第40讲 细胞工程
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测控导航表 知识点 题号及难易度 1.植物组织培养及植物体细胞杂交 1,3,5(中) 2.动物细胞培养、核移植及单克隆抗体的制备 2,4(中),6(中) 3.综合考查 7(中) 1.(2015云南昆明二模)草莓品种繁多,营养丰富,果肉中含有大量的糖类、蛋白质、有机酸、果胶等营养物质,请分析回答。
(1)野生草莓果实小,营养物质含量低,不宜大面积种植,可采用低温诱导,培育获得 植株,从而达到增大果实,增加营养物质含量的目的。
(2)若要利用人工种子培育大量脱毒草莓植株,一般选取一定大小的 进行组织培养,先通过 形成愈伤组织,再进一步培养得到 ,裹上人工种皮制备成人工种子,植物组织培养的培养基中,除含有必要的营养物质外,还需在其中添加 。
(3)草莓和黑莓属于不同的物种,可采用 技术获得杂种植株,该技术必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得 后才能诱导融合,与杂交育种相比,该技术的优点是 。 解析:(1)采用低温诱导染色体加倍,可培育获得多倍体植株。(2)植物的根尖和茎尖几乎没有病毒,故若要利用人工种子培育大量脱毒草莓植株,一般选取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养,先通过脱分化形成愈伤组织,再进一步培养得到胚状体,裹上人工种皮制备成人工种子,植物组织培养的培养基中,需含有必要的营养物质和植物激素。(3)不同物种之间存在生殖隔离,可采用植物体细胞杂交技术获得杂种植株,该技术必须先利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,获得原生质体后才能诱导融合,与杂交育种相比,该技术的优点是克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍。
答案:(1)多倍体 (2)茎尖或根尖 脱分化 胚状体 植物激素 (3)植物体细胞杂交 原生质体 克服不同种生物远缘杂交不亲和的障碍
2.(2015黑龙江大庆模拟)为研究小鼠皮肤愈合机理,现将小鼠皮肤进行分离培养,过程如图所示,请回答有关问题: 实验小鼠皮肤组织皮肤细胞培养细胞1培养细胞2 (1)在对小鼠皮肤组织进行培养过程中,过程甲中要对实验小鼠进行 处理,过程乙必须用 处理,使之分散成单个细胞。
(2)体外培养动物细胞时,通常要加入 等天然成分,为防止细菌感染,培养液中应添加 ,且还要置于含5%CO2气体环境中,CO2的作用是 。
(3)丙过程属于 ,丁过程属于 。在机体内,皮肤干细胞分化成皮肤是机体细胞中的基因 的结果。
(4)皮肤损伤后,人体的第 道防线被破坏,容易感染各种病原体,胚胎干细胞经 可形成再生皮肤组织。
解析:(1)离体动物细胞培养需要无菌、无毒的环境,因此在对小鼠皮肤组织进行培养过程中,过程甲中要对实验小鼠进行消毒处理,过程乙必须用胰蛋白酶或者胶原蛋白酶处理,使之分散成单个细胞。(2)体外培养动物细胞时,通常要加入糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等,还需加入血清、血浆等天然成分;培养液中添加抗生素可防止细菌感染;CO2的作用是维持培养液的pH。(3)丙是原代培养过程,离体的细胞经过原代培养,大多数细胞会死亡,只有少部分细胞会继续活下来进行传代培养。在机体内,皮肤干细胞分化成皮肤是机体细
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胞中的基因选择性表达的结果。(4)人体非特异性免疫的第一道防线是皮肤和黏膜,胚胎干细胞经诱导分化可形成再生皮肤组织。
答案:(1)消毒 胰蛋白酶 (2)血清、血浆 抗生素 维持培养液的pH (3)原代培养 传代培养 选择性表达
(4)一 诱导分化
3.(2015山东济宁模拟)如图是细胞融合示意图,请据图回答:
(1)过程①②应使用 处理细胞,以去除植物细胞壁。
(2)过程③叫做 ,该过程常用的诱导方法是 。 (3)过程④是细胞壁的再生过程,与此过程密切相关的细胞器是 。
(4)⑤过程中进行的细胞分裂方式是 ,该过程先诱导细胞分裂形成 ,再由它分化形成杂种植物幼苗。
(5)若番茄细胞内含A个染色体,马铃薯细胞内含B个染色体,则番茄—马铃薯细胞内含 个染色体;若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话,得到的后代应含 个染色体,若要得到可育的番茄—马铃薯,需用 (试剂)来处理幼苗。
解析:(1)进行植物体细胞杂交时,需用酶解法(纤维素酶和果胶酶)去除植物细胞壁获得原生质体。(2)③表示诱导原生质体融合的过程;诱导原生质体融合时常用物理法(电激、离心、振动)和化学法(聚乙二醇)。(3)过程④是细胞壁的再生过程,杂种细胞再生出新的细胞壁是细胞融合完成的标志,植物细胞中高尔基体与细胞壁的形成有关,同时该过程还需要线粒体提供能量。(4)⑤过程需采用植物的组织培养技术,该技术包括脱分化和再分化两个步骤,即杂种细胞先经过脱分化形成愈伤组织,再经过再分化形成植物幼苗,整个过程细胞都是通过有丝分裂方式增殖。(5)通过植物体细胞杂交得到的杂种细胞所含染色体的数目为杂交前两种细胞所含染色体数目之和,即为A+B。若对番茄和马铃薯采用杂交育种方法能成功的话,番茄经过减数分裂产生的生殖细胞所含染色体数为A/2,马铃薯经过减数分裂产生的生殖细胞所含染色体数为B/2,二者经过受精作用形成的受精卵中含有的染色体数为(A+B)/2,即所得后代应含(A+B)/2条染色体,但是由于两者的染色体组不同源,因此高度不育,可用秋水仙素处理幼苗,使染色体数目加倍为(A+B)后,就可以得到可育的番茄—马铃薯。 答案:(1)纤维素酶和果胶酶 (2)原生质体融合 物理法和化学法(电激/聚乙二醇诱导) (3)高尔基体(和线粒体) (4)有丝分裂 愈伤组织 (5)A+B (A+B)/2 秋水仙素
4.(2015河北唐山三模)如图是利用单克隆抗体技术制备三聚氰胺特异性抗体的过程,请据图回答:
(1)单克隆抗体的制备过程中要用到 和 技术。
(2)由于三聚氰胺相对分子质量过小,不足以激活高等动物的免疫系统,因此在制备抗体前必须对其进行①过程,下列物质中不适合作“扩容”抗原分子的是 。 A.蛋白质 B.多糖 C.磷脂 D.核苷酸
(3)②过程会使小鼠产生能分泌相应 的B淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的 免疫。 (4)单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是 。
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(5)③过程动物细胞特有的促融方法是用 ,④过程用特定的选择性培养基筛选,会使 的细胞死亡;选出的杂交瘤细胞还需进行 ,才能获得产三聚氰胺抗体的杂交瘤细胞株。
(6)制备的三聚氰胺单克隆抗体可用于检测乳制品中存在的微量三聚氰胺,说明三聚氰胺单克隆抗体具有 特征。
解析:(1)单克隆抗体的制备过程中要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。(2)抗原具有大分子性,要想使三聚氰胺“扩容”为抗原分子,所选物质的相对分子质量必须足够大。(3)②过程会使小鼠产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的体液免疫。(4)单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。(5)③过程动物细胞特有的促融方法是用灭活的病毒,④过程用特定的选择性培养基筛选,会使未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞死亡;选出的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和抗体检测,才能获得产三聚氰胺抗体的杂交瘤细胞株。(6)制备的三聚氰胺单克隆抗体可用于检测乳制品中存在的微量三聚氰胺,说明三聚氰胺单克隆抗体具有灵敏度高(或“灵敏度高、特异性强”)的特征。 答案:(1)动物细胞培养 动物细胞融合 (2)D (3)抗体 体液 (4)每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体 (5)灭活的病毒 未融合的亲本细胞和融合的具有同种核 克隆化培养和抗体检测 (6)灵敏度高(或“灵敏度高、特异性强”)
5.(2015江西赣州一模)植物组织培养技术被广泛应用于无病毒植株培育、育种、人工种子及获得植物次生代谢产物等生产生活实际。结合图中番茄植株的培育过程,回答相关问题;
(1)①过程中通常采用 法来获取植物细胞原生质体,此处使用的外界溶液浓度不宜过小,以防止细胞原生质体 。
(2)铺平板类似于微生物接种,平板培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外,还有 的作用。 (3)图中属于再分化的过程是 (填序号)。
(4)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高,若想培育多倍体番茄,可选择在图中的过程③中添加 (物质)进行处理,也可以选择在过程⑥中添加一定浓度的 (物质)进行处理。
(5)植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的 特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。 (6)“人工种子”大体由胚状体,包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成,包埋胚状体的胶质中富含有机营养,这是因为胚状体在萌发初期不能进行 ,为了满足胚状体代谢的需求,“人造种皮”则必须具有良好的透水、 的性能。
解析:(1)植物细胞壁的成分是纤维素和果胶,通常采用酶解法,即用纤维素酶和果胶酶来获取植物细胞原生质体,此处使用的外界溶液浓度不宜过小,以防止细胞原生质体渗透吸水涨破。(2)培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外,还有提供营养的作用。(3)图中属于再分化的过程是⑨⑩。(4)若想培育多倍体番茄,可选择在图中的过程③中添加聚乙二醇进行处理,也可以选择在过程⑥中添加秋水仙素进行处理。(5)植物组织培养技术属于无性繁殖,不仅可以保持优良品种的遗传特性,还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(6)“人工种
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子”中包埋胚状体的胶质中富含有机营养,这是因为胚状体在萌发初期不能进行光合作用,为了满足胚状体代谢的需求,“人造种皮”则必须具有良好的透水、透气的性能。
答案:(1)酶解 吸水涨破(或破裂) (2)提供营养 (3)⑨⑩ (4)聚乙二醇 秋水仙素 (5)遗传 (6)光合作用 透气
6.(2016江西鹰潭联考)某研究小组进行药物试验时,以动物细胞为材料,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,甲为骨髓瘤细胞,乙为经免疫过的正常浆细胞。请回答下列问题:
(1)将数量相等的甲和乙分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同且适宜。一段时间后,观察到的现象是 。 (2)动物细胞培养需要满足一定的条件,下列有关表述正确的有 (选择填写下列条件前的序号)。 ①对培养液和培养用具进行无菌处理,在细胞培养液中添加一定量的抗生素,定期更换培养液,这些做法都有利于提供一个无菌无毒的培养环境
②在使用合成培养基时,通常需加入血浆等天然成分
③所有动物细胞培养的适宜温度均为36.5±0.5 ℃,多数哺乳动物细胞生存的适宜pH为7.0左右 ④动物细胞培养所需的气体只是O2,因为O2是细胞代谢所必需的
⑤培养液中需添加一定浓度和比例的生长素与细胞分裂素,以诱导细胞脱分化和再分化 (3)药物试验需要大量细胞,甲乙看来都不适合用于试药,理由是: 。 (4)令甲乙细胞融合,所获杂交细胞在体外培养条件下,具有 的特点。
(5)已知癌细胞中X基因过量表达与骨髓瘤的发生密切相关。要试验一种抗肿瘤药物Y对甲生长的影响,可将甲分为A、B两组,A组细胞培养液中加入 ,B组细胞培养液中加入无菌生理盐水,在相同且适宜条件下培养一定时间后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的合成 水平的差异,以确定Y的药效。
解析:(1)已知甲细胞为骨髓瘤细胞,能无限增殖,而乙细胞为正常浆细胞,高度分化的细胞体外培养不再分裂。因此一段时间后,观察到的现象是甲增多,乙不增多。(2)对培养液和培养用具进行无菌处理,在细胞培养液中添加一定量的抗生素,定期更换培养液,这些做法都有利于提供一个无菌无毒的培养环境,①正确;在使用合成培养基时,通常需加入血浆等天然成分,②正确;细胞体外培养的适宜温度和动物体温相近,哺乳动物多以
36.5±0.5 ℃为宜,多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4,③错误;动物细胞培养所需的气体主要有O2和CO2,O2是细胞代谢所必需,CO2主要维持培养液的pH,④错误;动物细胞培养不需要添加植物激素,⑤错误。(3)药物试验需要大量细胞,而甲有部分基因已经发生了变异,药物对甲的效果不一定与正常体细胞的效果相同,乙在体外培养不能增殖,不能得到大量细胞用于试药。
(4)甲乙细胞融合,所获杂交细胞在体外培养条件下,具有既能增殖,又能产生专一抗体的特点。
(5)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等量无菌生理盐水,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)甲增多,乙不增多 (2)①② (3)甲有部分基因已经发生了变异,药物对甲的效果不一定与正常体细胞的效果相同,乙在体外培养不能增殖,不能得到大量细胞用于试药 (4)既能增殖,又能产生专一抗体 (5)Y mRNA和蛋白质 7.为治疗某种遗传性糖尿病,研究人员完成如下工作。
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请回答下列问题:
(1)图1中①是取自患者体细胞的 ,过程②表示 技术。
(2)图1中过程③表示 技术,需要用到的两类酶是 。常用 技术将目的基因导入重组细胞。
(3)重组细胞在体外培养时,培养液中除了加入诱导物外,还应加入水、无机盐、维生素、葡萄糖、氨基酸、 等必需的营养成分,并在含5%CO2的无菌、恒温培养箱中进行培养。
(4)定向诱导使重组细胞B发生 ,从而形成功能专一的胰岛样细胞。为检测胰岛样细胞是否具有胰岛B细胞的正常生理功能,研究人员分别控制甲、乙两组培养液中 的浓度,将胰岛样细胞先后放在甲、乙两组培养液中,保温相同时间后检测胰岛素的分泌量。若诱导成功,则图2中甲组应为 情况下测得的胰岛素分泌量,理由是 。
解析:(1)①是来自患者体细胞的细胞核,②过程为细胞核移植。(2)③是将目的基因和运载体连接起来后将目的基因导入受体细胞,该过程用限制酶切割目的基因和运载体,用DNA连接酶连接目的基因与运载体。将目的基因导入动物细胞的方法一般用显微注射法。(3)动物细胞培养所需的营养物质与体内基本相同,需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及血清、血浆等天然成分;早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂,除了一些无机盐和有机盐类外,还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等。 (4)定向诱导重组细胞B的目的是让该细胞定向进行细胞分化,产生胰岛样细胞。检测胰岛样细胞是否具有胰岛B细胞的降低血糖浓度的作用,可将胰岛样细胞放在葡萄糖浓度较高的培养基中,检测胰岛素分泌量是否增多。 答案:(1)细胞核 核移植
(2)转基因(或:基因工程) 限制酶和DNA连接酶 显微注射 (3)动物血清
(4)细胞分化(基因选择性表达) 葡萄糖 葡萄糖浓度较高 胰岛素有降低血糖的功能,血糖浓度高时分泌量增多
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(通用版)高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第40讲细胞工程
