2017年高中生物专题细胞工程2.2.1动物细胞培养和核移植技术练习新人教版选修3

动物细胞培养和核移植技术

1．对某种动物的肝肿瘤细胞进行细胞培养，下列说法正确的是( )

A．取单个肝肿瘤细胞进行培养，获得细胞群的方法不属于克隆培养法

B．细胞培养过程中不需考虑细菌的污染问题

C．该培养液也能用来培养乙肝病毒

D．在原代培养过程中，培养的细胞最终也会出现停止增殖的现象

解析：A选项的描述属于细胞层次的克隆，A项错误。培养液受细菌污染后，其中营养成分要发生改变，不利于细胞的培养，B项错误。病毒的生存离不开细胞，用培养液不能培养病毒，C项错误。一般的细胞繁殖10代后，将停止增殖，D项正确。

答案：D

2．动物细胞培养过程的顺序是( )

①原代培养②传代培养③用胰蛋白酶处理组织，形成分散的细胞悬液

A．①②③B．①③②

C．②①③D．③①②

解析：动物细胞培养过程的程序为选取幼龄动物或早期胚胎组织作培养材料→用胰蛋白酶处理组织，制备细胞悬液→原代培养→传代培养。

答案：D

3．用于动物细胞培养的组织和细胞大都取自胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织，其主要原因是这样的组织或细胞( )

A．容易产生各种变异B．具有更高的全能性

C．取材十分方便D．分裂增殖的能力强

解析：用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织，主要因为胚胎或幼龄动物的器官或组织分裂能力旺盛。

答案：D

4．某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列叙述正确的是( )

A．制备肝细胞悬液时，可用胃蛋白酶处理肝组织块

B．恒温培养箱中的CO2浓度维持在5%左右，以促进细胞呼吸

C．为了保证细胞培养所需的无毒环境，需大量添加各种抗生素

D．本实验应设置对照实验，以检测药物对甲、乙的毒性大小

解析：在利用肝组织块制备肝细胞悬液时，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因为胃

蛋白酶需要在强酸环境下才能起作用，但这样的环境不适于细胞生存，A项错误；细胞培养应在含CO2恒温培养箱中进行，CO2的作用是维持培养液的pH值，B项错误；抗生素是用来杀菌的，不是杀病毒的，C项错误；本实验应设置对照实验，用添加甲药物、乙药物的培养液分别培养细胞，根据变异细胞占培养细胞的比例，以检测药物对甲、乙的毒性大小，D项正确。

答案：D

5．如图表示动物细胞培养程序图，请据图回答下列问题。

①取动物组织块

↓

②________

③处理组织分散成单个细胞

↓

④制成________

↓

⑤转入培养液中进行培养

↓

⑥处理贴壁细胞分散成单个细胞，制成________

↓

⑦转入培养液中进行培养

(1)过程②表示________________________________________。

(2)过程③和⑥用________处理组织或贴壁细胞分散成单个细胞，这样做的目的是_______________________________________

________________________________。

(3)④和⑥的过程都要把分散的细胞制成__________________。

(4)过程⑤进行的细胞培养是________，细胞适于____生长增殖。

(5)过程⑦进行的细胞培养是________，一般传至______代后就不易传下去了，传至________继续培养时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，部分细胞的________会发生改变。继续培养时，少部分细胞发生了________，朝着等同于________的方向发展。

解析：进行动物细胞培养时，首先将组织块剪碎，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理，使其分散成许多单个细胞，然后，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。悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。以后，细胞进行有丝分裂，数目不断增多。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消化后的初次培养称为原代培养。贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分别继续培养，让细胞继续

增殖，这样的培养过程通常被称为传代培养。

答案：(1)剪碎组织(2)胰蛋白酶解除由于接触对细胞生长和繁殖的抑制(3)细胞悬液(4)原代培养贴壁(5)传代培养10 10～50代细胞核型突变癌细胞

A级基础巩固

1．动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于( )

A．培养基不同

B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行

C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能

D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞只能培养成植株

解析：此题考查的是动物细胞培养与植物组织培养的区别与联系。动物细胞培养的培养基与植物组织培养的培养基不同，动物细胞一般用液体培养基培养，而植物组织培养一般用固体培养基，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养的培养基中还要加动物血清等，A项正确。它们都是在无菌条件下进行的，都可以传代培养，且都能够大量培养。B、C、D 项的叙述有误。

答案：A

2．下列关于动物细胞培养的说法正确的是( )

A．连续细胞系不具有异倍体核型

B．动物组织细胞间的胶原纤维可用纤维素酶水解

C．原代培养细胞、有限细胞系比无限细胞系、肿瘤细胞更容易克隆

D．提高动物细胞克隆形成率需要以滋养细胞支持生长及激素刺激等条件

解析：连续细胞系大多数具有异倍体核型；动物组织细胞间的胶原纤维的主要成分是胶原蛋白，可以用胰蛋白酶酶解，不能用纤维素酶水解；在进行细胞克隆时，原代细胞、有限细胞系通常不如无限细胞系、肿瘤细胞。

答案：D

3．一只羊的卵细胞被另一只羊的体细胞核移植后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下了一只羊羔，这种克隆技术具有多种用途，但是不能( ) A．有选择地繁殖某一性别的家畜

B．繁殖家畜中的优秀个体

C．用于保存物种

D．改变动物的基因型

解析：目前的克隆技术是将动物的一个细胞的细胞核植入一个去核的卵细胞，经过试管培养一段时间后，再移入另一个体的子宫内发育、分娩的技术。通过该技术能够保持亲本的优良性状，保持性别不变，也能够用于保存物种，但不能改变动物的基因型。

答案：D

4．据英国《卫报》披露，纽卡斯尔大学研究人员不久前成功实现一项生殖医学技术，将患有线粒体疾病妇女的受精卵中的细胞核移植到健康妇女捐献的去核卵子中，最终产下了健康的婴儿。下列叙述错误的是( )

A．此项技术的基础是动物的细胞和组织培养

B．此项技术的原理与克隆羊“多莉”完全相同

C．健康妇女捐献的卵子的细胞质具有调控移入细胞核发育的作用

D．婴儿出生后具有患病夫妇以及捐献健康卵子的妇女三方的遗传特征

解析：动物克隆技术的基础是动物细胞和组织培养，A项正确；此项技术用的受精卵的细胞核，而克隆羊用的是高度分化的乳腺细胞，分化程度不同，B项错误；卵细胞的细胞质具有调控移入细胞核发育的作用，C项正确；该婴儿细胞的核基因由形成受精卵的夫妇提供，质基因由提供去核卵子的妇女提供，D项正确。

答案：B

5．2015年2月3日，英国国会表决同意允许医学界利用3个人的基因共同育子，成为全世界第一个准许“三亲育子”的国家。“三亲育子”技术是将父母细胞核基因与一位妇女捐赠者的健康线粒体结合在一起，引入的基因只占婴儿总基因的0.1%。这项技术旨在防止因线粒体基因缺陷引起的严重遗传疾病。下列相关描述正确的是( )

A．线粒体基因缺陷引起的遗传病是母系遗传病，传女不传男

B．“三亲育子”可能会用到人工授精技术、胚胎移植技术等

C．通过“三亲育子”技术得到的“三亲婴儿”的健康线粒体基因不一定能传给其后代D．若父亲患有线粒体基因缺陷病，需要通过“三亲育子”技术避免将有缺陷的基因传给下一代

解析：线粒体基因缺陷引起的遗传病是母系遗传病，是由母亲的卵细胞传给子代的，表现为母亲患病子女都患病，A项错误；“三亲育子”技术主要利用的是胚胎工程技术，目前在生产实践中应用较多的是体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植，B项错误；通过“三亲育子”技术得到的“三亲婴儿”如果是个女孩，其健康线粒体基因可以通过卵细胞传给其后代，如果是个男孩，其健康线粒体基因一般不能通过精子传给子代，C项正确；精子的线粒体都集中在尾部，且受精时只有精子的头部进入卵细胞，故男子的线粒体基因一般不能通过精子传给子代，若父亲患有线粒体基因缺陷病，子代一般不会患病，D项错误。

答案：C

B级能力训练

6．现有甲、乙两种可能有一定毒性的化学物质，实验室研究人员欲通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性，并比较二者毒性的强弱。请你以一个研究人员的身份参与此项研究，完成下列实验报告并回答有关问题。

实验原理：有毒物质能诱导细胞产生变异，根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数(以下称Q值)，可判断该化学物质的毒性。

实验材料：活的小白鼠胚胎。

药品用具：胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、培养瓶、恒温箱、载玻片、盖玻片、显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片。

实验步骤：

(1)制备细胞悬浮液：把活的小白鼠胚胎放在培养皿中剪碎，转入锥形瓶中，加入______________处理，使胚胎组织分散成单个细胞，再加入动物细胞培养液，制成细胞悬浮液。

(2)进行细胞培养：

①取A、B、C三个洁净的培养瓶，________________，加入等量的细胞悬浮液。

②向A培养瓶中加入化学物质甲，向B培养瓶中加入___________，向C瓶内加入等量的生理盐水，并将培养瓶摇匀。

③在实验中，C培养瓶起什么作用？_______________________

________________________。

(3)制作临时装片：

①当细胞增殖到大约第8代时，同时从恒温箱中取出三个培养瓶，用胰蛋白酶液处理，使培养的细胞____________________，再加入动物细胞固定液以便迅速杀死细胞并固定细胞。

②静置一段时间后，分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液，滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央，用_______________染色，3～5 min后，盖上盖玻片。

(4)镜检和统计：

把临时装片放在显微镜下，先用低倍镜后用高倍镜，寻找处于________________期的细胞，并与C组对比以确认发生变异的细胞，同时统计__________________________________________________

______________________________________________________。

(5)结果与结论：经研究人员实验得知：A、B、C三个培养瓶的Q值依次为：QA＝1.3%、QB＝12.5%、QC＝0.1%，由此可知该实验的结论是________________________________________________

______________________________________________________。

解析：有毒物质使细胞发生变异，根据实验材料中的龙胆紫(碱性染料，可以将染色体染成深色)可知，将有毒物质加入细胞培养液后，培养的动物细胞会发生染色体数量和结构变异。实验设计时要遵循对照原则和单一变量原则，所以本实验要设计三组实验，单一变量

是有毒物质的有无和有毒物质的种类。实验步骤为：(1)制备细胞悬液。(2)进行细胞培养：取A、B、C三个洁净的培养瓶，分别加入等量的细胞悬液；向A、B两个培养瓶中分别加入等量的化学物质甲、乙，并将培养瓶摇匀；C瓶不作处理，作为对照；把3个培养瓶放在37 ℃(或适宜温度)的细胞培养箱中培养。(3)制作临时装片，该过程中要用龙胆紫对染色体进行染色便于观察。(4)镜检和统计(先用低倍镜后用高倍镜)：把临时装片放在显微镜下，寻找处于有丝分裂中期(该时期细胞中染色体形态稳定，数目清晰，是观察染色体形态和数目的最佳时期)的细胞，并与小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片对比以确认发生上述变异的细胞，同时统计该期变异的细胞占细胞总数的百分数(Q值)。根据表中结果可知，甲、乙两种化学物质均有一定毒性，且乙的毒性比甲的毒性大。

答案：(1)胰蛋白酶液

(2)①消毒灭菌②等量的化学物质乙③对照

(3)①从瓶壁上脱落②适宜浓度的龙胆紫溶液

(4)细胞有丝分裂中该期变异的细胞占该期细胞总数的百分数(Q值)

(5)实验的结论是：甲、乙都是有毒性的，且乙的毒性大于甲

7．卡罗林斯卡医学院2012年10月8日宣布，将2012年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·格登和山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。请回答下列问题。

(1)约翰·格登于1962年通过实验把蝌蚪已分化体细胞的细胞核移植进入卵母细胞质中，并成功培育出“克隆青蛙”。由于动物细胞的全能性会随着动物细胞________程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱，直到今天也还不能用类似__________________(植物细胞工程的技术手段)的方法获得完整的动物个体。因此，约翰·格登培育“克隆青蛙”，实际是通过________(动物细胞工程的技术手段)来实现的。

(2)山中伸弥于2006年把4个关键基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞。在该技术中，逆转录病毒是这4个关键基因进入成纤维细胞的________(基因工程工具)，它能够携带外源基因进入受体细胞，并整合到其染色体________上。

(3)所谓“体细胞重编程技术”即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，即获得iPS细胞。iPS细胞与胚胎干细胞一样，具有发育的________，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。

(4)目前获得iPS细胞的方法除上述两种之外，常见的还有以下两种：一是诱导成年体细胞与胚胎干细胞______产生四倍体细胞；二是应用__________________技术(动物细胞工程的技术手段)将生殖细胞置于特定条件下进行培养。

解析：(1)动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。根据题意分析可知：由于动物细胞的全能性会随着动物细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，所以不能用类似植物组织培养的方法获

得完整的动物个体；培育的“克隆青蛙”，实际是通过核移植来实现的，表明动物细胞的细胞核具有全能性。(2)在基因工程中常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。所以逆转录病毒是基因进入成纤维细胞的载体，并整合到其染色体DNA上。(3)胚胎干细胞具有发育的全能性，能分化为动物体内任何一种组织细胞。(4)成年体细胞与胚胎干细胞属于2个二倍体细胞，融合而成四倍体；将生殖细胞置于特定条件下进行培养需要用到动物细胞培养技术，通过培养，增殖产生大量的iPS细胞。

答案：(1)分化植物组织培养(动物体细胞)核移植(2)载体DNA (3)全能性(4)融合动物细胞培养

8．美国威斯康星州的一个奶牛场有一头奶牛，年产奶量达30.8 t，我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4 t。某人用该高产奶牛的耳朵细胞，采用核移植技术获得高产奶牛(如下图)。

(1)目前完成①的方法有______________、________________、________________、化学物质处理等。

(2)③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是

_______________________________________________________

______________________________________________________。

(3)④过程所利用的技术是_____________________________。

其原理是______________________________________________

__________________________。

(4)该实验的成功说明已分化的耳朵细胞的细胞核中含有与________一样的全套基因，这种繁殖方式属于______________。

解析：进行动物体细胞核移植需用去核的卵母细胞作受体细胞，对构建的重组细胞需经历动物细胞培养，并诱导形成早期胚胎。重组细胞能够培育为动物体，表明动物细胞核具有全能性；克隆动物属无性繁殖。

答案：(1)显微操作去核 梯度离心 紫外光短时间照射

(2)卵母细胞体积大，易操作，营养物质丰富，且细胞质中含有激发细胞核全能性表达的物质 (3)动物细胞培养 细胞增殖

(4)受精卵 无性繁殖

9．慢病毒载体是指以人类免疫缺陷病毒－1为来源的一种病毒载体。慢病毒载体系统主要由包装载体和转移载体组成，包装载体携带的基因能够控制合成病毒颗粒蛋白；转移载体上除有基因载体必需的元件外，还有目的基因、病毒包装、逆转录和整合所需基因。当转移载体和包装载体同时转染包装细胞后，进行病毒成分的合成和包装，最终收获到携带目的基因的“假病毒颗粒”。下图是科研人员利用慢病毒载体系统培育转基因荧光鼠的主要过程。请分析回答。

(1)基因工程中运用的基因载体必需的元件有启动子、终止子、____________、____________等。

(2)过程②利用了“假病毒颗粒”具有________和能将DNA 整合到受体细胞染色体DNA 上特点。与正常病毒相比较，这种“假病毒颗粒”的主要特点是______________________________________

_____________________________________________________。

(3)科学家利用ES 细胞培育出转基因动物依据的主要原理是________________________，在利用合成培养基培养ES 细胞时，还要加入____________等天然成分。

(4)经鉴定，某嵌合小鼠产生的配子中有12

带有外源基因，请写出利用该嵌合小鼠培育纯合转基因小鼠的思路。

_______________________________________________________

______________________________________________________。

解析：(1)基因表达载体必须具有的元件有启动子、终止子、标记基因、目的基因、复制原点等。(2)病毒具有侵染性，利用其特点可作为基因工程中的运载体将目的基因导入受

体细胞；假病毒颗粒与正常病毒相比具有在宿主细胞中不能增殖的特点。(3)ES细胞是胚胎干细胞，具有发育的全能性；培养ES细胞需运用动物细胞培养技术，培养时需加入动物的血清和血液等天然成分。(4)让这只嵌合小鼠与普通小鼠杂交获得F1，再让F1中的转基因小鼠相互交配，鉴定、筛选出纯合转基因小鼠。

答案：(1)复制原点标记基因

(2)侵染性在宿主细胞中不能增殖(不具致病性)

(3)ES细胞具有发育的全能性血浆、血清

(4)让这只嵌合小鼠与普通小鼠杂交获得F1，再让F1中的转基因小鼠相互交配，鉴定、筛选出纯合转基因小鼠