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第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
知识一 动物细胞核移植技术
1．概念
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。
供体：动物的一个细胞的细胞核。
受体：去掉细胞核的卵母细胞。
结果：形成重组细胞并发育成新胚胎，继而发育成动物个体。
2．原理
动物细胞核的全能性。
生殖方式是无性生殖。
3．分类
种类 难易程度 原因
胚胎细胞核移植 较容易 分化程度低，全能性容易表现
体细胞核移植 较难 分化程度高，全能性难表现
4．过程(以克隆高产奶牛为例)
过程A为采集卵母细胞，该细胞在体外需要培养到MⅡ期。
过程B为显微操作去核的过程。
过程C为将供体细胞注入去核的卵母细胞。
过程D为选取供体高产奶牛的体细胞培养。
过程E为通过电融合法，形成重构胚的过程。
过程F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。
G产生的犊牛与供体奶牛遗传物质基本相同。
[例1]科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠，培育过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞A为培育到M Ⅱ期的卵母细胞
B.克隆鼠的遗传物质主要来自小鼠成纤维细胞
C.利用胚胎干细胞作为核供体更难培育克隆鼠
D.在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
【答案】C
【详解】A、用于细胞核移植的受体细胞为培育到M Ⅱ期的卵母细胞，A正确；
B、由于重组细胞的细胞核来自小鼠成纤维细胞，因此克隆鼠的遗传物质主要来自小鼠成纤维细胞，B正确；
C、胚胎干细胞进行核移植更容易成功，是由于其分化程度低，全能性表达相对容易，C错误；
D、动物细胞培养时常常表现出贴壁生长和接触抑制现象，D正确。
故选C。
[例2]下列对动物细胞核移植技术的描述中，错误的是(　　)
A.哺乳动物细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植
B.体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的核
C.体细胞核移植过程中通常采用减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞作为受体细胞
D.通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制
【答案】D
【详解】A、动物细胞核移植根据供体的不同可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，A正确；
B、去除卵母细胞中的核属于细胞水平的操作，可通过显微操作去核 ，B正确；
C、减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质和营养条件，C正确；
D、通过体细胞核移植方法生产的重构胚中，核遗传物质是供体细胞提供的，但细胞质是卵母细胞和供体细胞共同提供的，所以不是对供核动物进行了100%的复制，D错误。
故选D。
知识二 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
（1）畜牧生产方面
加速家畜遗传改良进程、促进优良畜群繁育。
（2）医药卫生领域
①转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白。
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植。
③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官后，将它们移植给患者时可以避免发生免疫排斥反应。
（3）科学研究
①了解胚胎发育及衰老过程。
②分析致病基因，研究疾病的致病机制，开发相应药物。
（4）保护濒危物种方面
保护濒危物种，增加濒危物种的存活数量。
2．存在的问题
(1)成功率非常低，各个技术环节也有待进一步改进。
(2)绝大多数克隆动物存在健康问题，表现出遗传和生理缺陷，如体形过大、异常肥胖、发育困难、脏器缺陷和免疫失调等。
(3)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。
[例1]下列不属于体细胞核移植技术应用的是 (　　)
A.保护濒危物种
B.大量生产紫杉醇
C.获得组织、器官用于异种移植
D.加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育
【答案】B
【详解】A、在保护濒危物种方面,利用体细胞核移植技术可增加这些动物的存活数量，A不符合题意；
B、大量生产紫杉醇利用的技术是植物组织培养，B符合题意；
C、在治疗人类疾病时,转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植，C不符合题意；
D、利用体细胞核移植技术可加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育，D不符合题意。
故选B。
[例2]科研人员将野生森林猫皮肤组织中的成纤维细胞注入中华田园猫去核的卵母细胞中，通过人工激活制作出体细胞克隆胚胎，移植到受体母猫体内，62 d后得到森林猫体细胞克隆后代。下列叙述正确的是(　　)
A.分离培养成纤维细胞的过程中，必须严格控制胰蛋白酶处理细胞的时间
B.从中华田园猫的卵巢中获得的卵母细胞，可直接与获能的精子结合
C.为得到多枚胚胎，可将多个成纤维细胞的细胞核注入一个去核卵母细胞中，再分割
D.受体母猫除了提供胚胎所需的营养物质，还影响胚胎大多数基因的表达
【答案】A
【详解】A、分离培养成纤维细胞的过程中，胰蛋白酶可将细胞间隙的蛋白质分解掉，使组织分散成单个细胞，由于细胞膜的成分中含有蛋白质，因此必须严格控制胰蛋白酶处理细胞的时间，避免胰蛋白酶对细胞膜的破坏，A正确；
B、从中华田园猫的卵巢中获得的卵母细胞，要培养到适宜的时期(减数第二次分裂中期)才能与获能的精子结合，B错误；
C、为得到多枚胚胎，可将一个成纤维细胞注入一个去核卵母细胞中，发育到一定时期，再进行胚胎分割，或者选择多个成纤维细胞分别注入多个去核的卵母细胞中，C错误；
D、受体母猫可与胚胎建立生理上的联系，提供所需的营养物质，但几乎不影响胚胎基因的表达，D错误。　　　
故选A。
难点知识一 动物体细胞核移植
1．动物细胞培养过程
2.原理
动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因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。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。
3.受体细胞和供体细胞
受体细胞：MⅡ期的卵母细胞。
选用该细胞的原因：卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表现的物质；卵母细胞体积大，便于操作；卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
供体细胞：有重要利用价值的动物的体细胞。
4.注入
细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
核移植时，一般先用电融合法使供体和受体细胞融合，再用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。
5.涉及的生物技术
动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。
讨论1：采集的卵母细胞应培养至什么时期？原因？
MⅡ中期，该时期的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。
讨论2：卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？
显微操作法（最常用）；纺锤体-染色体复合物
讨论3：注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？
整个供体细胞。原因：①对卵母细胞损伤较小；②保证供体细胞的细胞核不被破坏，操作方便。
讨论4：诱导融合的方法？融合的结果？
通常用电融合法；供体核进入卵母细胞，形成重构胚。
讨论5：激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？
物理法有电刺激；化学法有Ca2+载体、乙醇和蛋白酶合成抑制剂。
目的是激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育过程。
讨论6：核移植技术获得的动物与供核动物性状是否完全相同？为什么？
不完全相同，原因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。
巩固训练1
1．动物克隆繁殖的基本过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
B.甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚
C.子代动物与提供甲细胞的动物性状完全相同
D.动物难以进行体细胞克隆的原因之一是分化后的体细胞的细胞核的基因组成缺乏完整性　
【答案】B
【详解】A、此过程说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，A错误；
B、细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植，所以甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚，B正确；
C、子代动物的细胞核遗传物质来自甲细胞，而细胞质遗传物质来自卵母细胞，且子代动物的表型还受环境因素的影响，因此子代动物与提供甲细胞的动物性状不完全相同，C错误；
D、动物的体细胞均由受精卵发育而来，因此体细胞的细胞核中的基因组成是完整的，D错误。
故选B。
巩固训练2
下列有关体细胞核移植过程的叙述，不正确的是(　　)
A.在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期
B.通过显微操作法去除卵母细胞的细胞核
C.使用电刺激等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育
D.动物胚胎细胞核移植的难度高于体细胞核移植
【答案】D
【详解】A、在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期，才能进行核移植，A正确；
B、通过显微操作法可以去除卵母细胞的细胞核，B正确；
C、使用电刺激等方法可以激活重构胚使其完成细胞分裂和发育，C正确；
D、动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植，D错误。
故选D。
巩固训练3
将绵羊的体细胞核移植到其去核的卵母细胞内形成重构卵，可以培养成胚胎，并最终发育成完整个体，而将体细胞直接培养或体细胞核移植到未去核的卵母细胞内都不能形成胚胎，下列对这些现象的表述不正确的是(　　)
A.说明体细胞核具有全能性
B.说明特定的细胞质是细胞核表现全能性的必要条件
C.说明染色体数量的变异可能使细胞核不能表现全能性
D.说明卵母细胞具有全能性
【答案】D
【详解】A、将绵羊的体细胞核移植到其去核的卵母细胞内形成重构卵，可以培养成胚胎，并最终发育成完整个体，说明体细胞核具有全能性，A正确；
B、必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中才能发育成新个体，说明特定的细胞质是细胞核表现全能性的必要条件，B正确；
C、细胞核移植到未去核的卵母细胞内不能形成胚胎，是因为该重构胚含有3个染色体组，说明染色体数量的变异可能使细胞核不能表现全能性，C正确；
D、题述内容没有出现一个卵母细胞分化成各种细胞或发育成一个个体，不能说明卵母细胞具有全能性，D错误。
故选D。
一、选择题
1．下图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.“中中”不受卵子b的基因控制
B.图中利用了干细胞技术
C.d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件
D.“中中”的染色体数目与a细胞相同
【答案】D
【详解】A、“中中”也会受到卵子b细胞质遗传物质的影响，A错误；
B、据题图可知，题图中利用了动物体细胞核移植技术，没有用到干细胞技术，B错误；
C、d为受体动物，能为胚胎发育提供营养物质等适宜条件，但不提供遗传物质，C错误；
D、a是成纤维细胞，“中中”的细胞核中的染色体来自a细胞，故“中中”的染色体数目与a细胞相同，D正确。
故选D。
2．樟木牛是国家培育适应高原环境品种的战略资源，樟木牛仅剩19头，可用种公牛仅1头（性染色体为XY），实施抢救性保护。2024年1月，利用种公牛体细胞克隆，以下叙述错误的是（　　）
A．通过克隆繁殖后代属于无性生殖
B．4头克隆牛的体细胞中性染色体组成都是XY
C．种公牛冷冻精液中的精子的性染色体都是Y
D．克隆牛的成功说明细胞核控制着生物的发育和遗传
【答案】C
【详解】A、克隆没有经过两性生殖细胞的结合，属于无性生殖，A正确；
B、通过克隆形成的后代其遗传物质和亲代完全相同，4头克隆牛的体细胞中性染色体组成都是XY，B正确；
C、种公牛冷冻精液中的精子的性染色体有两种：Y、X，C错误；
D、克隆牛的培育成功说明了体细胞的细胞核几乎具有发育为新个体的全部遗传信息，即动物细胞核具有全能性，这一实例说明了细胞核控制生物的发育和遗传，D正确。
故选C。
3．野生动物郊狼的物种数量近年不断减少、濒临灭绝，科研人员利用种间体细胞核移植技术（iSCNT）培育小郊狼的流程如下图。下列叙述正确的是（ ）
A．卵母细胞去核不需要在显微镜下操作
B．iSCNT技术比胚胎细胞核移植技术难度要大
C．郊狼的耳廓组织培养时只需提供营养即可
D．小郊狼与郊狼遗传物质完全相同
【答案】B
【详解】A、目前核移植技术中普遍使用的去核方法是显微操作去核法，还有人采用其他方法，如梯度离心，紫外光短时间照射，化学物质处理等；哺乳动物卵母细胞去核一般采用显微操作法去核，则方法需要显微镜下操作，A错误；
B、与胚胎细胞核移植技术相比，种间体细胞核移植技术（iSCNT）的成功率更低，这是由于动物胚胎细胞分化程度低，恢复其全能性相对容易，动物体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故与胚胎细胞核移植技术相比，iSCNT技术难度更大，B正确；
C、郊狼的耳廓组织在培养时除营养外，还需提供的条件是适宜的温度、pH和渗透压、无菌、无毒的环境以及适宜的气体环境（95%空气和5%的CO2），其中最适的pH为7.2～7.4，C错误；
D、小郊狼的核遗传物质与郊狼完全相同，而质基因来自家犬和郊狼，可见，小郊狼与郊狼遗传物质不完全相同，D错误。
故选B。
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．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．进行体外成熟培养的原因是 MⅡ期的卵母细胞才能具备受精能力
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
【答案】C
【详解】A、由图可知，该技术是将母亲卵母细胞的细胞核和供体的去核卵母细胞融合然后进行体外受精形成受精卵的，因此该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代，A正确；
B、卵母细胞的减数分裂进行到M Ⅱ期就会暂停，直到有精子进入次级卵母细胞之后才完成后续的分裂过程，即M Ⅱ期的卵母细胞才能具备受精能力，B正确；
C、红绿色盲基因位于X染色体上，X染色体位于细胞核中，卵母细胞捐献者提供的是去掉核的卵母细胞，因此卵母细胞捐献者携带的红绿色盲基因不会遗传给三亲婴儿，C错误；
D、由图可知，父亲提供精子，母亲提供卵母细胞的细胞核，卵母细胞捐献则提供去核卵母细胞，因此三亲婴儿同时拥有自己父亲、母亲以及卵母细胞捐献者的部分基因，D正确。
故选C。
5．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
【答案】A
【详解】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。
6．下列有关哺乳动物核移植技术的叙述，不正确的是（ ）
A．核移植繁殖新个体属于无性繁殖
B．注入受体细胞的既可以是细胞核，也可以是细胞
C．用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成减数分裂过程
D．核移植技术的成功率很低，仍有很多问题需要研究
【答案】C
【详解】A、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，该过程不涉及减数分裂核受精作用，故核移植繁殖新个体属于无性繁殖，A正确；
B、注入受体细胞的既可以是细胞核，为减少取核过程对细胞核的伤害也可以是注入整个供体细胞，B正确；
C、用物理或化学方法激活移植后的细胞，使其完成细胞分裂（有丝分裂）和发育进程，C错误；
D、目前还有很多问题没有弄清楚，核移植技术的成功率很低，仍有很多问题需要研究，D正确。
故选C。
7．为确定治疗性克隆技术是否适用于治疗糖尿病，科研人员利用人糖尿病模型鼠进行如图所示实验。下列有关叙述正确的是（ ）
A．小鼠皮肤细胞细胞核全能性的恢复依赖于自身细胞质
B．获得的重组细胞经过程②后可直接获得胚胎干细胞悬浮液
C．过程③的关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因表达
D．过程④采用胚胎移植技术
【答案】C
【详解】A、小鼠皮肤细胞细胞核全能性的恢复并不完全依赖于自身细胞质，虽然细胞质在提供支持和调控环境方面发挥重要作用，但细胞核的完整性和外部环境的调控同样不可或缺，A错误；
B、获得的重组细胞经过程②后需要用胰蛋白酶消化后将细胞分散开，才能获得胚胎干细胞悬浮液，B错误；
C、细胞分化的实质是基因的选择性表达，过程③是诱导分化过程，其关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因表达，C正确；
D、过程④采用器官或细胞移植，D错误。
故选C。
8．自然条件下，甲、乙两种鱼均通过体外受精繁殖后代，甲属于国家保护的稀有物种，乙的种群数量多且繁殖速度较甲快。我国科学家通过下图所示流程进行相关研究，以期用于濒危鱼类的保护。下列叙述正确的是（ ）
A．诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性
B．移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传信息
C．该实验中，子一代的遗传物质来源于物种甲
D．通过该实验可以获得甲的克隆
【答案】C
【详解】A、胚胎干细胞具有发育的全能性，iPGCs是诱导型原始生殖细胞，具有成为卵原细胞或精原细胞的潜能，诱导后的iPGCs不具有胚胎干细胞的特性，A错误；
B、移植的iPGCs分化形成卵原细胞或精原细胞后，通过减数分裂形成配子，在减数分裂过程中基因会发生重组，最终产生的配子的遗传信息不一定相同，B错误；
C、由图可知，将物种甲的囊胚期的iPGCs移植到阻止PGCs形成的乙鱼的胚胎中，培育出的乙鱼的生殖腺中的细胞由甲鱼的iPGCs增值分化而来，该乙鱼再与物种甲杂交，配子均是由物种甲的生殖腺细胞产生，故子一代的遗传物质来源于物种甲，C正确；
D、克隆属于无性繁殖，该实验过程中涉及到有性生殖，D错误。
故选C。
9．为研究将治疗性克隆技术用于帕金森病的治疗，科研人员利用帕金森病模型鼠进行如图所示的实验，下列有关叙述错误的是(　　)
A.通过模型鼠的成功培育，可以得到遗传物质相似或相同的实验动物用于医学研究中
B.过程②重构胚培养时的培养基中需要添加血清等
C.过程③的胚胎干细胞中的基因发生了选择性表达
D.过程④需要对受体小鼠注射免疫抑制剂来抑制其细胞免疫功能
【答案】D
【详解】A、模型鼠的遗传物质相同或相似，可作为实验动物用于医学研究中，A正确；
B、过程②重构胚胎培养时需要在培养基中添加血清等，因为血清中含有动物细胞培养所需要的未知物质，B正确；
C、过程③是诱导胚胎干细胞分化的过程，该过程中通过定向诱导获得神经细胞，是基因选择性表达的结果，C正确；
D、过程④属于自体移植，因为诱导产生的神经元的遗传物质绝大部分来自自身细胞，所以一般不会发生免疫排斥反应，故过程④中无需对受体小鼠注射免疫抑制剂来抑制其细胞免疫功能，D错误。
故选D。
10．如图表示克隆过程中核移植成功率与供核细胞分化程度的关系。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞核移植实验成功的事实说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B.图中动物细胞核移植过程中最好选受精卵作为受体细胞
C.实验结果表明图中动物细胞核移植的成功率具有与供核细胞分化程度呈负相关的特点
D.哺乳动物的重组细胞都需要经早期胚胎培养、胚胎移植等过程才能发育成新个体
【答案】B
【详解】A、成体细胞作为供体，仍然有较低的成功率，故可以说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性，A正确；
B、动物细胞核移植过程中最好选MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞，因为该细胞的细胞质中含有激发细胞核全能性表现的物质，B错误；
C、题图中实验结果显示随着供核细胞分化程度的升高，核移植的成功率逐渐下降，说明动物细胞核移植的成功率具有与供核细胞分化程度呈负相关的特点，C正确；
D、哺乳动物的胚胎发育需要在母体子宫内完成，故哺乳动物的重组细胞需要经早期胚胎培养、胚胎移植等过程才能发育成新个体，D正确。
故选B。
二、非选择题
11．治疗性克隆是对动物细胞工程的综合应用，它对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义。其基本流程如图所示，请回答相关问题。
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术。
(2)动物细胞进行分瓶传代培养前，需要用____________处理贴满瓶壁的细胞，以便细胞继续分裂增殖。杂交瘤细胞在体外培养时，会出现上述现象吗？________，理由是 。在培养中，为避免代谢物毒害细胞，常采取的措施是_______________________。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养，而不是直接用体细胞进行细胞培养，原因是____________________________________。
(4)经核移植获得的重组细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加________等一些天然成分，而气体环境中CO2的主要作用是______________________________。
(5)若将图中获得的组织、器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则会发生免疫排斥反应。
【答案】
(1)(体)细胞核移植　
(2)胰蛋白酶、胶原蛋白酶等　不会　杂交瘤细胞具有无限增殖的特性　定期更换培养液　(3)体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表现全能性的环境　
(4)血清　维持培养液的pH　
(5)A
【详解】
(1)过程①采用的是细胞工程中的体细胞核移植技术。
(2)动物细胞进行分瓶传代培养前，需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理贴满瓶壁的细胞；由于杂交瘤细胞具有无限增殖的特性，故杂交瘤细胞在体外培养时不会出现接触抑制现象；在培养中，为避免代谢物毒害细胞，常采取的措施是定期更换培养液。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养，而不是直接用体细胞进行细胞培养，原因是体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵母细胞的细胞质可以给它提供表现全能性的环境。
(4)动物细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加血清等天然成分；气体环境中CO2的主要作用是维持培养液的pH。
(5)由于B是供核的一方，克隆的组织和器官的绝大多数遗传物质和B相同，与A不同，故若将图中获得的组织、器官移植给个体A，则会发生免疫排斥反应。
12．科学家利用动物细胞培养和核移植技术获得克隆动物的流程如下图所示。请回答下列问题。
（1）从供体身上取下的器官或组织进行细胞培养时,首先要用　　　　　　　处理一段时间使细胞分散开来,需要这样做的原因是　 　。
(2)细胞培养过程中需要定期更换培养液,目的是 　; 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞,原因是 　。
(3)采集的卵母细胞在体外培养到　　　　　　时,通过显微操作去除细胞核,选择在这一时期操作的原因是　 　。
(4)过程①表示激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育，具体的方法有 　　　　　(答出两种)。
(5)利用动物体细胞核移植技术,我国科学家成功获得了克隆猴——“中中”和“华华”,请举例谈谈该技术在生产实践或科学研究中的应用前景。 　　　　　　 　。 (至少举出两例)。
【答案】
(1)胰蛋白酶、胶原蛋白酶　成块的组织中细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和繁殖　
(2)清除代谢物,防止代谢物积累对细胞自身造成危害　细胞传至10~50代时,部分细胞的细胞核型可能会发生变化,传代10代以内的细胞一般能保持正常的核型　
(3)减数分裂Ⅱ中期(或MⅡ期)　这一时期卵母细胞核的位置靠近第一极体,用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体　
(4)电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等　
(5)加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育;有望增加濒危动物的存活数量;转基因克隆动物可作为生物反应器生产医用蛋白;转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植
【详解】
(1)在进行动物细胞培养时,要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶对组织细胞进行分散处理,形成单个细胞,因为成块的组织中细胞与细胞靠在一起,彼此限制了生长和繁殖。
(2)细胞培养过程中产生的代谢物不利于细胞的生长繁殖,因而需要定期更换培养液,清除代谢物,防止代谢物积累对细胞自身造成危害。10代以内的细胞一般能保持正常的核型,因此一般选用传代10代以内的细胞作为核移植的供体细胞。
(3)采集的卵母细胞,在体外培养到减数分裂Ⅱ中期时,通过显微操作去除细胞核。选择在这一时期操作是由于MⅡ期卵母细胞核的位置靠近第一极体,用微型吸管可一并吸出细胞核与第一极体。
(4)可用物理或化学方法(如电刺激、Ca2+载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育过程。
(5)细胞核移植技术在生产实践或科学研究中具有广阔的应用前景,如加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育;有望增加濒危动物的存活数量;转基因克隆动物可作为生物反应器生产医用蛋白;转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于异种移植等。
13．某研究小组的人员依靠体细胞克隆技术进行反复“拷贝”，成功培育出第四代克隆猪。这个研究小组培育的第一代克隆猪成功后，他们又从长大的克隆猪唾液腺中提取细胞，将其核植入未受精的卵母细胞中，依次培育出第二代和第三代克隆猪。研究人员说，猪与人类身体构造相似，克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物。
(1)克隆猪的培育利用了动物体细胞核的________性。
(2)在将体细胞核植入受体卵母细胞之前，要用显微针去除卵母细胞的________，再将唾液腺细胞的细胞核注入其中。核移植成功后，用物理或化学方法激活重构胚，目的是____________________________________________________________。
(3)上述体细胞核移植方法生产的第四代克隆猪，是对核供体进行了100%的复制吗？________，理由是__________________________________________________。　　　
(4)请举一例说明“克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物”。
______________________________________________________________________。
(5)在第四代克隆猪培育的过程中，要进行动物细胞的体外培养，培养时需要满足的条件有______________________________________________________________。
【答案】
(1)全能　
(2)细胞核　使其完成细胞分裂和发育进程　
(3)不是　卵母细胞的细胞质内也有遗传物质(DNA)，也控制后代的性状表现，此外第四代克隆猪的性状表现还会受环境影响　
(4)在治疗人类疾病时，克隆猪的细胞、组织或器官可以作为异体移植的临时供体等(答案合理即可)　
(5)一定的营养物质，适宜的温度、pH，气体环境以及无菌、无毒的环境等
【详解】
(1)动物体细胞核移植技术的原理是动物体细胞核具有全能性。
(2)在将体细胞核植入受体卵母细胞前，需通过显微操作去除卵母细胞的细胞核。核移植成功后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。
(3)通过核移植产生的克隆动物，其遗传物质与核供体并不完全相同，因为卵母细胞的细胞质内也有遗传物质(DNA)，也能控制后代的性状表现。除遗传物质外，生物的性状表现也会受环境因素的影响。
(4)克隆动物具有许多重要用途，如在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以作为异体移植的临时供体等。
(5)一般来说，动物细胞的体外培养需要满足的条件有一定的营养物质，适宜的温度、pH，气体环境以及无菌、无毒的环境等。
2 / 2第2章 细胞工程
第2节 动物细胞工程
三 动物体细胞核移植技术和克隆动物
知识一 动物细胞核移植技术
1．概念
将动物一个细胞的 移入去核的 中，使这个重新组合的细胞发育成 ，继而发育成动物个体的技术。
供体：动物的一个细胞的 。
受体：去掉细胞核的 。
结果：形成 并发育成新胚胎，继而发育成 。
2．原理
动物细胞核的 。
生殖方式是 。
3．分类
种类 难易程度 原因
较容易 分化程度 ，全能性容易表现
体细胞核移植 较难 分化程度 ，全能性难表现
4．过程(以克隆高产奶牛为例)
过程A为 卵母细胞，该细胞在体外需要培养到 。
过程B为显微操作 的过程。
过程C为将供体细胞 去核的卵母细胞。
过程D为选取供体高产奶牛的体细胞 。
过程E为通过 ，形成 的过程。
过程F用物理或化学方法 ，使其完成细胞分裂和发育进程。
G产生的犊牛与供体奶牛遗传物质 。
[例1]科学家利用小鼠的成纤维细胞成功培育了克隆鼠，培育过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞A为培育到M Ⅱ期的卵母细胞
B.克隆鼠的遗传物质主要来自小鼠成纤维细胞
C.利用胚胎干细胞作为核供体更难培育克隆鼠
D.在培养瓶中培养成纤维细胞时会出现细胞贴壁和接触抑制现象
[例2]下列对动物细胞核移植技术的描述中，错误的是(　　)
A.哺乳动物细胞核移植包括胚胎细胞核移植和体细胞核移植
B.体细胞核移植的过程中可通过显微操作去除卵母细胞中的核
C.体细胞核移植过程中通常采用减数分裂Ⅱ中期的卵母细胞作为受体细胞
D.通过体细胞核移植方法生产的克隆动物是对供核动物进行了100%的复制
知识二 体细胞核移植技术的应用前景及存在的问题
1．应用前景
（1）畜牧生产方面
加速家畜 进程、促进优良畜群繁育。
（2）医药卫生领域
①转基因克隆动物作为 ，生产珍贵的 。
②转基因克隆动物的细胞、组织或器官可以用于 。
③人核移植胚胎干细胞，经过诱导分化能形成相应的细胞、组织或器官后，将它们移植给患者时可以避免发生 反应。
（3）科学研究
①了解胚胎 及 过程。
②分析 ，研究疾病的 ，开发相应药物。
（4）保护濒危物种方面
保护 ，增加濒危物种的存活数量。
2．存在的问题
(1)成功率非常 ，各个技术环节也有待进一步改进。
(2)绝大多数克隆动物存在 问题，表现出遗传和生理缺陷，如体形过大、异常肥胖、 、脏器缺陷和 等。
(3)相对于技术研究，核移植的 较为滞后，需要与发育生物学、 和
等学科更深层次的理论研究相结合。
[例1]下列不属于体细胞核移植技术应用的是 (　　)
A.保护濒危物种
B.大量生产紫杉醇
C.获得组织、器官用于异种移植
D.加速家畜遗传改良进程,促进优良畜群繁育
[例2]科研人员将野生森林猫皮肤组织中的成纤维细胞注入中华田园猫去核的卵母细胞中，通过人工激活制作出体细胞克隆胚胎，移植到受体母猫体内，62 d后得到森林猫体细胞克隆后代。下列叙述正确的是(　　)
A.分离培养成纤维细胞的过程中，必须严格控制胰蛋白酶处理细胞的时间
B.从中华田园猫的卵巢中获得的卵母细胞，可直接与获能的精子结合
C.为得到多枚胚胎，可将多个成纤维细胞的细胞核注入一个去核卵母细胞中，再分割
D.受体母猫除了提供胚胎所需的营养物质，还影响胚胎大多数基因的表达
难点知识一 动物体细胞核移植
1．动物细胞培养过程
2.原理
动物细胞核的全能性，而不是动物细胞的全能性。因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。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。
3.受体细胞和供体细胞
受体细胞：MⅡ期的卵母细胞。
选用该细胞的原因：卵母细胞的细胞质内存在激发细胞核全能性表现的物质；卵母细胞体积大，便于操作；卵母细胞内卵黄多，营养物质丰富。
供体细胞：有重要利用价值的动物的体细胞。
4.注入
细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核，而是整个细胞，伴随着两细胞融合，体现出细胞膜具有一定的流动性的结构特点。
核移植时，一般先用电融合法使供体和受体细胞融合，再用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。
5.涉及的生物技术
动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、核移植技术、胚胎移植技术等。其中，核移植是核心技术。
讨论1：采集的卵母细胞应培养至什么时期？原因？
讨论2：卵母细胞去核的方法？“去核”去的是什么？
讨论3：注入去核的卵母细胞的是整个供体细胞还是供体细胞的细胞核？为什么？
讨论4：诱导融合的方法？融合的结果？
讨论5：激活重构胚的方法？用这些方法处理重构胚的目的？
讨论6：核移植技术获得的动物与供核动物性状是否完全相同？为什么？
巩固训练1
1．动物克隆繁殖的基本过程如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
B.甲细胞可以是胚胎细胞也可以是体细胞，乙细胞是重构胚
C.子代动物与提供甲细胞的动物性状完全相同
D.动物难以进行体细胞克隆的原因之一是分化后的体细胞的细胞核的基因组成缺乏完整性　
巩固训练2
下列有关体细胞核移植过程的叙述，不正确的是(　　)
A.在体外将从卵巢采集到的卵母细胞培养到MⅡ期
B.通过显微操作法去除卵母细胞的细胞核
C.使用电刺激等方法激活重构胚使其完成细胞分裂和发育
D.动物胚胎细胞核移植的难度高于体细胞核移植
巩固训练3
将绵羊的体细胞核移植到其去核的卵母细胞内形成重构卵，可以培养成胚胎，并最终发育成完整个体，而将体细胞直接培养或体细胞核移植到未去核的卵母细胞内都不能形成胚胎，下列对这些现象的表述不正确的是(　　)
A.说明体细胞核具有全能性
B.说明特定的细胞质是细胞核表现全能性的必要条件
C.说明染色体数量的变异可能使细胞核不能表现全能性
D.说明卵母细胞具有全能性
一、选择题
1．下图为科研人员培育克隆猴“中中”的流程图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.“中中”不受卵子b的基因控制
B.图中利用了干细胞技术
C.d为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件
D.“中中”的染色体数目与a细胞相同
2．樟木牛是国家培育适应高原环境品种的战略资源，樟木牛仅剩19头，可用种公牛仅1头（性染色体为XY），实施抢救性保护。2024年1月，利用种公牛体细胞克隆，以下叙述错误的是（　　）
A．通过克隆繁殖后代属于无性生殖
B．4头克隆牛的体细胞中性染色体组成都是XY
C．种公牛冷冻精液中的精子的性染色体都是Y
D．克隆牛的成功说明细胞核控制着生物的发育和遗传
3．野生动物郊狼的物种数量近年不断减少、濒临灭绝，科研人员利用种间体细胞核移植技术（iSCNT）培育小郊狼的流程如下图。下列叙述正确的是（ ）
A．卵母细胞去核不需要在显微镜下操作
B．iSCNT技术比胚胎细胞核移植技术难度要大
C．郊狼的耳廓组织培养时只需提供营养即可
D．小郊狼与郊狼遗传物质完全相同
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．该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代
B．进行体外成熟培养的原因是 MⅡ期的卵母细胞才能具备受精能力
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
5．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
6．下列有关哺乳动物核移植技术的叙述，不正确的是（ ）
A．核移植繁殖新个体属于无性繁殖
B．注入受体细胞的既可以是细胞核，也可以是细胞
C．用物理或化学方法激活受体细胞，使其完成减数分裂过程
D．核移植技术的成功率很低，仍有很多问题需要研究
7．为确定治疗性克隆技术是否适用于治疗糖尿病，科研人员利用人糖尿病模型鼠进行如图所示实验。下列有关叙述正确的是（ ）
A．小鼠皮肤细胞细胞核全能性的恢复依赖于自身细胞质
B．获得的重组细胞经过程②后可直接获得胚胎干细胞悬浮液
C．过程③的关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因表达
D．过程④采用胚胎移植技术
8．自然条件下，甲、乙两种鱼均通过体外受精繁殖后代，甲属于国家保护的稀有物种，乙的种群数量多且繁殖速度较甲快。我国科学家通过下图所示流程进行相关研究，以期用于濒危鱼类的保护。下列叙述正确的是（ ）
A．诱导后的iPGCs具有胚胎干细胞的特性
B．移植的iPGCs最终产生的配子具有相同的遗传信息
C．该实验中，子一代的遗传物质来源于物种甲
D．通过该实验可以获得甲的克隆
9．为研究将治疗性克隆技术用于帕金森病的治疗，科研人员利用帕金森病模型鼠进行如图所示的实验，下列有关叙述错误的是(　　)
A.通过模型鼠的成功培育，可以得到遗传物质相似或相同的实验动物用于医学研究中
B.过程②重构胚培养时的培养基中需要添加血清等
C.过程③的胚胎干细胞中的基因发生了选择性表达
D.过程④需要对受体小鼠注射免疫抑制剂来抑制其细胞免疫功能
10．如图表示克隆过程中核移植成功率与供核细胞分化程度的关系。下列叙述错误的是(　　)
A.细胞核移植实验成功的事实说明高度分化的动物细胞的细胞核仍具有全能性
B.图中动物细胞核移植过程中最好选受精卵作为受体细胞
C.实验结果表明图中动物细胞核移植的成功率具有与供核细胞分化程度呈负相关的特点
D.哺乳动物的重组细胞都需要经早期胚胎培养、胚胎移植等过程才能发育成新个体
二、非选择题
11．治疗性克隆是对动物细胞工程的综合应用，它对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义。其基本流程如图所示，请回答相关问题。
(1)过程①采用的是细胞工程中的________技术。
(2)动物细胞进行分瓶传代培养前，需要用____________处理贴满瓶壁的细胞，以便细胞继续分裂增殖。杂交瘤细胞在体外培养时，会出现上述现象吗？________，理由是 。在培养中，为避免代谢物毒害细胞，常采取的措施是_______________________。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养，而不是直接用体细胞进行细胞培养，原因是____________________________________。
(4)经核移植获得的重组细胞进行体外培养时，培养液中通常要添加________等一些天然成分，而气体环境中CO2的主要作用是______________________________。
(5)若将图中获得的组织、器官移植给个体________(填“A”或“B”)，则会发生免疫排斥反应。
12．科学家利用动物细胞培养和核移植技术获得克隆动物的流程如下图所示。请回答下列问题。
（1）从供体身上取下的器官或组织进行细胞培养时,首先要用　　　　　　　处理一段时间使细胞分散开来,需要这样做的原因是　 　。
(2)细胞培养过程中需要定期更换培养液,目的是 　; 用于核移植的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞,原因是 　。
(3)采集的卵母细胞在体外培养到　　　　　　时,通过显微操作去除细胞核,选择在这一时期操作的原因是　 　。
(4)过程①表示激活重构胚，使其完成细胞分裂和发育，具体的方法有 　　　　　(答出两种)。
(5)利用动物体细胞核移植技术,我国科学家成功获得了克隆猴——“中中”和“华华”,请举例谈谈该技术在生产实践或科学研究中的应用前景。 　　　　　　 　。 (至少举出两例)。
13．某研究小组的人员依靠体细胞克隆技术进行反复“拷贝”，成功培育出第四代克隆猪。这个研究小组培育的第一代克隆猪成功后，他们又从长大的克隆猪唾液腺中提取细胞，将其核植入未受精的卵母细胞中，依次培育出第二代和第三代克隆猪。研究人员说，猪与人类身体构造相似，克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物。
(1)克隆猪的培育利用了动物体细胞核的________性。
(2)在将体细胞核植入受体卵母细胞之前，要用显微针去除卵母细胞的________，再将唾液腺细胞的细胞核注入其中。核移植成功后，用物理或化学方法激活重构胚，目的是____________________________________________________________。
(3)上述体细胞核移植方法生产的第四代克隆猪，是对核供体进行了100%的复制吗？________，理由是__________________________________________________。　　　
(4)请举一例说明“克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物”。
______________________________________________________________________。
(5)在第四代克隆猪培育的过程中，要进行动物细胞的体外培养，培养时需要满足的条件有______________________________________________________________。
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