高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

卡罗林斯卡医学院2012年10月8日宣布，将2012年诺贝尔生理学或医学奖授予约翰·格登和山中伸弥，以表彰他们在“体细胞重编程技术”领域做出的革命性贡献。请回答下列问题：
（1）约翰·格登于1962年通过实验把蝌蚪已分化体细胞的细胞核移植进入卵母细胞质中，并成功培育出“克隆青蛙”。由于动物细胞的全能性会随着动物细胞       程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能逐渐变弱，直到今天也还不能用类似             （植物细胞工程的技术手段）的方法获得完整的动物个体。因此，约翰·格登培育“克隆青蛙”，实际是通过             （动物细胞工程的技术手段）来实现的。
（2）山中伸弥于2006年把4个关键基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞。在该技术中，逆转录病毒是这4个关键基因进入成纤维细胞的           （基因工程工具），它能够携带外源基因进入受体细胞，并整合到其染色体          上。
（3）所谓“体细胞重编程技术”即将成年体细胞重新诱导回早期干细胞状态，即获得iPS细胞。iPS细胞与胚胎干细胞一样，具有发育的            ，即可以分化为成年动物体内任何一种组织细胞。
（4）目前获得iPS细胞的方法除上述两种之外，常见的还有以下两种：一是诱导成年体细胞与胚胎干细胞
         产生四倍体细胞；二是应用                 技术（动物细胞工程的技术手段）将生殖细胞置于特定条件下进行培养。

【生物一现代生物科技专题】下图为单克隆抗体制备流程示意图。

(1)图中①过程是                     。对动物细胞来说，②过程独有的方法是              。③过程的目的是                 。④过程的目的是获得                     。
(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养液中添加             ；其体外培养需用CO₂培养箱，其中CO₂的主要作用是                               。
(3)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。
(4)单克隆抗体与传统抗体相比，其优点是                                                  。

为治疗某种遗传性糖尿病，研究人员完成如下工作。

（1）图1中①是取自患者体细胞的________，过程②表示________技术。
（2）图1中过程③表示________技术，此过程需要用到的工具是________________。
（3）为检测胰岛样细胞是否具有胰岛B细胞的正常生理功能，研究人员分别控制甲、乙两组培养液中__________的浓度，将胰岛样细胞先后放在甲、乙两组培养液中，保温相同时间后检测胰岛素的分泌量。若诱导成功，则图2中甲组应为______________情况下测得的胰岛素分泌量，理由是_______________。

（13）根据细胞全能性理论，运用现代生物技术对生物进行无性生殖在生产上具有重大意义。
请回答下列有关问题：
Ⅰ．为保持某观赏植物优良的遗传性状，某科技小组利用植物组织培养技术来进行繁殖。他们将该植物的花芽分别培养在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中，得到的花芽生长状况如下表：

	A组	B组	C组	D组	E组
吲哚乙酸	0	3ppm	3ppm	0.03ppm	0
细胞分裂素	0	0.2ppm	0.002ppm	1.0ppm	0.2ppm
花芽生 长状况	仍是组织切块	形成愈伤组织	愈伤组织分化出根	愈伤组织 分化出嫩枝	稍生长

①在此过程中能实现脱分化的花芽有那些组？                       
②从实验结果可看出：吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的二种重要物质。其中，新芽形成必须的条件是                                              ；而在培养形成完整新个体过程中的不同培养期，对它们的调控关键是                                                                。
Ⅱ．我国植物学家将名贵兰花的茎尖细胞放进培养基中进行培养，最终发育成完整的新植株。下图是细胞培养形成兰花植株示意图，请据图回答：

(1)过程③和④要经过             和                 。
(2)在培养过程中，除了提供水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸外，还需要在培养基中加入                 。同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程必须保证                      。
(3)从育种的角度来看。植物组织培养与有性繁殖相比，优势主要有(列举两条)         、             
(4)与植物组织培养的培养基相比，用于动物细胞培养的培养液除含有水分、无机盐、糖类、维生素以及氨基酸等之外，通常还要添加               。

（9分,除标注外每空1分）科学家对鼠杂交瘤抗体进行改造，生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体，用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程。请据图回答：

(1)生产单克隆抗体一般不直接培养浆细胞，主要原因是________________________。
(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)单克隆抗体制备过程运用了________和________的动物细胞工程技术手段。
(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，与植物细胞培养基有所不同的是，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________处理离体组织细胞使之分散开。
(6)单克隆抗体与普通血清抗体相比较，具有________的特点。

下图为动物细胞培养过程中细胞增殖情况的变化曲线（图中B、E两点表示经筛选后继续培养），请据图回答下列问题：

（1）OA段的培养称为________培养，AB段可能发生了_______现象，需要用________酶处理使组织细胞分散开来。
（2）动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行________，不同的是植物细胞还要进行___________________。
（3）制备单克隆抗体时，可选取图中________点的细胞与相应的淋巴细胞融合形成杂交细胞，该点细胞的细胞膜成分发生的变化是         。
（4）核移植时一般不选CD段细胞核的理由是                       。

[生物——现代生物科技专题]
转基因抗虫棉是人们应用较早的基因重组技术推广项目，目前转基因技术有了新的改进，如下图所示，请根据所学知识回答：

(1)图中转基因过程通常选择的限制酶是_______________，启动子的作用是与_______识别和结合，从而驱动基因的转录过程。目的基因与载体结合主要依靠二者含有共同的______
(2)需要进行离体组织培养的过程是______(用标号)。由棉株1获得单倍体苗的途径为：花粉通过诱导首先形成________进而再分化为试管苗。一般试管苗的形成，先诱导生成__________(“从芽”或“根”），说明原因________________。
(3)棉株l、2、3中各随机取出一个叶肉细胞，其细胞核中含有目的基因个数分别为_____。

现代生物技术的发展，人们对细胞有了更多的认识，回答下列问题：
（1）胚胎干细胞在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的应用价值。囊胚期胚胎由                 、囊胚腔和滋养层组成。前者将产生胚胎的所有组织和胚外结构，后者形成胎盘。首先用免疫外科方法去掉囊胚外围的滋养外胚层， 再将得到的细胞平铺于         细胞上以防止分化，在高血清浓度条件下培养数天后，ES集落开始形成，大约每隔7d 进行分散和重新平铺，分散的方法可以是微吸管机械分散，也可以用               消化分散。目前已得到未分化状态、具正常双倍体核型及多向分化潜能的干细胞，已传三十多代并可            保存。
（2）Weiss等用细胞融合实验证明，分化的细胞中存在“闲置不用”的结构基因。他们把大鼠肝肿瘤细胞和小鼠成纤维细胞融合成         细胞，筛选出含有两套肝细胞染色体和一套成纤维细胞染色体的细胞。这些细胞既保持了合成               细胞3种特异蛋白的能力，也合成了小鼠肝细胞的这3种蛋白，但是在正常的成纤维细胞中从不合成这些。由此可见，融合实验证实了小鼠成纤维细胞               。
（3）由于细胞体积小，要通过显微操作装置在显微镜下进行解剖手术和微量注射。显微操作技术可用于         、              等技术。

马术比赛被称为贵族的运动，英国纯血马是世界顶级马术比赛的常用马种，其数量少，生育力低。现代生物工程能有效提高优质马的生育效率。请回答：
（1）用         激素处理适龄纯血母马，使其一次性排出比自然情况下多几倍到几十倍的卵子。采集的卵母细胞人工培育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和                 。
（2）体外受精前要对精子进行一定的处理，使其                     。
（3）为取得同卵双胎或多胎，可以在胚胎发育的               期用机械方法将胚胎分割。
（4）随着动物克隆技术的发展，人们可以将纯血马的            移入其他马的去核细胞中，将其激活并发育成胚胎，植入代孕母马体内。为保证胚胎移植的成功，胚胎的供体和受体应保持                                。
（5）克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击，我国政府的态度是禁止                       性克隆人。
（6）把含有某外源基因的受体细胞培育成为一匹优质马还需要用到的技术有：
     ___________________________________________     。(至少写出两种)

花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病，野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。

据图回答下列问题：
（1）过程①所需的酶是                        。
（2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的                存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是            。原生质体经过细胞壁再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和                 植株的根尖，通过            、             、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
（5）采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA 进行PCR 扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1—4 进行PCR 扩增的结果。据图判断，再生植株1—4 中一定不是杂种植株的有                    。

（6）对杂种植株进行                 接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

某地是全国最适宜生产水果的生态区之一，生产的苹果浓缩果汁酸度优于其他地区的苹果，深受欧美市场欢迎，发展无病毒苗木成为建立高产优质商品苹果基地的重要措施。
（1）下面是某地农林科学院进行苹果试管苗培养的一般过程：

请填写a、c所表示的内容。a．           c．           
（2）实验室一般使用保存的培养基母液来制备MS固体培养基，配制母液时，无机物中       浓缩10倍，        浓缩100倍。
（3）该过程中a、c的启动关键在于培养基中所加        和细胞分裂素的浓度、         以及           。
（4）醋酸杆菌是生产苹果醋必用的菌种，可以从食醋中分离得到纯化的醋酸杆菌。扩大培养醋酸杆菌时，一般采用平板倒置培养，原因是                           

“白菜—甘蓝”是科学家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、耐热性强和易储存等优点。如图是“白菜—甘蓝”培育过程示意图，请完成下列问题：

（1）由杂种细胞D培育成白菜—甘蓝植株，采用的技术手段是________。该过程说明杂种细胞具有______                 __。
（2）要制备“白菜—甘蓝”的人工种子，要在d步骤选取具有生根、发芽能力的________结构，包裹上人工种皮等。
（3）在d过程培养中，培养基的成分通常包括水、______、有机营养和________等，同时，在培养过程中，除必要的温度、光照和氧气等外界条件外，成功的另一个关键是操作过程中必须保证__________________。
（4）在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是______________，融合依据的原理是_______________________________________________。
（5）选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量          配制成细胞壁分解液。其中选取适宜浓度的蔗糖溶液而不用蒸馏水的理由是：适宜浓度的蔗糖溶液___________________________。

[生物——现代生物科技专题]
已知细胞合成DNA有D和S两条途径， 其中D途径能被氨基嘌呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径， 但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径， 但能不断分裂增殖。将这两种细胞在培养皿中混合， 加促融剂促进细胞融合， 获得杂种细胞， 并生产单克隆抗体。请回答：

（1）细胞融合后， 试管中细胞的种类是_____种。
（2）生产单克隆抗体时， 一般不直接利用一个B淋巴细胞， 主要原因是_____________。
（3）①过程中， 常用的诱导因素有________________________等。
（4）②过程为_____培养， 培养液中还需通入气体， 其中通入CO2的目的主要是_______。
（5）④表示杂交瘤细胞的扩大培养， 其既可在体外培养， 也可注射到小鼠________内培养。体内培养与体外培养相比， 其优点是_____________________________。
（6）为了从培养液中分离出杂种细胞， 需在③过程向培养液中加入________， 理由是杂交瘤细胞可利用__________________途径合成DNA， 从而才能在该培养液中增殖。

下图为利用生物技术生产单克隆抗体和经体外受精培育优质奶牛的过程。请回答下列问题：

（1）在Ⅰ图制备单克隆抗体的过程，包括____________和动物细胞培养两个过程，在进行动物细胞培养时，首先要将动物组织剪碎，然后用____________处理，以使其分散成单个细胞，制备成细胞悬液。
（2）A细胞的特点是____________，经选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行_________和抗体检测，经多次筛选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞，进行体内或体外培养。
（3）单克隆抗体与常规抗体相比，具有____________的特点。
（4）Ⅱ过程优质奶牛的培育过程需要进行胚胎移植，移植后的胚胎能在受体子宫中存活，其生理基础是
________________________。
（5）若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可对Ⅱ中囊胚进行__________，操作过程需要特别注意的问题是：______________________________。否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从人血中提取。由于艾滋病病毒（HIV）等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。如果应用一定的生物工程技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。
大致过程如下：
a．将人体血清白蛋白基因导入“雌性奶牛胚胎”的细胞中，形成重组细胞①；
b．取出重组细胞①的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞②；
c．电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎；
d．将胚胎移植到母牛的子宫内，最终发育成转基因小牛。

请回答下列问题：
（1）重组细胞①和②中           （①／②）实现了基因的重组。
（2）在实验过程a中要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是                             。
（3）实验过程b利用的技术是                          ，胚胎工程操作中最后环节是                          。
（4）若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞，让其分别发育成小牛，这些小牛的基因型（相同／不同）       ，理由是                  ，此项技术称为              。
（5）运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞（ES细胞），培养如下：早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞。在培养过程中，必须用          处理内细胞团，使之分散成单个细胞。培养过程中作为饲养层的是         细胞。
（6）哺乳动物的胚胎的营养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及           等物质。