高中生物动物细胞工程的常用技术综合题

(15分)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在使用合成培养基时，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，甲乙看来都不适合用于试药，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。

细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的综合科学技术。

（1）该项技术表明，当植物细胞处于离体状态时，在一定的营养物质和其他外界条件的作用下，可能表现出               ，发育成完整植株。             和            是促进根和芽分化不能缺少的调节物质。
（2）图中B过程称为          ，C过程称为          
（3）科学家从红豆杉的体细胞中分离出具有独特抗肿瘤的物质——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4000kg，但全世界紫杉醇的产量是250kg，供求严重失衡，导致一些地区红豆杉资源遭到严重破坏。
①现在可以采用           技术解决这一问题。此技术依据的原理是               。
②在得到红豆杉的外植体后，经过消毒就可以在培养基上进行培养。从该生产的目的看，得到                   就可以提取紫杉醇。

下图为小白鼠的胚胎干细胞分化示意图。

请回答：
(1)图中分化程度最低的是_________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。科学家将小鼠已分化体细胞的细胞核移入卵母细胞质中，培育出“克隆鼠”，这里用卵母细胞的原因是：__________________________________________。直到今天也不能用类似_________(某种植物细胞工程的技术手段)的方法直接获得完整的动物个体。因此，培育“克隆鼠”过程，实际是通过________(某种动物细胞工程的技术手段)来实现的。
(2)在培育转基因鼠的过程中，人们将关键基因通过逆转录病毒转入小白鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞。在该技术中，逆转录病毒是关键基因进入成纤维细胞的________，它能够携带外源基因进入受体细胞。
(3)在制取单克隆抗体过程中，用_________细胞与骨髓细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌_____________的杂交瘤细胞。

草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微 型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下：

请回答：
（1）微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取_______作为外植体，其依据是_________。
（2）在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和________，在配制好的培养基中，常常需要添加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2-5d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是___________。
（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是__________。

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：
（1）为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用______________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。这种培育技术优点__________________________________ 。
（2）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_____________________________________________________________________________。上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指__________________________________________________________。
（3）这处杂交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。

[生物──选修3：现代生物科技专题] （除标注外，每空2分，共15分）
科学家利用细胞工程培育了“白菜—甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：

（1）由D形成F过程所依据的原理是________________，从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是________________________的结果。
（2）图中D细胞形成的标志是________________，若“白菜—甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是________倍体。
（3）“白菜—甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。
① 取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在________________________________植株乙上。
② 适宜条件下培养一段时间后，分别观察__________________________________的生活情况。
③ 若___________________，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若______________，说明甲植株的抗虫基因得到表达。

选取A、B植株的细胞进行如下图操作，请回答：

（1）实现图中的①过程最常用的方法是          。
（2）②过程的发生，必须进行          ，其方法有          和          两类。
（3）若细胞A内含a个染色体，细胞B内含b个染色体，则“杂种细胞”内含          个染色体；若A、B植株采用常规杂交育种方法成功的话，得到的后代含          个染色体，必须用   来处理幼苗，才能得到可育的杂种植株，其中含有          个染色体。这两种方法相比，体细胞杂交方法的优点是：
（4）如果原生质体A为小鼠的浆细胞，原生质体B为小鼠的骨髓瘤细胞，诱导二者融合时，独特的方法是用          处理。

羊绒素有“软黄金”之称，内蒙古绒山羊和辽宁绒山羊是我国的两大产绒品种。我国生物学家运用现代生物技术培育出了转基因克隆绒山羊，其过程如下图所示：

(1)在辽宁绒山羊细胞中获取的IGF-I基因在导入胚胎干细胞之前须________，这是基因工程操作的核心步骤，该操作过程必需的工具酶是________，将IGF-I基因导入胚胎干细胞最有效的方法是________
(2)转基因胚胎干细胞培养过程常在培养液中加入一定量的________，以防培养过程中的污染；同时在使用合成培养基时，为保证细胞正常生长,在培养基中还要添加________等天然成分。
(3)干细胞经扩大培养诱导分化为早期胚胎，随后即可植入________的代孕母羊体内。为提高胚胎利用率，还可以采用________技术以获得更多的转基因克降绒山羊幼仔。
(4)请列举至少两种转基因克隆绒山羊培育过程中采用的现代生物技术: ________

【生物—选修模块3：现代生物科技专题】
I、科学家做了让羊产牛奶并扩大生产的实验，下图是实验过程的流程图，回答有关问题。

（1）在A过程中，将含有牛奶蛋白基因的表达载体导入受体细胞中的常用方法是        。E过程所表示的细胞工程技术手段是                    。
（2）F过程可表示胚胎（细胞）培养，胚胎（细胞）培养需要气体条件（95%的空气+5%的CO₂），其中的CO₂的主要作用是                                         。通常还要在培养液中添加一定量的          ，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止                            。
II、回答有关基因工程、蛋白质工程和生态工程的问题。
（1）果蝇是基因组研究的模式生物，果蝇基因组计划测定      条染色体。以果蝇细胞的mRNA为模板，逆转录所得的基因文库称为                     。
（2）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤、                       、基因表达载体的构建、                      、目的基因的检测和表达。
（3）将干扰素中的一个半胱氨酸修改为丝氨酸，可以延长干扰素在体外的保存期，主要运用了               这种生物工程技术。

【生物选修3—现代生物技术】已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。人淋巴细胞中有DNA合成的S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。将这两种细胞在试管中混合，加入聚乙二醇促进融合，获得杂种细胞（一般只考虑细胞两两融合）。请回答：
（1）试管中除融合的杂种细胞外，还有        种融合细胞。
（2）设计方法是（不考虑机械方法）从培养液中分离出杂种细胞，分析回答：
方法：在培养液中添加入               
再收集增殖的细胞。
原理：加入该物质后，使      合成途径阻断，仅有该合成途径的           细胞就不能增殖，但人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的     途径合成DNA而增殖。
（3）将分离出的杂种细胞在不同条件下继续培养，获得A、B、C三个细胞株。各细胞株内含有的人染色体如右表（“+”有，“－”无）。测定各细胞株中人体所具有五种酶的活性。结果是：①B株有a酶活性；②A、B、C株均有b酶活性；③A、B株有c酶活性；④C株有d酶活性；⑤A、B、C株均无e酶活性。如果人的基因作用不受鼠基因影响，则支配c、d和e酶合成的基因依次位于人的第         、         和     号染色体上。

细胞株	人染色体编号
1	2	3	4	5	6	7	8
A株	+	+	+	+	－	－	－	－
B株	+	+	－	－	+	+	－	－
C株	+	－	+	－	+	－	+	－

 

“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___________

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_______。

回答有关遗传病及其预防问题。
下图为某一家族遗传系谱图，其中一种病为伴性遗传。经检测，已知I₁无甲病的致病基因，I₂、II₆的家族无乙病病史（设甲病：显性基因为A，隐性基因为a；乙病：显性基因为B，隐性基因为b）。

1．I₂的基因型为       ，III₁的基因型为        。
2．若II₂再次怀孕后到医院进行遗传咨询，已鉴定胎儿为女性，但医生仍建议不要生育，原因是仍有   的患病概率。
3．若III₂与III₃近亲结婚，子女同时患甲乙两病的概率为          。
4．如果I₁与I₂生一女儿，且不患甲病。则可能是亲本之一的       在产生配子时异常。
5．经查III₄号个体性染色体组成为XYY，原因是其父亲形成精子过程中，___________分裂没正常进行所致。
产前诊断可预防遗传病的患儿出生。其中的羊水检查是检查羊水和羊水中的胎儿脱落细胞，能反映胎儿的病理情况。下图是羊水检查的主要过程。

6．在细胞培养过程中，需定期更换培养液，原因是                        。
7．对胎儿脱落细胞进行染色体分析时，通常选用处于有丝分裂                  (时期)的细胞，主要观察染色体的        。
8．若要提 取胎儿细胞染色体，则需用　　　　处理胎儿脱落细胞，使细胞破裂染色体释放出来。

回答有关生物工程的问题。
2012年诺贝尔生理学奖的获奖成就是：研究者用逆转录病毒为载体，将四个不同作用的关键基因转入体细胞内，令其与原有基因发生重组，然后让体细胞重新返回到“生命原点”，变成一个多功能的干细胞，该类细胞简称iPS细胞，具有胚胎干细胞的特性。
1．要将四种不同作用的“关键基因”转入体细胞，首先必须与________整合。
2．含“关键基因”的逆转录病毒进入体细胞后，首先通过逆转录合成___________，进入细胞核后与_____________基因发生重组。
3．多细胞个体发育过程中最原始的干细胞是____________________。根据分裂潜能，这类细胞在个体发育中的分化顺序是
A．全能→专能→多能      B．全能→多能→专能
C．多能→全能→专能      D．专能→全能→多能
4．下列有关说法错误的是
A．细胞分化使同一来源的细胞间形成不同的mRNA
B．细胞的分化程度越低，越容易在体外进行细胞培养
C．细胞分化仅发生在胚胎时期
D．未离体的体细胞不会表现出全能性
5．该项研究运用的生物技术称为              。
6．从原理上看，让体细胞回到“生命原点”的过程类似于植物组织培养中的_______过程。
7．人体中的神经元很少进行分裂和自我更新，其细胞体一旦受损就不能复生。日常生活中，由于疾病、交通事故等造成的神经系统损伤是相当普遍的，患者很难康复，严重影响了生活质量。假设某人因高空坠落致腰部受损而下肢瘫痪，请利用“iPS细胞具有胚胎干细胞的特性”原理，从理论上提供一个解决方案：
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

Rag₂基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag₂基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：

(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。
(2)步骤②中，重组胚胎培养到________期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。
(3)步骤③中，需要构建含有Rag₂基因的表达载体。可以根据Rag₂基因的________设计引物，利用PCR技术扩增Rag₂基因片段。用Hind Ⅲ和Pst Ⅰ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag₂基因片段。为将该片段直接连接到表达载体，所选择的表达载体上应具有________________酶的酶切位点。
(4)为检测Rag₂基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的________，用抗Rag₂蛋白的抗体进行杂交实验。