高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

为研究铬（Cr）对黑麦细胞的毒性作用，科学家研究了不同浓度的铬（Cr）对黑麦根尖细胞分裂指数（即视野内处于分裂期的细胞数占细胞总数的百分比）和染色体畸变率的影响，实验结果如下表：K₂Cr₂O₇对黑麦根尖细胞有丝分裂指数及染色体畸变率的影响

（1）制作黑麦根尖细胞临时装片，需经过         →漂洗→染色→制片等几个步骤，其中可用         溶液对染色体进行染色。
（2）由表中数据可以看出，促进细胞有丝分裂的K₂Cr₂O₇的最适浓度为         mg·L^-1,而在K₂Cr₂O₇浓度≥         mg·L^-1时，对黑麦根尖细胞的有丝分裂有抑制作用。
（3）科学家通过在显微镜下观察染色体的         和数目，统计并比较          的染色体畸变率，从而明确了铬（Cr）对黑麦细胞的毒性。

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，为了补充合成培养基中缺乏的物质，通常在合成培养基中加入适量的           。细胞培养应在含5%CO₂的恒温培养箱中进行，CO₂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X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Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为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，经培养后，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________或_______合成水平的差异，确定Y的药效。

研究表明，HER2/neu是一种原癌基因，它表达的H蛋白在多种恶性肿瘤特别是乳腺癌细胞中过量表达。抗H蛋白单克隆抗体能抑制过量表达H蛋白的乳腺癌细胞的生长，目前已成为有效的生物治疗手段。

（1）选择H蛋白作为单克隆抗体的作用靶点，是因为H蛋白在成年个体的正常组织中___________（填“低表达”或“高表达”）。H蛋白是一个跨膜蛋白，结构如右图所示。制备免疫小鼠用的H蛋白（抗原）时，应构建___________区基因，转入原核细胞表达并提纯。
（2）将H蛋白注射到小鼠体内，取该小鼠的脾脏细胞与___________细胞进行融合，使用的化学诱导剂是______________，细胞融合的原理是_________________。
（3）将融合细胞在__________培养基中培养，一段时间后培养基中只有杂交瘤细胞生长。将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，吸取有克隆生长的细胞培养孔中的________（填“上清液”或“沉淀细胞”），应用____________技术进行抗体阳性检测。经多次筛选，就能得到产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。
（4）将筛选得到的杂交瘤细胞，经过_____________或小鼠腹腔内培养，获取大量的单克隆抗体。
（5）治疗乳腺癌时，可单独使用抗H蛋白单克隆抗体，也可将该单克隆抗体与抗癌药物结合构建“生物导弹”，杀死癌细胞。这充分体现了单克隆抗体______________的特点。

（1）基因表达载体含有目的基因、标记基因、启动子和终止子四个部分，其中启动子的作用是                 ，而终止子上特殊的碱基序列能够阻碍          的移动，并使其从模板链上脱离下来。
（2）基因工程操作过程中，将目的基因导入植物受体细胞时，一般采用         法，选择        做运载体：若导入动物细胞则采用          法，而细菌作为受体细胞时应用          溶液处理使其成为感受态细胞便于吸收游离的DNA。
（3）动物细胞培养中需要使用胰蛋白酶而不是胃蛋白酶处理分裂能力旺盛的组织或器官，是因为                      。细胞培养时培养液中一般需加入动物血清，其作用是                                              。
（4）胚胎分割技术是指采用机械方法将早期胚胎切割成多个等份，然后经移植后获得同卵双胎或多胎的技术，因后代遗传物质相同，故我们可将此技术认为是   生殖。大量的实验证明同卵多胎成功的概率极低，其可能的原因是                             。

人的血清白蛋白（HAS）在临床上需求量很大，通常从血液中提取。应用现代生物科学技术，将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白会安全、高效地满足人类需求。下图是利用牛奶乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据下图回答：

（1）以上过程涉及到的动物细胞工程技术有                            。
（2）在此基因工程中，获取血清白蛋白基因的主要方法有                 （至少答两种）。在①进入③之前要构建基因表达载体，这是基因工程的核心，除目的基因外，基因表达载体还必须含有                  ，将①导入③的常用方法是              。
（3）图中②一般经过                   处理可以得到③，从③到④的过程中一般利用
作为受体细胞，但要进行去核处理，一般选择在       时期进行。
（4）将⑤送入⑦的最佳时期是               。

毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIF Ⅱ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF Ⅱ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

(1)过程①中最常用的运载工具是       ，所需要的酶是限制酶和       。
(2)在过程②中，用       处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% CO₂的气体环境中，CO₂的作用是       。
(3)在过程③中，用       处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行       处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是       。在胚胎移植前，通过       技术可获得较多胚胎。

为研究铬（Cr）对黑麦细胞的毒性作用，科学家研究了不同浓度的铬（Cr）对黑麦根尖细胞分裂指数（即视野内处于分裂期的细胞数占细胞总数的百分比）和染色体畸变率的影响，实验结果如下。
表：K₂Cr₂O₇对黑麦根尖细胞有丝分裂指数及染色体畸变率的影响

实验处理	有丝分裂指数（%）	染色体畸变率（%）
对照组	4.92	0.42
K2Cr2O7浓度（mg·L^-1）	20	5.84	1.93
40	6.15	3.03
60	5.90	2.59
80	5.74	1.99
100	4.52	1.17
120	4.10	0.89

（1）制作黑麦根尖细胞临时装片，需经过         →漂洗→染色→制片等几个步骤，其中可用         溶液对染色体进行染色。
（2）由表中数据可以看出，促进细胞有丝分裂的K₂Cr₂O₇的最适浓度为         mg·L^-1,而在K₂Cr₂O₇浓度≥         mg·L^-1时，对黑麦根尖细胞的有丝分裂有抑制作用。
（3）科学家通过在显微镜下观察染色体的         和数目，统计并比较          的染色体畸变率，从而明确了铬（Cr）对黑麦细胞的毒性。

油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高杆，Gg为中杆，gg为矮杆。B基因是另一种植物的高杆基因，B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：

（1）可用含___________的培养基来筛选含有目的基因的油菜受体细胞。培育转基因油菜主要运用了转基因技术和___________技术。
（2）若将一个B基因连接到了矮杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜表现为___________。写出该转基因油菜自交产生子一代的遗传图解（无目的基因表示为b）。
（3）若将一个B基因连接到了中杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图）。

①与甲的株高相同的是___________。四种转基因油菜分别自交，在不考虑交叉互换的前提下，子代有3种表现型的是___________。
②另有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在下图中的染色体上标出B基因的位置___________

I（10分，每小题2分）请完成下列(1)~(5)题，每题只有一个选项符合题目要求，将所选选项填写在每小题的横线上。
哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成程示意图(N表示染色体组)。

（1）据图分析，下列叙述错误的是________
A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B．细胞III只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C.II、III和IV细胞分裂后期染色体数目相同
D．培育转基因动物应选择细胞IV作为受体细胞
(2)下列实践活动包含基因工程技术的是________。
A．水稻F₁花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种
B．抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C．将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株
D．用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆
(3)软骨发育不全为常染色体显性遗传病，基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者，希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是一。
A．首先经超数排卵处理后进行体外受精
B．从囊胚中分离细胞，培养后检测基因型
C．根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D．将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
(4)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误是一
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导人烟草细胞
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
(5)下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是________。
A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物体内
Ⅱ（8分，每空1分）
单纯疱疹病毒I型(HSV-I)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题：
(1)在制备抗HSV-I的单克隆抗体的过程中，先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白，一段时间后，若小鼠血清中抗____的抗体检测呈阳性，说明小鼠体内产生了____反应，再从小鼠的脾脏中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的________细胞融合，再经过筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞，该细胞具有的特点是________。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的________中使其增殖，再从________中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-I蛋白，其原因是该抗体具有_________和________等特性。

转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答：

⑴构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶              ，对            进行切割。
⑵培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有                ，作为标记基因。
⑶香蕉组织细胞具有______________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的                             。

(10分)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如右图。请回答：

⑴图中①所指的是________技术。
⑵图中②所指的物质是_______，③所指的物质是         。
⑶培养重组CHO细胞时，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_________          。
⑷检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的                  细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。

报春花的花色白色(只含白色素)和黄色(含黄色锦葵色素)为一对相对性状，由两对等位基因 (A和a，B和b)共同控制，其生化机制如图所示。据此回答下列问题：

（1）基因A的表达过程包括         。据图判断，报春花的花色性状的遗传遵循               定律。开黄花的报春花植株的基因型可能是       。
（2）若基因型AaBb×AaBb的亲本个体杂交，后代的表现型及比例为       。
请用竖线（｜）表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，在下图圆圈中画出亲本体细胞的基因型示意图。

（3）将一个报春花细胞的DNA用¹⁵N标记，放入含¹⁴N的4种脱氧核苷酸培养液中，连续进行有丝分裂2次，第二次分裂中期时，每条染色体中有_____条染色单体被¹⁵N标记。
（4）科学工作者欲利用基因突变的原理，改良缺乏某种抗病性的报春花品种，宜采用的育种方法是      。
（5）若用植物体细胞杂交技术，将报春花的原生质体和水仙的原生质体融合，成功地培育出了“报春花—水仙”杂种植株。此技术涉及的原理是                             。

阅读下列材料：英国媒体2007-3-24日报道说，科研人员已经创造出全球首只人羊嵌合体，有望给需要器官移植的患者带来福音。英国《每日邮报》报道说，美国内华达大学教授伊斯梅尔·赞贾尼历经7年研究，最终利用向绵羊胚胎注射人体干细胞的技术，成功培育出一只含有15％人体细胞的绵羊。报道说，科研人员首先从人体骨髓中提取干细胞，然后将干细胞注入胎羊的腹膜中，这样人体细胞就会通过新陈代谢和循环系统进入胎羊体内各个器官。羊羔降世两个月后，就会长出含有人体细胞的肝、心脏、肺等器官。赞贾尼表示，这项技术的最终目的，就是要在绵羊身上培育出可向人体移植的器官。此前，赞贾尼已经成功培育出一个人体细胞占较大比例的羊肝。请回答下列问题：
（1）动物细胞融合是指两个或多个动物细胞                       的过程。人羊嵌合体与动物细胞融合是否相同？         。
（2）人羊嵌合体与克隆羊所采用的主要生物技术分别属于           工程和             工程。克隆羊不能用类似植物组织培养的方法进行，只能通过                              技术手段来实现。我国已成功克隆了牛、羊等动物。克隆高产奶牛时，采集到的卵母细胞应在体外培养到                     期，再用微型吸管吸出                    ，然后将培养好的高产奶牛的              注入到去核卵母细胞中，通过电刺激使两细胞融合，供体核进入受体卵母细胞，构建                。
（3）试管婴儿技术作为现代生物技术和母亲正常怀孕生产的过程的相同之处是             ，不同点是                              。

某同学从资料获知，二氯二乙胺能影响癌细胞的增殖，并设计了实验加以研究，实验的主要步骤如下表所示。请回答下列问题:

	1	2	3	4	5
Ⅰ	加入适量且等量的细胞培养液（含全部营养物质与小鼠肝部肿瘤细胞）
Ⅱ	？
Ⅲ	分别向四组试管中加入不同浓度的适量且等量的二氯二乙胺溶液	加入等量的生理盐水
Ⅳ	振荡后，在冰箱中培养
Ⅴ	一段时间后，统计试管内的细胞数目，记录数据

（1）为了确保实验的科学性，实验材料应取自同一动物个体的癌组织，经过            技术可获得大量实验用的材料。本实验的自变量为                      。
（2）填写步骤Ⅱ                                                              。
（3）纠正步骤Ⅳ中的错误：                                                    。
（4）根据纠正后的正确方法进行实验，结果如下：

组别	1	2	3	4	5
二氯二乙胺浓度( mg/mL)	0.1	0.2	0.3	0.4	0
步骤Ⅱ记录的细胞数目(个/mL)	350	363	342	335	336
步骤V记录的细胞数目(个/mL)	320	275	186	96	560

 结论：                                         ；                                。

将小鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞（命名为M细胞），再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠（胰岛细胞被特定药物破坏的小鼠）体内，然后小鼠的血糖浓度，结果如图所示（虚线表示正常小鼠的血糖浓度值），且小鼠体内胰岛素是唯一降糖的激素。请回答相关问题：

（1）实验用的胚胎干细胞取自小鼠的早期囊胚，取出胚胎后一般用　　　　酶将其分散成单个细胞。
（2）根据实验结果可以判定M细胞已具有　　　　      细胞的功能。说明判定的理由
是                                                。
（3）用胰岛素基因片段做探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞进行检测。请在下表的空格中填上检测结果（用“+”表示能检测到，用“-”表示不能检测到）。

用探针检测细胞的DNA	用探针检测细胞的RNA
胚胎干细胞	M细胞	胚胎干细胞	M细胞

上述实验结果表明，胚胎干细胞通过　　　　　　　　 定向分化为M细胞。
（4）若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，重组细胞能否分化为其他类型细胞？
　　　　，请说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      。