高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

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。

基因型为AaBb的水稻（含24条染色体）的花药通过无菌操作接入试管后，在一定条件下形成试管苗，问：

（1）要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有_____________和________________两类激素。
（2）试管苗的形成需要花药先后经过           和          过程。
（3）愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根，再由芽发育成叶和茎。这一过程必须给予光照，其原因是____________能利用光能制造有机物，供试管苗生长发育。

据下图回答问题：（除说明外，每空1分，共15分）

（1）过程①②应使用______________处理细胞去除植物细胞的细胞壁。
（2）过程③叫做_____________技术，该过程的诱导方法有__________和_________两大类。
（3）过程④是_________________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_________________，通过分裂形成___________，然后再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；若采用杂交育种方法成功的话，得到的后代含_____个染色体，必须用______________来处理幼苗，才能得到可育的番茄－马铃薯，其中含有_____个染色体。这两种方法相比，体细胞杂交方法的优点是：__________________________________。

让羊产牛奶，科学家对此做了相关的构想，过程如图所示：

(1)图中涉及__________、__________等现代生物技术(至少写出两项)。
(2)羊N能分泌牛乳蛋白，说明_________________________________________________；通常情况下采用人工方法获取牛乳蛋白基因，这是因为_____________________________________。
(3)小羊A.小羊B.小羊c的性状表现__________，小羊a和羊N呢？__________。(填“相同”“不同”或“不完全相同”)

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 t～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(如图)

(1)③过程中选择去核卵母细胞作为受体细胞的原因是                                           
________________________________________________________________________。
(2)④过程利用的技术是________，其原理是_______________________________________。
(3)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________。
(4)若研究发现该高产奶牛线粒体发达，故而它的产奶量高，则小牛d成年后具有这一优良性状吗？________。你的依据是                                                                       
________________________________________________________________________。

甲、乙两种化学物质可能有一定致畸、致癌作用，利用动物细胞培养的方法鉴定它们是否有毒性，并比较二者毒性的强弱。请依据实验结果完成下列实验报告。
I．实验步骤：
（1）制备细胞悬液：用          处理小白鼠胚胎组织离散成单个细胞，制成细胞悬浮液。
（2）进行细胞培养：
① 取A．B．C三个洁净的锥形瓶，分别加入                 。
② 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。
③                                                        。（要求写出培养场所）。
（2）制作临时装片
（3）镜检和统计：把临时装片放在显微镜下，寻找处于             期的细胞，与小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片进行对比，以确认发生变异的细胞。统计                      。
Ⅱ．实验结果：

培养瓶	A	B	C
变异细胞占总细胞数	1.3%	12.5%	0.1%

 
Ⅲ．请写出实验结论：                                                                 。

下图4-3-1是动物细胞培养的基本过程示意图。请据此回答：

（1）容器A中放置的是动物器官或组织。它一般取自         。
（2）容器A的动物器官或组织首先要进行的处理是       ，然后用
       酶处理，这是为了使细胞分散开。这样做的目的是             。
（3）培养首先在B瓶中进行。瓶中的培养基成分有                   等。在此瓶中培养一段时间后，有许多细胞衰老死亡，这是培养到第       代，到这时的培养称为              。
（4）为了把B瓶中的细胞分装到C瓶中，用               处理，然后配置成               ，再分装。
（5）在C瓶中正常培养了一段时间后，发现细胞全部死亡。原因是            。

植物体细胞杂交与动物细胞工程中所用技术与原理不相符的是

A．纤维素酶、果胶酶处理和胰蛋白酶处理——酶的专一性

B．植物组织培养和动物细胞培养——细胞的全能性

C．原生质体融合和动物细胞融合——生物膜的流动性

D．紫草细胞培养和动物细胞的培养——细胞增殖

动植物细胞工程技术在农牧业生产、医药卫生等领域有广泛的应用。请回答：
（1）每个生物细胞都有  　　   的特点。在  　　   适宜条件下，  　　 的植物器官、组织、细胞都可以发育成一株 　　  。生产上培育无病毒植株的原理是感染病毒的植物在其         附近极少甚至没有病毒。植物细胞在一定条件可以融合，融合后的 　　　 也可以培育 　　　 。此育种方法的优点是                               。
（2）   　　　　 是动物细胞工程技术的基础。在此过程中，用__________处理将组织块分散成单个细胞。在培养过程中，将细胞置于5%CO₂的气体环境中，CO₂的作用是________________。培养时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换            。贴壁生长的细胞会产生        。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以        ，用以增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。一个已分化的的动物体细胞通过 　　　　　，也可以发育成一个动物个体。

Ⅰ．基因工程基本操作流程如下图，请据图分析回答。
（1）在基因工程的操作过程中，遵循碱基互补配对原则的步骤可能有        （用图解中的序号表示）。

（2）下列属于基因表达载体组成的是（  ）
A目的基因      B终止密码    C启动子        D标记基因     E终止子        F起始密码
（3）可用           方法将目的基因导入动物细胞。
Ⅱ．为了加快优良种牛的繁殖速度，科学家采用了以下两种方法：

请根据图示信息回答。
（1）试管牛和克隆牛的培育过程中均用到的生物技术有　         和          。
（2）试管牛培育过程特有的生物技术是　    ，克隆牛培育过程特有的生物技术是　       。
Ⅲ．请回答单克隆抗体制备的有关问题：
（1）单克隆抗体制备为什么要向小鼠注入特定的抗原？　                   。
（2）单克隆抗体与常规的血清抗体相比。最大的优越性是　　               。
（3）选出的杂交瘤细胞必须具备　　                     　　　 特点。

单克隆抗体在医疗、诊断等方面发挥着越来越重要的作用。英国科学家米尔斯坦和柯勒设计了制备单克隆抗体的实验，图示其实验流程，请回答。

（1）如果从小鼠中获得图中的B淋巴细胞，需要事先给小鼠做相关的处理是            。a表示              。①不同于植物原生质体融合的方法是                  。
（2）②表示在具有         作用的培养基上进行培养。经过②获得的c细胞即为          细胞，其特点是                    。
（3）③经过克隆化培养和单一抗体检验阳性筛选出的d细胞是          细胞。
（4）④过程包括了体外培养和               
（5）单克隆抗体具有的优点是                                  。
（6）单克隆抗体制备的基础技术是                        。

为了验证促进有丝分裂的物质对细胞分裂的促进作用。将小鼠的肝细胞悬浮液分成等细胞数目的甲、乙两组，在甲组的培养液中加入³H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸（³H—TdR）；乙组中加入等剂量的³H—TdR并加入促进有丝分裂的物质。培养一段时间后，分别测定甲、乙两组细胞的总放射性强度。据此回答下列问题：
⑴细胞内³H—TdR参与合成的生物大分子是        ，该种分子所在细胞结构名称       、        。
⑵乙组细胞的总放射性强度比甲组的        ，原因是                             。
⑶细胞利用³H—TdR合成生物大分子的过程发生在细胞周期的      期。在上述实验中选用³H—TdR的原因是                   。
(4)培养肝细胞的培养液与培养植物细胞的培养基的主要不同点是前者含有              等。将小鼠的肝细胞制成悬浮液的方法是用               处理肝组织，使其分散成单个细胞，再加入培养液。培养肝细胞的培养箱中加入较多的二氧化碳，其作用是                         。

经过一个世纪的发展，植物细胞工程技术解决了人类生存的关键问题（如粮食问题、花卉苗木生产等），为人类创造了巨大的财富，回答相关问题：
（1）植物细胞工程最基本的技术是         ，它所依据的生物学原理是       ，它的中心步骤是获得                  结构。
（2）广东顺德的兰花、高洲的香蕉等优良植物的生产都可通过微型繁殖技术来提供试管苗，其优点是不仅可以                                 ，还可以高效快速地实现无病毒种苗的大量繁殖，获得无病毒种苗的方法是                                  。
（3）植物体细胞杂交技术的关键是获取有活力的             以及诱导其融合，诱导融合的化学方法是用                 做诱导剂，植物体细胞杂交技术的重大意义是                       。
（4）人工种子的主体是               。在制备人工种子时可根据需要添加防霉药物，它应加在哪一部分？                   

(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：　                                                          。

白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18.以白菜为母本，甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。请回答问题：
（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在       隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过          的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是                                。
（2）为观察“白菜—甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的         做临时装片，用        染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是              。
（3）二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为         。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中                         。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”这种变异属于                      。