高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

(12分)【生物——现代生物科技专题】
阅读如下资料：
资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”。
资料乙：科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接，实现了对鼠源杂交瘤抗体的改造，生产出对人体的不良反应减少、效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。
回答下列问题：
（1）资料甲属于基因工程的范畴。构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
（2）构建的表达载体含有牛生长激素基因及其启动子等，其中启动子的作用是________________________将基因表达载体导入小鼠受精卵内常用              法。
（3）资料乙属于基因工程和细胞工程的范畴。鼠源杂交瘤抗体就是从免疫小鼠的脾脏细胞中获取B淋巴细胞， 在诱导剂的作用下与________融合，形成____________细胞，并通过体内培养或体外培养生产单克隆抗体。 这种抗体与普通血清抗体相比较，最主要的优点在于__________________________，可大量制备。
（4）与植物原生质体的融合相比，动物细胞融合在诱导融合方法方面的主要区别是还常用__________诱导融合。

下图表示绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程。

（1）图中A—B过程中的核心步骤是________，B过程常用的方法是______。C过程需用_______处理猪胚胎的部分组织，以获得单个成纤维细胞进行培养。
（2）H过程能充分发挥______个体的繁殖潜力。图中的“早期胚胎”一般为______。
（3）在进行H过程之前，需要对代孕母猪进行_______处理，以便给供体胚胎移入受体提供______。图中涉及的现代生物工程技术中，属于分子水平的是_______。

【生物——选修3：现代生物科技专题】
应用现代生物技术可以大量获得针对甲型H1N1病毒的抗体，并可用于临床治疗，如图表示制备该抗体的设想，请据图回答下列问题：

(1)在培育转甲型H1N1病毒抗体基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是____________，②过程常用的方法是____________。
(2)转甲型H1N1病毒抗体基因牛可通过分泌乳汁来生产甲型H1N1病毒抗体，在基因表达中，甲型H1N1病毒抗体基因的首端必须含有________，它是____________识别和结合的位点。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段，可以采用________技术，培养出多头相同的转基因牛。
(3)prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因可制备单克隆抗体，Ⅰ最可能是________细胞，Ⅱ代表的细胞具有________________________的特点。
(4)制备单克隆抗体也可以用动物细胞融合技术，与动物细胞融合过程不同，植物体细胞杂交在细胞融合之前要用____________________对细胞进行处理，作用是除去________。

——现代生物科技专题(第4小题1分，其他每空2分，共15分)
根据所学生物学知识回答：
⑴如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的         中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的         上。
⑵目前临床上使用的红细胞生成素(一种糖蛋白，用于治疗肾衰性贫血)主要来自基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)。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          细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
⑶在“试管牛”的培育过程中，采用激素处理可使良种母牛一次排出多枚卵母细胞，最常用的激素是          。从良种公牛采集的精子需          后才能进行受精作用。在胚胎移植前，通过      技术可获得较多胚胎。
⑷生态系统内即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免系统结构或功能失衡。这体现了生态工程的什么原理(    )(1分)

A．协调与平衡原理	B．物种多样性原理
C．物质循环再生原理	D．整体性原理

【生物——现代生物科技专题】“白菜——甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短和耐储藏等优点。下图是“白菜——甘蓝”的培育过程示意图，他们的基因型分别为AaBB、ccDd，请回答下列问题：

(1)在上述过程中，实现①②过程常用的物质为                         。
(2)过程③叫做_____________，获得的融合细胞的基因型                           。
(3)下列关于植物细胞工程的叙述，正确的有            （不定项）
A．若用化学法诱导过程③，所用的诱导剂一般是PEG
B．过程④是细胞壁的再生过程,标志着融合的完成
C．“白菜——甘蓝”杂种植株可以产生可育的配子
D．⑤过程利用的理论基础是植物细胞具有全能性
(4)植物体细胞杂交技术的优点是                                                 。

弓形虫是一种寄生在真核细胞内的寄生虫，会引起人畜的弓形虫病。
（1）弓形虫进入机体后，被吞噬细胞摄取和处理。吞噬细胞将抗原传递给       ，刺激其产生       ，B细胞受到抗原刺激后，在相关物质的作用下，增殖分化形成       ，产生抗体。当弓形虫进入宿主细胞后，       细胞可以与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解死亡。
（2）科研人员利用弓形虫引起机体特异性免疫反应的主要抗原进行单克隆抗体的制备。首先将免疫过的小鼠脾脏细胞取出，与       融合，此过程除采用物理、化学方法外，还可采用       诱导融合。然后经选择性培养基培养筛选，获得的杂交瘤细胞不仅能       ，同时还能产生所需的特异性抗体。
（3）为研究上述单克隆抗体对弓形虫的作用，首先将弓形虫置于含一定浓度单克隆抗体的培养液中培养1小时，然后将其与具有连续分裂能力的动物细胞共同培养，培养不同时间后分别测量细胞数量（结果如下图所示）。

此实验设置了       与具有连续分裂能力的动物细胞共同培养作为对照。分析实验结果可以得出的结论是       。
（4）科研人员给小鼠注射适量的上述单克隆抗体溶液，然后又注射了弓形虫，实验结果表明小鼠的生存时间虽有延长，但最终仍会死亡，可能的原因是注射的弓形虫的量太大，且机体内针对弓形虫的免疫本应
以       为主，所以导致体内实验的效果不理想。

科学家仅使用小分子化合物的组合对体细胞进行处理，成功地将已高度分化的小鼠成纤维上皮细胞诱导成多潜能干细胞，并将其命名为化学诱导的多潜能干细胞（GiPS细胞）。下图是利用GiPS细胞对镰刀形细胞贫血症小鼠进行基因治疗的技术流程：

请据图回答：
（1）过程①中若用传代培养的细胞应不超过10代，以保证细胞的__________不发生变化。
（2）科学家用小分子化合物的组合对小鼠成纤维上皮细胞进行处理，促使已经分化的成纤维上皮细胞“重新编程”产生GiPS细胞，这些GiPS细胞与囊胚中__________细胞性质相同。
（3）过程③中，导入的重组质粒中调控目的基因表达的组件是_____________，____________的作用是鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞。
（4）若利用GiPS细胞诱导分化形成______________，再经_________________技术，可较容易得到高等动物的体细胞克隆个体。
（5）GiPS细胞经过体外诱导分化，可以培育出人造组织器官。图中培育骨髓造血干细胞移植回该小鼠体内与异体骨髓造血干细胞移植相比，最大的优点是__________________。

2011年11月,我国首例“第三代试管婴儿”(设计试管婴儿)在上海诞生,这是上海生殖辅助技术领域一个新的里程碑。请回答下列问题:
(1)第一代试管婴儿针对女性输卵管堵塞患者,用穿刺针将____________________(细胞)取出,采集的细胞需要在体外培养到________________,才能与________________受精。第二代试管婴儿则针对男性少、弱、畸形精子症患者,通过______________技术将精子注入卵母细胞内帮助受精。第三代试管婴儿只是在胚胎移植前____________________,从而帮助更多的家庭生出健康的宝宝。
(2)试管婴儿操作过程中需在_________________℃条件下及______________环境中进行。用来培养受精卵的营养液除含水和无机盐以外,还需添加___________________等物质。
(3)母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________________,这为胚胎在母体内存活提供了可能。
(4)现在我国大多数人反对设计婴儿性别,原因是_______________________，在进行试管婴儿设计时一定不能违反__________________。
（5）试管婴儿技术主要用到了胚胎工程中的_______________技术和_____________技术，同时还用到了细胞工程中的____________技术。

[生物—选修3：现代生物科技专题]胚胎工程和基因工程目前在生物技术中发展较快，回答下列问题：
(1)在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行________处理。另外，培养的卵母细胞需要发育至___________，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。
(2)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是__________________________________________________________。
(3)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、_________、终止子、标记基因和复制原点等。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的_____(填“受精卵”或“乳腺细胞”)，导入方法是____________________。

【生物——选修3：现代生物科技专题】在治疗人类某些疾病时，人的体细胞核移植技术得到的胚胎干细胞经诱导分化，形成相应的组织器官后，可用于组织器官的移植，操作流程如图所示。请回答：

(1)进行图中过程①时，需将体内取出的卵母细胞在体外培养至         期，该期卵母细胞核的位置靠近         ，可用微型吸管将之与细胞核一并吸出。
(2)图中过程②表示将用物理或化学方法激活重组细胞，使其在发育培养液中完成         ，最终形成囊胚的过程。
(3)图中过程③④表示从囊胚中取出         细胞，将其培养在         细胞上，形成大量胚胎干细胞的过程。胚胎干胞在形态上的特性表现为         。
(4)图中过程⑤表示在培养液中加入         ，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化，用于患者的组织器官移植。

[生物——选修3:现代生物科技专题]
研究表明,某种原癌基因表达的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,目前已成为乳腺癌有效的生物治疗手段。如图为抗H蛋白单克隆抗体的制备及相关操作过程,请回答问题:

(1)将H蛋白注射到小鼠体内,取该小鼠的脾脏细胞与甲培养皿中骨髓瘤细胞进行融合,则乙培养皿中融合细胞类型有____种,其融合的原理是________。其中将H蛋白注射到小鼠体内时,在小鼠体内发了   免疫过程。
(2)图中③过程,将融合细胞置于___________培养基中培养,一段时间后培养基中只有杂交瘤细胞生长。将杂交瘤细胞转到丙(多孔培养板)上培养,吸取生长有克隆细胞的培养孔中的上清液,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。
(3)治疗乳腺癌时,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。筛选得到的杂交瘤细胞,经过②过程(小鼠腹腔内培养)或④过程(体外培养)可以获取大量的单克隆抗体,由上述过程产生的单克隆抗体不能直接用于人体,理由是_______________________________。
(4)科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因,该基因能激发动物细胞分裂,这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。除本题描述的制备单克隆抗体的技术外,请再简要写出一种制备单克隆抗体的思路:____________________。

近年来，我国多地出现严重的雾霾天气，广东也是如此。雾霾天气对人体最大的影响在于可吸入的2.5微米以下的细颗粒物（即PM2.5），因为细颗粒物常附着有大量有毒、有害物质，一旦被吸入将对人体造成较大的危害。
(1)PM2.5附着的重金属铅对动物神经系统有较大的毒性，学校兴趣小组的同学在查阅资料时发现儿童从空气中吸入的铅量是成人吸入量的1.6～1.7倍。为了探讨这个现象，他展开了如下的研究。课题名称为：                        。
通过取样分析，得到了以下实验数据：

离地面高度（m）	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0
铅的浓度（µg/m^3）	1.10	0.98	0.91	0.72	0.66	0.54	0.50

分析以上实验数据，可以说明               。
(2)为研究汽车尾气中可吸入颗粒物对人体成熟T淋巴细胞的影响，用含不同浓度（浓度差值为50µg/mL）颗粒物的培养液培养T淋巴细胞，48小时后检测细胞内Na⁺—K⁺—ATP酶活性及细胞活力。请设计实验结果记录表(4分)。
(3)动物细胞培养的培养基中通常需加入动物血清，原因是                。
(4)用于动物细胞培养的血清主要是牛血清。牛血清分为胎牛血清、新牛血清和成牛血清。有关指标如下表：

指标	胎牛血清	新牛血清	成牛血清
牛龄	八个月龄胎牛心脏内	出生后10～14天	出生半个月至10个月内
细菌	－	－	－
病毒	－	－	－
支原体	－	－	－
补体（C3）	低于1.8g/L	高于1.8g/L	高于1.8g/L
抗体（IgG）	超低或不含	高于5ug/mL	高于5ug/mL
血红蛋白（g%）	3.0～4.5	3.5～6.0	5.0～8.5
pH值	6.7～8.0	7.0～8.0	7.0～8.0
渗透压（mom/Kg H2O）	240～340	240～340	240～340

注：补体为正常血清中一种具有酶原活性的球蛋白，它可被抗原与抗体形成的复合物所活化，具有溶菌和溶细胞作用。表中“－”表示未检出。
实验表明添加胎牛血清是配制培养基的最佳选择，你认为原因是                  。
在动物细胞培养过程中，常用           （器具）对细胞进行显微计数，为了提高实验数据的准确性，应采取的方法有                         。

(16分)近年来，随着含Cu污染物的排放增加，Cu对植物的毒害与日俱增。科研人员用水培法研究了Cu对脐橙幼苗的影响，得到下面甲、乙图示结果，其中气孔导度大小与气孔的开放程度呈正相关。请回答：

(1)本实验除了通过测定氧气释放量，还可以通过测定       吸收量来计算净光合速率。
(2)实验过程中，培养液的Cu浓度会发生变化，因此需随时将各组的Cu浓度分别调到          ，这是控制实验的         变量。
(3)图甲中曲线A→C段净光合速率发生变化的主要原因是           。
(4)0.1μmol·L^－1的Cu处理使脐橙叶片净光合速率大于对照，根据乙图曲线分析，可能的原因是               。此外，研究表明低浓度Cu还能促进叶片光合色素的形成，有利于                         。
(5)脐橙感染病毒不仅影响脐橙的收成，而且对果树造成持续伤害。运用以下微型繁殖技术可获得脐橙脱毒苗：
运用该技术培养脱毒苗，一般选用          作为外植体，依据是              
。过程①和②所使用的MS培养基中加入了蔗糖，其作用是                    。

阿尔茨海默病患者体内的β-淀粉样蛋白（Aβ）会引起神经小胶质细胞活化并分泌某些物质，导致病情加重。为探究Aβ和药物X的作用机理，科研人员进行了如下实验。

（1）研究发现，活化的神经小胶质细胞分泌白细胞介素1（IL-1）等_________因子，诱导神经细胞损伤，导致阿尔茨海默病加重。
（2）科研人员测定不同处理条件下神经小胶质细胞中IL-1基因的表达情况，结果如图1所示。
①据图1分析，实验的自变量是_________。2组实验可确定药物X_________。
②3组与1组结果比较，说明_________。通过比较2、_________三组实验结果分析，药物X能够缓解Aβ的作用，3、4、5、6组的结果说明_________。
（3） NF蛋白是促进IL-1基因转录的转录因子。科研人员检测下列不同处理条件下神经小胶质细胞的细胞核内NF蛋白的含量，结果如图2所示。据图2分析，Aβ可促进NF蛋白_________。
（4）正常细胞中，大部分NF蛋白与IK蛋白在细胞质中形成复合物稳定存在，Aβ能够促进IK蛋白的降解，释放出NF蛋白。为探究药物X的作用，实验组用_________处理，若细胞质中IK蛋白含量_________对照组，则说明药物X抑制Aβ的作用。

下面是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：

（1）图中①过程所作的处理是      ，小鼠“B细胞”是_________细胞。
（2）图中过程②诱导细胞融合的生物因素是_________        _，细胞融合后还需要用_________筛选获得杂交瘤细胞。
（3）经过③过程可获得足够数量的能分泌所需抗体的D细胞，过程③包括______   和        等。
（4）培养D细胞时要根据细胞所需营养物质的种类和数量严格配制培养基，此外经常会在培养基中加入     。培养过程需在CO₂培养箱中进行，目的是        。
（5）D细胞既具有B细胞__________ 的特点，又能                 。