高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题2 细胞工程综合与测试课后作业题

单元形成性评价(二)(专题2)

(60分钟　100分)

一、选择题(共8小题,每小题2分,共16分)

1.(2019·北京高考)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是              (　　)

A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞

B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定

C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株

D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体

【解析】选D。本题考查基因工程的操作步骤以及单倍体育种方法。导入受体细胞的基因表达载体应含有目的基因和标记基因等,A项正确;对转基因植株可以用接种病原体的方法进行个体水平鉴定,B项正确;脱分化和再分化过程所用生长素和细胞分裂素的浓度比例不同,C项正确;经过花粉离体培养获得的幼苗是单倍体,需要经过秋水仙素诱导处理,使染色体数加倍,才能获得二倍体,D项错误。

2.(2021·武汉高二检测)通常选取皮肤烧伤患者的自身细胞(如具有分裂能力的成纤维细胞),经体外培养获得自体健康皮肤,再通过皮肤移植术对患者进行治疗。下列说法错误的是              (　　)

A.通常选取皮肤中分裂能力强、易培养的成纤维细胞或皮肤干细胞进行体外培养

B.用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞,有利于单个细胞与培养液充分接触

C.该细胞体外培养过程只需要提供O2,其呼吸产生的CO2足以维持培养液pH

D.与体外培养癌细胞过程相比,该患者皮肤细胞培养过程中会出现接触抑制现象

【解析】选C。根据题意,为治疗皮肤大面积烧伤的病人,皮肤中成纤维细胞或皮肤干细胞分裂能力强、易于体外培养,通常选取这些细胞进行体外培养更容易成功,A正确;用胰蛋白酶处理组织使其分散成单个细胞,可以使单个细胞与培养液充分接触,有利于细胞充分吸收培养液中的营养物质,B正确;动物细胞培养所需的气体主要有O2和CO2 ,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH,因细胞呼吸产生的不足以维持培养液的pH,才需要提供5%的CO2,C错误;癌细胞在营养充足的条件下具有无限增殖的能力,不会出现动物细胞培养过程中的接触抑制现象,D正确。

3.下列育种过程不能体现细胞或细胞核全能性的是 (　　)

A.将悬铃木无菌苗叶片细胞制成原生质体,培养得到再生植株

B.将甲流病毒外壳蛋白诱导的小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合,培养获得抗甲流抗体

C.将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,培养出大熊猫早期胚胎

D.将中华猕猴桃叶肉细胞与狗枣猕猴桃叶肉细胞融合,获得耐寒性提高的新品种

【解析】选B。将悬铃木无菌苗叶片细胞制成原生质体,培养得到再生植株,体现了细胞具有全能性,选项A正确;将甲流病毒外壳蛋白诱导的小鼠B细胞与骨髓瘤细胞融合,培养获得抗甲流抗体,没有形成完整的个体,不能体现细胞的全能性,选项B错误;将大熊猫的细胞核植入去核的兔子卵母细胞中,培养出大熊猫早期胚胎,体现了细胞核的全能性,选项C正确;将中华猕猴桃叶肉细胞与狗枣猕猴桃叶肉细胞融合,获得耐寒性提高的新品种,体现了细胞具有全能性,选项D正确。

【误区警示】(1)全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。

(2)细胞的全能性的体现以产生个体为标志,若无个体产生,则不能体现细胞的全能性。

　【补偿训练】

　对细胞全能性的表述正确的是 (　　)

A.没有离体的植物细胞也能表现出全能性

B.动物细胞融合标志着动物细胞全能性的实现

C.单克隆抗体的制备体现了细胞的全能性

D.花粉可培育成单倍体植株,是细胞全能性的体现

【解题关键】解题时要明确:细胞“具有”和“体现”全能性是不同的,具有全能性不一定体现出来。

【解析】选D。理论上讲,只要细胞含有该物种全套的遗传信息,它就具有发育成完整个体的潜能,即具有全能性,但细胞全能性要体现出来,必须经“离体”和“培养”后发育成完整个体,即实现由“细胞→个体”,A项错误;动物细胞融合以及单克隆抗体制备过程中,只有杂交细胞的出现,动物细胞并没有体现出全能性,B、C项均错误;花粉经离体培养得到单倍体植株,体现了花粉细胞的全能性,D项正确。

4.有一种“生物活性绷带”,其原理是先采集一些细胞标本,再让其在特殊膜片上增殖,5～7天后,将膜片敷到患者伤口上,膜片会将细胞逐渐“释放”到伤口处,并促进新生皮肤细胞生长,达到愈合伤口的目的。下列有关叙述中,错误的是              (　　)

A.采用异体皮肤移植会导致排异反应,主要是因为抗体对移植皮肤细胞有杀伤作用

B.培养在膜片上的细胞样本最好选择来自本人的干细胞

C.膜片“释放”的细胞能与患者自身皮肤愈合,与两者细胞膜上的糖蛋白有关

D.人的皮肤烧伤后易引起感染,主要是由于非特异性免疫机能受损所致

【解析】选A。采用异体皮肤移植会导致排异反应,主要是因为效应T细胞对移植的异体皮肤细胞有免疫杀伤作用,选项A错误;培养在膜片上的细胞样本最好选择来自本人的干细胞,这样不会发生排异反应,选项B正确;膜片“释放”的细胞能与患者自身皮肤愈合,与两者细胞膜上的糖蛋白的识别功能有关,选项C正确;皮肤是人体的第一道防线,属于非特异性免疫,因此人的皮肤烧伤后易引起感染,主要是因为非特异性免疫机能受损所致,选项D正确。

5.如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、分装后继续培养。下列判断错误的是              (　　)

A.B点之前的培养称为原代培养,之后的培养称为传代培养

B.接触抑制现象主要发生在AB段和DE段

C.分瓶后的每个培养瓶中的细胞群称为一个克隆

D.E点后的细胞大多数具有异倍体核型,可连续传代

【解析】选C。人们通常将动物组织消化后的初次培养称为原代培养,分瓶后的培养称为传代培养;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖,即会发生接触抑制现象如AB段;B点之后细胞继续生长,可见B点之后进行了传代培养,A正确; 在AB段和DE段细胞生长几乎停滞,可能发生了接触抑制,B正确;细胞克隆的最基本要求是必须保证分离出来的是一个细胞而不是多个细胞,C错误; 已获无限繁殖能力能持续生存的细胞系,称连续细胞系或无限细胞系,无限细胞系大多已发生异倍化,具有异倍体核型,D正确。

6.应用生物工程技术培育人们需要的生物新品种或新产品,提高了经济效益。下图表示培育生物新品种的过程,请据图判断下列叙述中正确的是              (　　)

A.图中①过程需要的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体

B.图中⑤过程需要的培养基中只需加入无机营养和植物激素

C.将prG导入细胞Ⅰ,则Ⅰ是浆细胞

D.要检测抗虫棉的抗虫特性,不需要做抗虫的接种实验,检测毒蛋白即可

【解析】选C。①过程是基因工程技术,用到的工具酶应该是限制酶、DNA连接酶,A项错误;⑤过程是植物组织培养,在脱分化阶段,由于细胞内没有叶绿体还不能进行光合作用,培养基中还需要加入有机营养,如蔗糖、氨基酸等,B项错误;产生抗体的是浆细胞,无限增殖调控基因的受体细胞就应该是浆细胞,C项正确;抗虫特性针对的是虫害,需要做抗虫的接种实验,D项错误。

7.(2021·石家庄高二检测)“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、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是              (　　)

A.除去细胞壁获得原生质体,可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶

 B.通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是使用PEG和灭活的病毒诱导

C.杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁

D.愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程

【解析】选C。除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶,A错误;诱导原生质体融合不能用灭活的病毒诱导,B错误;杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁,C正确;愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体属于再分化过程,D错误。

8.(2021·济南高二检测)如图是一种“生物导弹”的作用原理示意图,没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后会被机体清除。已知阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成,对正常细胞也有一定毒性。下列说法不正确的是              (　　)

A.将相关抗原注射到小鼠体内,可从小鼠脾脏中获得所需的单克隆抗体

B.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和转录

C.在治疗中,应同时注射非活化磷酸阿霉素和“生物导弹”

D.单克隆抗体特异性强,能减轻阿霉素对正常细胞的伤害

【解析】选A。单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成和分泌的,将相关抗原注射到小鼠体内,可从小鼠脾脏中获得所需的已免疫的B淋巴细胞,A错误;由于阿霉素可抑制DNA和RNA的合成,说明活化阿霉素能抑制细胞中的DNA的复制和转录过程,B正确;在治疗中,应将非活化磷酸阿霉素和“生物导弹”同时注射,单克隆抗体能与肿瘤细胞特异性结合,而碱性磷酸酶将非活化磷酸阿霉素转化成活化阿霉素,进而治疗癌症,C正确;单克隆抗体特异性强,阿霉素能定位杀死癌细胞,而且能减轻阿霉素对正常细胞的伤害,D正确。

二、非选择题(共9小题,共84分)

9.(8分)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。流程如图:

据图回答下列问题:

(1)该过程杂种细胞的培养离不开植物组织培养,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)等方面制订措施,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。 

(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__________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)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。 

【解析】(1)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订措施,减少污染;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。

(2)用于融合的两个细胞,一个是黑芥苗的叶肉细胞,一个是花椰菜的根部细胞,其中供体细胞特有的结构是叶绿体,因此可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。

(3)原生质体没有细胞壁的保护,需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定,避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性;原生质体通过再生细胞壁形成杂种细胞,进而形成愈伤组织。

(4)染色体在显微镜下能观察到,要观察染色体变异类型可以与双亲的进行比较,染色体要经过解离、漂洗、染色和制片后再使用显微镜进行观察。

(5)对杂种植株接种黑腐病菌,能正常生长的就是具有高抗性的杂种植株,从而可筛选出具有高抗性的杂种植株。

答案:(1)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)

(2)叶绿体

(3)保持原生质体完整性　细胞壁

(4)双亲(花椰菜和黑芥)

(5)黑腐病菌

　【补偿训练】

　马铃薯是种植广泛的农作物,病毒侵染后会导致产量大幅下降,培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答:

(1)马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒,因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中,经过人工培养获得脱毒苗。培养基中添加______________________(填激素名称),诱导离体细胞经过__________和____________完成组织培养过程,从而形成脱毒苗。为监控脱毒苗的质量,可采用____________的方法检测是否存在病毒的蛋白质。

(2)研究人员研究了茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响,实验结果如图。

实验结果表明,茎尖越小,__________,因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为__________mm。

【解析】(1)离体的植物组织必须通过植物组织培养技术,在生长素和细胞分裂素等植物激素的作用下,经脱分化形成愈伤组织,然后经再分化形成具有根、茎、叶的植物体。检测病毒的蛋白质要用抗原—抗体杂交法。

(2)据图可知,茎尖越小脱毒率越高,成苗率越低,当茎尖大小为0.27 mm时脱毒率和成苗率相对都较高。

答案:(1)生长素和细胞分裂素　脱分化　再分化　抗原—抗体杂交

(2)脱毒率越高,但成苗率越低　0.27 

10.(10分)(2021·石家庄高二检测)埃博拉病毒(EBO)是一类RNA病毒,其中EBOV是一种烈性的、泛嗜性的病毒,它首先破坏吞噬细胞,其次是肝、脾等细胞,进而导致血管通透性增加,出现严重的出血热现象。据此回答下列问题:

(1)EBOV感染者的血清中很难形成高浓度的抗体,这是因为________细胞受损,抗原处理、呈递过程受阻,严重影响了体液免疫的发生。 

(2)如图表示利用杂交瘤技术制备出抗EBO的单克隆抗体的过程。请回答下列问题:

①在制备过程中,先向小鼠体内注射适量的EBO,一段时间后,若小鼠血清中抗EBO的抗体检测呈阳性,则通过过程①从小鼠的________(内脏)中获得的甲细胞是________细胞;将该细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合。实践中常用____________作为促融剂,以提高过程②的成功率。 

②在单克隆抗体制备过程中,进行骨髓瘤细胞和B淋巴细胞诱导融合的操作后要进行两次筛选,第一次筛选用特定的________培养基筛选出________细胞,第二次筛选目的是获得__________________细胞。如果用到多孔培养皿培养,在对该类细胞进行克隆化培养的过程中会用到______________技术。 

③若要大量制备该单克隆抗体需要对所得杂交瘤细胞进行扩大培养,常用的培养方法有________培养和________培养。 

【解析】(1)根据题干信息“首先破坏吞噬细胞”可知,EBOV感染者的血清中很难形成高浓度的抗体的原因是病毒最先侵染并破坏吞噬细胞,影响抗原呈递,阻断了体液免疫的发生。

(2)①在制备过程中,先向小鼠体内注射适量的EBO,一段时间后,若小鼠血清中抗EBO的抗体检测呈阳性,再通过过程①从小鼠的脾脏中获得B淋巴细胞(或浆细胞);将该细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合,实践中常用聚乙二醇作为促融剂,以提高过程②细胞融合的成功率。

②在单克隆抗体制备筛选过程中,第一次筛选用特定的选择性培养基筛选出杂交瘤细胞,第二次筛选目的是获得能产生专一抗体的杂交瘤细胞。如果用到多孔培养皿培养,在对该类细胞进行克隆化培养的过程中会用到动物细胞培养技术。

③若要大量制备该单克隆抗体,对所得杂交瘤细胞常用的培养方法有体内、体外培养。

答案:(1)吞噬　(2)①脾脏　B淋巴(或浆)　聚乙二醇　②选择性　杂交瘤　能产生专一抗体的杂交瘤　动物细胞培养　③体内　体外

 11.(10分)不同类型的细胞表达不同的基因组合。那么不同类型的动物细胞都具有全套基因吗?科学家进行了如下图所示的克隆研究。Ⅰ～Ⅶ代表有关过程,a～h代表有关结构或个体。

(1)a细胞的名称是____________。选用该细胞作为核移植受体细胞的原因是__

__。 

(2)对b的操作方法通常是____________。若g是能产生人生长激素的羊,则培育g时,应将人生长激素基因导入____________,为了尽快获得大量的生长激素,但让g进行有性生殖会丢失目的基因,你将通过________________技术来实现。 

(3)从d中取出细胞进行培养时,一般不超过______代,原因是__。 

此培养过程中与植物细胞培养过程中所用的培养基有何不同?__。 

(4)如果图中的细胞均是人体细胞,则获得的h细胞或器官可用于供体本人组织器官的移植,其优点是____________________________。 

(5)上述过程中用到的生物技术有__________________________________(列举两项)。 

【解析】本题主要考查体细胞核移植技术的过程和应用前景。

(1)图中a细胞是去核卵母细胞。选用去核卵母细胞作为核移植受体细胞的原因一方面是体积大、易操作,且含丰富的营养物质,另一方面是去核卵母细胞的细胞质中含有促使细胞核表达全能性的物质。

(2)将供体细胞核注入去核的卵母细胞通常用显微注射法。若g是能产生人生长激素的羊,则培育g时,应将人生长激素基因导入移植的供体细胞核中。为了克服有性生殖会丢失目的基因的缺点,可通过核移植技术来实现,即将g羊的体细胞核或胚胎细胞核移入去核的卵母细胞,经过图示过程,再形成转入人生长激素基因的克隆羊。

(3)动物细胞进行培养时,如果不是为了获取不死细胞,一般不超过10代,原因是10代以内的细胞,其细胞核型不会发生变化。动物细胞培养与植物细胞(组织)培养所用培养基不同。动物细胞培养的培养基为液体培养基,通常要加入动物血清,植物细胞(组织)培养所用培养基为固体培养基,不需加血清。

(4)如果图中的细胞均是人体细胞,则获得的h细胞或器官可用于供体本人组织器官的移植,由于是自身细胞克隆培养形成的器官,所以不会发生免疫排斥反应。

(5)上述过程中用到的生物技术有动物细胞培养、核移植等。

答案:(1)(去核)卵母细胞　体积大、易操作,营养物质丰富,含有促使细胞核表达全能性的物质

(2)显微注射法　移植的供体细胞核　克隆(或核移植)

(3)10　10代以内的细胞,其细胞核型不会发生变化

此培养过程所用培养基一般是液体培养基,并加入动物血清

(4)不会发生免疫排斥反应

(5)动物细胞培养、核移植等

12.(10分)如图1是某实验室通过动物纤维母细胞获得单克隆抗体的实验研究,据图回答相关问题。

(1)图1中Y细胞的名称是______________。 

(2)①过程类似于植物组织培养技术中的__________过程;②过程的实质是__。 

(3)③过程中需用到的生物诱导剂是______________。 

(4)④处需要筛选,其目的是__________________。 

(5)若用含放射性32P标记的核苷酸的培养基培养Z细胞,能测到放射性32P的细胞器是____________。 

(6)研究表明,HER2/neu是一种原癌基因,它表达的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,目前已成为有效的生物治疗手段。 选择H蛋白作为单克隆抗体的作用靶点,是因为H蛋白在成年个体的正常组织中____________(填“低表达”或“高表达”)。H蛋白是一个跨膜蛋白,结构如图2所示,制备免疫小鼠所用的H蛋白(抗原)时,应构建____________区基因,转入原核细胞表达并提纯。 

【解析】(1)由题图可以知道,Y细胞表示受抗原刺激过的B淋巴细胞,能够产生特异性抗体。

(2)①过程是将已经分化的细胞培养成分化程度低的细胞,该过程类似于植物组织培养技术中的脱分化过程;②过程是细胞分化过程,其实质是基因的选择性表达。

(3)③表示动物细胞融合过程,常用灭活的病毒作为诱导剂诱导动物细胞融合。

(4)④处需要进行筛选,目的是筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。

(5)放射性32P标记的核苷酸是合成DNA或RNA的原料,Z细胞中含有DNA的细胞器只有线粒体,含有RNA的细胞器有线粒体和核糖体,所以能测到放射性32P的细胞器有核糖体、线粒体。

(6)H蛋白在多种恶性肿瘤特别是乳腺癌细胞中过量表达,因此H蛋白在正常组织中低表达;因为抗体主要存在于细胞外液中,因此根据H蛋白的结构图可以知道,若用制备免疫小鼠所用的H蛋白(抗原)时,应构建胞外区基因,转入原核细胞表现并提供。

答案:(1)抗原刺激过的B淋巴细胞(或已免疫的B淋巴细胞)

(2)脱分化　基因的选择性表达

(3)灭活的病毒

(4)筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞

(5)核糖体、线粒体　

(6)低表达　胞外

【补偿训练】

　　如图表示用生物工程制备人抗A抗体的过程。请回答下列问题:

(1)人的红细胞膜表面有具有识别作用的凝集原,其化学本质是____________;从免疫学角度看,这种凝集原是____________________。 

(2)图中细胞1是小鼠体内注入人A型血的红细胞后获得的____细胞,这种细胞具有______________的特点,但难以在体外培养。甲培养皿中培养的细胞2是从患骨髓瘤的小鼠体内获取的骨髓瘤细胞,这种细胞在体外培养时能____________,但不会产生抗体。 

(3)为了能充分发挥上述两种细胞各自的特点,经特殊处理,在促细胞融合因子的作用下,使两种细胞发生融合,形成图中的细胞3,这种细胞称为_________。把它放在乙培养皿中进行培养,则能产生大量的细胞群,这种方法称为___________。 

(4)过程①的主要目的是______________________________________________。通过过程②或③的培养方法能产生大量________________抗体。 

【解题关键】解答本题需注意两点:

(1)单克隆抗体的制备所用两种细胞的特点。

(2)诱导动物细胞融合后需要经过两次筛选。

【解析】(1)人红细胞膜表面的凝集原具有特异性,化学本质是糖蛋白,从免疫学角度看,它是抗原。

(2)(3)免疫后的B淋巴细胞能分泌特异性抗体,小鼠骨髓瘤细胞则可在体外培养条件下无限分裂、增殖,在选择培养基中,只有免疫后的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞(细胞3)才可存活。

(4)过程①的主要目的是筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞,过程②和③分别是体内培养和体外培养,以产生大量抗A单克隆抗体。

答案:(1)糖蛋白　抗原

(2)B淋巴(或免疫后的B淋巴)　产生单一的抗A抗体(或产生单一的特异性抗体)　大量增殖

(3)杂交瘤细胞　克隆化培养

(4)筛选出能产生单一抗A抗体的杂交瘤细胞　抗A单克隆

13.(8分)(2021·南京高二检测)如图为马铃薯—番茄植株的培育过程示意图。请据图回答:

(1)步骤①②应使用________和果胶酶处理细胞,去除植物细胞的细胞壁,获得________。 

(2)步骤③常用的化学试剂是________,与步骤④的完成相关的细胞器有________________(写出2种)。 

(3)步骤⑤应用的技术名称是________。该过程需要________两种植物激素共同作用。 

【解析】(1)步骤①②为去壁过程,植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,可采用纤维素酶和果胶酶处理细胞,去除植物细胞的细胞壁,获得原生质体。(2)步骤③表示人工诱导原生质体融合过程,常用的化学试剂是PEG(聚乙二醇);步骤④表示再生出新细胞壁,植物细胞壁的形成与高尔基体有关,且细胞壁的形成需要线粒体提供能量。(3)步骤⑤将杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术;植物组织培养过程需要生长素和细胞分裂素两种植物激素共同作用。

答案:(1)纤维素酶　原生质体　(2)PEG(聚乙二醇)　高尔基体和线粒体(2种需答全)　(3)植物组织培养　生长素和细胞分裂素

14.(8分)传统农作物往往是通过杂交获得的,随着生物工程技术的不断发展,新品种的培育途径逐渐被拓宽。目前至少有7种培育农作物新品种的途径被广泛应用。如图为水稻的几种不同的育种方法示意图。请据图回答:

(1)图中A→D所示的途径表示____________育种方式,A→B→C的途径表示____________育种方式。这两种育种方式相比较,后者优越性主要表现在__

______________。 两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,最简捷的途径是____________。 

(2)B方法为____________________。 

(3)E方法原理为__________。上述培育新品种的方法中原理相同的有______。 

(4)G所示过程可以采用花粉管通道法,这是基因工程操作的____________________环节。 

(5)人工种子萌发出的植株与天然种子萌发出的植株有何区别? _____________。 

【解析】(1)据图分析可知:A→D属于杂交育种,原理是基因重组;A→B→C的育种过程是单倍体育种,单倍体育种的原理是染色体数目变异;与杂交育种相比,单倍体育种能较快获得纯合子,明显缩短育种年限。两个亲本的基因型分别为AAbb和aaBB,这两对基因按自由组合定律遗传,要培育出基因型为aabb的新品种,让2个亲本杂交得到F1,F1自交得到F2,再从F2中选出基因型为aabb的品种即可,即最简捷的途径是A→D。(2)B获得单倍体的方法是花药离体培养。(3)E育种过程产生新基因,因此属于诱变育种,原理是基因突变。图中培育新品种原理相同的有A、D和G都属于基因重组;C和F都属于染色体数目变异。(4)G所示过程是基因工程育种,花粉管通道法是将目的基因导入受体细胞的方法之一。(5)人工种子萌发出的植株是无性生殖,能保持亲本的优良性状,天然种子萌发出的植株是有性生殖,可能发生性状分离而丧失其优良性状。

答案:(1)杂交　单倍体　能较快获得纯合子,缩短育种年限 　A→D　(2)花药离体培养　(3)基因突变　A、D和G,C和F　(4)目的基因导入受体细胞　(5)人工种子萌发出的植株是无性生殖,能保持亲本的优良性状,天然种子萌发出的植株是有性生殖,可能发生性状分离而丧失其优良性状

15.(10分)近年来烟草叶绿体基因工程在提高光合效率、抗性和品质等方面取得了研究进展。如图是将拟南芥果糖1,6-二磷酸醛缩酶基因(简称“醛缩酶基因”)转入烟草叶绿体基因组的部分流程示意图,请据图回答下列问题:

(1)图1中,利用PCR技术扩增拟南芥醛缩酶基因时,应选用的引物是______________。图2重组质粒中未标注出的必需元件还有______________,构建该重组质粒用的限制性核酸内切酶有______________。 

(2)将拟南芥醛缩酶基因导入烟草叶绿体基因组时,一般将含有目的基因的质粒包裹在金粉上,通过轰击进入叶绿体中,这种方法称为______________。叶绿体基因组中存在基因区和基因间隔区,应将目的基因导入叶绿体基因组中的基因间隔区,其原因是____________________________________。 

(3)检测目的基因是否成功导入受体细胞的方法是______________,该项技术用到的基因探针的制作方法是:在____________________________________上用放射性同位素等做标记。 

(4)若拟南芥醛缩酶基因在烟草叶绿体中成功表达,其活性是野生型烟草的1.4～1.9倍,在高CO2浓度下可达2.2倍,说明拟南芥醛缩酶通过______________来提高光合效率。 

【解析】(1)图1中,基因中两条链是反向平行的,故利用PCR技术扩增目的基因时,选引物时应该选方向相反且把目的基因包含在里面,故所选的引物是引物甲、引物丙。重组质粒应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点等,图2重组质粒中未标注出的必需元件还有复制原点,由图2可知,BamHⅠ会破坏标记基因,结合图1目的基因两端的限制酶切位点可判断构建该重组质粒用的限制性核酸内切酶应选择Hind Ⅲ和Bcl Ⅰ。(2)将目的基因导入烟草叶绿体基因组时,一般将含有目的基因的质粒包裹在金粉上,通过轰击进入叶绿体中,这种方法称为基因枪法。叶绿体基因组中存在基因区和基因间隔区,为避免对叶绿体自身的基因组的表达造成影响,应将目的基因导入叶绿体基因组中的基因间隔区。(3)检测目的基因是否成功导入受体细胞的方法是DNA分子杂交技术,该项技术用放射性同位素等做标记,含有目的基因的DNA单链片段作基因探针。(4)若拟南芥醛缩酶基因在烟草叶绿体中成功表达,其活性是野生型烟草的1.4～1.9倍,在高CO2浓度下可达2.2倍,说明拟南芥醛缩酶通过促进暗反应中CO2的固定来提高光合效率。

答案:(1)引物甲、引物丙　复制原点　Hind Ⅲ和Bcl Ⅰ　(2)基因枪法　避免对叶绿体自身的基因组的表达造成影响　(3)DNA分子杂交技术　含有目的基因的DNA单链片段　(4)促进暗反应中CO2的固定

16.(10分)如图为利用现代生物技术治疗遗传性糖尿病的流程示意图,请回答下列问题:

(1)获得重组细胞A利用了________技术。去掉卵母细胞核的目的是__________________________。将重组细胞A在体外培养至囊胚,获得胚胎干细胞。胚胎干细胞在________细胞上,或添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。 

(2)体外培养重组细胞时,应定期________,防止代谢产物积累对细胞自身造成伤害。传代培养时需要用________处理贴满瓶壁的细胞,然后________继续培养。 

(3)将正常胰岛素基因导入胚胎干细胞通常采用的方法是________________。定向诱导使重组细胞B分化成胰岛样细胞。检测胰岛样细胞胰岛素的分泌量,可将其放在较高浓度的____________培养液中,保温一定时间后检测。 

【解析】(1)获得重组细胞A利用了核移植技术。去掉卵母细胞核的目的是使重组细胞(胚胎)的性状主要由供体细胞核决定。将重组细胞A在体外培养至囊胚,获得胚胎干细胞。胚胎干细胞在饲养层细胞上,或添加抑制因子的培养液中,能够维持不分化的状态。(2)体外培养重组细胞时,应定期更换培养液,防止代谢产物积累对细胞自身造成伤害。传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴满瓶壁的细胞,然后分瓶继续培养。(3)将正常胰岛素基因导入胚胎干细胞通常采用的方法是显微注射法。胰岛素具有降低血糖浓度的作用,因此检测胰岛样细胞是否具有胰岛B细胞的正常生理功能,可以将胰岛样细胞放在较高浓度的葡萄糖培养液中,保温一定时间后,检测胰岛素的分泌量。

答案:(1)核移植　使重组细胞(胚胎)的性状主要由供体细胞核决定　饲养层

(2)更换培养液　胰蛋白酶　分瓶

(3)显微注射法　葡萄糖

17.(10分)(2021·湖南选择考) M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验,将外源DNA片段F插入M基因的特定位置,再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得M基因失活的转基因克隆动物A,流程如图所示。回答下列问题:

(1)在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是___________,这类酶能将特定部位的两个核苷酸之间的____________________断开。 

(2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是___________________________________。 

(3)与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率更低,原因是__。 

从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,在形态上表现为_______(答出两点即可), 

功能上具有____________________。 

(4)鉴定转基因动物:以免疫小鼠的______淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,筛选融合杂种细胞,制备M蛋白的单克隆抗体,简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路: ____________________。 

【解析】(1)基因工程中切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶),限制性核酸内切酶作用于其所识别序列中两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。 (2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)由于动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难,故与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率低。胚胎干细胞在形态上表现为细胞体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。(4)制备M蛋白的单克隆抗体的大致过程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞,制备M蛋白的单克隆抗体;已知M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达,若要利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活,利用M蛋白的单克隆抗体与破碎的肝细胞提取液进行抗原—抗体杂交检测,若出现杂交带,则克隆动物A中M基因没有失活;若没有出现,说明M基因在克隆动物A中已失活。

答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶)　磷酸二酯键

(2)清除代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害

(3)动物胚胎细胞分化程度低,恢复其全能性相对容易,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难　细胞体积小,细胞核大,核仁明显(任选两点作答)　发育的全能性

(4)B　利用M蛋白的单克隆抗体与破碎的肝细胞提取液进行抗原—抗体杂交检测,若出现杂交带,则克隆动物A中M基因没有失活;若没有出现,说明M基因在克隆动物A中已失活。