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线粒体置换技术——“三亲婴儿”
（热点背景
· 考点提炼
· 热点小测）
每出生5000 名婴儿中就有1 人患有线粒体DNA 有害突变引起的疾病，线粒体替代疗法是一个充满争
议的技术，但也是唯一有希望阻断线粒体基因代际遗传的技术。
但是，该技术的安全性还有待研究，且并不是完全保证突变线粒体不传递给后代，同时，其涉及的细
胞核移植技术与体细胞克隆技术十分相似，引起了极大的争议。“三亲婴儿”，又称3P 婴儿(3P 即英文
three parents 的缩写)，是英国新的基因技术。为了避免夫妻把生理缺陷遗传给孩子，医生去除女性捐赠者
的卵子中的细胞核，接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之，最后再按照标准的试管婴儿技术进行
培育。这样诞生的孩子将会继承一位父亲和两位母亲的遗传基因。简单地说，就是这名婴儿有三名血缘亲
代，即两母一父。
线粒体内有一套独立于细胞核的遗传物质——线粒体DNA（mtDNA），线粒体DNA 包括了37 个基
因，其中13 个编码蛋白质，24 个产生非编码RNA。线粒体DNA 的突变可能导致线粒体功能障碍，从而
引发疾病。由于线粒体在人体细胞中不可或缺的重要功能，这些疾病往往比较严重。
“三亲婴儿”用线粒替体代疗法来实现，可用三种方法：原核移植，纺锤体移植和极体移植。
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1.考察线粒体。
①线粒体的结构：
②线粒体的注意事项：
a.细胞有氧呼吸的主要场所,为细胞生命活动提供大约 95%的能量。
b.有氧呼吸的场所包括细胞质基质和线粒体,有氧呼吸产生的能量大部分来自线粒体内的反应。
c.线粒体能够提供细胞生命活动需要的能量。鸟类飞翔、运动员运动需要大量能量,所以飞翔鸟类的胸肌细
胞中、运动员的肌细胞中线粒体多。同样道理,新生细胞的生命活动比衰老细胞、病变细胞旺盛,所以线粒
体多。
2. 考察动物细胞核移植和克隆动物。
①动物细胞核移植概念：将动物的一个细胞的细胞核移入一个去核的卵母细胞中，并使重组细胞发育成新
胚胎，继而发育成动物个体的技术，称为动物细胞核移植技术。
②动物细胞核移植分类：胚胎细胞核移植（分化程度低，表现全能性相对容易），体细胞核移植（分化程
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度高，表现全能性难度大）
③原理：动物细胞核的全能性
④受体细胞：一般都选用M Ⅱ期卵母细胞。原因a.卵母细胞体积大,易于操作;b.卵母细胞细胞质内含有的
促使细胞核体现全能性的物质含量最高;c.卵母细胞内卵黄多,营养物质丰富。
⑤流程：
⑥技术手段：a.动物细胞培养b.动物细胞融合技术c.核移植d.早期胚胎培养e.胚胎移植
一、单选题
1．通过核移植等技术获得克隆哺乳动物（二倍体）的一般流程如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．注入去核卵母细胞内的既可以是供体的体细胞核，也可以是供体的细胞
B．体细胞核移植难度低于胚胎细胞核移植
C．过程②构建的重构胚具有发育成完整个体的能力
D．可以通过乙醇、蛋白酶合成抑制剂等方法激活重构胚
2．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，引发争议。为避免母亲把生理缺陷遗
传给孩子，医生去除女性捐赠者的卵子中的细胞核，接着用母亲卵细胞中对应的遗传基因取而代之，最后
再按照标准的试管婴儿技术进行培育（如图）。以下说法不正确的是（ ）
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A．可通过显微操作去核和取核
B．“三亲婴儿”的母亲很可能是线粒体基因缺陷
C．该国同意“三亲婴儿”的诞生可能会引发伦理等问题
D．图中受精卵的遗传物质来自三个个体，经体外受精后随即移植到母体发育
3．近些年，在我国干燥、缺水的戈壁无人区，科学家发现了小规模野化单峰骆驼群。科学家期望通过胚
胎移植等方法拯救野化单峰骆驼，其过程如下图。以下说法正确的是（ ）
A．精子的头部是细胞核，头部的顶体由中心体发育而来
B．若过程①表示体外受精过程，则E 后代的发育是在体外完成的
C．过程②表示通过显微操作法去除核膜包被的细胞核
D．过程③表示早期胚胎培养，获得的F 后代是克隆动物
4．亚洲黑熊又称为月熊，是食肉目熊科的哺乳动物。近年来由于栖息地丧失和人为捕猎，亚洲黑熊数量
骤减，目前处于易危状态。近日动物学家在某林地发现了少量野生亚洲黑熊。他们期望通过体内受精、胚
胎移植等方法拯救亚洲黑熊，其过程如下图。下列相关叙述错误的是（ ）
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A．胚胎工程操作中对黑熊A、D 均需激素处理，前者为促性腺激素，后者为孕激素
B．D 雌性黑熊受体必须和动物园亚洲黑熊♀A、野生亚洲黑熊♀B 进行同期发情处理
C．E 的遗传性状由A、C 决定，性别不确定；F 的遗传性状由A、B 决定，性别为雌性
D．无论是体内受精还是核移植所得胚胎，需培养至囊胚阶段，再移植到D 受体内着床
5．2017 年，我国科学家利用图示方法和操作，成功培育出了体细胞克隆猴“中中”和“华华”，在全世
界引起了轰动。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
注：Kdm4d 为组蛋白去甲基化酶，可以催化组蛋白脱去甲基；TSA 为组蛋白脱乙酰化酶抑制剂，可以干扰
组蛋白脱去乙酰基。
A．“去核卵母细胞”是指去除了纺锤体—染色体复合物的处于MⅡ期的卵母细胞
B．注入Kdm4d 的mRNA 并进行TSA 处理，可能改变了重构胚中某些基因的碱基序列
C．与克隆小猴的体细胞相比，图示体细胞的组蛋白甲基化水平较高、乙酰化水平较低
D．除图示方法外，还可采用PEG 融合法、电融合法诱导体细胞与去核卵母细胞融合
6．下列关于动物细胞培养和核移植技术的叙述，错误的是（ ）
A．将组织分散成许多单个细胞时，不一定用胰蛋白酶来处理
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B．去核卵母细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件
C．体细胞核移植的过程中可通过电刺激法去除卵母细胞中的核
D．动物体细胞核移植获得克隆动物说明高度分化的动物细胞的细胞核也具有全能性
7．下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图，下列有关叙述正确的是（ ）
A．利用蛋白酶合成抑制剂或电刺激可以激活重构胚
B．后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
C．过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D．过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
8．Leigh 综合征是一种严重的神经障碍，其致病基因位于线粒体DNA 中。一位母亲约有1/4 的线粒体携带
这种致病基因，她的前两个孩子因为患有Leigh 综合征而夭亡，她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠
的健康卵母细胞而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。该“三亲”男婴的孕育过程如下图所示。下列
说法错误的是（ ）
A．Leigh 综合征的遗传不遵循孟德尔遗传规律
B．该技术可以降低生下血友病等严重疾病婴儿的概率
C．该健康男婴孕育的过程使用了核移植、胚胎移植等技术
D．该婴儿同时拥有自己父母及捐赠者的部分基因
9．下图表示动物体细胞核移植与克隆动物的相关图解,有关叙述中正确的是（ ）
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A．可通过显微操作去除卵母细胞中由核膜包被的细胞核
B．采集的卵母细胞培养到②期表示减数第一次分裂中期
C．步骤③可以将重构胚胎直接移植入代孕母体的子宫内
D．培育的克隆动物性状由供体细胞和卵母细胞共同决定
10．我国科学家培育出体细胞克隆猴“中中”和“华华”，研究人员将组蛋白去甲基化酶Kdm4d 的
mRNA 注入了重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA 处理了重构胚，从而提高胚胎的发育率。下列叙
述正确的是（ ）
A．卵母细胞“去核”是指去除DNA 与蛋白质构成的染色体
B．通过用Ca2+载体诱导细胞融合，使供体核进入受体细胞
C．与体细胞相比，胚胎中组蛋白甲基化水平较高、乙酰化水平较低
D．胚胎移植前需对代孕母猴进行同期发情处理，为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境
二、非选择题
11．Leber 遗传性视神经病是一种严重的遗传病，患者线粒体内的ND4 基因发生突变，患病基因由母亲传
给孩子。目前常用“三亲婴儿”的方法帮助女性患者生下健康婴儿。“三亲婴儿”需取志愿者的去核卵细
胞作为细胞质的来源，构建健康受精卵的流程简图如下。回答下列问题：
(1)“三亲婴儿”的诞生需依次用到核移植、 、胚胎体外培养和 等技术，属于有性生殖。该过程不
能直接用女方的体细胞作为核供体的原因是 。
(2)某研究小组欲克隆ND4 基因并研究其表达的蛋白，选用了下图所示的质粒进行实验。
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①据图分析，利用PCR 扩增ND4 基因时，应当挑选的引物是 ；若已知其中的一种引物，能否依据已
知的引物碱基序列设计出另一种引物? ，理由是 。为构建重组质粒，据图判断，需通过设计引物
使PCR 产物的两端带有质粒上 限制酶的酶切位点，
②获得重组质粒后，可将其导入经 处理过的大肠杆菌。用 培养基对含ND4 基因的大肠杆菌进行扩
大培养，合成ND4 蛋白。已知ND4 蛋白为胞内蛋白，若要提取ND4 蛋白，需在扩大培养结束后，采用
等方法分离出菌体，并进一步破碎细胞以分离提纯ND4 蛋白。
③实验完成后，剩余细菌、使用过的培养基等均需经 处理再统一废弃，原因是 。
12．我国得到克隆猴的技术流程如图1 所示。回答下列问题：
(1)通常通过显微操作处理进行“去核”，此处的“核”是指 ，“去核”的目的是 。
(2)胚胎移植前，还需要对代孕母猴进行激素处理，以保证胚胎能够继续发育，胚胎移植的实质是 。
(3)获得的克隆猴与胎猴样貌有一些差别，主要原因是 ，克隆猴的获得说明 具有全能性。
(4)体细胞克隆猴的技术难点之一是胚胎发育率低。上图中的Kdm4d 为组蛋白去甲基化酶，科研人员为确
定Kdm4d 的mRNA 的作用，进行了相关实验，其中A 组用正常培养液培养重构胚，B 组用正常培养液培
养注入了Kdm4d 的mRNA 的重构胚，实验结果如下图2 所示。根据实验结果推测， Kdm4d 的mRNA 的
作用机理是 。
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图2
13．灵长类动物的卵母细胞非常敏感，小小的挤压都可能会导致其失去活性。由于表观遗传等因素，体细
胞细胞核在受体卵母细胞中难以被“重编程”，导致胚胎发育率极低。我国科学家利用“聪明的化学方法
和操作技巧”成功培育出了体细胞克隆猴“中中”和“华华”，培育过程如图所示。回答下列问题：
(1)在体外培养动物细胞时，往往需要在合成培养基中加入 等一些天然成分。图中卵母细胞去核前应
在体外培养至 期，体细胞核移植前用灭活的仙台病毒进行短暂处理，目的是 。
(2)科学家将组蛋白去甲基化酶（Kdm4d）的mRNA 注入重构胚，同时用组蛋白脱乙酰酶抑制剂（TSA）处
理重构胚，提高了胚胎的发育率和妊娠率。据此推测Kdm4d 可以 组蛋白的甲基化水平，有利于相关
基因正常表达，TSA 可以提高组蛋白的乙酰化水平，从而改变组蛋白的表观遗传修饰， （填“促
进”或“抑制”）重构胚中细胞分裂和发育。胚胎工程中，一般选择培养至 期的胚胎进行移植。
(3)为进一步研究激活重构胚的其他措施，科学家进行实验，实验处理及结果如表所示，其中CB 为细胞松
弛素，Col 为秋水仙素，均为细胞骨架抑制剂，使用时用DMSO 溶解。
组别
处理试
剂
处理重构胚数/个
激活后发育为2 细胞数/个
1
CB
101
83
2
Col
97
63
9
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3
CB＋Col
88
55
4
DMSO
89
68
①该实验的实验组是第 组。
②实验结果显示CB 能够提高激活重构胚的成功率，判断依据是 。
10
