生物学家研究发现,癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制,该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖,为探究该调控基因是存在于细胞质还是细胞核上,科研人员做了如下实验设计:
根据以上思路,请继续完成下列实验设计方案:
Ⅰ.实验方案:(实验提示:癌细胞能传代培养,细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求。)
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。
②分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。
③
④取2只培养编号甲、乙,各加入等量的培养液。
⑤
⑥
Ⅱ.预期实验结果及结论:
①
②
③
下图为细胞融合技术的一些过程,请回答:
(1)从A和B细胞到C细胞的过程中,必须用____________处理。
(2)若A、B细胞为植物细胞,那么这样的细胞已经用酶降解脱掉了____________。这种酶可能是____________酶,由此生成的A和B细胞称为_____________。A、B到细胞C的过程中所用的物理方法是_______________________。
(3)若A、B是植物细胞,则形成的D细胞还要应用____________技术把D培养成植株。
(4)若A细胞为骨髓瘤细胞,B细胞为B淋巴细胞,那么D细胞称为_____________细胞,由D细胞连续分裂产生大量细胞的过程,称为_____________。这种细胞既能无限繁殖,又能产生_____________。
(5)若A为人细胞,B为鼠细胞,并分别用红、绿荧光染料标记细胞膜上的蛋白质,在C细胞时,细胞一半发红色荧光,一半发绿色荧光。到D细胞阶段,两种颜色的荧光均匀分布,请解释原因________________________________________________________。
(每空1分,8分)下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图,请据图回答下列问题:
(1)图甲和图乙所示的过程中,都必须用到的动物细胞工程技术手段是 。
(2)图甲中②过程常在 诱导下完成。
(3)单克隆抗体能定向攻击癌细胞,主要是利用其 。
(4)若不考虑环境因素影响,克隆羊的性状全部像白面绵羊吗? 。
原因是 。
(5)图乙过程的技术具有多种用途,但是不能( )
A.有选择地繁殖某一性别的家畜 B.繁殖家畜中的优良个体
C.用于保存物种 D.改变动物的核基因
(6)在现有技术条件下,还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体,而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体,你认为原因最可能是 。
A.卵细胞大,便于操作
B.卵细胞含有的营养物质多
C.卵细胞的细胞质可使体细胞核全能性得到表达
D.重组细胞才具有全能性
通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题:
表乙:植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况
|
A组 |
B组 |
C组 |
D组 |
E组 |
吲哚乙酸 |
0 |
3ppm |
3ppm |
0.03ppm |
0 |
细胞分裂素 |
0 |
0.2ppm |
0.002ppm |
1.0ppm |
0.2ppm |
花芽 生长状况 |
仍是 组织切块 |
形成 愈伤组织 |
愈伤组织 分化出根 |
愈伤组织 分化出嫩芽 |
稍生长 |
(1)有植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可能解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[ ]_ ___和[ ]_ ___过程,在此过程中被培养的细胞始终受____的调节([ ]填序号)。
(2)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是______。
(3)从表乙的实验结果可看出:吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的二种重要物质。其中,新芽形成必须的条件是______ _______;而在培养形成完整新个体过程中,对它们的调控关键是________ ____
“白菜—甘蓝”是科学家用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种,它具有生长期短、耐热性强和易储存等优点。如图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图,请完成下列问题:
(1)由杂种细胞D培育成白菜—甘蓝植株,采用的技术手段是_____________。该过程说明植物细胞具有____________。
(2)要制备“白菜—甘蓝”的人工种子,要在d步骤选取具有生根、发芽能力的__________结构,包裹上人工种皮即可。
(3)在d过程培养中,培养基的成分通常包括水、无机盐、有机营养和_______________等,同时在培养过程中,除必要的温度、光照和氧气等外界条件外,成功的另一个关键是操作过程中必须保证__________________。
(4)在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是______________,融合依据的原理是______________________________。
(5)要获得图中白菜和甘蓝的原生质体,首先需要用____________________分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。
请分析回答下列有关现代生物科技方面的问题:
(1)基因工程的基本操作程序主要包括五个步骤:第一步是目的基因的获取,第二步是 ,第三步是将目的基因导入受体细胞,第四步是 ,第五步是实现功能表达。
①获取目的基因的方法很多,常用的有 、 (至少写出两种)。
②通常在第一步和第二步的操作中需要的工具酶是 、 。
③如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白,将引起的安全性问题包括(多项选择) 。
A生物安全 B环境安全 C食品安全 D伦理道德问题
(2)请回答下列有关单克隆抗体制备的问题:
①与动物细胞融合过程相比,植物体细胞杂交在细胞融合之前要用 处理去除细胞壁,动物细胞融合与植物原生质体融合方法的不同之处是 。
②小鼠体内注入抗原后可获已免疫的B细胞,这种细胞的特点是 。从患骨髓瘤的小鼠体内可获取骨髓瘤细胞,这种细胞的特点是 。
③经人工诱导后,骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞融合,还可能产生 、 的融合细胞(只考虑两两融合),因此还需对融合细胞进行筛选和检测。
④培养筛选出的杂交瘤细胞,可获得大量单克隆抗体,这种抗体与常规的血清抗体相比,最大的优越性是 。
(7分)现有甲、乙两种可能有一定致畸、致癌作用的化学物质,利用动物细胞培养的方法能够鉴定它们是否有毒性,并比较二者毒性的强弱。请完成下列实验报告:
Ⅰ.实验材料:小白鼠胚胎。
Ⅱ.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、细胞培养箱、载玻片、盖玻片、光学显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片。
Ⅲ.实验原理: 。
根据这些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。
Ⅳ.实验步骤:
(1)制备细胞悬浮液:
把小白鼠胚胎进行处理离散成单个细胞后,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,分别加入等量的细胞悬浮液。
② 。
③C瓶不作处理,作为对照。
把三个培养瓶放在37℃(或适宜温度)的细胞培养箱中培养
(3)制作临时装片:
①当细胞繁殖到大约第8代左右时,同时取出三个培养瓶,用胰蛋白酶液处理,使细胞从瓶壁上脱落,加入动物细胞固定液杀死细胞并固定其分裂相。
②静置一段时间后,分别从各培养瓶底部吸取适量的悬浮液。滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央,加1~2滴适宜浓度的 染色,3~5min后,盖上盖玻片,制成临时装片。
(4)镜检和统计:把临时装片放在显微镜下,按照 的顺序观察,寻找处于有丝分裂 期的细胞,观察其染色体,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该细胞总数的百分数(Q值)。
V.实验结果:
培养瓶 |
A |
B |
C |
Q值 |
1.3% |
12.5% |
0.1% |
VI.实验结论: 。
下图是用两栖动物卵所做实验的图解,据图回答下列问题。
(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的 ,重新组合的细胞相当于蛙的 ;基因重组发生在图中[ 」过程。
(2)图中 ③ 过程采用的技术手段称作 技术,所需的受体细胞大多采用动物卵细胞的原因是 .
(3)请举例,说明本实验培育成功的实际意义 .
某研究小组欲将已知抗盐基因导人原生质体培育抗盐菊科植物。请回答:
(1)为获得大量抗盐基因,可通过 技术进行扩增,也可将其连接到 上,通过大肠杆菌培养扩增。
(2)制备叶片原生质体的酶混合液中,一般含较高浓度的甘露醇,其目的是避免制备的原生质体 。酶混合液需通过 灭菌,才能用于无菌原生质体的制备,整个无菌操作过程需在 中进行。
(3)可通过 方法,直接将抗盐基因导入原生质体的细胞核。此外,还可用聚乙二醇融合、电击等方法导入。导入后的原生质体需再生出 ,经持续分裂获得愈伤组织,进一步分化获得再生植株并扩大繁殖。
(4)利用带有标记的抗盐基因特殊片段与从转基因植株提取的RNA进行 ,验证抗盐基因是否被整合到受体的细胞中并转录。通过将扩大繁殖的再生植株转接到含有 的培养基,根据生长状况初步筛选出抗盐植株。
(5)为了获得大量该转基因植株,可将带腋芽的茎段转入适宜培养基中,获得大量 ,然后转入生根培养基中诱导生根,形成再生植株。再生植株需进行 (不定项选择:
A.无菌处理 |
B.锻炼 |
C.去除根部残留的培养基 |
D.逐步提高湿度处理)后才能移种大田。 |
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,瓶壁上形成的细胞层数是 。要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是 。
(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 的现象;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变成 细胞,该种细胞的黏着性 ,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 。
(3)现用某种大分子染料,对细胞进行染色时,观察到死细胞被染色,而活细胞不染色,原因是 。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选用细胞分裂到 期的细胞用显微镜进行观察。
(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。
(6)给患者移植经异体细胞培养形成的皮肤组织后,发生了 现象,这是因为机体把移植的皮肤组织当作 进行攻击。
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,当贴壁细胞分裂长年到细胞表面 时,细胞会停止分裂增增殖,这种现象称为细胞的 。此时,瓶壁上形成的细胞层数是 。要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是 。
(2)随首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的现象;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面变成 细胞,该种细胞的黏着性 ,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 。
(3)现用某种大分子染料,对细胞进行染色时,观察到死细胞被污色,而活细胞不染色,原因是 。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目,最好选用细胞分裂到 期的细胞用显微镜进行观察。
(5)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后,发生了排斥现象,这是因为机体把移植的皮肤组织当作
进行攻击。
如下图所示,请据图回答下面的问题。
(1)淋巴细胞能与骨髓瘤细胞融合成一个细胞,两种细胞膜也能“融合”在一起,说明细胞膜_______________________________________。此过程,常用________作为诱导剂,该细胞的特点是_________________。
(2)已知细胞合成DNA有D和S两条途径,其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径,但一般不分裂增殖,鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径,但能不断分裂增殖,将这两种细胞在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得杂种细胞。请设计一种方法(不考虑机械方法),从培养液中分离出杂交瘤细胞。
方法:____________________________________________。
(3)杂交瘤细胞繁殖进行的是___________分裂,其遗传性状________。
(4)杂交瘤细胞的体外培养与植物组织培养的培养基相比有何主要不同?
_____________________________________________________________。
(5)单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原(病原体或癌变细胞等)并与之结合,而绝不攻击任何正常细胞,故称为“生物导弹”,这是利用了____________________________________________________________。
2011年12月19日,在“中国(无锡)动物生物反应器产业高峰论坛”上,中国工程院院士李宁介绍:把牛奶变成母乳,这绝对是可能的。而把牛奶变成“人奶”的技术,就称之为“动物生物反应器”。动物生物反应器是以基因工程技术为核心,以动物体为“车间”,低成本大规模生产高附加值重组药物蛋白的新一代生物制药技术。下图是培育表达人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器的技术路线。据图回答下列问题:
(1)基因工程的核心步骤是 。图中基因表达载体的组成,除具有复制原点、人类白细胞介素基因外,还必须具有启动子、 等。启动子是一段有特殊结构的DNA片段,是 识别和结合的部位。
(2)过程①可采用的操作方法是 ,过程③采用的生物技术是 。在②过程的生物技术中,需对供体牛和受体牛进行 处理,为供体的胚胎移入受体提供相同的生理环境。
(3)为检测人类白细胞介素基因是否成功表达,可采用 技术。
(4)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。该系统与乳腺生物反应器相比,具有哪些优点?(答出一点即可)
(5)为使外源基因在后代中长期保持,可将转基因动物体细胞的细胞核转入 中构成重组细胞,然后再运用一定的生物技术手段使其发育成与供体具有相同性状的个体。
在植物组织 培养过程中 ,激素的添加已成为一种常规的实验手段 ,在植物组织培养过程中已研究过的植物激素有 :生长素、细胞分裂素、赤霉素等。下表为某同学为研究激素的使用顺序对实验结果的影响,请回答相关问题:
使用顺序 |
实验结果 |
先使用NAA, 后使用KT |
有利于细胞分裂,但细胞不分化 |
先使用KT, 后使用NAA |
A |
同时使用 |
B |
(1)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、 和 的关键性激素。该实验中属于细胞分裂素的是 。
(2)请将表格中空白处A和B补充完整,A为 ,B为 。
若NAA和KT的用量比值适中时,促进 的生长。
(3)用于离体培养的植物器官或组织称为 。若该实验材料为菊花,则应对其进行 (消毒/灭菌)。
(4)接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养,培养环境应注意调节合适的 和 。接种过程中要注意在 旁进行。
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,培养液及其它培养条件均相同。一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量。
(2)在动物细胞培养时,应在含5%的恒温培养箱中进行,的作用是。
(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长。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液,需用消化处理。
(4)已知癌细胞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对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为两组,组细胞培养液中加入,组细胞培养液中加入无菌生理盐水,经培养后,从两组收集等量细胞,通过分别检测基因在两组细胞中的或合成水平的差异,确定的药效。