資源簡(jiǎn)介

(共76張PPT)
三　動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和
克隆動(dòng)物
必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基
一、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)
1.概念:
(1)供體:動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的_______。
(2)受體:去掉細(xì)胞核的_________。
(3)結(jié)果:形成_______________并發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。
細(xì)胞核
卵母細(xì)胞
重新組合的細(xì)胞
2.分類:
種類
難易程度
原因
胚胎細(xì)胞核移植
_______
分化程度___,全能性容易表現(xiàn)
體細(xì)胞核移植
較難
分化程度___,全能性難表現(xiàn)
較容易
低
高
二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程
　填一填:基于體細(xì)胞核移植的過(guò)程,完成下列問(wèn)題:
(1)過(guò)程A為采集_____細(xì)胞,該細(xì)胞在體外需要培養(yǎng)到____期。
(2)過(guò)程B為顯微操作去核的過(guò)程,過(guò)程C為將供體細(xì)胞注入___________細(xì)胞。
(3)過(guò)程D為選取供體高產(chǎn)奶牛的_______培養(yǎng)。
(4)過(guò)程E為通過(guò)_______法,形成重構(gòu)胚的過(guò)程。
(5)過(guò)程F用___________方法激活重構(gòu)胚,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。
(6)G產(chǎn)生的犢牛與_________遺傳物質(zhì)基本相同。
卵母
MⅡ
去核的卵母
體細(xì)胞
電融合
物理或化學(xué)
供體奶牛
【激疑】體細(xì)胞核移植技術(shù)培養(yǎng)的克隆動(dòng)物是對(duì)細(xì)胞核供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?為什么?
提示:不是。因?yàn)榭寺?dòng)物的遺傳物質(zhì)并不全部來(lái)自細(xì)胞核供體動(dòng)物,細(xì)胞核DNA來(lái)自供體動(dòng)物,但是細(xì)胞質(zhì)中DNA來(lái)自卵母細(xì)胞,也控制生物的一些性狀。
三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題
1.核移植技術(shù)的應(yīng)用:
(1)畜牧業(yè):加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)_____________。
(2)醫(yī)藥衛(wèi)生:通過(guò)建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系,再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基
因克隆動(dòng)物可以作為_(kāi)__________,生產(chǎn)許多珍貴的_________。
(3)治療人類疾病:
①轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以作為_(kāi)________的供體。
②以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞,經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)
胞、組織或器官,將它們移植給患者時(shí),可以避免_________反應(yīng)。
優(yōu)良畜群繁育
生物反應(yīng)器
醫(yī)用蛋白
異種移植
免疫排斥
③研究克隆動(dòng)物可使人類更深入地了解_______________過(guò)程。
④克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物,可以通過(guò)它們之間的對(duì)比來(lái)分析_________。
⑤克隆特定疾病模型的動(dòng)物,還能為研究該疾病的_________和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物
提供幫助。
(4)保護(hù)瀕危物種:該技術(shù)有望增加瀕危物種的_________。
胚胎發(fā)育及衰老
致病基因
致病機(jī)制
存活數(shù)量
2.存在問(wèn)題:
(1)成功率仍然非常低,各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。
(2)相對(duì)于技術(shù)研究,核移植的_________較為滯后,需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生
物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。
(3)一些研究者指出,絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在_________,許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出
___________缺陷,如體型過(guò)大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)
等。
理論研究
健康問(wèn)題
遺傳和生理
關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
1.核移植操作過(guò)程解讀:
(1)原理:動(dòng)物細(xì)胞核的全能性,而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制,不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物,說(shuō)明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。
(2)受體細(xì)胞:MⅡ期的卵母細(xì)胞。選用該細(xì)胞的原因:
①卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表現(xiàn)的物質(zhì)。
②卵母細(xì)胞體積大,便于操作。
③卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。
(3)注入去核的卵母細(xì)胞:
①細(xì)胞核移植技術(shù)中注入去核卵母細(xì)胞中的不是供體細(xì)胞核,而是整個(gè)細(xì)胞,伴隨著兩細(xì)胞融合,體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。?
②核移植時(shí),一般先用電融合法使供體和受體細(xì)胞融合,再用物理或化學(xué)方法激活受體細(xì)胞,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。
(4)涉及的生物技術(shù):動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)、核移植技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。其中,核移植是核心技術(shù)。
2.克隆動(dòng)物的遺傳特點(diǎn):
克隆動(dòng)物的親本有3個(gè),即體細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體和代孕母體。
(1)體細(xì)胞核供體:克隆動(dòng)物細(xì)胞核基因來(lái)自體細(xì)胞核供體,克隆動(dòng)物的性狀與體細(xì)胞核供體基本相同。
(2)卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體:克隆動(dòng)物的細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自卵母細(xì)胞,克隆動(dòng)物的性狀與卵母細(xì)胞供體部分相同。
(3)代孕母體:沒(méi)有為克隆動(dòng)物提供遺傳物質(zhì),克隆動(dòng)物的性狀與代孕母體沒(méi)有直接關(guān)系。
【特別提醒】
動(dòng)物核移植的兩點(diǎn)警示
(1)動(dòng)物核移植技術(shù)可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植,因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞的全能性比體細(xì)胞大,所以胚胎細(xì)胞核移植更容易實(shí)現(xiàn)。
(2)克隆屬于無(wú)性生殖,產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。
【素養(yǎng)案例】
　(2018·全國(guó)卷Ⅲ)2018年《細(xì)胞》期刊報(bào)道,中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行克隆,獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”。回答下列問(wèn)題:
(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過(guò)程,核移植是指____________
__________________________。通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴,與核供體相比,克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目__________(填“減半”“加倍”或“不變”)。?
(2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植,胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度__________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植,其原因是______________________________________________。?
(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過(guò)程中,若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體,通常,所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目__________(填“相同”或“不相同”),性染色體組合__________(填“相同”或“不相同”)。
　【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)核移植是指將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎,這個(gè)胚胎最后發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體;通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴的細(xì)胞核來(lái)自供體,因此克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目和核供體一致。
(2)胚胎細(xì)胞核移植的難度小于體細(xì)胞核移植,原因是動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低,表現(xiàn)其全能性相對(duì)容易。
(3)哺乳動(dòng)物雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞染色體中的常染色體相同,性染色體前者是XX,后者是XY,因此分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體,通常所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同,性染色體組合不相同。
答案:(1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中　不變
(2)小于　胚胎細(xì)胞分化程度低,表現(xiàn)全能性相對(duì)容易
(3)相同　不相同
【素養(yǎng)·探究——母題追問(wèn)】
(1)科學(xué)思維——批判性思維
有同學(xué)認(rèn)為克隆猴“中中”和“華華”的供體細(xì)胞核來(lái)自同一個(gè)體,它們的染色體及基因是相同的,所以它們的遺傳性狀一定相同。你認(rèn)為這種說(shuō)法科學(xué)嗎?說(shuō)出你的理由。
提示:不科學(xué)。原因有兩個(gè):①它們的細(xì)胞核來(lái)源相同,但是它們的細(xì)胞質(zhì)來(lái)源不同,細(xì)胞質(zhì)中也含有基因,控制的性狀不相同;②生物的性狀除了受基因控制外,還受到環(huán)境的影響。
(2)社會(huì)責(zé)任——正確的倫理道德
某位研究人員聲稱,可以使用克隆技術(shù)先克隆一個(gè)胚胎,然后從胚胎獲取器官用于器官移植。你認(rèn)為這一做法可行嗎?為什么?
提示:這種做法不可行,殺死胚胎獲取器官違背人類的倫理道德。
【素養(yǎng)·遷移】
　科學(xué)家培育克隆羊時(shí),使用了3種細(xì)胞核的供體細(xì)胞,分別將這些細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞中,形成重組細(xì)胞,發(fā)育成重組胚胎,這些重組胚胎的發(fā)育情況如表所示。據(jù)此分析不正確的是
(　　)
細(xì)胞核供體細(xì)胞的類型
妊娠數(shù)/受體母羊數(shù)
乳腺上皮細(xì)胞
1/13
胚胎成纖維細(xì)胞
4/10
早期胚胎細(xì)胞
14/27
A.早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核的供體細(xì)胞妊娠成功率最高
B.克隆羊的遺傳信息與細(xì)胞核的供體細(xì)胞完全相同
C.體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植
D.重組細(xì)胞的發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān)
【解析】選B。分析表格數(shù)據(jù)可知,早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核的供體細(xì)胞妊娠成功率最高,A正確;克隆羊的培育用到了核移植、胚胎移植技術(shù),克隆羊細(xì)胞核的遺傳信息來(lái)自細(xì)胞核的供體,細(xì)胞質(zhì)的遺傳信息來(lái)自去核卵母細(xì)胞,B錯(cuò)誤;對(duì)比表格中的數(shù)據(jù)可知,體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植,C正確;核移植中作為受體細(xì)胞的都是卵母細(xì)胞,可見(jiàn)重組細(xì)胞發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān),D正確。
【課堂回眸】
課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
【概念·診斷】
1.利用體細(xì)胞核移植技術(shù)可以用來(lái)克隆動(dòng)物,我國(guó)已經(jīng)成功克隆了牛、羊、豬和猴等多種哺乳動(dòng)物,下列有關(guān)體細(xì)胞核移植技術(shù)的描述合理的是______?
①體細(xì)胞核移植技術(shù)屬于無(wú)性繁殖。
②克隆動(dòng)物的性狀主要與提供體細(xì)胞核的個(gè)體有關(guān),與提供卵母細(xì)胞的個(gè)體基本無(wú)關(guān)。
③絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在很多健康問(wèn)題,因此核移植技術(shù)沒(méi)有什么應(yīng)用前景。
④核移植技術(shù)中融合細(xì)胞常用的方法是電融合法。
⑤體細(xì)胞核移植技術(shù)在多種動(dòng)物中獲得了成功,成功率非常高。
【解析】選①②④。通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物屬于無(wú)性繁殖,①正確;克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自提供體細(xì)胞核的個(gè)體,因此其性狀主要與提供體細(xì)胞核的個(gè)體有關(guān),②正確;絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在很多健康問(wèn)題,但是核移植技術(shù)在醫(yī)藥、治療疾病等方面有很重要的作用,③錯(cuò)誤;核移植技術(shù)中融合細(xì)胞常用的方法是電融合法,④正確;體細(xì)胞核移植技術(shù)在多種動(dòng)物中獲得了成功,但是成功率依然很低,⑤錯(cuò)誤。
2.(2020·天津等級(jí)考)在克隆哺乳動(dòng)物過(guò)程中,通常作為核移植受體細(xì)胞的是去核的
(　　)
A.卵原細(xì)胞
B.初級(jí)卵母細(xì)胞
C.次級(jí)卵母細(xì)胞
D.卵細(xì)胞
【解析】選C。本題主要考查胚胎工程。在哺乳動(dòng)物的受精過(guò)程中,獲能的精子與處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞結(jié)合,形成受精卵。在克隆哺乳動(dòng)物過(guò)程中,作為核移植受體的細(xì)胞是處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞,應(yīng)為次級(jí)卵母細(xì)胞。
3.韓國(guó)某生物技術(shù)公司幫助寵物愛(ài)好者“復(fù)活”死去的愛(ài)犬,他們從狗的遺體細(xì)胞中獲取核DNA移植到去核的卵母細(xì)胞中,再將進(jìn)一步發(fā)育成的胚胎移植到母狗體內(nèi)。該“復(fù)活”技術(shù)的生物學(xué)原理是
(　　)　　　　　　　　　　　　　　
A.細(xì)胞核的全能性
B.細(xì)胞具有全能性
C.有性生殖
D.受精作用
【解析】選A。根據(jù)題干信息分析可知,該項(xiàng)技術(shù)是核移植,依據(jù)的生物學(xué)原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。
4.在進(jìn)行核移植時(shí),通常將整個(gè)體細(xì)胞而不是細(xì)胞核注入去核卵母細(xì)胞中,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
(　　)
A.體細(xì)胞太小因而去除細(xì)胞核較困難
B.細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)少因而對(duì)遺傳的影響很小
C.直接將體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞中簡(jiǎn)化了操作程序
D.體細(xì)胞的核離開(kāi)了原來(lái)的細(xì)胞質(zhì)將不能存活
【解析】選D。體細(xì)胞太小因而去除細(xì)胞核較困難,因此可將整個(gè)體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞中,A正確;DNA主要位于細(xì)胞核中,細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)少,因而對(duì)遺傳的影響很小,B正確;將整個(gè)體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞中,簡(jiǎn)化了操作程序,C正確;體細(xì)胞的核離開(kāi)了原來(lái)的細(xì)胞質(zhì),注入去核的卵母細(xì)胞依然能存活,D錯(cuò)誤。
5.如圖是某克隆羊的培育過(guò)程模式圖,獲得該克隆羊的生殖方式和其發(fā)育成熟后所分泌的主要性激素分別是
(　　)
A.無(wú)性生殖;雄性激素
B.無(wú)性生殖;雌性激素
C.有性生殖;雄性激素
D.有性生殖;雌性激素
【解析】選A。克隆羊的產(chǎn)生屬于無(wú)性生殖;由于此過(guò)程是雄性羊供核,得到的克隆羊?yàn)樾坌?其分泌的性激素主要是雄性激素。
【思維·躍遷】
6.從母羊甲的體細(xì)胞中取出細(xì)胞核,移植入母羊乙的去核卵母細(xì)胞中,融合后的細(xì)胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎,再植入另一只母羊丙的子宮內(nèi),下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
(　　)
A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同
B.一般來(lái)說(shuō)生出小羊的核基因型與甲羊完全相同
C.生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定,所以該過(guò)程為有性生殖
D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙3個(gè)親本的基因型與環(huán)境共同決定
【解析】選B。核移植獲得克隆動(dòng)物的生殖方式是無(wú)性生殖,遺傳物質(zhì)中甲羊的和乙羊的都有,因此認(rèn)為生出的小羊性狀完全與甲羊相同是不正確的,應(yīng)是小羊的主要性狀與甲羊相同,核基因型一般與甲羊完全相同。
【拓展·探究】
7.我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)實(shí)驗(yàn),攻克了多年來(lái)導(dǎo)致體細(xì)胞克隆猴失敗的障礙,最終培育出了克隆猴“中中”和“華華”。如圖為克隆猴的流程圖,請(qǐng)結(jié)合圖回答問(wèn)題。
(1)下列關(guān)于克隆猴的技術(shù)的說(shuō)法中,不正確是
(　　)
A.從母猴體內(nèi)取出的卵母細(xì)胞要培養(yǎng)到MⅡ期才可以進(jìn)行去核操作
B.可以采用物理或化學(xué)的方法激活融合后的重構(gòu)胚
C.克隆猴“中中”和“華華”的性別是雄性
D.“中中”和“華華”的性狀與甲猴相同,與乙猴和丙猴無(wú)關(guān)
(2)體細(xì)胞克隆猴的另外一個(gè)難點(diǎn)是克隆胚胎發(fā)育差,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育障礙與克隆胚胎基因組上大量組蛋白的甲基化密切相關(guān)。在重構(gòu)胚激活的過(guò)程中通常注入KDM4d的mRNA。由此推測(cè),KDM4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的酶的作用是什么?
【解析】(1)從母猴體內(nèi)取出的卵母細(xì)胞要培養(yǎng)到MⅡ期才可以進(jìn)行去核操作,A正確;重構(gòu)胚需要用物理(電刺激)或化學(xué)(Ca2+載體、乙醇和蛋白酶)方法進(jìn)行激活,B正確;克隆猴的性別與提供細(xì)胞核的公猴乙相同,C正確;克隆猴的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自乙猴,少數(shù)來(lái)自甲猴,因此其遺傳性狀主要與乙猴相同,D錯(cuò)誤。(2)胚胎發(fā)育障礙與克隆胚胎基因組上大量組蛋白的甲基化密切相關(guān),因此KDM4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的酶的作用很可能是催化組蛋白的去甲基化。
答案:(1)D　(2)催化組蛋白的去甲基化(或防止組蛋白的甲基化,合理即可)。
課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)
九　動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】(20分鐘·70分)
一、選擇題(共7小題,每小題5分,共35分)
1.下列關(guān)于體細(xì)胞克隆的敘述中,錯(cuò)誤的是
(　　)
A.供體為體細(xì)胞的細(xì)胞核
B.受體為去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)
C.細(xì)胞核移植是體細(xì)胞克隆的關(guān)鍵步驟
D.克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表型完全一致
【解析】選D。克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表型不完全一致,因?yàn)楣w只提供了核基因,而細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)源于另一個(gè)生物,同時(shí)表型除受基因控制外,還受外界環(huán)境因素的影響,D錯(cuò)誤。
2.將一只羊的體細(xì)胞核移植到另一只羊去核的卵母細(xì)胞中,這個(gè)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次分裂,再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育,結(jié)果產(chǎn)下了一只羊羔,這種克隆技術(shù)具有多種用途,但是不能
(　　)
A.有選擇地繁殖某一性別的家畜
B.繁殖家畜中的優(yōu)秀個(gè)體
C.用于保存物種
D.改變動(dòng)物的基因型
【解析】選D。目前的克隆技術(shù)是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核植入一個(gè)去核的卵母細(xì)胞,經(jīng)過(guò)體外培養(yǎng)一段時(shí)間后,再移入另一個(gè)體的子宮內(nèi)發(fā)育、分娩的技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)能夠保持親本的優(yōu)良性狀,保持性別不變,也能夠用于保存物種,但不能改變動(dòng)物的基因型。
3.將一黑色公綿羊的體細(xì)胞核移入一白色母綿羊去除細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,再將此細(xì)胞植入一黑色母綿羊的子宮內(nèi)發(fā)育,生出的小綿羊即是“克隆綿羊”。那么此“克隆綿羊”為
(　　)　　　　　　　　　　　　　　　
A.黑色公綿羊
B.黑色母綿羊
C.白色公綿羊
D.白色母綿羊
【解析】選A。生物的性狀主要受細(xì)胞核基因控制,少數(shù)性狀受細(xì)胞質(zhì)基因控制,而這頭“克隆綿羊”的細(xì)胞核基因來(lái)自提供細(xì)胞核的黑色公綿羊,細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自提供細(xì)胞質(zhì)的白色母綿羊,因此其性別與性狀主要與提供細(xì)胞核的黑色公綿羊相同。
4.綿羊的乳腺細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞,但用乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核與卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)融合成一個(gè)細(xì)胞后,這個(gè)細(xì)胞核仍然保持著全能性,這主要是因?yàn)?　　)
A.細(xì)胞核內(nèi)含有保持物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì)
B.卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì)
C.卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)為細(xì)胞核提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
D.細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)是相互依存的關(guān)系
【解析】選A。由于細(xì)胞分化,動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到限制,但是動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)含有保持物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì),因此細(xì)胞核仍然具有全能性,仍然可以發(fā)育成完整的個(gè)體,故選A。
5.通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)培育克隆牛的過(guò)程中,未涉及的操作是
(　　)
A.用顯微操作技術(shù)處理次級(jí)卵母細(xì)胞,去除細(xì)胞核
B.將精子放入適宜的培養(yǎng)液中培養(yǎng),使其獲能
C.用物理或化學(xué)方法激活重組細(xì)胞,使其完成發(fā)育進(jìn)程
D.選擇合適時(shí)期的胚胎進(jìn)行移植,使其發(fā)育成完整個(gè)體
【解析】選B。根據(jù)以上分析可知,對(duì)于受體卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到MⅡ期,然后利用顯微操作技術(shù)去除其細(xì)胞核,A正確;該技術(shù)需要的是供體細(xì)胞核和受體卵母細(xì)胞,不需要精子的參與,B錯(cuò)誤;需要用物理或化學(xué)方法激活核移植產(chǎn)生的重組細(xì)胞,使其完成發(fā)育進(jìn)程,C正確;選擇合適時(shí)期的胚胎進(jìn)行移植,使其發(fā)育成完整個(gè)體,D正確。
6.研究人員將猴胚胎細(xì)胞(a)中的細(xì)胞核取出,移植入一雌猴的去核卵母細(xì)胞(b)中,得到重組細(xì)胞(c),經(jīng)培養(yǎng)獲得胚胎并移植到另一雌猴(d)體內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育,獲得克隆猴(e),下列敘述正確的是
(　　)
A.e的細(xì)胞內(nèi)的全部基因都來(lái)自a
B.c經(jīng)一系列增殖和分化形成e的過(guò)程中,細(xì)胞核起控制作用
C.d為胚胎發(fā)育提供遺傳物質(zhì)和其他適宜條件
D.e的形成過(guò)程中沒(méi)經(jīng)過(guò)受精作用,其體細(xì)胞中無(wú)同源染色體
【解析】選B。根據(jù)題意可知,e的細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核基因來(lái)自a,細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自b,A錯(cuò)誤;遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核,重組細(xì)胞c經(jīng)一系列增殖和分化形成e的過(guò)程中,細(xì)胞核起控制作用,B正確;d為胚胎發(fā)育提供適宜條件,不提供遺傳物質(zhì),C錯(cuò)誤;e的細(xì)胞核來(lái)源于猴胚胎細(xì)胞(a),胚胎細(xì)胞含有同源染色體,D錯(cuò)誤。
7.下圖為獼猴繁殖的新技術(shù)。請(qǐng)問(wèn)該技術(shù)屬于生物技術(shù)中的哪種技術(shù)手段
(　　)
A.發(fā)酵工程
B.有性生殖
C.單克隆抗體制備
D.克隆技術(shù)
【解析】選D。如圖所示,用人工的方法將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞培養(yǎng)成早期胚胎,再將胚胎移植到受體動(dòng)物中,從而孕育出新的個(gè)體,這是克隆技術(shù)的應(yīng)用,屬于無(wú)性生殖,利用的原理是已經(jīng)分化的動(dòng)物體細(xì)胞核依然具有全能性。
二、非選擇題(共2小題,共35分)
8.(17分)如圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過(guò)程圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
(1)圖中①所示的結(jié)構(gòu)名稱是________。?
(2)圖中③④所示的生物技術(shù)名稱分別是____________、____________。?
(3)過(guò)程③通常用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易操作、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富外,還因?yàn)樗黖_______________。?
(4)圖示方法與一般的異體核移植相比最大的優(yōu)點(diǎn)是________,該種基因治療所屬類型為_(kāi)___________。?
【解析】(1)①是從供體(患者)體細(xì)胞分離出的細(xì)胞核。(2)③表示核移植技術(shù),④表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)核移植的受體細(xì)胞一般是卵母細(xì)胞,原因是它體積大、易操作,含有供胚胎發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),還含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(4)圖示培育出的細(xì)胞(胰島B細(xì)胞)核遺傳物質(zhì)來(lái)自患者本人,所以移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng);圖中所示基因治療應(yīng)用了體外轉(zhuǎn)基因技術(shù),故所屬類型為體外基因治療。
答案:(1)細(xì)胞核　(2)核移植技術(shù)　轉(zhuǎn)基因技術(shù)(或基因工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù))　(3)含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)　(4)不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)　體外基因治療
9.(18分)現(xiàn)有A和B兩個(gè)肉牛品種,A品種牛的細(xì)胞組成可表示為A細(xì)胞核、A細(xì)胞質(zhì);B品種牛則為B細(xì)胞核、B細(xì)胞質(zhì)。
(1)如果要獲得一頭克隆牛,使其細(xì)胞由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成,基本步驟是:從A品種牛體內(nèi)取出體細(xì)胞,進(jìn)行體外培養(yǎng)。然后再?gòu)呐囵B(yǎng)細(xì)胞中取出__________
____________注入B品種牛的__________卵母細(xì)胞,經(jīng)過(guò)某種刺激和培養(yǎng)后,可形成胚胎,該胚胎被稱為_(kāi)_____________,將該胚胎移入代孕母牛的______中,通過(guò)培育可達(dá)到目的。?
(2)克隆牛的產(chǎn)生說(shuō)明__________________具有全能性。克隆牛的性狀主要表現(xiàn)______________品種牛的特征。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比,雜交牛細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)來(lái)自______個(gè)親本,細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自__________
________________性親本,克隆牛和雜交牛的遺傳物質(zhì)組成________(填“相同”或“不同”)。?
【解析】(1)依據(jù)題意可知要獲得由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成的重組細(xì)胞,需要提取A細(xì)胞核,然后與去掉B細(xì)胞核的B細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行重組,得到重組細(xì)胞,進(jìn)一步培養(yǎng)得到重組胚胎,再進(jìn)行胚胎移植,移植到代孕母牛的子宮里進(jìn)行培育。
(2)克隆動(dòng)物利用動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞核的全能性,得到的新個(gè)體的性狀主要由細(xì)胞核決定,與供核母牛的性狀基本一致,雜交牛是由精子和卵細(xì)胞融合得到的受精卵發(fā)育來(lái)的,細(xì)胞核來(lái)自兩個(gè)親本,由于精子含有很少的細(xì)胞質(zhì),受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自卵細(xì)胞,所以雜交牛和克隆牛的遺傳物質(zhì)不同。
答案:(1)細(xì)胞核　去核　重組胚胎　子宮
(2)動(dòng)物體細(xì)胞核　A　兩　雌　不同
【互動(dòng)探究】
(1)上題中的雜交牛和克隆牛的生殖方式分別是什么?它們的遺傳物質(zhì)分別來(lái)自幾個(gè)親本?
提示:①雜交牛:有性生殖,遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本,分別繼承父本和母本一半的核基因。
②克隆牛:無(wú)性生殖,遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本,供核親本提供全部的核基因,提供細(xì)胞質(zhì)的親本提供質(zhì)基因。
(2)已知公牛基因型為AA,母牛基因型為Aa,則二者雜交后代(即雜交牛)基因型和性別分別是什么?母牛體細(xì)胞作為供體(核)細(xì)胞,則克隆牛的基因型和性別又分別是什么?
提示:①雜交牛:AA或Aa,公牛或母牛;②克隆牛:Aa,母牛。
　【能力提升】(10分鐘·30分)
1.(6分)英國(guó)國(guó)會(huì)表決同意允許醫(yī)學(xué)界利用3個(gè)人的基因共同育子,成為全世界第一個(gè)準(zhǔn)許“三親育子”的國(guó)家。“三親育子”技術(shù)是將父母細(xì)胞核基因與一位婦女捐贈(zèng)者的健康線粒體結(jié)合在一起,引入的基因只占嬰兒總基因的0.1%。這項(xiàng)技術(shù)旨在防止因線粒體基因缺陷引起的嚴(yán)重遺傳疾病。下列相關(guān)描述正確的是
(　　)
A.線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病,傳女不傳男
B.“三親育子”一定會(huì)用到人工授精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等
C.通過(guò)“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”的健康線粒體基因不一定能傳給其后代
D.若父親患有線粒體基因缺陷病,需要通過(guò)“三親育子”技術(shù)避免將有缺陷的基因傳給下一代
【解析】選C。線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病,是由母親的卵細(xì)胞傳給子代的,表現(xiàn)為母親患病子女都患病,A項(xiàng)錯(cuò)誤;“三親育子”技術(shù)主要利用的是胚胎工程技術(shù),目前在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用較多的是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”如果是個(gè)女孩,其健康線粒體基因可以通過(guò)卵細(xì)胞傳給其后代,如果是個(gè)男孩,其健康線粒體基因一般不能通過(guò)精子傳給子代,C項(xiàng)正確;精子的線粒體都集中在尾部,且受精時(shí)只有精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞,故男子的線粒體基因一般不能通過(guò)精子傳給子代,若父親患有線粒體基因缺陷病,母親正常,子代一般不會(huì)患病,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(6分)(不定項(xiàng))治療性克隆有望最終解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)。如圖表示治療性克隆的過(guò)程,下列有關(guān)敘述正確的是
(　　)
A.上述過(guò)程利用了動(dòng)物細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞融合等技術(shù)
B.上述過(guò)程充分說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞具有全能性
C.①過(guò)程的完成離不開(kāi)胚胎干細(xì)胞的增殖和分化潛能
D.①、②過(guò)程都發(fā)生DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成
【解析】選C、D。圖中治療性克隆的過(guò)程利用了核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)等技術(shù),沒(méi)有動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù),A錯(cuò)誤;上述過(guò)程僅獲得了臟器組織細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等,沒(méi)有得到完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞,因而沒(méi)有體現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞的全能性,B錯(cuò)誤;①過(guò)程依賴于胚胎干細(xì)胞的增殖使細(xì)胞數(shù)量增多,依賴于細(xì)胞分化得到臟器組織干細(xì)胞和神經(jīng)組織干細(xì)胞,C正確;①、②過(guò)程都有細(xì)胞增殖,間期發(fā)生DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成,D正確。
【實(shí)驗(yàn)·探究】
3.(18分)回答下列問(wèn)題。
(1)用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無(wú)核的兩半,有核的一半能分裂,無(wú)核的一半不能分裂。當(dāng)有核的一半分裂到16～32個(gè)細(xì)胞時(shí),科學(xué)家將其中一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核擠到無(wú)核的一半,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一半也開(kāi)始分裂,并且像有核的那一半一樣,最終發(fā)育成正常的胚胎。科學(xué)家通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了____________
________________________,從而為核移植技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。?
(2)進(jìn)行體細(xì)胞核移植前,從具有優(yōu)良性狀的動(dòng)物體中取體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)條件除營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH適宜外,還應(yīng)保證____________________________
________________________________________________________(答出3點(diǎn))。?
(3)核移植前還需對(duì)受體卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作,其目的是________________
____________________________________。?
(4)體細(xì)胞的細(xì)胞核必須被移植到去核卵母細(xì)胞后才能表現(xiàn)出全能性,原因主要是____________________。根據(jù)這一啟示,請(qǐng)?zhí)岢鲆环N恢復(fù)體細(xì)胞分裂分化能力的新思路:____________________________。?
【解析】(1)用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無(wú)核的兩半,有核的一半能分
裂,無(wú)核的一半不能分裂。當(dāng)有核的一半分裂到16～32個(gè)細(xì)胞時(shí),科學(xué)家將其中
一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核擠到無(wú)核的一半,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一半也開(kāi)始分裂,并且像有核的
那一半一樣,最終發(fā)育成正常的胚胎。科學(xué)家通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了早期胚胎細(xì)
胞的細(xì)胞核具有全能性,從而為核移植技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。(2)進(jìn)行體
細(xì)胞核移植前,從具有優(yōu)良性狀的動(dòng)物體中取體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)條件除營(yíng)養(yǎng)、
溫度和pH適宜外,還應(yīng)保證無(wú)菌、無(wú)毒、適宜氣體環(huán)境。(3)核移植前還需
對(duì)受體卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作,其目的是保證核移植的胚胎或動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自供體。(4)由于卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),體細(xì)胞的細(xì)胞核必須被移植到去核卵母細(xì)胞后才能表現(xiàn)出全能性。根據(jù)這一啟示,可從卵母細(xì)胞中分離出促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),將其導(dǎo)入細(xì)胞中,從而恢復(fù)體細(xì)胞分裂分化能力。
答案:(1)早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
(2)無(wú)菌、無(wú)毒、適宜氣體環(huán)境
(3)保證核移植的胚胎或動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自供體
(4)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)　從卵母細(xì)胞中分離出促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),將其導(dǎo)入細(xì)胞中　三　動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物　
必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基
一、動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)
1.概念:
(1)供體:動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核。
(2)受體:去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞。
(3)結(jié)果:形成重新組合的細(xì)胞并發(fā)育成新胚胎,繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體。
2.分類:
種類
難易程度
原因
胚胎細(xì)胞核移植
較容易
分化程度低,全能性容易表現(xiàn)
體細(xì)胞核移植
較難
分化程度高,全能性難表現(xiàn)
二、體細(xì)胞核移植的過(guò)程
　填一填:基于體細(xì)胞核移植的過(guò)程,完成下列問(wèn)題:
(1)過(guò)程A為采集卵母細(xì)胞,該細(xì)胞在體外需要培養(yǎng)到MⅡ期。
(2)過(guò)程B為顯微操作去核的過(guò)程,過(guò)程C為將供體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞。
(3)過(guò)程D為選取供體高產(chǎn)奶牛的體細(xì)胞培養(yǎng)。
(4)過(guò)程E為通過(guò)電融合法,形成重構(gòu)胚的過(guò)程。
(5)過(guò)程F用物理或化學(xué)方法激活重構(gòu)胚,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。
(6)G產(chǎn)生的犢牛與供體奶牛遺傳物質(zhì)基本相同。
體細(xì)胞核移植技術(shù)培養(yǎng)的克隆動(dòng)物是對(duì)細(xì)胞核供體動(dòng)物進(jìn)行了100%的復(fù)制嗎?為什么?
提示:不是。因?yàn)榭寺?dòng)物的遺傳物質(zhì)并不全部來(lái)自細(xì)胞核供體動(dòng)物,細(xì)胞核DNA來(lái)自供體動(dòng)物,但是細(xì)胞質(zhì)中DNA來(lái)自卵母細(xì)胞,也控制生物的一些性狀。
三、體細(xì)胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題
1.核移植技術(shù)的應(yīng)用:
(1)畜牧業(yè):加速家畜遺傳改良進(jìn)程,促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育。
(2)醫(yī)藥衛(wèi)生:通過(guò)建立轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞系,再利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器,生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白。
(3)治療人類疾病:
①轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物的細(xì)胞、組織或器官可以作為異種移植的供體。
②以患者作為供體培育的人核移植胚胎干細(xì)胞,經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化能形成相應(yīng)的細(xì)胞、組織或器官,將它們移植給患者時(shí),可以避免免疫排斥反應(yīng)。
③研究克隆動(dòng)物可使人類更深入地了解胚胎發(fā)育及衰老過(guò)程。
④克隆一批遺傳背景相同的動(dòng)物,可以通過(guò)它們之間的對(duì)比來(lái)分析致病基因。
⑤克隆特定疾病模型的動(dòng)物,還能為研究該疾病的致病機(jī)制和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的藥物提供幫助。
(4)保護(hù)瀕危物種:該技術(shù)有望增加瀕危物種的存活數(shù)量。
2.存在問(wèn)題:
(1)成功率仍然非常低,各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)也有待進(jìn)一步改進(jìn)。
(2)相對(duì)于技術(shù)研究,核移植的理論研究較為滯后,需要與發(fā)育生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子遺傳學(xué)等學(xué)科更深層次的理論研究相結(jié)合。
(3)一些研究者指出,絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在健康問(wèn)題,許多克隆動(dòng)物表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷,如體型過(guò)大、異常肥胖、發(fā)育困難、臟器缺陷和免疫失調(diào)等。
關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
1.核移植操作過(guò)程解讀:
(1)原理:動(dòng)物細(xì)胞核的全能性,而不是動(dòng)物細(xì)胞的全能性。因動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制,不能經(jīng)培養(yǎng)直接發(fā)育成完整個(gè)體。用體細(xì)胞核移植技術(shù)能夠得到克隆動(dòng)物,說(shuō)明動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性。
(2)受體細(xì)胞:MⅡ期的卵母細(xì)胞。選用該細(xì)胞的原因:
①卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在激發(fā)細(xì)胞核全能性表現(xiàn)的物質(zhì)。
②卵母細(xì)胞體積大,便于操作。
③卵母細(xì)胞內(nèi)卵黃多,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富。
(3)注入去核的卵母細(xì)胞:
①細(xì)胞核移植技術(shù)中注入去核卵母細(xì)胞中的不是供體細(xì)胞核,而是整個(gè)細(xì)胞,伴隨著兩細(xì)胞融合,體現(xiàn)出細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
②核移植時(shí),一般先用電融合法使供體和受體細(xì)胞融合,再用物理或化學(xué)方法激活受體細(xì)胞,使其完成細(xì)胞分裂和發(fā)育進(jìn)程。
(4)涉及的生物技術(shù):動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)、動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)、核移植技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等。其中,核移植是核心技術(shù)。
2.克隆動(dòng)物的遺傳特點(diǎn):
克隆動(dòng)物的親本有3個(gè),即體細(xì)胞核供體、卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體和代孕母體。
(1)體細(xì)胞核供體:克隆動(dòng)物細(xì)胞核基因來(lái)自體細(xì)胞核供體,克隆動(dòng)物的性狀與體細(xì)胞核供體基本相同。
(2)卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)供體:克隆動(dòng)物的細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自卵母細(xì)胞,克隆動(dòng)物的性狀與卵母細(xì)胞供體部分相同。
(3)代孕母體:沒(méi)有為克隆動(dòng)物提供遺傳物質(zhì),克隆動(dòng)物的性狀與代孕母體沒(méi)有直接關(guān)系。
【特別提醒】
動(dòng)物核移植的兩點(diǎn)警示
(1)動(dòng)物核移植技術(shù)可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植,因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞的全能性比體細(xì)胞大,所以胚胎細(xì)胞核移植更容易實(shí)現(xiàn)。
(2)克隆屬于無(wú)性生殖,產(chǎn)生新個(gè)體的性別、絕大多數(shù)性狀與供核親本一致。
　(2018·全國(guó)卷Ⅲ)2018年《細(xì)胞》期刊報(bào)道,中國(guó)科學(xué)家率先成功地應(yīng)用體細(xì)胞對(duì)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)行克隆,獲得兩只克隆猴——“中中”和“華華”。回答下列問(wèn)題:
(1)“中中”和“華華”的獲得涉及核移植過(guò)程,核移植是指__________________________。通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴,與核供體相比,克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目__________(填“減半”“加倍”或“不變”)。?
(2)哺乳動(dòng)物的核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植和體細(xì)胞核移植,胚胎細(xì)胞核移植獲得克隆動(dòng)物的難度__________(填“大于”或“小于”)體細(xì)胞核移植,其原因是______________________________________________。?
(3)在哺乳動(dòng)物核移植的過(guò)程中,若分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體,通常,所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目__________(填“相同”或“不相同”),性染色體組合__________(填“相同”或“不相同”)。?
【解題導(dǎo)引】解答本題思維流程如下:
【解析】(1)核移植是指將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,使其重組并發(fā)育成一個(gè)新的胚胎,這個(gè)胚胎最后發(fā)育為動(dòng)物個(gè)體;通過(guò)核移植方法獲得的克隆猴的細(xì)胞核來(lái)自供體,因此克隆猴體細(xì)胞的染色體數(shù)目和核供體一致。
(2)胚胎細(xì)胞核移植的難度小于體細(xì)胞核移植,原因是動(dòng)物胚胎細(xì)胞分化程度低,表現(xiàn)其全能性相對(duì)容易。
(3)哺乳動(dòng)物雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞染色體中的常染色體相同,性染色體前者是XX,后者是XY,因此分別以雌性個(gè)體和雄性個(gè)體的體細(xì)胞作為核供體,通常所得到的兩個(gè)克隆動(dòng)物體細(xì)胞的常染色體數(shù)目相同,性染色體組合不相同。
答案:(1)將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核,移入一個(gè)已經(jīng)去掉細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中　不變
(2)小于　胚胎細(xì)胞分化程度低,表現(xiàn)全能性相對(duì)容易
(3)相同　不相同
【素養(yǎng)·探究——母題追問(wèn)】
　(1)科學(xué)思維——批判性思維
有同學(xué)認(rèn)為克隆猴“中中”和“華華”的供體細(xì)胞核來(lái)自同一個(gè)體,它們的染色體及基因是相同的,所以它們的遺傳性狀一定相同。你認(rèn)為這種說(shuō)法科學(xué)嗎?說(shuō)出你的理由。
提示:不科學(xué)。原因有兩個(gè):①它們的細(xì)胞核來(lái)源相同,但是它們的細(xì)胞質(zhì)來(lái)源不同,細(xì)胞質(zhì)中也含有基因,控制的性狀不相同;②生物的性狀除了受基因控制外,還受到環(huán)境的影響。
(2)社會(huì)責(zé)任——正確的倫理道德
某位研究人員聲稱,可以使用克隆技術(shù)先克隆一個(gè)胚胎,然后從胚胎獲取器官用于器官移植。你認(rèn)為這一做法可行嗎?為什么?
提示:這種做法不可行,殺死胚胎獲取器官違背人類的倫理道德。
【素養(yǎng)·遷移】
　科學(xué)家培育克隆羊時(shí),使用了3種細(xì)胞核的供體細(xì)胞,分別將這些細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞中,形成重組細(xì)胞,發(fā)育成重組胚胎,這些重組胚胎的發(fā)育情況如表所示。據(jù)此分析不正確的是
(　　)
細(xì)胞核供體細(xì)胞的類型
妊娠數(shù)/受體母羊數(shù)
乳腺上皮細(xì)胞
1/13
胚胎成纖維細(xì)胞
4/10
早期胚胎細(xì)胞
14/27
A.早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核的供體細(xì)胞妊娠成功率最高
B.克隆羊的遺傳信息與細(xì)胞核的供體細(xì)胞完全相同
C.體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植
D.重組細(xì)胞的發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān)
【解析】選B。分析表格數(shù)據(jù)可知,早期胚胎細(xì)胞作為細(xì)胞核的供體細(xì)胞妊娠成功率最高,A正確;克隆羊的培育用到了核移植、胚胎移植技術(shù),克隆羊細(xì)胞核的遺傳信息來(lái)自細(xì)胞核的供體,細(xì)胞質(zhì)的遺傳信息來(lái)自去核卵母細(xì)胞,B錯(cuò)誤;對(duì)比表格中的數(shù)據(jù)可知,體細(xì)胞核移植難度高于胚胎細(xì)胞核移植,C正確;核移植中作為受體細(xì)胞的都是卵母細(xì)胞,可見(jiàn)重組細(xì)胞發(fā)育與去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)有關(guān),D正確。
【課堂回眸】
課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)
【概念·診斷】
1.利用體細(xì)胞核移植技術(shù)可以用來(lái)克隆動(dòng)物,我國(guó)已經(jīng)成功克隆了牛、羊、豬和猴等多種哺乳動(dòng)物,下列有關(guān)體細(xì)胞核移植技術(shù)的描述合理的是______?
①體細(xì)胞核移植技術(shù)屬于無(wú)性繁殖。
②克隆動(dòng)物的性狀主要與提供體細(xì)胞核的個(gè)體有關(guān),與提供卵母細(xì)胞的個(gè)體基本無(wú)關(guān)。
③絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在很多健康問(wèn)題,因此核移植技術(shù)沒(méi)有什么應(yīng)用前景。
④核移植技術(shù)中融合細(xì)胞常用的方法是電融合法。
⑤體細(xì)胞核移植技術(shù)在多種動(dòng)物中獲得了成功,成功率非常高。
【解析】選①②④。通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動(dòng)物屬于無(wú)性繁殖,①正確;克隆動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自提供體細(xì)胞核的個(gè)體,因此其性狀主要與提供體細(xì)胞核的個(gè)體有關(guān),②正確;絕大多數(shù)克隆動(dòng)物存在很多健康問(wèn)題,但是核移植技術(shù)在醫(yī)藥、治療疾病等方面有很重要的作用,③錯(cuò)誤;核移植技術(shù)中融合細(xì)胞常用的方法是電融合法,④正確;體細(xì)胞核移植技術(shù)在多種動(dòng)物中獲得了成功,但是成功率依然很低,⑤錯(cuò)誤。
2.(2020·天津等級(jí)考)在克隆哺乳動(dòng)物過(guò)程中,通常作為核移植受體細(xì)胞的是去核的
(　　)
A.卵原細(xì)胞
B.初級(jí)卵母細(xì)胞
C.次級(jí)卵母細(xì)胞
D.卵細(xì)胞
【解析】選C。本題主要考查胚胎工程。在哺乳動(dòng)物的受精過(guò)程中,獲能的精子與處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞結(jié)合,形成受精卵。在克隆哺乳動(dòng)物過(guò)程中,作為核移植受體的細(xì)胞是處于減數(shù)第二次分裂中期的卵母細(xì)胞,應(yīng)為次級(jí)卵母細(xì)胞。
3.韓國(guó)某生物技術(shù)公司幫助寵物愛(ài)好者“復(fù)活”死去的愛(ài)犬,他們從狗的遺體細(xì)胞中獲取核DNA移植到去核的卵母細(xì)胞中,再將進(jìn)一步發(fā)育成的胚胎移植到母狗體內(nèi)。該“復(fù)活”技術(shù)的生物學(xué)原理是
(　　)　　　　　　　　　　　　　　
A.細(xì)胞核的全能性
B.細(xì)胞具有全能性
C.有性生殖
D.受精作用
【解析】選A。根據(jù)題干信息分析可知,該項(xiàng)技術(shù)是核移植,依據(jù)的生物學(xué)原理是動(dòng)物細(xì)胞核的全能性。
4.在進(jìn)行核移植時(shí),通常將整個(gè)體細(xì)胞而不是細(xì)胞核注入去核卵母細(xì)胞中,下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是
(　　)
A.體細(xì)胞太小因而去除細(xì)胞核較困難
B.細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)少因而對(duì)遺傳的影響很小
C.直接將體細(xì)胞注入卵母細(xì)胞中簡(jiǎn)化了操作程序
D.體細(xì)胞的核離開(kāi)了原來(lái)的細(xì)胞質(zhì)將不能存活
【解析】選D。體細(xì)胞太小因而去除細(xì)胞核較困難,因此可將整個(gè)體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞中,A正確;DNA主要位于細(xì)胞核中,細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)少,因而對(duì)遺傳的影響很小,B正確;將整個(gè)體細(xì)胞注入去核卵母細(xì)胞中,簡(jiǎn)化了操作程序,C正確;體細(xì)胞的核離開(kāi)了原來(lái)的細(xì)胞質(zhì),注入去核的卵母細(xì)胞依然能存活,D錯(cuò)誤。
5.如圖是某克隆羊的培育過(guò)程模式圖,獲得該克隆羊的生殖方式和其發(fā)育成熟后所分泌的主要性激素分別是
(　　)
A.無(wú)性生殖;雄性激素
B.無(wú)性生殖;雌性激素
C.有性生殖;雄性激素
D.有性生殖;雌性激素
【解析】選A。克隆羊的產(chǎn)生屬于無(wú)性生殖;由于此過(guò)程是雄性羊供核,得到的克隆羊?yàn)樾坌?其分泌的性激素主要是雄性激素。
【思維·躍遷】
6.從母羊甲的體細(xì)胞中取出細(xì)胞核,移植入母羊乙的去核卵母細(xì)胞中,融合后的細(xì)胞經(jīng)卵裂形成早期胚胎,再植入另一只母羊丙的子宮內(nèi),下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
(　　)
A.生出小羊的性狀與甲羊完全相同
B.一般來(lái)說(shuō)生出小羊的核基因型與甲羊完全相同
C.生出小羊的遺傳物質(zhì)由甲、乙雙親共同決定,所以該過(guò)程為有性生殖
D.生出小羊的性狀由甲、乙、丙3個(gè)親本的基因型與環(huán)境共同決定
【解析】選B。核移植獲得克隆動(dòng)物的生殖方式是無(wú)性生殖,遺傳物質(zhì)中甲羊的和乙羊的都有,因此認(rèn)為生出的小羊性狀完全與甲羊相同是不正確的,應(yīng)是小羊的主要性狀與甲羊相同,核基因型一般與甲羊完全相同。
【拓展·探究】
7.我國(guó)科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的反復(fù)實(shí)驗(yàn),攻克了多年來(lái)導(dǎo)致體細(xì)胞克隆猴失敗的障礙,最終培育出了克隆猴“中中”和“華華”。如圖為克隆猴的流程圖,請(qǐng)結(jié)合圖回答問(wèn)題。
(1)下列關(guān)于克隆猴的技術(shù)的說(shuō)法中,不正確是
(　　)
A.從母猴體內(nèi)取出的卵母細(xì)胞要培養(yǎng)到MⅡ期才可以進(jìn)行去核操作
B.可以采用物理或化學(xué)的方法激活融合后的重構(gòu)胚
C.克隆猴“中中”和“華華”的性別是雄性
D.“中中”和“華華”的性狀與甲猴相同,與乙猴和丙猴無(wú)關(guān)
(2)體細(xì)胞克隆猴的另外一個(gè)難點(diǎn)是克隆胚胎發(fā)育差,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)胚胎發(fā)育障礙與克隆胚胎基因組上大量組蛋白的甲基化密切相關(guān)。在重構(gòu)胚激活的過(guò)程中通常注入KDM4d的mRNA。由此推測(cè),KDM4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的酶的作用是什么?
【解析】(1)從母猴體內(nèi)取出的卵母細(xì)胞要培養(yǎng)到MⅡ期才可以進(jìn)行去核操作,A正確;重構(gòu)胚需要用物理(電刺激)或化學(xué)(Ca2+載體、乙醇和蛋白酶)方法進(jìn)行激活,B正確;克隆猴的性別與提供細(xì)胞核的公猴乙相同,C正確;克隆猴的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自乙猴,少數(shù)來(lái)自甲猴,因此其遺傳性狀主要與乙猴相同,D錯(cuò)誤。(2)胚胎發(fā)育障礙與克隆胚胎基因組上大量組蛋白的甲基化密切相關(guān),因此KDM4d的mRNA翻譯產(chǎn)生的酶的作用很可能是催化組蛋白的去甲基化。
答案:(1)D　(2)催化組蛋白的去甲基化(或防止組蛋白的甲基化,合理即可)。
九　動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)和克隆動(dòng)物
(20分鐘·70分)
一、選擇題(共7小題,每小題5分,共35分)
1.下列關(guān)于體細(xì)胞克隆的敘述中,錯(cuò)誤的是
(　　)
A.供體為體細(xì)胞的細(xì)胞核
B.受體為去核卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)
C.細(xì)胞核移植是體細(xì)胞克隆的關(guān)鍵步驟
D.克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表型完全一致
【解析】選D。克隆出的后代與供體的遺傳物質(zhì)和表型不完全一致,因?yàn)楣w只提供了核基因,而細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)源于另一個(gè)生物,同時(shí)表型除受基因控制外,還受外界環(huán)境因素的影響,D錯(cuò)誤。
2.將一只羊的體細(xì)胞核移植到另一只羊去核的卵母細(xì)胞中,這個(gè)卵母細(xì)胞經(jīng)過(guò)多次分裂,再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育,結(jié)果產(chǎn)下了一只羊羔,這種克隆技術(shù)具有多種用途,但是不能
(　　)
A.有選擇地繁殖某一性別的家畜
B.繁殖家畜中的優(yōu)秀個(gè)體
C.用于保存物種
D.改變動(dòng)物的基因型
【解析】選D。目前的克隆技術(shù)是將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核植入一個(gè)去核的卵母細(xì)胞,經(jīng)過(guò)體外培養(yǎng)一段時(shí)間后,再移入另一個(gè)體的子宮內(nèi)發(fā)育、分娩的技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)能夠保持親本的優(yōu)良性狀,保持性別不變,也能夠用于保存物種,但不能改變動(dòng)物的基因型。
3.將一黑色公綿羊的體細(xì)胞核移入一白色母綿羊去除細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中,再將此細(xì)胞植入一黑色母綿羊的子宮內(nèi)發(fā)育,生出的小綿羊即是“克隆綿羊”。那么此“克隆綿羊”為
(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.黑色公綿羊
B.黑色母綿羊
C.白色公綿羊
D.白色母綿羊
【解析】選A。生物的性狀主要受細(xì)胞核基因控制,少數(shù)性狀受細(xì)胞質(zhì)基因控制,而這頭“克隆綿羊”的細(xì)胞核基因來(lái)自提供細(xì)胞核的黑色公綿羊,細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自提供細(xì)胞質(zhì)的白色母綿羊,因此其性別與性狀主要與提供細(xì)胞核的黑色公綿羊相同。
4.綿羊的乳腺細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞,但用乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核與卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)融合成一個(gè)細(xì)胞后,這個(gè)細(xì)胞核仍然保持著全能性,這主要是因?yàn)?br/>(　　)
A.細(xì)胞核內(nèi)含有保持物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì)
B.卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì)
C.卵母細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)為細(xì)胞核提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)
D.細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)是相互依存的關(guān)系
【解析】選A。由于細(xì)胞分化,動(dòng)物細(xì)胞的全能性受到限制,但是動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)含有保持物種發(fā)育所需要的全套遺傳物質(zhì),因此細(xì)胞核仍然具有全能性,仍然可以發(fā)育成完整的個(gè)體,故選A。
5.通過(guò)體細(xì)胞核移植技術(shù)培育克隆牛的過(guò)程中,未涉及的操作是
(　　)
A.用顯微操作技術(shù)處理次級(jí)卵母細(xì)胞,去除細(xì)胞核
B.將精子放入適宜的培養(yǎng)液中培養(yǎng),使其獲能
C.用物理或化學(xué)方法激活重組細(xì)胞,使其完成發(fā)育進(jìn)程
D.選擇合適時(shí)期的胚胎進(jìn)行移植,使其發(fā)育成完整個(gè)體
【解析】選B。根據(jù)以上分析可知,對(duì)于受體卵母細(xì)胞需要培養(yǎng)到MⅡ期,然后利用顯微操作技術(shù)去除其細(xì)胞核,A正確;該技術(shù)需要的是供體細(xì)胞核和受體卵母細(xì)胞,不需要精子的參與,B錯(cuò)誤;需要用物理或化學(xué)方法激活核移植產(chǎn)生的重組細(xì)胞,使其完成發(fā)育進(jìn)程,C正確;選擇合適時(shí)期的胚胎進(jìn)行移植,使其發(fā)育成完整個(gè)體,D正確。
6.研究人員將猴胚胎細(xì)胞(a)中的細(xì)胞核取出,移植入一雌猴的去核卵母細(xì)胞(b)中,得到重組細(xì)胞(c),經(jīng)培養(yǎng)獲得胚胎并移植到另一雌猴(d)體內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育,獲得克隆猴(e),下列敘述正確的是
(　　)
A.e的細(xì)胞內(nèi)的全部基因都來(lái)自a
B.c經(jīng)一系列增殖和分化形成e的過(guò)程中,細(xì)胞核起控制作用
C.d為胚胎發(fā)育提供遺傳物質(zhì)和其他適宜條件
D.e的形成過(guò)程中沒(méi)經(jīng)過(guò)受精作用,其體細(xì)胞中無(wú)同源染色體
【解析】選B。根據(jù)題意可知,e的細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核基因來(lái)自a,細(xì)胞質(zhì)基因來(lái)自b,A錯(cuò)誤;遺傳物質(zhì)主要存在于細(xì)胞核,重組細(xì)胞c經(jīng)一系列增殖和分化形成e的過(guò)程中,細(xì)胞核起控制作用,B正確;d為胚胎發(fā)育提供適宜條件,不提供遺傳物質(zhì),C錯(cuò)誤;e的細(xì)胞核來(lái)源于猴胚胎細(xì)胞(a),胚胎細(xì)胞含有同源染色體,D錯(cuò)誤。
7.下圖為獼猴繁殖的新技術(shù)。請(qǐng)問(wèn)該技術(shù)屬于生物技術(shù)中的哪種技術(shù)手段
(　　)
A.發(fā)酵工程
B.有性生殖
C.單克隆抗體制備
D.克隆技術(shù)
【解析】選D。如圖所示,用人工的方法將體細(xì)胞注入去核的卵母細(xì)胞培養(yǎng)成早期胚胎,再將胚胎移植到受體動(dòng)物中,從而孕育出新的個(gè)體,這是克隆技術(shù)的應(yīng)用,屬于無(wú)性生殖,利用的原理是已經(jīng)分化的動(dòng)物體細(xì)胞核依然具有全能性。
二、非選擇題(共2小題,共35分)
8.(17分)如圖是利用現(xiàn)代生物工程技術(shù)治療遺傳性糖尿病的過(guò)程圖解。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。
(1)圖中①所示的結(jié)構(gòu)名稱是________。?
(2)圖中③④所示的生物技術(shù)名稱分別是____________、____________。?
(3)過(guò)程③通常用去核的卵母細(xì)胞作為受體細(xì)胞的原因除了它體積大、易操作、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富外,還因?yàn)樗黖_______________。?
(4)圖示方法與一般的異體核移植相比最大的優(yōu)點(diǎn)是________,該種基因治療所屬類型為_(kāi)___________。?
【解析】(1)①是從供體(患者)體細(xì)胞分離出的細(xì)胞核。(2)③表示核移植技術(shù),④表示轉(zhuǎn)基因技術(shù)。(3)核移植的受體細(xì)胞一般是卵母細(xì)胞,原因是它體積大、易操作,含有供胚胎發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),還含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)。(4)圖示培育出的細(xì)胞(胰島B細(xì)胞)核遺傳物質(zhì)來(lái)自患者本人,所以移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng);圖中所示基因治療應(yīng)用了體外轉(zhuǎn)基因技術(shù),故所屬類型為體外基因治療。
答案:(1)細(xì)胞核　(2)核移植技術(shù)　轉(zhuǎn)基因技術(shù)(或基因工程、DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù))　(3)含有促使細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)　(4)不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)　體外基因治療
9.(18分)現(xiàn)有A和B兩個(gè)肉牛品種,A品種牛的細(xì)胞組成可表示為A細(xì)胞核、A細(xì)胞質(zhì);B品種牛則為B細(xì)胞核、B細(xì)胞質(zhì)。
(1)如果要獲得一頭克隆牛,使其細(xì)胞由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成,基本步驟是:從A品種牛體內(nèi)取出體細(xì)胞,進(jìn)行體外培養(yǎng)。然后再?gòu)呐囵B(yǎng)細(xì)胞中取出____________注入B品種牛的__________卵母細(xì)胞,經(jīng)過(guò)某種刺激和培養(yǎng)后,可形成胚胎,該胚胎被稱為_(kāi)_____________,將該胚胎移入代孕母牛的______中,通過(guò)培育可達(dá)到目的。?
(2)克隆牛的產(chǎn)生說(shuō)明__________________具有全能性。克隆牛的性狀主要表現(xiàn)______________品種牛的特征。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比,雜交牛細(xì)胞核的遺傳物質(zhì)來(lái)自______個(gè)親本,細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自________________性親本,克隆牛和雜交牛的遺傳物質(zhì)組成________(填“相同”或“不同”)。?
【解析】(1)依據(jù)題意可知要獲得由A細(xì)胞核和B細(xì)胞質(zhì)組成的重組細(xì)胞,需要提取A細(xì)胞核,然后與去掉B細(xì)胞核的B細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行重組,得到重組細(xì)胞,進(jìn)一步培養(yǎng)得到重組胚胎,再進(jìn)行胚胎移植,移植到代孕母牛的子宮里進(jìn)行培育。
(2)克隆動(dòng)物利用動(dòng)物細(xì)胞細(xì)胞核的全能性,得到的新個(gè)體的性狀主要由細(xì)胞核決定,與供核母牛的性狀基本一致,雜交牛是由精子和卵細(xì)胞融合得到的受精卵發(fā)育來(lái)的,細(xì)胞核來(lái)自兩個(gè)親本,由于精子含有很少的細(xì)胞質(zhì),受精卵的細(xì)胞質(zhì)主要來(lái)自卵細(xì)胞,所以雜交牛和克隆牛的遺傳物質(zhì)不同。
答案:(1)細(xì)胞核　去核　重組胚胎　子宮
(2)動(dòng)物體細(xì)胞核　A　兩　雌　不同
【互動(dòng)探究】
(1)上題中的雜交牛和克隆牛的生殖方式分別是什么?它們的遺傳物質(zhì)分別來(lái)自幾個(gè)親本?
提示:①雜交牛:有性生殖,遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本,分別繼承父本和母本一半的核基因。
②克隆牛:無(wú)性生殖,遺傳物質(zhì)來(lái)自兩個(gè)親本,供核親本提供全部的核基因,提供細(xì)胞質(zhì)的親本提供質(zhì)基因。
(2)已知公牛基因型為AA,母牛基因型為Aa,則二者雜交后代(即雜交牛)基因型和性別分別是什么?母牛體細(xì)胞作為供體(核)細(xì)胞,則克隆牛的基因型和性別又分別是什么?
提示:①雜交牛:AA或Aa,公牛或母牛;②克隆牛:Aa,母牛。
(10分鐘·30分)
1.(6分)英國(guó)國(guó)會(huì)表決同意允許醫(yī)學(xué)界利用3個(gè)人的基因共同育子,成為全世界第一個(gè)準(zhǔn)許“三親育子”的國(guó)家。“三親育子”技術(shù)是將父母細(xì)胞核基因與一位婦女捐贈(zèng)者的健康線粒體結(jié)合在一起,引入的基因只占嬰兒總基因的0.1%。這項(xiàng)技術(shù)旨在防止因線粒體基因缺陷引起的嚴(yán)重遺傳疾病。下列相關(guān)描述正確的是
(　　)
A.線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病,傳女不傳男
B.“三親育子”一定會(huì)用到人工授精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等
C.通過(guò)“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”的健康線粒體基因不一定能傳給其后代
D.若父親患有線粒體基因缺陷病,需要通過(guò)“三親育子”技術(shù)避免將有缺陷的基因傳給下一代
【解析】選C。線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病,是由母親的卵細(xì)胞傳給子代的,表現(xiàn)為母親患病子女都患病,A項(xiàng)錯(cuò)誤;“三親育子”技術(shù)主要利用的是胚胎工程技術(shù),目前在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用較多的是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植,B項(xiàng)錯(cuò)誤;通過(guò)“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”如果是個(gè)女孩,其健康線粒體基因可以通過(guò)卵細(xì)胞傳給其后代,如果是個(gè)男孩,其健康線粒體基因一般不能通過(guò)精子傳給子代,C項(xiàng)正確;精子的線粒體都集中在尾部,且受精時(shí)只有精子的頭部進(jìn)入卵細(xì)胞,故男子的線粒體基因一般不能通過(guò)精子傳給子代,若父親患有線粒體基因缺陷病,母親正常,子代一般不會(huì)患病,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(6分)(不定項(xiàng))治療性克隆有望最終解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)。如圖表示治療性克隆的過(guò)程,下列有關(guān)敘述正確的是
(　　)
A.上述過(guò)程利用了動(dòng)物細(xì)胞核移植、動(dòng)物細(xì)胞融合等技術(shù)
B.上述過(guò)程充分說(shuō)明動(dòng)物細(xì)胞具有全能性
C.①過(guò)程的完成離不開(kāi)胚胎干細(xì)胞的增殖和分化潛能
D.①、②過(guò)程都發(fā)生DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成
【解析】選C、D。圖中治療性克隆的過(guò)程利用了核移植、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎培養(yǎng)等技術(shù),沒(méi)有動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù),A錯(cuò)誤;上述過(guò)程僅獲得了臟器組織細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等,沒(méi)有得到完整個(gè)體或其他各種細(xì)胞,因而沒(méi)有體現(xiàn)動(dòng)物細(xì)胞的全能性,B錯(cuò)誤;①過(guò)程依賴于胚胎干細(xì)胞的增殖使細(xì)胞數(shù)量增多,依賴于細(xì)胞分化得到臟器組織干細(xì)胞和神經(jīng)組織干細(xì)胞,C正確;①、②過(guò)程都有細(xì)胞增殖,間期發(fā)生DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成,D正確。
【實(shí)驗(yàn)·探究】
3.(18分)回答下列問(wèn)題。
(1)用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無(wú)核的兩半,有核的一半能分裂,無(wú)核的一半不能分裂。當(dāng)有核的一半分裂到16～32個(gè)細(xì)胞時(shí),科學(xué)家將其中一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核擠到無(wú)核的一半,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一半也開(kāi)始分裂,并且像有核的那一半一樣,最終發(fā)育成正常的胚胎。科學(xué)家通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了__________________
________________________,從而為核移植技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。?
(2)進(jìn)行體細(xì)胞核移植前,從具有優(yōu)良性狀的動(dòng)物體中取體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)條件除營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH適宜外,還應(yīng)保證___________________________
________________________________________________________(答出3點(diǎn))。?
(3)核移植前還需對(duì)受體卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作,其目的是__________________
____________________________________。?
(4)體細(xì)胞的細(xì)胞核必須被移植到去核卵母細(xì)胞后才能表現(xiàn)出全能性,原因主要是____________________。根據(jù)這一啟示,請(qǐng)?zhí)岢鲆环N恢復(fù)體細(xì)胞分裂分化能力的新思路:____________________________。?
【解析】(1)用頭發(fā)將蠑螈的受精卵橫縊為有核和無(wú)核的兩半,有核的一半能分裂,無(wú)核的一半不能分裂。當(dāng)有核的一半分裂到16～32個(gè)細(xì)胞時(shí),科學(xué)家將其中一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核擠到無(wú)核的一半,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這一半也開(kāi)始分裂,并且像有核的那一半一樣,最終發(fā)育成正常的胚胎。科學(xué)家通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性,從而為核移植技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。(2)進(jìn)行體細(xì)胞核移植前,從具有優(yōu)良性狀的動(dòng)物體中取體細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng),培養(yǎng)條件除營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH適宜外,還應(yīng)保證無(wú)菌、無(wú)毒、適宜氣體環(huán)境。(3)核移植前還需對(duì)受體卵母細(xì)胞進(jìn)行去核操作,其目的是保證核移植的胚胎或動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自供體。(4)由于卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),體細(xì)胞的細(xì)胞核必須被移植到去核卵母細(xì)胞后才能表現(xiàn)出全能性。根據(jù)這一啟示,可從卵母細(xì)胞中分離出促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),將其導(dǎo)入細(xì)胞中,從而恢復(fù)體細(xì)胞分裂分化能力。
答案:(1)早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核具有全能性
(2)無(wú)菌、無(wú)毒、適宜氣體環(huán)境
(3)保證核移植的胚胎或動(dòng)物的遺傳物質(zhì)主要來(lái)自供體
(4)卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì)　從卵母細(xì)胞中分離出促進(jìn)細(xì)胞核全能性表達(dá)的物質(zhì),將其導(dǎo)入細(xì)胞中

展開(kāi)更多......

收起↑