高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

2012年4月，世界首例转乳糖酶基因奶牛“克拉斯”在我国内蒙古大学生命科学院生物制造重点实验室诞生。2011年5月，科研人员在一头黑白花奶牛（甲）怀孕45天的一个胎儿（乙）中提取成纤维细胞，然后用病毒作运载体把乳糖酶基因转到该细胞中，接着再将该细胞注入到去核的卵母细胞中，再在体外将该杂合细胞培养成早期胚胎，然后将胚胎移植到代孕母牛（丙）的子宫内，283天后，代孕母牛正常分娩，“克拉斯”就此诞生；科研人员预期，“克拉斯”所产的牛奶中，乳糖含量将大大降低，这样的牛奶适合于乳糖不耐症的人群的饮用。
（1）人类婴幼儿时期以乳汁为食，此时小肠上皮细胞是能够产生乳糖酶的，但成年后乳汁摄入很少，尤其在亚洲人群中，乳糖酶基因的表达受到抑制，这体现了基因表达在      上的差异。
（2）“克拉斯”是否是一头真正的转基因牛，可以对其基因进行检测，检测的原理是        。
（3）“克拉斯”转入的目的基因是         ，该基因只在           细胞中表达。
（4）将早期胚胎移植到代孕母牛（丙）子宫内时，必须对丙注射      ，使其子宫适合于胚胎的着床，囊胚时期的         细胞发育为胎膜和胎盘，可与子宫建立正常的生理和组织联系。
（5）培育“克拉斯”的生殖方式为_________________________。“克拉斯”的培育过程涉及的生物技术主要有________________________________。（至少答两点）

【现代生物科技专题】
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。请答题:
（1）将数量相等的甲和乙分别置于培养瓶中培养,培养液及其它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
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，甲不适合用于试药的理由是：      。乙不适合用于试药的理由是    。
（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。

“试管婴儿技术”不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生优育开辟了新的途径。据此回答：
（1）在体外受精时，精子首先要进行________处理；卵细胞则要培养到_________ (时期)才能与精子结合。
（2）采用__________________技术，能得到“同卵双胞胎”。
（3）如果滥用试管婴儿技术设计婴儿性别，将会破坏人类正常的_______。
（4）要培育高产奶率的转基因牛，如建立生产生长激素的乳腺生物反应器，科学家将___________和乳腺蛋白基因的________、终止子等重组在一起，通过显微注射等方法导入牛的受精卵中。
（5）动物细胞工程中，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、___________等物质，恒温箱中加入CO₂的作用是__________________________。

[生物－选修3：现代生物科技专题]研究发现，转基因抗虫植物能杀死昆虫的原理是该基因控制合成的蛋白质被昆虫取食后，在消化道中被蛋白酶水解后产生具有毒性的活性肽，与昆虫细胞上的受体结合，使渗透压失衡，导致昆虫死亡。下图表示利用细菌中抗虫基因获取抗虫玉米的部分过程。其中①—⑧表示操作流程，a、b表示分子，c—e表示培养过程,其中d过程表示细菌与玉米细胞混合培养。(括号内填编号，横线上填字母或文字)

(1)在图示的过程中，涉及到的生物技术包括基因工程和____             __。
(2)在图示过程中，需要用到限制酶的是流程[     ]            
(3)在流程⑤中，细菌不断分裂产生更多细菌，该步骤的主要目的是___________。
(4)从细胞、个体水平判断该基因工程成功的依据分别是   ___、 ____   。
(5)结合题意，分析美国批准种植该转基因抗虫玉米的生物学原理：____________。

研究人员发现肝细胞能解除甲醛毒害，为验证肝脏的这种功能而进行了相关实验。
（1）研究人员获取动物肝脏后，一般要先剪碎组织，然后用          处理，将肝细胞配制成动物细胞悬液。
（2）研究人员设计实验分组如下：

组别[	培养环境	肝脏悬浮液
A组	含1.0mmol/L甲醛的肝脏培养液	5ml
B组		0ml
C组	不含甲醛的肝脏培养液

①表中B组的培养环境是     ，C组所加肝脏悬浮液的体积为      ，实验中的对照组是         （填A、B、C）。
②研究人员将实验结果绘成如下曲线：

曲线        是C组实验的结果，说明肝细胞在代谢过程中会                    。实验结果表明：                               。
（3）研究发现一定浓度的甲醛可诱发染色体断裂，为进一步验证肝脏的解毒功能，研究人员同时进行了如下实验：
①取新培养的具有              能力的正常淋巴细胞悬液3等份，备用。
②按上表的实验设计培养肝脏15分钟后，取三组装置中的               ，分别加入备用的淋巴细胞悬液中继续培养一段时间。再分别取淋巴细胞染色、制片。然后在显微镜下找到              的细胞，观察              ，并对比分析。
③预测实验结果：添加了         组中的肝脏培养液的淋巴细胞出现异常，而其他两组的淋巴细胞正常。

2005年11月12日上午9点，济南军区总医院专家将台湾同胞捐献的造血干细胞缓缓输人大陆白血病患者巩中卫的体内。白血病是一种恶性血液病，目前主要通过骨髓移植治疗白血病，而造血干细胞配型是骨髓移植能成功的关键。
(1)白血病等恶性肿瘤细胞具有能够                、形态结构发生改变以及细胞膜上          等物质减少导致在体内易                   的特征。
(2)据调查1930年至l990年男性肺癌的死亡率逐年提高，从人类生活习惯分析可能是由于吸烟      导致                         被激活,从而使正常细胞发生癌变。
(3)干细胞包括胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞能通过        和        形成各种组织器官，表明胚胎干细胞具有               性。

甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用______________酶和______________酶去除细胞壁，获得具有活力的______________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_______组织，然后经过______________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为__________。
上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指                                 (2分)。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是           。(2分)
（3）这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的__________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。

直接消灭入侵的病原体，或直接清除体内出现的衰老、破损或异常细胞要依靠免疫调节。下图甲表示淋巴细胞起源以及特异性免疫发生的过程示意图解(其中字母表示不同种类的细胞)。下图乙表示单克隆抗体制备流程示意图。请分析回答下面的问题：
   
（1）免疫系统是由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成，其中免疫活性物质包括              （答出三种）。
（2）图甲中具有分裂分化能力的细胞有             。在体液免疫中具有识别能力的细胞有       （用字母表示）。
（3）图甲中通过基因治疗改造血友病女患者的A细胞，她的儿子             （会或不会）患血友病。
（4）与初次免疫比较，当机体再次接触相同抗原时免疫的特点是       。
（5）图甲中B细胞也在非特异性免疫中发挥作用，当B细胞参与非特异性免疫时，其发挥作用与     有关。
（6）图乙流程中重要的技术手段有           ，其中的筛选与检验包括                       。

【生物一选修3现代生物科技专题】右图为单克隆抗体生产过程示意图，请据图回答问题：

（1）与诱导植物原生质体融合不同的是，②过程还可以使用____         诱导融合。②过程诱导后，用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞。
（2）再经过③               （填筛选方法）筛选得到的能分泌专一抗体的杂交瘤细胞注入到小鼠腹腔中，一段时间后从小鼠       中就可以提取大量的鼠源性单克隆抗体。
（3）给某患者连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病，开始病毒量明显减少，一段时间后，病毒量又开始上升，上升的原因可能是病毒发生了         ，也可能是人体产生了能与鼠源性抗体特异性结合的抗体，使鼠源性单抗不能发挥抗病毒的作用。
（4）研究人员可应用                工程，改造鼠源性单抗分子的结构，降低人体对鼠源性单抗的免疫反应。

2014年埃博拉病在非洲蔓延，我国派出医疗队首次在境外组建医院，帮助治疗埃博拉疫情。
（1）研究表明，埃博拉病毒侵入机体后，通过靶向感染、破坏吞噬细胞等，使其不能暴露病毒的，以致感染信息不能呈递给，阻止正常激活细胞免疫和体液免疫应答过程，导致机体对该病毒的免疫功能下降。因此，病毒在体内快速增殖、致病。
（2）对志愿者接种埃博拉试验疫苗后，机体免疫系统能产生相应抗体，还能产生的免疫细胞有。
（3）用埃博拉病毒的某种蛋白免疫小鼠，通过技术获得杂交瘤细胞，用于生产单克隆抗体治疗该病。

$DHA$ 对脑神经发育至关重要。以 $A、B$ 两种单细胞真核藻为亲本，利用细胞融合技术选育高产 $DHA$ 融合藻。两种藻特性如下表。

亲本藻	优势代谢类型	生长速率（g/L.天）	固体培养基上菌落直径	DHA含量（‰）
A藻	自养	0.06	小	0.7
B藻	异养	0.14	大	无

据表回答：
（1）选育的融合藻应具有 $A$ 藻与 $B$ 藻的优点。
（2）诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻，其目的是获得。
（3）通过以下三步筛选融合藻，步骤可淘汰 $B$ 藻，步骤可淘汰生长速成率较慢的藻落，再通过步骤获取生产所需的融合藻。
步骤 $a$ ：观察藻落的大小
步骤 $b$ :用不含有机碳源（碳源--生物生长的碳素来源）的培养基进行光照培养
步骤 $c$ ：测定 $DHA$ 含量
（4）以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验，结果如下图。

①甲组条件下，融合藻产生[ $H$ ]的细胞器是；丙组条件下产生 $ATP$ 的细胞器是。
②与甲、丙两组相比，乙组融合藻生长速率较快，原因是在该培养条件下。甲、乙两组 $DHA$ 产量均较高，但实际生产中往往采用甲组的培养条件，其原因是。

[生物——选修3:现代生物科技专题](15分)
生物科学技术发展日新月异,既解决了一些社会需求,同时也带来了一些社会忧虑。据此回答下列问题:
(1)基因工程中,构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于下图中的   (填“a”或“b”)处,限制酶不能切割自身DNA的原因是         ;用PCR扩增技术获取目的基因依据的原理是           。

(2)植物体细胞杂交过程的一个关键步骤是借用一定的技术手段人工诱导       ;动物细胞培养中,使用胰蛋白酶处理动物组织的目的是          。
(3)受精卵发育过程中,滋养层将发育成为      ;试管婴儿技术为人类优生开辟了新途径,大多数人反对设计婴儿性别的原因是             。
(4)“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,这体现了生态工程的   原理。

[生物——选修3:现代生物科技专题]植物细胞工程包括植物组织培养和植物体细胞杂交技术等技术。植物组织培养是克隆植物的一种方法,回答相关问题
（1）植物组织培养依据的生物学原理是植物细胞的全能性,在一定的    等条件下,植物细胞可以脱分化形成愈伤组织,将愈伤组织转接到含有            成分的培养基上,就可以诱导其      生成胚状体或丛芽。
（2）植物组织培养过程需要植物生长和繁殖的最适条件,否则在光学显微镜下可观察到发生        异常,进而使植株出现遗传不稳定或不育。
（3）在植物组织培养过程中,愈伤组织的成功诱导至关重要,科学家研究了植物生长调节剂对某药用植株愈伤组织的影响,实验结果如下表:

①诱导形成愈伤组织       (填“需要”或“不需要”)光照的条件。
②从上表可以得出的结论是                                                  
（4）植物体细胞杂交技术的关键环节有              、            和植物组织培养。

[生物—选修3：现代生物科技专题](15分，除标注外每空2分)
自然条件下，哺乳动物不发生孤雌生殖。2014年3月，云南农大科研团队把猪卵母细胞进行人为的孤雌激活处理，使其发育成胚胎，移植到代孕母猪体内，获得世界上第一批成活的孤雌生殖克隆猪。这种克隆猪不同于核移植获得的克隆猪，现将两种技术进行比较。

(1)图中过程①②③④是获得孤雌生殖克隆猪的技术流程，那么获得核移植克隆猪的技术流程是过程                  （填序号）。
(2)孤雌生殖克隆猪仍然是二倍体生物，但由于缺失      方亲本基因，导致其生长发育中出现多种问题，给研究者提供了很好的材料。
(3)孤雌激活处理其实质是要激活卵母细胞                ，使其发育成早期胚胎，得到克隆猪。
(4)体细胞核移植技术中也会用到卵母细胞，需要选择           时期的卵母细胞，并用微型吸管吸出                  。
(5)早期胚胎移植时，必需移植到同种，               的其他雌性动物子宫中，才可能移植成功。
(6)可以从良种不同的克隆猪中提取mRNA进行研究，也可通过           方法得到多种cDNA， 并通过
           技术扩增产物。

有性生殖的生物产生后代需要进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需要进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，据图回答相关问题：

(1)若a、b表示两种植物体细胞，则在实验中，需用到的酶主要有          和          酶等。
(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是_____________________，这种育种方法的优点是________________________________
(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则融合形成的杂交瘤细胞具有______________________等特点，而由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有_______________________________的特点。
(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是____________________________________________________________。