[现代生物科技]
长期以来优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈,近几年发展起来的细胞工程技术和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机。下面是科学家快速繁殖良种奶牛的两种方法,请据图回答:
(1)克隆牛G的培育过程与试管牛E的培育过程相比特有的技术手段是技术,这两种繁殖动物的方式相比,实质性的区别为前者是,后者是。
(2)进行胚胎工程操作时,首先对供、受体母牛进行选择,并用激素进行处理。一般还需用激素对供体母牛做超数排卵处理。
(3)受精卵体外培养所需的培养液成分一般比较复杂,除一些无机盐和有机盐类外,还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及等物质。
(4)科学家将外源基因插入上图的受精卵中,常用的方法是。在检测受体细胞中的染色体DNA上是否插入了目的基因时,常采用的方法是技术,根据是否显示出杂交带进行鉴定。由于外源基因可能随机插入到受精卵的DNA中,因而有的可发育成转基因牛,有的却死亡,请分析因外源基因的插入而导致早期胚胎死亡的最可能原因是。
(5)良种母牛B的胚胎能在受体母牛D的子宫内存活的生理原因是什么?
。
(6)培育出的克隆牛G的基因来源于。
(7)为大量获得试管牛E,可于时期将早期胚胎进行分割后移植。
如图为细胞融合的简略过程,请据图回答:
(1)若A、B是植物细胞,在细胞融合之前已用_______________处理,除去了细胞壁;A、B到细胞C的过程中,常用的物理方法是______。融合完成的标志是__________。形成的D细胞还要应用__________技术把D培养成植株。
(2)若A、B是动物细胞,一般取自_____________________,然后用__________使其分散开来;A、B到C的过程中常用的但不能用于植物细胞手段是__________,所形成的D称为__________。
(3)若该过程是制备单克隆抗体,A为小鼠B淋巴细胞,那么,在获得此细胞之前,小鼠已被注射了_____。图中B为__________。在A、B到C的过程中,所形成的C有___种,用来培养的D细胞应该是杂交瘤细胞,其特点是______________________________。从中选择出它的方法是选择性培养,获得D后,常用的培养方法是体外培养基中培养和_______________。
夏季校园的浅水池塘中均匀分布着开黄花(完全花,有雌蕊和雄蕊)的多年生草本植物水毛茛,它的叶裸露在空气中的呈扁平状,浸在水中的叶呈丝状;水毛茛全株有毒,为一般鱼类等水生动物所不食。生物小组的同学拟在池塘中放养专食水毛茛的转基因小金鱼,经过实地调查和科学计算,他们共放了X尾小金鱼,认为这是该池塘能平衡喂养的最大数量。
(1)运用你所学的知识,分析他们是如何进行调查和计算小金鱼数量的?
A.进行池塘内水毛茛的种群密度的取样调查,计算出水毛茛的总生物量;
B.__________________________________________________________________;
C.__________________________________________________________________。
(2)为了快速增加水毛茛的种群数量,生物小组的同学用其丝状叶进行植物组织培养,一次获得1500株幼苗。组织培养应使用___________(液体∕固体)培养基;幼苗的叶为___________,这一现象说明_______________________________________。
(3)次年夏季,发现众多开黄花的水毛茛中有一枝开的是白花,经请教专家确定为控制花色的基因发生突变,产生了等位基因。请你设计一个可行的植物杂交育种实验(用遗传图解和必要的文字表示),以获得能稳定遗传的白花水毛茛(代表基因型的字母自设)。
水稻(体细胞有24条染色体)的花药通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下形成试管苗的培养过程,已知水稻的基因型为AaBb。
⑴愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团,在愈伤组织形成过
程中,必须从培养基中获得______、______和小分子有机物等营养物质。
⑵要促进花粉细胞分裂和生长,培养基中应有______________两类激素。
⑶愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根,再发育成具根、茎和叶的植物体。这一过程必须给予光照,其原因是__________________,供试管苗生长发育
⑷试管苗的细胞中含有______条脱氧核苷酸链
⑸培育出的试管苗可能出现的基因型有__________________。
⑹这种利用花药离体培养成的试管苗属于______倍体。要使它能正常繁殖后代必须采取的措施是________________________。
⑺从细胞工程角度看这种育种方法叫____________。该技术的核心是____________。
(11分)桃果有毛(A)对无毛(a)为完全显性,果肉软(B)对硬(b)为完全显性。将基因型分别为AA、Aa的两植物体细胞杂交并培养得到基因型为AAAa的植物体,待成熟开花后,对其花药进行离体培养,并用秋水仙素处理幼苗,得到相应的植株。请回答下列问题;
(1)植物体细胞杂交首先要用酶解法去除以获得;在植物组织培养的阶段需要光处理,其原因。
(2)用基因型为AAAa植株的花药离体培养并用秋水仙素处理其幼苗得到的全部植株能否稳定遗传(能、不能),原因是。
(3)基因型为AAaa的植株自交,子代的基因型有种,其表现型及理论比值为。
(4)用能够稳定遗传的桃果有毛、果肉软和桃果无毛、果肉硬的两个品系杂交,得到Fl,若F1产生雌雄配子的种类及比值为AB:Ab:aB:ab=4:1:1:4,让F1自交,则子代中果无毛肉软的类型占全部子代的,其中能稳定遗传的占该类型的。
20世纪以来,生物工程迅猛发展,人们应用生物工程技术已获得了多种需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题:
(1)图25中(I)是,在构建重组质粒的过程中,保证(I)与质粒具有相同黏性末端的是酶A、酶B中的。
(2)在将(I)导入受体细胞之前需构建基因表达载体(重组质粒),其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够。如果(II)受体细胞是大肠杆菌细胞,最常用的转化方法是:首先使用Ca2+处理菌体,使其处于一种能吸收周围环境中的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。
(3)(II)~(III)的过程中要对受体细胞进行检测,目的是判断目的基因是否可以稳定维持和表达其遗传性状。若要检测目的基因是否转录出mRNA,可用技术;若要检测目的基因是否表达出蛋白质,可用技术。
(4)如果(I)是无限增殖调控基因prG(能激发细胞不断分裂),可通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,此时(II)最可能是细胞,(III)代表的细胞具有特点。
(5)如果(I)是抗虫基因,在抗虫棉的培育过程中,采用愈伤组织细胞作为受体细胞与采用叶肉细胞相比较,其优点是,转基因棉花受体细胞形成抗虫棉的过程中采用的技术是。
生物学家研究发现,癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制,该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖,为探究该调控基因是存在于细胞质还是细胞核中,科研人员做了如图所示实验设计:
(1)实验方案
①“用胰蛋白酶处理”,相当于“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”中的解离过程,目的是______________________________________________________。
②核质分离。
③_____________________________________________________________________。
④取两个培养瓶分别编号甲、乙,各加入等量的培养液。
⑤_____________________________________________________________________,
进行细胞培养。
⑥在显微镜下观察培养液中的细胞形态。
(2)预期实验结果和结论(请根据甲、乙两瓶中细胞的形态是否发生明显变化预期结果和结论):
①_______________________________________________。
②_______________________________________________。
③_______________________________________________。
④________________________________________________。
[生物一一选修l生物技术实践]
用多倍体育种的方法培育三倍体无子西瓜,每年都要制种,很麻烦。某活动小组的同学们,想到了利用植物组织培养的方法来解决此难题。请回答与此实验相关的问题。
(1)此方法依据的原理是___________。选取合适的外植体作为起始材料,并要对外植体进行___________ (灭菌、消毒)。
(2)超净工作台是植物组织培养重要的用具,在使用前可以用进行消毒接种前还要用___________擦拭工作台。
(3)离体的组织和细胞,对营养、环境等条件的要求相对特殊,需要配置适宜的培养基。常用的一种培养基是___________,其主要成分包括:___________、___________微量元素、有机物。还常常需要添加___________。对培养基应采用___________方法灭菌。需要的环境条件有___________ 。
(4)如果外植体选取附材料为茎段,插入培养基时应注意___________ 。培养一段时间后,会通过___________形成愈伤组织,愈伤组织细胞的特点___________。
生物选做题
A.[生物技术实践] 啤酒是我们日常生活中最常见的饮料之一。在啤酒生产过程中,发酵是重要环节。生产过程大致如下:将经过灭菌的麦芽汁充氧,接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期,酵母菌迅速繁殖,糖度下降,酒精浓度渐渐上升,泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后,结束发酵。最后分别输出有形物质和啤酒。根据上述过程,回答以下问题:
(1)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种,对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌,诱变及筛选过程如下:
步骤1:野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。
步骤2:制备选择培养基。在基本培养基的基础上,注意和,加琼脂后灭菌,制成固体平板。
步骤3:将紫外照射后的菌液稀释涂布平板。
步骤4:根据筛选出突变菌。
(2)酿酒过程中,经检测活菌数量适宜但却不产生酒精,应采取的措施是。
(3)为研究发酵罐中酵母菌的生长状况,常要取样统计分析,并测定pH值,判断取样先后顺序的主要依据是。
(4)小麦脱粒以后还有大量的麦秆,主要成分为木质素、纤维素和半纤维素,但是酵母菌无法直接利用,原因是。请提出解决该问题的方法。(列举两种方法)
(5)突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中,PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物的作用是,加入DNA聚合酶的作用是。
B.[现代生物科技专题] 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后,膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答:
(1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞,常用方法是。
(2)在基因工程中,将目的基因与运载体结合时必须用酶和酶。常用的运载体有等,而作为运载体必须具备相应的条件,例如应具有以便进行筛选。进行基因转移时,通常要将外源基因转入中,原因是。
(3)通常采用 __________技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
(4)在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的细胞中特异性表达。
(5)为使外源基因在后代中长期保持,可将转基因小鼠体细胞的转入细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为。
右图为细胞融合的简略表示,请据此回答:
(1)若A、B是植物细胞,在进行过程C之前去掉某一结构最常用的方法是;此过程中除了用化学物质诱导融合的手段外,还利用了细胞膜的。
(2)由A、B至F的过程中所依据的原理是。
(3)若A、B是动物细胞,一般取自_______,然后用________使其分散开来,A、B到C的过程中,常用的不同于植物细胞的手段是_____,所形成的D称为________。
(4)假若A、B至D是制备单克隆抗体的过程,将抗原注入小鼠体内,从小鼠脾脏中获得A为小鼠的_______细胞,则B为_______细胞,那么A、B形成的D细胞应该是,从中筛选出它的方法是在中培养。获得D后,常用的培养方法是______________和________________。
(5)如何从培养液中分离出杂种细胞呢?请阅读材料后回答:
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。淋巴细胞中有这两种DNA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。将这两种细胞在试管中混合,加聚乙二醇促融,获得融合细胞(只考虑两个细胞的融合)。
设计一方法(不考虑机械方法),从培养液中分离出杂种细胞,并说明原理。
①方法:。
②原理:
。
(6)单克隆抗体与一般的血清抗体相比,单克隆抗体的优点是。
番茄为自花传粉植物,在20世纪初,科学家用植物体细胞杂交技术,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了番茄—马铃薯杂种植株(如图),但目前还没有实现这美妙的设想——地上结番茄果实、地下结马铃薯块茎的植物。据图回答下列问题:
(1)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,运用的技术手段是_______________,其中过程④相当于________________,过程⑤的细胞分裂方式为_______________。
(2)若利用此技术生产人工“种子”,需要将组织培养获得的________________外面用一层有机膜包裹,并在薄膜以内放入一些营养物质,这层膜和这些营养物质分别具有种皮和胚乳的功能。
(3)人工“种子”与自然种子相比,具有的特殊优点是________________。
| A.储运方便 | B.培植简易 |
| C.成活率高 | D.保持亲本优良性状 |
(4)若运用传统的有性杂交能否得到上述杂种植株?________________。
(5)若番茄细胞内含A条染色体,马铃薯细胞内含B条染色体,将番茄和马铃薯采用
杂交育种方法培育(假设能成功),得到的后代应含________________条染色体。若番
茄是二倍体,马铃薯是四倍体,则图示杂种植株为________________倍体。
(6)如果过程②的a、b细胞都是番茄细胞,那么更简单的得到番茄多倍体植株的方法是________________。
(7)要获得上图中番茄—马铃薯的原生质体,首先需要分别除去番茄—马铃薯细胞的细胞壁。现提供以下材料和用具:紫色洋葱磷片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。请你从中选择合适的材料,完成下面检验是否已除去细胞壁实验的方法步骤,并预测和解释实验结果。
主要实验步骤:
①选取适宜浓度的蔗糖溶液,加入适量纤维素酶和果胶酶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_______________。
②检验细胞壁分解液除去细胞壁。
第一步:用镊子撕取一小块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央,滴加适量细胞壁分解液,制成临时装片,得到实验组装片。
第二步:用适宜浓度的________________代替细胞壁分解液,其他操作同第一步,得到对照组装片。
第三步:在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态结果预测和解释:实验组装片的洋葱细胞呈分散的__________形,表明__________________;对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形,表明细胞壁未被分解。
下图是植物体细胞杂交过程示意图,请据图回答:
(1)②过程的发生,必须进行人工诱导。人工诱导原生质体融合的物理方法是:利用________等(至少写出两种)促使原生质体融合;化学方法是:用______等试剂作为诱导剂诱导融合。
(2)在④⑤过程中,细胞分裂的主要方式是________。
(3)从①到⑤形成杂种植株的原理是____________。
(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的________。
(5)利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中,遗传物质的传递是否遵循孟德尔的遗传规律____原因是________________________________________________________。
某茶场有四种表现型(叶片颜色)不同的茶树品系,其表现型和基因型
的对应关系见下表,①②③品系均有不同的基因型,回答问题:
| 茶树品系 |
① |
② |
③ |
④ |
| 表现型 |
黄绿叶 |
浓绿叶 |
黄叶 |
淡绿叶 |
| 基因型 |
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(1)品系①和②杂交,后代中出现淡绿叶类型,则杂交亲本的基因型为:
_________,后代中淡绿叶类型占。
(2)请从品系②和③中各选择一棵茶树做亲本进行杂交,选用
基因型的茶树为亲本时F1只有一种表现型,F1的表现型是 __。
你如何利用F1该快速获得能稳定遗传的黄绿叶茶树品种?
(3)科学家利用植物组织培养技术实现优良茶种的大量繁殖,请回答:
① 在组织培养过程中,无菌操作是成功的关键,因此用于培养的外植体要先
做处理;
② 用茎尖组织培养的方法,还可获得脱毒苗,原理是
和。
③ 动物细胞培养过程所用培养基与植物组织培养过程所用培养基的成分
主要不同点是。
下图为某同学设计的生产单克隆抗体的流程图,据图回答:
(1)该方案并不能达到预期效果,原因是。
(2)图中①为过程,依据的生物学原理是。这一过程可采用电激、离心、振动等物理方法,也可用化学药剂,并且还可使用生物手段,如。目的是使得到的杂交瘤细胞既具有B淋巴细胞产生特定抗体的能力,又具有骨髓瘤细胞的本领。
(3)图中②表示用特定的选择性培养基进行细胞培养,目的是。
(4)单克隆抗体与一般的血清抗体相比,单克隆抗体的优点是。
科学家从某些能无限增殖细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG),该基因能激发许多动物细胞的分裂,这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答以下问题:
(1)利用细胞融合技术制备单克隆抗体,一般选用的是_____________细胞和_______
________细胞融合。
(2)有人提出,可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,其思路如下图所示。请回答:
①酶A是指______________,酶B是指______________。
② 对已导入重组质粒的II进行“检测”的原因是______________ ;Ⅲ指代的细胞具有的特点__________________________。
③有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体,试用相关的图示及文字表示该过程: