【生物】2021届一轮复习苏教版41细胞工程作业

【生物】2021届一轮复习苏教版41细胞工程作业

‎1．(2019·哈三中高三二模)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员通过培养紫草细胞生产紫草素。为了获取紫草素，某制药公司利用植物组织培养技术，从培养的愈伤组织中提取这种有效成分。请回答下列问题：‎ ‎(1)培养时，通常选择新生的芽作为外植体，这是因为____________________。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生________、________，最终形成完整的植株。‎ ‎(2)假设紫草与另一种植物A均为二倍体药用植物(紫草细胞中有2n条染色体，A植物细胞中有2m条染色体)。某药物研究所拟利用植物体细胞杂交技术培育同时含有两种有效成分的新型药用植物。为了得到原生质体需用________酶和________酶去除两植物的细胞壁，然后诱导其融合形成杂种细胞。‎ ‎(3)融合形成的杂种细胞在有丝分裂后期含有________条染色体。杂种细胞培育成的新型药用植物为________倍体，在这个过程中所利用的生物学原理是____________________________。‎ ‎[解析]　(1)由于新生芽的细胞分化程度低，容易诱导脱分化，因此组织培养时常以此作为外植体。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生愈伤组织和丛芽，最终形成完整的植株。‎ ‎(2)去掉植物的细胞壁，常用纤维素酶和果胶酶处理。‎ ‎(3)因为紫草和植物A均为二倍体，因此融合的杂种细胞中含染色体2(n＋m)条，后期的染色体数目为4(n＋m)条。新型药用植物为四倍体。依据的原理是植物细胞具有全能性。‎ ‎[答案]　(1)细胞分化程度低，容易诱导脱分化　愈伤组织　丛芽　(2)纤维素　果胶　(3)4(n＋m)　四　植物细胞具有全能性 ‎2．(2019·淄博市高三一模)马铃薯是重要的经济作物，植物细胞工程在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要应用。请回答下列问题：‎ ‎(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用________(填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是__________________________________。‎ ‎(2)植物组织培养常用到愈伤组织培养基、生芽培养基和生根培养基。在愈伤组织培养基上，外植体经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织是一团________。在再分化阶段，生长素和细胞分裂素参与了细胞分化方向的调节，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中________。‎ ‎(3)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好，但二者存在杂交不亲和性。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质的思路是____________________________________。‎ ‎(4)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时，应从__________________________(至少答出2点)等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制__________(至少答出3点)等培养条件。‎ ‎[解析]　(1)培育脱毒马铃薯时，一般选择茎尖作为外植体，而叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低，一般不能作为外植体。‎ ‎(2)植物组织培养过程，外植体经过脱分化形成的愈伤组织是一团具有分生能力(高度液泡化的)薄壁细胞。再分化形成芽和根的过程中，生长素和细胞分裂素的比例是有一定的要求的，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中生长素含量低、细胞分裂素含量高。‎ ‎(3)由题意可知，两种马铃薯之间存在生殖隔离，但是各有其优点，则可以通过体细胞杂交技术将两者的优点在同一后代中得以体现，即将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养培养成植株。‎ ‎(4)在植物组织培养时，为了减少污染，应该从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)等培养条件。‎ ‎[答案]　(1)茎尖　叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低　(2)具有分生能力(高度液泡化的)薄壁细胞　生长素含量低、细胞分裂素含量高　(3)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养培养成植株　(4)外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作　温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)‎ ‎3．(2019·全国卷Ⅲ)培养胡萝卜根组织可获得试管苗，获得试管苗的过程如图所示。‎ →→→‎ ‎　　①　　　　　②　　　　　　　③‎ →→ ‎　④　 　　　⑤　　　　　　　⑥‎ 回答下列问题。‎ ‎(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有__________________。‎ ‎(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是__________________。‎ ‎(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是 ‎____________________________________________________。‎ 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程，最终可形成试管苗。‎ ‎(4)步骤⑥要进行照光培养，其作用是__________________。‎ ‎(5)经组织培养得到的植株，一般可保持原品种的__________，这种繁殖方式属于________繁殖。‎ ‎[解析]　(1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。(2)在本实验中，切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分，原因是形成层容易诱导形成愈伤组织。(3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤(诱导愈伤组织形成)和步骤⑥(诱导愈伤组织分化形成试管苗)所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。(4)步骤⑥需要光照培养，其作用是诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用。(5)组织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品种的遗传特性。‎ ‎[答案]　(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成层容易诱导形成愈伤组织　(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)　(4)诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用　(5)遗传特性　无性 ‎4．20世纪70年代以后，以基因工程为代表的一大批生物技术成果进入人类的生产和生活，发挥了极大的作用。但是，与其他高新技术一样，‎ 生物技术既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来负面影响甚至灾难。根据所学知识回答下列有关问题：‎ ‎(1)‎1996年7月5日诞生的克隆羊大大促进了克隆技术的发展，但是多利也陆续表现出一些“早衰”迹象。对于克隆动物的“早衰”原因，目前大体有如下的两种观点：‎ A．克隆动物的遗传物质和普通动物有本质上的差异(如端粒过短、基因异常等)，因此其早衰是一种本质现象，不可避免。‎ B．克隆动物的遗传物质是正常的，目前的早衰迹象是一些技术问题造成的，或者是发育中由于变异而出现的偶然现象，是可以避免的。‎ 请在以下研究结果后的横线上，写出其支持的上述观点的标号：‎ ‎①美国科学家采用细胞核移植技术，连续培育出6代克隆鼠，每一代的端粒长度都比上一代略长。支持________。‎ ‎②在上述连续克隆实验中，每一代克隆都比上一代更加困难，总体成功率低于一般水平。支持________。‎ ‎③美国哈佛医学院一个研究团队通过多种手段修复染色体组蛋白上的某些异常，可以将小鼠克隆的成功率从不到1%提高到8%左右。支持________。‎ ‎(2)多个克隆动物研究团队发现，利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆。该实验中所用的胚胎干细胞通常来源于________，你认为这个结果所支持的观点和理由是__________________________。‎ ‎[解析]　(1)①美国科学家采用细胞核移植技术连续培育出6代克隆鼠，每一代的端粒长度都比上一代略长，说明克隆过程并不一定会导致端粒缩短，因此支持B观点。‎ ‎②在上述连续克隆实验中，每一代克隆都比上一代更加困难，总体成功率低于一般水平，此现象不排除存在的一种可能性，即克隆成功的实验动物，都来自那些染色体端粒本身就特别长的细胞，但随着克隆代数的增加，染色体端粒逐渐变短，说明克隆动物的“早衰”，是因其遗传物质和普通动物有本质上的差异，所以支持A观点。‎ ‎③美国哈佛医学院一个研究团队通过多种手段修复染色体组蛋白上的某些异常，可以将小鼠克隆的成功率从不到1%提高到8%左右，‎ 说明克隆动物的成功率与采用的技术手段有关，因此支持B观点。‎ ‎(2)由于胚胎干细胞的染色体端粒长度高于体细胞，所以利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆，此结果支持A观点(或由于体细胞是胚胎干细胞分化而来，其基因与胚胎干细胞没有差别，所以利用胚胎干细胞作为细胞核供体进行克隆的成功率大大高于利用体细胞作为核供体进行克隆，此结果支持B观点)。‎ ‎[答案]　(1)①B　②A　③B　(2)早期胚胎或原始性腺　支持A观点，理由是：胚胎干细胞的染色体端粒长度高于体细胞(其他对DNA改变作出的合理猜测也可)或支持B观点，理由是：体细胞是胚胎干细胞分化而来，其基因与胚胎干细胞没有差别(答案中指明两者DNA一致即可)‎ ‎5．(2019·江西临川一中高三模拟)研究人员成功地获得了一种野生型濒危生物——东方盘羊的克隆后代，他们在实验中将2只死后的雌性野生盘羊的细胞核注入到去核的家羊卵母细胞中构建了重组细胞，并最终获得了健康的克隆子代，该研究可应用到濒危动物和珍稀动物的保护领域。回答下列问题：‎ ‎(1)核移植的理论基础是____________________，该试验获得的健康的子代的性状更加接近于________(填“东方盘羊”或“家羊”)，理由是________________________________________________________。‎ ‎(2)体外培养的重组细胞需要培养到______________期时才可以移植到代孕母羊中，这是动物克隆技术的最后一道“工序”，这道“工序”称为______________________。‎ ‎(3)为了降低克隆难度，核移植的供体细胞最好取自东方盘羊的________(填“胚胎干细胞”或“体细胞”)，原因是______________________。‎ ‎[解析]　(1)核移植的理论基础是细胞核的全能性，由于重组细胞的主要遗传物质来自细胞核，而细胞核是东方盘羊提供的，故试验获得的健康的子代的性状更加接近于东方盘羊。‎ ‎(2)体外培养的重组细胞需要培养到桑椹胚或囊胚期时才可以移植到代孕母羊中，这是动物克隆技术的最后一道“工序”，这道“工序”称为胚胎移植。‎ ‎(3)为了降低克隆难度，核移植的供体细胞最好取自东方盘羊的胚胎干细胞，原因是胚胎干细胞的分化程度低，全能性高。‎ ‎[答案]　(1‎ ‎)细胞核的全能性　东方盘羊　重组细胞的主要遗传物质来自细胞核，而细胞核是东方盘羊提供的　(2)桑椹胚或囊胚　胚胎移植　(3)胚胎干细胞　胚胎干细胞的分化程度低，全能性高 ‎6．(2019·晋冀鲁豫名校高三模拟)我国科学家利用添加RNA酶抑制剂的提取液，从舞蹈症(人类单基因遗传病)患者的某细胞中提取出mRNA，利用mRNA合成致病基因(cDNA)，然后将cDNA整合到猪胎儿成纤维细胞的染色体上，再通过细胞核移植等技术成功培育出全球首例“舞蹈症”转基因模型猪。回答下列问题：‎ ‎(1)在提取液中添加RNA酶抑制剂的目的是______________。利用mRNA合成cDNA的原理是__________________。‎ ‎(2)在进行核移植过程之前，卵母细胞要进行去核处理的原因是____________________________。去核时，需进行显微操作，用微型吸管一并吸出__________________________。‎ ‎(3)构建的重组细胞在体外培养的条件一般是_____________(答3点)和无菌、无毒的环境。为保证体外培养重组细胞的无菌、无毒环境，除对培养液和所有培养用具进行无菌处理外，通常还要进行的操作是____________________和____________________________。‎ ‎(4)培养舞蹈症转基因模型猪的应用前景是____________________。‎ ‎[解析]　(1)根据题意，科学家通过提取mRNA，通过逆转录形成cDNA，因此在提取液中添加RNA酶抑制剂的目的是防止RNA被降解。利用mRNA合成cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则合成cDNA。‎ ‎(2)在进行核移植过程之前，卵母细胞要进行去核处理，以保证转基因模型猪的核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞。核移植的受体细胞一般选用MⅡ中期卵母细胞，通过显微操作技术去除次级卵母细胞的细胞核，由于减数第二次分裂的次级卵母细胞的细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。‎ ‎(3)细胞体外培养除需要提供一定的营养、适宜的温度和pH、无菌无毒的环境外，还需要一定的气体环境，因此构建的重组细胞在体外培养的条件需要满足一定的营养、温度和pH、气体环境和无菌、无毒的环境。为保证体外培养重组细胞的无菌、无毒环境，除对培养液和所有培养用具进行无菌处理外，‎ 通常还要进行的操作是在培养液中加入一定量的抗生素，以防止培养过程中的感染，以及定期更换培养液。‎ ‎(4)培养舞蹈症转基因模型猪可用于追踪研究舞蹈症的发病过程和寻找治疗疾病的方案，研究相关发病机制。‎ ‎[答案]　(1)防止RNA被降解　在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA　(2)保证转基因模型猪的核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞　细胞核和第一极体　(3)(适宜的)营养、温度和pH、气体环境(答3点即可)　在培养液中加入一定量的抗生素　定期更换培养液　(4)能追踪研究舞蹈症的发病过程和寻找治疗疾病的方案 ‎7．(2019·辽阳市高三模拟)如图表示通过现代生物技术制备单克隆抗体的两种途径，其中①～⑥表示相关过程。请分析并回答下列问题：‎ 注：V1基因是无限增殖的调控基因。‎ ‎(1)细胞A的名称是________。与通过传统方法获得的抗体相比，通过上述两种途径得到的单克隆抗体具有的显著优点是____________________。‎ ‎(2)通过过程④________可获得V1基因。用________技术可以获得更多的V1基因。‎ ‎(3)抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的生物活性________(填“相同”或“不相同”)，原因是_________________。‎ ‎(4)除通过上述途径获得的单克隆抗体外，请再写出一种目前应用动物细胞工程技术生产的生物制品：______________________。‎ ‎[解析]　(1)依题意并分析图示可知：从免疫的小鼠体内分离出的细胞A是浆细胞。单克隆抗体具有的显著优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。‎ ‎(2)过程④是以mRNA为模板获得V1基因的逆转录过程。欲获得更多的V1基因，可采用PCR技术进行扩增。‎ ‎(3)大肠杆菌为原核生物，其细胞中没有内质网和高尔基体，‎ 因此大肠杆菌产生的抗体2，其形成过程中没有经过内质网和高尔基体的加工；杂交瘤细胞中有内质网和高尔基体，所以杂交瘤细胞产生的抗体1，其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工。可见抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，但两者的生物活性不同。‎ ‎(4)疫苗、干扰素、生长因子、酶、激素等许多有重要价值的生物制品，都可以应用动物细胞工程技术来生产。‎ ‎[答案]　(1)浆细胞　特异性强、灵敏度高、可大量制备 ‎(2)逆转录　PCR　(3)不相同　抗体2是大肠杆菌产生的，其形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1是杂交癌细胞产生的，其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工　(4)疫苗、干扰素、生长因子、酶、激素等 ‎8．(2020·山东省等级考模拟)基因定点整合可替换特定基因，该技术可用于单基因遗传病的治疗。苯丙酮尿症是由PKU基因突变引起的，将正常PKU基因定点整合到PKU基因突变的小鼠胚胎干细胞的染色体DNA上，替换突变基因，可用来研究该病的基因治疗过程。定点整合的过程是：从染色体DNA上突变PKU基因两侧各选择一段DNA序列HB1和HB2，根据其碱基序列分别合成HB1和HB2，再将两者分别与基因HSV－tk1、HSV－tk2连接，中间插入正常PKU基因和标记基因neor，构建出如图所示的重组载体。重组载体和染色体DNA中的HB1和HB2序列发生交换，导致两者之间区域发生互换，如图所示。‎ ‎(1)构建重组载体时，常用的工具酶有______________________。该实验用小鼠胚胎干细胞作为PKU基因的受体细胞以培育出转基因小鼠，除了胚胎干细胞能大量增殖外，还因为胚胎干细胞______________________。‎ ‎(2)为获得小鼠的胚胎干细胞，可将小鼠囊胚中的________取出，并用__________________________处理使其分散成单个细胞进行培养，培养过程中大部分细胞会贴附在培养瓶的表面生长，这种现象称为________。‎ ‎(3)用图中重组载体转化胚胎干细胞时，会出现PKU 基因错误整合。错误整合时，载体的两个HSV－tk中至少会有一个与neor一起整合到染色体DNA上。已知含有neor的细胞具有G418的抗性。HSV－tk1、HSV－tk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡。转化后的胚胎干细胞依次在含有G418及同时含有G418和DHPG的培养液中进行培养，在双重选择下存活下来的是____________________的胚胎干细胞，理由是_________________________。‎ ‎(4)将筛选得到的胚胎干细胞培育成小鼠，从个体生物学水平检测，若小鼠______________________，说明PKU基因成功表达。‎ ‎[解析]　(1)构建基因表达载体时，需要使用的工具酶为限制酶和DNA连接酶；胚胎干细胞具有发育的全能性，且能大量增殖，常被用作受体细胞。‎ ‎(2)胚胎干细胞可来自囊胚的内细胞团，内细胞团细胞间相互黏连，可用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；动物细胞培养过程会出现贴壁生长。‎ ‎(3)由题意可知，含有neor的细胞具有G418的抗性，故在含G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor；HSV－tk1、HSV－tk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡，故能在含DHPG的培养液中存活说明转化后的胚胎干细胞中不含HSV－tk。 ‎ ‎(4)苯丙酮尿症患者体内缺乏一种酶，导致体内苯丙氨酸不能转化为酪氨酸，而大量转化为苯丙酮酸，在体内积累，随尿液排出，若转基因小鼠的尿液中不含大量苯丙酮酸，说明PKU基因正常表达。‎ ‎[答案]　(1)限制酶、DNA连接酶　具有发育的全能性　(2)内细胞团　胰蛋白酶或胶原蛋白酶　贴壁生长　(3)正确整合(含neor而不含HSV－tk) 　能在含有G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含neor，能在含DHPG的培养液中存活说明转化后的胚胎干细胞中不含HSV－tk　(4)尿液中不含大量苯丙酮酸