1、2.2 动物细胞工程 2.2.1 动物细胞培养和核移植技术 一、动物细胞工程 1.常用技术手段:_、_、_、_等。2.技术基础:_。二、动物细胞培养 1.概念:从动物机体中取出相关的组织,将它分散成_,然后,放在 适宜的培养基中,让这些细胞_。2.原理:_。必备知识自主学习 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 生产单克隆抗体 动物细胞培养技术 单个细胞 生长和增殖 细胞增殖 3.动物细胞培养过程:(1)与植物细胞培养相比,动物细胞培养过程所用的培养基一般是_培养 基,并加入_。(2)动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶,第一次的作用是将剪碎的组织 分散成_。第二次是将贴壁细胞从瓶壁上_下
2、来,目的是避免动 物细胞的_现象。液体 动物血清 单个细胞 分离 接触抑制 4.条件:(1)无菌、无毒的环境。培养液和所有培养用具应进行_处理。通常还要在细胞培养液中添加一定量的_,以防污染。定期更换培养液,防止_的危害。无菌 抗生素 细胞代谢产物(2)营养。合成培养基成分:_、_、促生长因子、无机盐、微量元素等。合成培养基特点:加入_、_等天然成分。(3)温度和pH:温度为_0.5;pH为_。(4)气体环境:95%空气+5%CO2的混合气体。O2是_所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的_。糖 氨基酸 血清 血浆 36.5 7.27.4 细胞代谢 pH 三、动物体细胞核移植技术和克隆动物
3、1.概念:(1)供体:动物的一个细胞的_。(2)受体:去掉细胞核的_。(3)结果:形成_并发育成新的胚胎,最终发育成_。2.种类:_和_。3.原理:动物细胞核具有_、细胞膜具有一定的_。细胞核 卵母细胞 重组细胞 动物个体 胚胎细胞核移植 体细胞核移植 全能性 流动性 4.过程:5.应用:(1)畜牧生产方面:加速家畜_进程,促进优良畜群繁育。(2)保护濒危物种方面:保护濒危物种,增加濒危动物的存活数量。(3)医药卫生领域。转基因克隆动物作为_,生产珍贵的_。转基因克隆动物的细胞、组织和器官可作为_的供体。人的核移植胚胎干细胞经诱导分化,形成相应的组织、器官后,可用于 _的移植。(4)了解胚胎发
4、育及衰老过程。(5)用克隆动物做_,使人们更好地追踪研究疾病的发展过程和 治疗疾病。遗传改良 生物反应器 医用蛋白 异种移植 组织器官 疾病模型【易错辨析】1.多数动物细胞培养过程中其培养液所需的适宜pH为6.87.0。()【分析】动物细胞培养过程中其培养液的适宜pH为7.27.4。2.培养动物细胞的第一代(即第一次细胞增殖)被称为原代培养。()【分析】动物组织被胰蛋白酶分解后的初次培养被称为原代培养,原代第一代。3.在25 的实验条件下可顺利完成大鼠神经细胞的培养。()【分析】大鼠神经细胞为高度分化的体细胞,丧失了分裂能力。4.克隆植物和克隆动物都只具备一个亲本的遗传特性。()【分析】植物克
5、隆即植物组织培养,只继承一个亲本的遗传特性;而用核移植技术得到的克隆动物,其核基因和质基因分别来自不同的亲本,所以并不是真正的“克隆”。5.动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。()6.选择M期的卵母细胞作为核移植的受体细胞的原因只是该细胞大,显微 操作方便。()【分析】选择M期的卵母细胞作为受体,一方面是因为细胞大,易操作,且卵黄多、营养物质丰富,为发育提供充足的营养,另一方面此时具备受精能力,细胞质中含有能刺激细胞核全能性表达的物质。7.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2以刺激细胞呼吸。()【分析】细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2的目的是维持培养液的pH。8
6、.用于核移植的供体细胞一般都选用10代以内的培养细胞。()关键能力合作学习 一、动物细胞培养 1.过程解读:(1)选材:一般取自幼龄动物的器官或组织,因为这些组织或器官的生命力旺盛,分裂能力强。(2)酶处理。用酶“两次”处理的目的:第一次使用的目的是使组织细胞分散开;第二次使用的目的是使细胞从瓶壁上脱离下来,便于分散后继续培养。使细胞分散开的原因:一是能保证细胞所需要的营养供应;二是能保证细胞内有害代谢产物的及时排出。2.相关概念的辨析:(1)细胞贴壁和接触抑制。细胞贴壁:将细胞悬液放入培养瓶内,置于适宜环境中培养,悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。接触抑制:当贴壁细胞分裂生长
7、到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。(2)原代培养和传代培养:区分两种“培养”的关键是看用胰蛋白酶处理的对象。第一次:用胰蛋白酶对剪碎的动物组织进行处理,使其分散成单个细胞后进行培养,为原代培养。第二次:细胞培养过程中出现接触抑制,用胰蛋白酶使其从瓶壁上脱离下来,然后,将其分散到多个培养瓶中继续培养,为传代培养。(3)细胞株和细胞系。细胞株:传代培养的细胞能传到1050代,这样的传代细胞称为细胞株。细胞系:传代培养的细胞在传到50代后,有部分细胞的遗传物质发生改变,并且具有癌变的特点,能无限地传代下去,这样的传代细胞称为细胞系。3.培养条件的分析:(1)添加血清
8、、血浆的作用:血清和血浆中含有多种维持细胞正常代谢和生长的物质,如蛋白质、氨基酸、未知的促生长因子等。细胞培养时,一般需添加10%20%的血清或血浆。(2)气体环境:CO2调节培养液pH,O2维持细胞有氧呼吸。易错提醒:(1)培养动物细胞时没有脱分化的过程,因为高度分化的动物细胞发育潜能变窄,失去了发育成完整个体的能力。(2)不是所有的细胞增殖过程中都存在接触抑制。例如,癌细胞增殖时不存在接触抑制,所以在培养瓶中可以形成多层细胞。(3)不能用胃蛋白酶处理:由于大多数动物细胞培养的适宜pH为7.27.4,而胃蛋白酶发挥作用的最适pH为2.0左右,因此不能用胃蛋白酶使细胞分散开。4.植物组织培养与
9、动物细胞培养的比较:比较项目植物组织培养动物细胞培养理论基础植物细胞的全能性细胞增殖培 养 基类型(半)固体培养基液体培养基成分水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂等葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、促生长因子、动物血清等取材植物幼嫩部位或花药等动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织培养对象离体的植物细胞、组织和器官分散的单个细胞主要过程脱分化、再分化原代培养、传代培养比较项目 植物组织培养 动物细胞培养 细胞特点 脱分化:形成愈伤组织 再分化:形成胚状体 细胞贴壁 接触抑制 结果 新的组织或植株个体 新的细胞 应用 植株快速繁殖 脱毒植株的培育 人工种子 细胞产物的工厂化生产 单倍体育种
10、和突变体利用 转基因植物的培育 蛋白质生物制品的生产 皮肤移植材料的培育 检测有毒物质 生理、病理、药理学研究 相同点 两技术手段培养过程中都进行有丝分裂,都是无性繁殖,都可称为“克隆”,都不涉及减数分裂 均需无菌操作、无菌培养,需要适宜的温度、pH等条件 易错提醒:动、植物细胞培养的三点警示(1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞培养过程:前者过程中既有细胞分裂又有细胞分化,而后者过程中细胞只分裂不分化。(2)植物组织培养获得新个体,体现了细胞的全能性;动物细胞培养只能得到大量细胞,没有体现细胞的全能性,故植物体细胞全能性动物体细胞全能性。(3)植物组织培养的培养基中需要加入植物激素等调节
11、物质,而动物细胞培养的培养基中需要加入血清、血浆等天然成分。【选修对接必修】对接必修1:细胞的生命历程(1)多细胞生物从_开始,要经过细胞的增殖和分化逐渐发育为成体。生物 体内,也不断地有细胞衰老死亡,需要通过细胞增殖加以补充。细胞增殖是生物 体生长、发育、繁殖、遗传的基础。动物细胞培养的原理是_。(2)原癌基因和抑癌基因发生_,细胞癌变。在适宜条件下,癌细胞能够 _,细胞一般能够分裂1050代。(3)癌细胞的表面发生了变化。由于细胞膜上的_等物质减少,使得癌细胞 彼此之间的_显著降低,容易在体内分散和转移。细胞系具有癌细胞的特 点,不存在接触抑制,能够形成多层细胞。受精卵 细胞增殖 基因突变
12、 无限增殖 糖蛋白 黏着性【典题通关】(2020银川高二检测)某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题:(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量_。(2)细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是_。(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其分裂增殖_。药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更_。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬
13、液,需用_消化处理。(4)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入_,B组细胞培养液中加入等量无菌生理盐水,经培养后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的_或_合成水平的差异,确定Y的药效。【解题关键】解答本题时需明确实验目的,理解实验的单一变量、等量对比原则,掌握癌细胞的特点,动物细胞培养的过程、条件及应用,进而结合基因的表达过程答题。【解析】(1)肝肿瘤细胞比正常肝细胞的分裂能力强,细胞周期短,因此在其他 条件相同时,相同时间内肝肿瘤细胞产生的子代细胞多。(2)细胞培养应
14、在含有 5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是维持培养液的pH。(3)甲细胞为肿瘤细 胞,已经不会发生接触抑制,而乙细胞为正常肝细胞,存在接触抑制,因此在这两 种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其分裂增殖停止。甲细胞能无限增殖,因此其传代的次数比乙细胞多;胰蛋白酶能消化组织细胞间的蛋白质,使其分散 成单个细胞。(4)该实验的目的是试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,因此自变量为是否加入Y,B组细胞培养液中加入无菌生理盐水,则A组细胞培养液中应加入等量Y;已知基因X表达与肝肿瘤的发生密切相关,而基因X的表达包括转录和翻译两个步骤,抗癌药物Y的作用可能是抑制基因X的转录过程,也可能是
15、抑制其翻译过程;因此通过分别检测基因X在A、B两组细胞中的mRNA或相关蛋白质合成水平的差异,可以确定Y的药效。答案:(1)多(2)维持培养液的pH(3)停止 多 胰蛋白酶(4)Y mRNA 相关蛋白质【误区警示】(1)对癌细胞的主要特征记忆不准确。(2)对生物探究实验的设计及实验评价掌握不全。【跟踪小练】1.如图所示是某动物细胞培养时,培养液中活细胞和死亡细胞密度统计结果,下列相关叙述错误的是()A.实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞 B.培养液中应适当加入青霉素、链霉素,以避免杂菌污染 C.曲线bc段变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等 D.培养至第6
16、 d时,新产生的细胞数等于死细胞数【解题关键】(1)图示信息:ab段表示活细胞密度在增加;bc段表示活细胞密度减少,而死细胞密度在此时间段内增加。(2)关键信息:活细胞数不等于新产生的细胞数。【解析】选D。实验中要控制胰蛋白酶溶液浓度和处理时间,以免损伤细胞,A正确;培养液中应适当加入青霉素、链霉素等一定量的抗生素,以避免杂菌污染,B正确;曲线bc段表示活细胞密度减少,而此时间段内死细胞密度增加,产生这种变化的主要原因是培养液中营养物质不足及有害代谢产物积累等,C正确;培养至第6 d时,活细胞数等于死细胞数,D错误。【互动探究】(1)实验过程中,用胰蛋白酶溶液处理时间过长或过短,会出现什么结果
17、?提示:处理时间过长,胰蛋白酶会破坏细胞膜,即损伤细胞。处理时间过短,组织细胞不能充分分散开。(2)曲线ab段变化的主要原因是什么?提示:营养物质相对充足,有害代谢产物较少。2.(2020六安一中质检)回答下列有关动物细胞培养的问题:(1)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面_时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的_。此时,瓶壁上形成的细胞是_层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用到的酶是_。(2)随着细胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现_现象;但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而获得_,该种细胞的黏着性_,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)
18、的量_。(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时,观察到死细胞能被染色,而活细胞不能被染色,原因是 _ _。(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选用分裂_期的细胞在显微镜下进行观察。(5)在细胞培养过程中,通常在_条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中_的活性降低,细胞_的速率降低。【解题关键】本题以动物细胞培养为线索,考查对动物细胞培养的原理、特点及应用等基础知识的掌握,注重发展培养考生学以致用的能力。【解析】(1)细胞接触抑制是指细胞表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。基于上述特性,瓶壁上形成的细胞是单层排列的。需要用胰蛋白酶将贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。(2)随着
19、细胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现衰老甚至死亡现象,但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变获得不死性。该种细胞由于细胞表面糖蛋白减少,其黏着性降低。(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能通过,所以活细胞不能被染色;死细胞的细胞膜失去了选择透过性,大分子染料可以通过,所以死细胞能被大分子染料染色。(4)有丝分裂中期时染色体的着丝点排列在赤道板上,染色体形态固定、数目清晰,是观察染色体数目的最佳时期。(5)在细胞培养过程中,通常在冷冻(或超低温、液氮)条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。答案:(1)相互接触
20、接触抑制 单(或一)胰蛋白酶 (2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而着色)(4)中(5)冷冻(或超低温、液氮)酶 新陈代谢 3.三维细胞培养技术是指将动物细胞与具有三维结构的支架材料共同培养,使细胞能够在三维立体空间生长、增殖和迁移的技术。其培养模式图如图所示,请回答下列问题:(1)三维培养胚胎干细胞时,首先应保证细菌处于_的环境,在培养液中加入牛磺酸、丁酰环腺苷酸等物质可以诱导胚胎干细胞的基因_,从而产生不同类型的组织细胞。(2)常用_将乳腺癌组织分散成单个细胞,其在
21、培养瓶中进行悬液培养时会出现_现象,经过多次传代后,少数供体细胞中_的稳定性会降低而获得不死性。(3)乳腺癌细胞在三维培养基中能够呈现类似于动物体内组织细胞的生长情况,有利于构建体内乳腺癌组织模型。与普通细胞悬液培养相比,利用三维细胞培养技术培养干细胞和癌细胞,其明显优点是_。【解析】(1)由题干分析可知,三维培养胚胎干细胞时,首先应保证细胞处于无菌、无毒的环境,在培养液中加入牛磺酸、丁酰环腺苷酸等物质可以诱导胚胎干细胞的基因选择性表达,从而产生不同类型的组织细胞。(2)根据动物细胞培养技术,常用胰蛋白酶将乳腺癌组织分散成单个细胞,其在培养瓶中进行悬液培养时会出现贴壁生长和接触抑制现象。经过多
22、次传代后,少数供体细胞中的遗传物质的稳定性会降低,发生基因突变而获得不死性。(3)利用三维细胞培养技术培养干细胞和癌细胞,其明显优点是能更好地模拟体内环境,培养得到更加类似于体内生长的细胞和组织。答案:(1)无菌、无毒 选择性表达(2)胰蛋白酶 贴壁生长和接触抑制 遗传物质(3)能够更好地模拟体内环境,培养得到更加类似于体内生长的细胞和组织【补偿训练】如图表示动物细胞培养程序图,请据图回答下列问题。取动物组织块 _ 处理动物组织分散成单个细胞 制成_ 转入培养液中进行培养 处理贴壁细胞分散成单个细胞,制成_ 转入培养液中进行培养(1)过程表示_。(2)过程和用_处理组织块或贴壁细胞使其分散成单
23、个细胞,这样做的目的是_。(3)过程和都要把分散的细胞制成_。(4)过程进行的细胞培养是_培养,细胞适于_生长增殖。(5)过程和都要放在_中培养。【解题关键】(1)熟练掌握动物细胞培养过程的相关技术操作,如取材、对细胞的处理方法、培养需要的环境条件等。(2)明确原代培养和传代培养的区别。【解析】(1)进行动物细胞培养时,首先要将组织块剪碎。(2)用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织或贴壁生长的细胞,使其分散成单个细胞。(3)用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液,再将细胞悬液放入培养瓶内置于适宜环境中培养。(4)悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为细胞贴壁。之后,细胞进行有丝分裂,数目不断增多
24、。当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。人们通常将动物组织分散成单个细胞后的初次培养称为原代培养。(5)进行细胞培养时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中培养。答案:(1)剪碎动物组织(2)胰蛋白酶 解除由于接触对细胞生长和增殖的抑制(3)细胞悬液(4)原代 贴壁(5)含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱【互动探究】(1)上题过程进行的细胞培养是什么培养?提示:传代培养。(2)若对上题过程中的细胞继续进行培养,细胞会发生怎样的变化?提示:继续培养时,细胞传至1050代左右时,部分细胞增殖会逐渐缓
25、慢,以至于完全停止,少部分细胞会获得不死性将无限增殖。二、动物体细胞核移植技术和克隆动物 1.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:一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,保证了供体细胞正常的遗传基础。(3)受体。材料选择:选择处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞作为受体细胞,其原因是:a.卵母细胞细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质;b.卵母细胞体积大,便于操作;c.卵母细胞内卵黄
26、多,营养物质丰富。去核的原因:保证克隆动物的核基因全部来自供体细胞。(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,一般先用电刺激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。2.克隆动物:(1)性状与供体不完全相同的原因。克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质。生物的性状不仅与遗传物质有关,还受环境影响。(2)基因型与供体相同:核移植过程中细
27、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。易错提醒:动物核移植的两点警示(1)动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,因为胚胎干细胞的全能性比体细胞大,所以胚胎细胞核移植更容易实现。(2)克隆属于无性生殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。【选修对接必修】对接必修1:细胞的基本结构 细胞核中有DNA,DNA和蛋白质紧密结合成染色质。DNA上储存着遗传信息。在细胞分裂时,DNA携带的遗传信息从亲代细胞传递给子代细胞,保证了亲子代细胞在遗传性状上的一致性。细胞核是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心。对接必修2:基因的表达 线粒体
28、和叶绿体中的DNA,都能进行半自主自我复制,并通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成。线粒体和叶绿体中的基因称为细胞质基因。细胞质基因病变引起的遗传病只能通过母亲遗传给后代。【典题通关】2018年1月25日,我国研究人员在世界上率先利用去甲基化酶(Kd4d)的mRNA,经体细胞核移植技术培育出第一批灵长类动物食蟹猴,流程如图所示,表示过程,该动物可作为研究癌症等人类疾病的动物模型。请分析回答:(1)进行过程时,为了防止_对细胞自身造成危害,应定期更换_。(2)据图分析,过程是利用_法,将成纤维细胞注入猴去核的M中期卵母细胞的_之间。(3)研究人员在确定去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的作用时,做了
29、两组实验,其中A组用正常培养液培养融合细胞,B组用正常培养液培养注入了Kd4d的mRNA的融合细胞,实验结果如图所示。分析实验数据可知,Kd4d的mRNA的作用是既能提高_,又能提高_。【解题关键】本题以体细胞核移植技术培育食蟹猴为背景,考查动物细胞核移植和对生物学实验的结果进行分析,要求识记动物细胞核移植的操作标准和注意事项;明确实验的目的,能科学全面分析实验结果。【解析】(1)图中是培养成纤维细胞的过程,该过程采用的是动物细胞培养技术,在培养动物细胞时,要定期更换培养液,目的是防止细胞自身的代谢产物积累对细胞自身造成危害。(2)过程是利用显微注射法将成纤维细胞注射到去核的M中期卵母细胞的卵
30、细胞膜和透明带之间。(3)分析图中数据,将正常培养的A组与融合细胞中注入去甲基化酶(Kd4d)的mRNA的B组数据进行对照分析,后者的融合细胞发育成囊胚的成功率、囊胚中内细胞团的形成率都高于前者,说明Kd4d的mRNA的作用是既能提高融合细胞发育成囊胚的成功率,又能提高囊胚中内细胞团的形成率。答案:(1)细胞代谢产物的积累 培养液(2)显微注射 卵细胞膜与透明带(3)融合细胞发育成囊胚的成功率 囊胚中内细胞团的形成率【跟踪小练】1（2020天津等级考）在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的（）A.卵原细胞 B.初级卵母细胞 C.次级卵母细胞 D.卵细胞【解析】选C。在哺乳动物的
31、受精过程中，获能的精子与处于减数第二次分裂中期的卵母细胞结合，形成受精卵。在克隆哺乳动物过程中，作为核移植受体的细胞是处于减数第二次分裂中期的卵母细胞，应为次级卵母细胞。2.(2018全国卷)2018年细胞期刊报道,中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”)
32、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“不相同”),性染色体组合_(填“相同”或“不相同”)。【解析】(1)核移植是指将动物的一个细胞的细胞核,移入一个已经去掉细胞核 的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,这个胚胎最后发育为动物个体;通过核移植方法获得的克隆猴的细胞核来自供体,因此克隆猴体细胞的染色体 数目和核供体一致。(2)胚胎细胞核移植的难度小于体细胞核移植,原因是动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞染色体中
33、的常染色体相同,性染色体 前者是XX,后者是XY,因此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相同,性染色体组合不相同。答案:(1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中 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 不相同 3.(2020广州高二检测)糖尿病病因复杂、类型多、患者多,基于精准诊断的精准治疗有巨大医疗潜力。如图是科学家设计的利用现代生物工程技术治疗某种新生儿糖尿病(胰岛B细胞合成分泌胰岛素过程中起关键作用的 基因缺陷,导致不能正常合成胰岛素)的过程图解,请回答问题:(1)图中所示的结构是_;所示
34、的细胞是内细胞团细胞,图中所示的生物工程技术分别是_。图中获取细胞要破坏、遗弃早期人类胚胎,故该研究引发了生 物技术的_问题。近年人们从新生婴儿的_分离的干细胞解决了上述问题。(2)在图中所示的生物工程技术中,首先要获取目的基因,现要通过逆转录方法获取Y基因,应从_细胞中提取并分离到相应的mRNA。逆转录方法获取的Y基因与健康人的 基因相比,缺少_。(3)一个重组细胞b经一定的诱导培养,可以形成众多的具有正常胰岛B细胞功能的细胞,其内在原因是发生了_。培养重组细胞b的培养液的配制与培养条件设置的主要依据是_。(4)采用患儿本人脐带血细胞代替细胞的优点是_。【解题关键】(1)提取信息:图中是分离
35、得到的细胞核,具有发育的全能性;是核移植技术;是基因工程技术。(2)隐含知识:图中涉及的现代生物技术有基因工程、核移植技术、动物细胞 培养等技术。【解析】(1)图中所示的结构是细胞核;所示的细胞是内细胞团细胞(胚胎干细胞或ES细胞),图中所示的生物工程技术分别是核移植技术、动物细胞培养,图中获取细胞要破坏、遗弃早期人类胚胎,故该研究引发了生物技术的伦理问题,近年人们从新生婴儿的脐带血分离的干细胞解决了上述问题。(2)在图中所示的生物工程技术中,首先要获取目的基因,现要通过逆转录方法获取Y基因,应从健康人胰岛B 细胞中提取并分离到相应的mRNA。逆转录方法获取的Y基因与健康人的 基因相比,缺少内含子、启动子、终止子。(3)一个重组细胞b经一定的诱导培养,可以形成众多的具有正常胰岛B细胞功能的细胞,其内在原因是发生了有丝分裂和基因的选择性表达。培养重组细胞b的培养液的配制与培养条件设置的主要依据是人体内环境的成分及理化性质。(4)采用患儿本人脐带血细胞代替细胞的优点是不存在伦理问题、没有排斥反应。答案:(1)细胞核 核移植技术、动物细胞培养 伦理 脐带血 (2)健康人胰岛B 内含子、启动子、终止子(3)有丝分裂和基因的选择性表达 人体内环境的成分及理化性质(4)不存在伦理问题、没有排斥反应
