高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

【生物―――选修3现代生物科技专题】
请根据给出的材料回答下列相关问题。
Ⅰ.美国加州的科学家使用了进行试管受精的年轻女性捐献的卵子，以及2名志愿者的皮肤成纤维细胞，成功克隆出了5个人体胚胎，进而可以开发出有研究价值的干细胞。请回答：
（1）上述过程中主要应用到的动物细胞工程技术有                         。
（2）在使用合成培养基进行胚胎干细胞培养时，通常需要加入           等天然成分。在细胞培养时，要保证被培养的细胞处于一定的气体环境，所需要的气体主要有         ，如果将此细胞用于检测有毒物质是否引起了细胞基因突变，可用               技术检测是否发生突变。
（3）科学家欲进行胚胎分割移植，选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割，注意必须对后者的      做到均等分割。
（4）胚胎移植是否成功，与供体和受体的生理状况有关。大量的研究已经证明，为胚胎在受体内的存活提供了可能的生理基础是                   。
Ⅱ. 下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。

（5）“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有___________。
（6）上述技术用于白血病人的骨髓移植，且图中患者是A型血（I^Ai），提供卵细胞的女性是AB型血（I^AI^B）的，则骨髓移植成功后患者的血型是_________型。
（7）为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养？                                                           。

有性生殖的生物产生后代需经过受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞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，则由d细胞形成杂种植株的原理是________________，这种育种方法的优点是______________________________________。
(2)若a、b分别为骨髓瘤细胞和浆细胞，则d细胞特点是_______________________。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有______________________的特点。生产上，一般不能通过直接培养浆细胞来生产单克隆抗体，其主要原因是_________________。
(3)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_________________________________。

有同学从资料上获知：二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用，由此推测：二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，可作为一种癌症的化疗药物，并就此问题设计实验进行了探究。以下为该同学设计的实验方案：
（一）实验材料：
肝部长有肿瘤的小鼠，二氯二乙胺溶液，蒸馏水，生理盐水，含有全部营养物质的细胞培养液，显微镜，试管，吸管等。
（二）实验步骤：
①取洁净的培养皿一个，加入适量的培养液。
②从小鼠肝部切取肿瘤组织并将其剪碎，利用某种酶处理，使细胞分散开，置于培养皿中培养。
③取洁净的试管5支，加入等量培养液，编号1、2、3、4、5， 在1-4号试管中加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液，5号试管中加入等量生理盐水。
④分别从5支试管吸取适量的培养液，在显微镜下观察计数，记录数据。
⑤从培养皿中吸取等量的培养液置于1-5号试管中，振荡后，在冰箱中培养一段时间。
⑥从静置的5支试管中吸取适量的培养液，在显微镜下观察计数，记录数据。
（三）分析
（1）在该实验中，遵循了实验设计的哪些原则？                （至少写出2个）。
（2）第②步中所用的“某种酶”是指                酶。上述细胞培养液中必需包含细胞生长所需的营养物质，如：                     （至少写出3种）等。在第④步和第⑥步中，除题目中所给出的实验器材之外，还有一件必需的实验器材是               。
（3）请指出并纠正上面这位同学在第⑤步和第⑥步的操作上的错误：
第⑤步：                                                            ；
第⑥步：                                                            。
（4）该学生根据修改后的正确方法进行实验，得到的结果如下：

实验组别	1	2	3	4	5
二氯二乙胺浓度(mg/mL)	0.1	0.2	0.3	0.4	0
培养前细胞数目（个/mL）	350	363	342	335	336
培养后细胞数目（个/mL）	320	275	186	96	560

根据实验结果，你能得出的结论是：
                                                                        。
（5）请根据上述实验结果，绘出培养后细胞数目的折线图。

应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：

（1）转基因牛可通过分泌的乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的前端必须有          。③过程培养到一定阶段，可以采用                技术，培育出多头完全相同的转基因牛犊
（2）prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是             细胞，Ⅲ代表的细胞具有             的特点
（3）在抗虫棉培育过程中，进行④过程最常用的方法是                 。

下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答：

（1）②所示的生物技术名称是      ，该项技术的供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，这是因为    。重组细胞A培养过程中所用培养液除一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等成分以及    等物质，并且用一定的方法激活其完成细胞分裂和发育进程。该过程通常用去核的卵母细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它含有      的物质。
（2）图中③所示的结构名称是     。其在形态上，表现为体积小，细胞核     ，核仁明显；在功能上具有           。若实现重组细胞B定向诱导分化，需要在培养基中加入               。
（3）④所示的生物技术名称是                        ，若想得到大量健康的胰岛B细胞基因，可利用          技术，该技术利用的工具酶是             。
（4）图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是    。该种基因治疗所属类型为       。

下图表示基因型AaBb的玉米植株的四种生殖过程，从上到下依次为A.B.C.D过程。请据图回答：

（1）A过程中获得单倍体植株的方法是                  ，要使它能够产生可育后代，常采用一定浓度的秋水仙素处理幼苗，其作用机理是：                        。
（2）B过程中，该植株的一个初级性母细胞形成的卵细胞基因型为                 ；种子形成过程中，①细胞中来自母方的染色体所占比值是       。
（3）制备人工种子的关键是C过程中经            、            阶段培育成具有生根发芽能力的胚状体，然后用人工种皮包裹胚状体并在其中填充营养液从而制成人工种子，其中营养液相当于玉米种子中的         结构。
（4）C过程中，细胞分裂后期每一极的基因组成是                 。D过程中，经两个原生质融合后形成的融合细胞内有     个染色体组。
（5）在玉米光合作用过程中，淀粉产生于         细胞内。

下图是制备分泌抗X抗体的过程，根据图解回答问题：

（1）给小鼠注射抗原的目的是               。
（2）在单克隆抗体制备过程中之所以选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，是因为它们融合后的杂交瘤细胞具有                                                      的特性。
（3）由图中可看出，单克隆抗体制备运用了           和             的动物细胞工程技术手段，前者常用的与植物原生质体融合不同的诱导剂是           。
（4）动物细胞培养液的配方通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，与植物细胞培养基不同的是，还含有               。
（5）在动物细胞融合过程中，需要将所选取的组织细胞离散开，以利于细胞融合，可用         处理所选组织细胞使之散开。
（6）图中有两次筛选过程，其中步骤④的目的是筛选出                   ，步骤⑤⑥的目的是筛选出                     。
（7）与传统从血清提取的抗体相比，单克隆抗体的优点是               。

图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。据图回答：

（1）随着科技发展，获取目的基因的方法也越来越多，如乙图中的“抗虫基因”是利用甲图中的方法获取的，该方法称为              。此过程中所使用的酶是             。除酶外还需要加入引物，其原因是                                                                    
（2）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。乙图为获得抗虫棉技术的流程。A过程需要的酶有________、________。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是________。C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入________。
（3）离体棉花叶片组织经C、D、E成功地培育出了转基因抗虫植株，此过程涉及的细胞工程技术是_______            ，该技术的原理是________。
（4）检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用________与提取出的________做分子杂交。
（5）科学家将植物细胞培养到________，包上人工种皮，制成了神奇的人工种子，以便更好地大面积推广培养。

下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题：

(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割抗虫基因。①过程在________(体内/体外)进行。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入，该培养基从功能方面属于________培养基。
(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是________。
(4)⑤过程所用技术称为________，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有________。

下图是动物细胞工程过程中相关的技术操作过程，请据图回答下列问题：

（1）在操作一中，为了使细胞彼此分离，通常是先用剪刀剪碎组织，再用消化法将细胞分开，消化法用的消化酶是胰蛋白质酶或胶原酶。研究表明胶原蛋白酶和胰蛋白酶在消化时的机制有差异，下表为两种酶活性的比较表。

据表中信息可知胰蛋白质酶作用时间需限制在0.5—2小时原因是     ，为了控制胰蛋白酶的消化作用时间，常在消化临界时向溶液中直接加入      即可使酶灭活而终止消化。操作一的原理是      。
（2）动物细胞培养液配制好后，通常还要先抽取少许放入培养瓶中，置于37℃、CO₂培养箱中，24小时后观察，这样做的目的是      。动物细胞培养过程中为避免杂菌污染，可在培养液中添加_____________。
（3）科研人员研究发现某一种抗原刺激机体后，在鼠体内可发现有多种效应B细胞都可产生针对于该特定抗原的抗体，这些抗体混合在一起即为多克隆抗体。试从抗原结构的角度分析产生该现象的原因是        。

长期以来 ,香蕉生产遭受病害的严重威胁 ,制约了其发展。目前 ,随着转基因抗病香蕉基因工程技术的日趋成熟 ,为培育抗病香蕉品种开辟了新途径。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：

（1）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。
（2）培养基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。
（3）能使抗病基因在香蕉细胞中特异性表达的调控序列是：        (填字母序号)。

A．启动子

B．终止子

C．复制原点

D．标记基因

（4）将目的基因导入植物细胞常用方法有多种，图中所示方法为              。
（5）欲检测目的基因是否表达成功，可采用的技术             
（6）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转基因植株。香蕉组织培养的培养基中除了含有一定的营养物质外还必须含有                   等植物激素，它们会在          （填图中标号）阶段发挥作用，同时     （填图中标号）阶段还需要给予一定光照。
（7）从香蕉组织块到获得转基因抗病香蕉试管苗的过程中，需经过          。(填数字)
①无丝分裂  ②有丝分裂 ③减数分裂 ④ 原代培养 ⑤ 传代培养
⑥ 植物体细胞杂交 ⑦ 细胞融合 ⑧ 脱分化 ⑨ 再分化

回答下列关于基因工程的问题。
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VPI。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图1所示。图2表示目的基因与pZHZ1质粒构建重组质粒的过程，E、F、G、H分别为A、B、C、D四种不同限制酶的酶切位点。请据图回答。

1．如图1所示，口蹄疫病毒的遗传物质为RNA，则在过程①中，必须用到的酶是      ；在过程②中，必须用到的酶是                。
2．图2所示，若限制酶A、B切割出的末端完全不同，那么用这种双酶切的方法构建重组质粒的优点是                                             。
3．已知质粒pZHZ1的长度为3.7kb，（1kb=1000对碱基)其中EF区域长度为0.2kb，GE区域长度为0.8kb，FH区域长度为0.5kb。现分别用限制酶G、H切割重组质粒pZHZ2样品，结果被酶G切割成1.6kb和3.1kb两个片段，被酶H切割成1.2kb和3.5kb两个片段。据酶切结果判断VPI基因大小为             kb，并将目的基因内部的酶G、酶H切割位点用相应的字母标注在答案纸的对应位置                     。
4．过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和                  等激素外，还需要添加                     筛选出含有重组质粒的叶片小段。
5．获得表达VPI蛋白的番茄植株以后，需要进行免疫效力的测定。具体方法是：将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内，每半个月注射一次，三次后检测豚鼠血液内产生的                的数量。

Ⅰ.下图是大白鼠细胞内某生理过程示意图，下表是其曲细精管细胞中存在的两种水通道蛋白AQP7和AQP8的部分比较。请分析回答下列问题：

比较项目	AQP7	AQP8
多肽链数	1	1
氨基酸数	269	263
mRNA中碱基数	1500	1500
对汞的敏感性	不敏感	敏感
睾丸中表达情况	成熟的精子中表达	初级精母细胞到精细胞中表达

(1)图示的生理过程是________，图中酶甲的名称为________，在大白鼠细胞中可进行该生理过程的结构有________。
(2)丁的名称是________，它与乙有何不同？_____________________________。
(3)从AQP7和AQP8在睾丸中的表达来看，细胞分化的原因是_________的结果。
(4)在AQP7和AQP8合成过程中，与核糖体结合的信使RNA碱基数目相同，但AQP7
和AQP8所含氨基酸数目不同，原因是(不考虑起始密码和终止密码所引起的差异)
________________________________________________________________________。
Ⅱ．(9分)下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，若要使杂交后代恢复育性，必须用_________________来处理幼苗。

育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。

（1）图Ⅰ过程由番茄韧皮细胞形成幼苗A的过程需要经过                                 两个关键步骤，该过程依据的原理是                                                 。
（2）植物组织培养除了需要提供一定的营养、                                       、温度和光照外，还必须在             的条件下培养。
（3）已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，少室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验，则II过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是                   。Ⅲ过程中植物体C的基因型                                       。（细胞A为两两融合细胞）
（4）图Ⅲ、Ⅳ过程中需要去除细胞壁，获得具有活力的                                       。
（5）在图中Ⅳ过程中，经过鉴别和筛选后，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是                                                                         。

某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究,请回答下列问题:
(1)2,4D常用于籼稻愈伤组织的诱导,对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化,在配制分化培养基时需   (填“升高”、“保持”或“降低”)2,4D的浓度。
(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时,出现具有分生能力的绿色芽点,但不能继续出芽,通常在培养基中添加      ,以促进幼苗形成。
(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是   (填下列序号)。
①绿色芽点细胞排列松散
②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
③胚状体细胞中有叶绿体
④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体,其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照,叶绿素总量不变。某同学用   (填序号:①绿色;②红色色;③蓝紫色色;④黄色)光照射突变体和对照叶片,检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析,会发现突变体第   条色素带(自上而下)窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织,培育三倍体,需适时剔除胚,以免胚的存在影响愈伤组织细胞的   ,还可避免再生苗中混有   。