育体现了植物细胞的全能性，克隆动物培育体现了动物细胞核具有全能性，试管婴儿是有性生殖过程，没有体现细胞的全能性，B错误；C、试管苗、试管婴儿和克隆羊均需在细胞水平进行操作，C正确；D、试管婴儿是有性生殖过程，会发生基因重组，D错误。故选C。
2.答案：B
解析：A、花粉培育成植株，需要借助于植物组织培养的手段，体现了花粉细胞的全能性，A正确；B、核移植技术说明动物细胞核具有全能性，动物细胞培养不能体现细胞的全能性，B错误；C、萝卜韧皮部细胞培育出胡萝卜幼苗是植物组织培养，体现植物细胞的全能性，C正确；D、转基因的棉花细胞培育成抗虫棉体现了植物细胞的全能性，D正确。故选B。
3.答案：D
解析：A、由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，因此在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分，A正确；B、从牛卵巢中采集的卵母细胞需要在体外培养至MⅡ期才具备与精子受精的能力，B正确；C、代孕母牛为重构胚发育提供空间和营养，没有为犊牛提供遗传物质，不会影响犊牛的遗传物质，C正确；D、体细胞核移植技术中，通常不需要对供体进行同期发处理，D错误。故选D。
4.答案：D
解析：AB、将羊乳腺细胞核移植到去核卵细胞中，形成的重组细胞需要培养至早期胚胎后再植入代孕母体，A、B可行；C、蛙的红细胞核移植到去核卵细胞中，形成的重组细胞培养至早期胚胎后可以在体外继续发育成个体，C可行；D、蛙是体外发育，不需要胚胎移植，D不可行。故选D。
5.答案：C
解析：A、在进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养，以获取氧气和维持培养液的pH，A错误；B、干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞等，骨髓中的造血干细胞是发现最早、研究最多的一类成体干细胞，B错误；C、早期胚胎需移植到同种的、生理状态相同、经同期发情处理的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体，C正确；D、将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合，经诱导融合后的细胞不都是杂交瘤细胞，还有B细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞等，D错误。故选C。
6.答案：D
解析：A、在该过程中需要采集卵母细胞并在体外培养到MⅡ期，A错误；
B、在细胞核移植过程中需要用物理或化学方法激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育进程，B错误；
C、通过电融合法使两细胞融合，供体细胞与去核的卵母细胞融合，形成重构细胞，涉及动物细胞融合，C错误；
D、在细胞核移植技术中没有涉及体外受精，D正确。
故选D。
7.答案：C
解析：A、该技术能大幅度改善卵子质量、解决卵子老化的问题，但是没有解决精子不佳的问题，A错误；B、由于经过了受精作用，“三亲婴儿”的出生属于有性生殖，该婴儿的遗传物质来自提供细胞质的捐献者、提供细胞核的母亲和提供精子的父亲，B错误；C、高龄女性容易产生质量不佳的卵子，而重组的卵细胞成活力较强，该技术能极大地提高高龄患者的试管婴儿成功率，C正确；D、体外受精不需要灭活病毒诱导，D错误。故选C。
8.答案：D
解析：1、动物核移植是指将动物的一个细胞的细胞核移入一个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；
培育“中中”和“华华”两只克隆猕猴所用到的技术手段有核移植、胚胎移植等技术手段。
A、去核过程是通过显微操作去核，需要精密的显微操作仪器来完成，A正确；
B、核移植时先将纤维细胞注入去核的卵子细胞，通过电融合法等使两细胞融合，需用到高效率的细胞融合法，B正确；
C、由题意可知，胚激活时注射去甲基化酶的mRNA，可推测正常受精卵中会发生去甲基化过程，C正确；
D、中中和华华是由猴B的胚胎成纤维细胞与受体细胞（猴A的卵细胞，去核）进行细胞融合后培养得到的胚胎发育而形成的，因此中中和华华的质基因由母猴A和猴B共同提供的，D错误。
故选D。
9.答案：A
解析：A、体细胞核移植过程中普遍采用的是显微操作方法去除细胞核，也可采用梯度离心、紫外线短时间照射和化学物质处理等方法去核，A错误；B、体细胞核移植过程中用的受体细胞是发育到MⅡ时期的卵母细胞，该细胞的细胞质中含有激活细胞核全能性发挥的物质，B正确；C、重构胚需要用电刺激、Ca2＋载体、蛋白酶合成抑制剂等手段进行激活，C正确；D、用体细胞核移植技术克隆大熊猫，体现了动物细胞的细胞核具有全能性，不能体现细胞具有全能性，D正确。故选A。
10.答案：A
解析：A、从病人体内取出的健康体细胞可能携带隐性致病基因，A错误；B、细胞全能性指高度分化的细胞离体后能发育成完整的生物个体或各种细胞的潜能，上述过程是将人体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中，重新组合的细胞发育成新胚胎，再分裂和分化出各种细胞，因此上述过程不能说明离体的动物体细胞具有全能性，B正确；C、重构胚能分裂和分化，具有发育成完整个体的能力，C正确；D、图中①是由胚胎干细胞分裂分化成脏器组织干细胞和神经组织干细胞，此过程存在细胞增殖和细胞分化，②过程由脏器组织干细胞和神经组织干细胞分裂分化成脏器组织细胞和神经细胞，也存在细胞增殖和分化，D正确。故选A。
11.答案：D
解析：A、动物体细胞核移植难度很高，原因是体细胞分化程度高，表现全能性十分困难，A错误；B、代孕母牛不会对外来胚胎发生免疫排斥，故无需注射免疫抑制剂，B错误；C、途径1获得试管牛的技术流程中包括体外受精、体外胚胎培养和胚胎移植等技术，属于有性生殖；途径2获得是试管牛是通过核移植技术获得的，为无性生殖，C错误；D、途径1受精前，需将采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ中期，因为此时的卵母细胞能接受获能的精子完成受精过程，D正确。故选D。
12.答案：C
解析：A、体细胞核移植技术在畜牧业的应用：可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育，A正确；B、利用体细胞核移植培育的转基因克隆动物可以作为生物反应器（如乳腺生物反应器），用于生产珍贵医用蛋白等，B正确；C、尽管通过体细胞核移植技术已经获得了多种克隆动物，但该技术的成功率仍然非常低，各个技术环节也有待进一步改进，C错误；D、克隆技术并没有完全成熟，大多数克隆动物还存在一些遗传和生理缺陷类的健康问题，D正确。故选C。
13.答案：B
解析：A、利用体细胞克隆技术可加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁育，A正确；B、核移植技术尚不完善，利用动物细胞核移植技术获得的动物通常还存在健康问题，许多克隆动物表现出遗传和生理缺陷，B错误；C、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，如制成乳腺生物反应器，C正确；D、核移植技术可用于转基因动物的克隆，属于无性繁殖，以保持转基因动物的性状，D正确。故选B。
14.答案：（1）动物体细胞核移植；胚胎移植；体细胞分化程度高，表现全能性十分困难（或胚胎细胞分化程度低，表现全能性较容易）
（2）维持培养液的pH；定期更换培养液
（3）显微操作法
（4）承担妊娠和育仔任务，缩短供体的繁殖周期
解析：（1）据图可知，克隆猴培育过程用到了动物细胞培养、动物体细胞核移植和胚胎移植等技术。与动物体细胞核移植过程相比，胚胎细胞核移植过程的成功率更高，原因是体细胞分化程度高，表现全能性十分困难（或胚胎细胞分化程度低，表现全能性较容易）。
（2）体外培养B猴的体细胞时需给予一定量的O2和CO2，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。为防止有害代谢物的积累，可采用定期更换培养液的方法。
（3）目前对卵母细胞去核普遍使用的方法是显微操作法。
（4）克隆猴培育过程中代孕母猴的主要职能是承担妊娠和育仔任务，缩短供体的繁殖周期。
解析：
15.答案：（1）母猴的卵母细胞；MⅡ（减数分裂Ⅱ中）；显微操作法
（2）动物胚胎细胞比体细胞的分化程度低，表达全能性相对容易；接触抑制；传代
（3）Kdm4d可以表达组蛋白去甲基化酶，降低H3组蛋白的甲基化水平，进而促进基因A的表达；组蛋白脱乙酰酶；提高
解析：（1）图1中的细胞a是母猴的卵母细胞，从卵巢中采集的细胞a需在体外培养至MⅡ（减数分裂Ⅱ中）期才能用于体细胞核移植等；该时期的细胞营养物质丰富且含有有利于细胞全能性表达的物质存在，目前普遍使用去核的方法是显微操作法。将卵母细胞培养到MⅡ期进行去核操作，此时细胞核退化，出现的是纺锤体和染色体复合物，去核事实上是去除卵母细胞的纺锤体和染色体结构。
（2）体细胞分化的程度高，恢复其全能性较难，因此动物体细胞核移植技术难度明显高于胚胎细胞核移植，所以取胎猴期而非成年期的体细胞。当贴壁细胞在体外培养过程中发生接触抑制现象时，需要对细胞分瓶进行传代培养。
（3）Kdm4d是组蛋白去甲基化酶，则Kdm4d可以表达组蛋白去甲基化酶，降低H3组蛋白的甲基化水平，进而促进基因A的表达。TSA是组蛋白脱乙酰酶抑制剂，可以抑制组蛋白脱乙酰酶的作用，提高组蛋白的乙酰化水平最终调节相关基因的表达。

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