2023届高考生物二轮复习细胞工程与胚胎工程作业含答案

这是一份2023届高考生物二轮复习细胞工程与胚胎工程作业含答案，共28页。试卷主要包含了自体移植，27 mm，30等内容，欢迎下载使用。
专题27　细胞工程 A组
复杂情境
1.试管婴儿(2022广东一模,22)为进一步优化生育政策,我国现实施一对夫妻可以生育三个子女的政策。目前,我国每年试管婴儿数量逾20万例次。如图为试管婴儿的培育过程示意图。

回答下列问题:
(1)常用　　　　　　　激素刺激排卵。试管婴儿涉及的生物工程技术主要有　　　　　　　(答出两点即可)。 
(2)胚胎在植入前会进行基因检测,需利用PCR技术扩增DNA。PCR技术需使用的酶是　　　　　　　,引物的作用是　　　　　　　　　。若要筛查血友病基因,则该基因探针的设计方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)胚胎在植入前还要进行染色体检查,请分析该技术对人口优生的益处与对性别比例的潜在影响:①对优生的益处是　　　　　　　　　;②对性别比例的潜在影响是　　　　　　　　　　。(列出一点即可) 
答案　(1)促性腺　体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植　(2)Taq DNA聚合酶(耐高温的DNA聚合酶)　与DNA母链通过碱基互补配对结合后,使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸　在含有血友病基因的DNA片段上用放射性同位素标记　(3)规避染色体病　可能用于选择胎儿性别
解析　(1)试管婴儿是通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精并通过培养发育为早期胚胎后,再经移植后产生后代,可见试管婴儿涉及的技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术;常用促性腺激素刺激排卵。(2)PCR技术需使用的酶是Taq DNA聚合酶(耐高温的DNA聚合酶),引物的作用是与DNA母链通过碱基互补配对结合后,使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸;基因探针是指一段带有检测标记,且顺序已知的、与目的基因互补的核酸序列(DNA或RNA),所以若要筛查血友病基因,则该基因探针的设计方法是在含有血友病基因的DNA片段上用放射性同位素标记。(3)根据染色体检查可以规避染色体病,预防患儿的出现,同时也可被检测出性别,可能用于选择胎儿性别。
复杂陌生情境
2.性别决定基因(2022湛江一模,22改编)SRY基因是哺乳动物Y染色体上具有决定雄性性别作用的基因片段。某人的性染色体组成为XX,但表现为男性体征,调查发现其1条X染色体上带有Y染色体的DNA片段。回答下列相关问题:
(1)在确定该DNA片段中是否含有SRY基因时,先从被测试者细胞中提取该DNA片段,然后和引物混合,进行PCR扩增,在PCR的延伸阶段,需加热至72 ℃左右,主要依据　　　　和防止DNA变性等因素。最后,用　　　　作为探针对扩增产物进行检测,若出现阳性反应,则　　　　(填“含有”或“不含有”)SRY基因。 
(2)为验证该DNA片段能否决定雄性性别,将含该DNA片段的基因表达载体导入小鼠体内。一种操作方法是将目的基因导入雄原核,而不是雌原核(过程如图),这样操作的主要原因是　　　　　　　　　　　　(从形态差异角度回答)。 

(3)为筛选出性染色体组成为XX的小鼠胚胎,可对囊胚时期胚胎的滋养层细胞进行鉴别。将符合条件的早期胚胎移入代孕母鼠子宫中,胚胎移植时代孕母鼠的选择条件是　　　　　　　　　　　　。在获得的子代小鼠中出现　　　　(性别)小鼠,证明该DNA片段含SRY基因。 
答案　(1)保证Taq DNA聚合酶所需温度条件　(标记的)含SRY基因的DNA片段　含有　(2)雄原核较大,更容易容纳外源DNA(或更容易操作,合理即可)
(3)同种、生理状态相同　雄性
解析　(1)在PCR的延伸阶段中,需要将温度升至72 ℃左右,主要是保证Taq DNA聚合酶所需温度条件,促进反应快速进行,同时防止温度过高引起DNA变性。在对扩增产物进行检测时,需要用标记的含SRY基因的DNA片段作为探针进行DNA分子杂交,若出现阳性反应,则说明含有SRY基因。(2)在验证该DNA的功能时,需将该DNA片段通过载体导入受体细胞中。因为精子进入次级卵母细胞后形成的雄原核体积较雌原核大,所以可将基因表达载体导入易操作的雄原核。(3)当该DNA片段导入受体细胞后,可控制小鼠的性别,使小鼠表现为雄性,但应排除原细胞中Y染色体的影响,所以可对囊胚的滋养层细胞的性染色体进行鉴别并选取性染色体组成为XX的小鼠胚胎。选择接受胚胎的受体母体时,应选择同种、生理状态相同的个体。

专题27　细胞工程 B组
情境应用
复杂情境
1.不同脱毒方法的效果(2022天津和平一模,8)滁菊为菊科多年生草本植物,长期营养繁殖易造成病毒积累,导致滁菊花色劣变。某科研小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,结果见表。如图是对不同试管苗进行RT-PCR(逆转录PCR)后的电泳示意图(引物根据CVB的基因序列设计),下列叙述错误的是　(　　)

不同脱毒方法对滁菊茎尖脱毒率的影响
脱毒方法
样本存活数
脱除CSVd率
脱除CVB率
茎尖分生组织培养
77
20.78
44.16
热处理结合茎尖培养
71
36.62
63.38
病毒唑结合茎尖培养
71
46.48
49.30
A.RT-PCR技术中用到的酶有逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶
B.热处理、病毒唑处理后,试管苗存活率下降
C.试管苗2、5尚未脱毒成功,3、4已脱去CSVd和CVB
D.只脱除CSVd时,可选择病毒唑结合茎尖分生组织培养
答案　C　逆转录过程需要用到逆转录酶,PCR过程需要用到耐高温的DNA聚合酶,A正确;相比于对照组,热处理、病毒唑处理后,样本存活数均减少,则试管苗存活率均下降,B正确;由图可知,试管苗2、5电泳结果显示标准片段之外的阳性结果,试管苗3、4则没有,说明试管苗3、4成功脱去CVB,试管苗2、5未能脱去CVB,本实验没有设计CSVd的基因序列,不能确定是否脱去CSVd,C错误;观察表格发现,病毒唑结合茎尖培养时,脱除CSVd率最高,适用于只脱除CSVd,D正确。
2.双特异性抗体(2022江苏南通模拟预测,13)科研人员在杂交瘤细胞的基础上获得了双杂交瘤细胞,能够产生双特异性抗体,该抗体可以同时结合两种抗原。抗体由两条重链和两条轻链组成,重链和轻链均分为恒定区和可变区,两条重链依赖于A1或B1进行组装(A1与B1相同),重链与轻链的组装依赖于恒定区A2、a或B2、b(a与b相同),如图1。因此双杂交瘤细胞产生的抗体种类较多,其中有一种抗体能同时与抗原α与β结合,称为双特异性抗体,如图2。下列相关叙述错误的是(　　)


A.科研人员将抗原α、β分别注射到小鼠体内引起体液免疫,浆细胞分泌相应抗体
B.制备杂交瘤细胞时,需将小鼠的脾脏组织用胰蛋白酶处理获得单个细胞后,再与小鼠的骨髓瘤细胞融合,多次筛选得到两种杂交瘤细胞
C.诱导动物细胞融合的常用方法有PEG融合法、电融合法和灭活病毒诱导法等
D.图2中若1是A2,则 2、3、4、5、6分别对应a、B2、b、α、β
答案　D　图2抗体是双杂交瘤细胞产生的双特异性抗体,能同时与抗原α与β结合。可变区的重链1和2位置存在A2和B2,若1是A2,则2为B2,根据图1信息(a与A2在可变区结合α,b与B2在可变区结合β)判断,图2中3与1(A2)在可变区结合5,故3对应a,5对应α,4与2(B2)在可变区结合6,故4对应b,6对应β,因此 2、3、4、5、6分别对应B2、a、b、α、β,D错误。
复杂陌生情境
3.干细胞的诱导与培养(2022湖南普通高中学业水平选择性考试考前演练三,22)诱导性多能干细胞(iPS细胞)最初是日本科学家山中伸弥于2006年利用病毒载体将四个转录因子(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)的组合转入分化的体细胞中,使其重编程而得到的类似胚胎干细胞和胚胎APSC多能细胞的一种细胞类型。2007年11月,由中国科学家俞君英领衔的Thompson实验室和山中伸弥实验室几乎同时报道,利用iPS技术同样可以诱导人皮肤纤维母细胞成为几乎与胚胎干细胞完全一样的多能干细胞。如图1表示的是我国科学家获得iPS细胞,再将iPS细胞转入小鼠乙体内培养的过程,图2表示研究人员利用小鼠(2N=40)获取单倍体胚胎干细胞的一种方法,请回答下列问题:


(1)图1过程中,成纤维细胞转变为iPS细胞,类似于植物组织培养中的　　　　过程。 
(2)研究人员将iPS细胞团注射到缺乏T细胞的小鼠体内,细胞团能继续生长,由此可推测图1中iPS细胞团逐渐退化的原因可能是　　　　　　　　　　　　。 
(3)图2中,研究人员给小鼠丙注射促性腺激素,目的是　　　　　　　,再利用SrCl2溶液处理后体外培养至　　  　  　(填序号及名称),再筛选出　　　　　    　　。 
(4)研究发现,单倍体胚胎干细胞有发育全能性,该技术培育的单倍体动物可成为研究
　　　　　(填“显性基因”或“隐性基因”)功能的理想细胞模型。为提高胚胎的利用率,可以采用胚胎分割技术,应该选用发育良好、形态正常的　　　　　阶段的胚胎进行分割。 
(5)胚胎工程最后一道工序的实质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)脱分化　(2)小鼠乙发生免疫排斥反应,使得iPS细胞团失去生命力　(3)使其超数排卵(或使雌性小鼠超数排卵)　④囊胚期　单倍体胚胎干细胞
(4)隐性基因　桑葚胚或囊胚　(5)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移
解析　(1)图1过程中,成纤维细胞转变为iPS细胞,即从高度分化的细胞转变为分化程度低的细胞,过程类似于植物组织培养中的脱分化过程。(2)将iPS细胞团注射到缺乏T细胞的小鼠体内,细胞团能继续生长,由此可推测图1中iPS细胞团逐渐退化的原因是小鼠乙发生免疫排斥反应,使得iPS细胞团失去生命力。(3)图2中,对实验小鼠丙注射促性腺激素的目的是使其超数排卵,从而获得更多的卵母细胞,利用SrCl2溶液处理、激活卵母细胞,并在体外培养至④囊胚期,再筛选出单倍体胚胎干细胞。(4)单倍体胚胎干细胞能分化形成不同功能的细胞、组织和器官,该技术培育的单倍体动物可成为研究隐性基因功能的理想细胞模型。进行胚胎分割时,应该选用发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚阶段的胚胎进行分割。(5)胚胎工程最后一道工序是胚胎移植,胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

专题二十七　细胞工程 C组
情境应用
简单情境
1.植物体细胞杂交的应用(2022北京东城一模,14)青枯病是一种严重危害马铃薯的病害,茄子对青枯病具有一定抗病性。尝试通过植物体细胞杂交技术培育抗青枯病的马铃薯新品种,在获得的90个杂种植株中,有6个具有明显的青枯病抗性。下列相关叙述错误的是(　　)
A.通过灭活病毒诱导马铃薯细胞与茄子细胞融合,进一步筛选出杂种细胞
B.杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失可以解释并非所有杂种植株均抗病
C.利用PCR技术可以检测杂种植株中是否具有来自茄子的青枯病抗性基因
D.茄子和马铃薯之间存在生殖隔离,不宜采用杂交育种培育抗病马铃薯
答案　A　常用物理法或化学法诱导植物原生质体融合,灭活的病毒只能诱导动物细胞融合,A错误;茄子对青枯病具有一定抗病性,说明其细胞内含有抗青枯病的抗病基因,但在获得的90个杂种植株中,只有6个具有明显的青枯病抗性,可能是因为杂种细胞中来自茄子的染色体随机丢失,导致并非所有杂种植株均抗病,B正确;可以利用PCR技术扩增茄子的青枯病抗性基因,从而检测杂种植株中是否具有该基因,C正确;茄子和马铃薯属于不同的物种,两者之间存在生殖隔离,不宜采用杂交育种培育抗病马铃薯,D正确。
2.世界首例体细胞克隆猴——“中中”和“华华”诞生(2022北京西城一模,13)如图是中国科学家首次用体细胞核移植技术克隆出两只猕猴的简单流程,相关叙述错误的是(　　)

A.培养供体体细胞的培养液中常需添加动物血清
B.卵母细胞去核和体细胞注射常在显微镜下操作
C.克隆猴的诞生利用了体外受精和胚胎移植技术
D.克隆后代的遗传物质与供体体细胞不完全一致
答案　C　由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚,培养供体体细胞的培养液中常需添加动物血清以补充其发育所需的物质,A正确;卵母细胞去核和体细胞注射常在显微镜下操作,B正确;克隆猴培育过程中需要运用核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术,是一种无性生殖方式,没有进行体外受精,C错误;克隆后代与供体体细胞的遗传物质不完全一致是因为供体只提供了核基因,细胞质基因来自去核卵母细胞,D正确。
3.动物体细胞核移植——克隆羊多莉(2022北京海淀二模,13)科研人员用电融合的方法诱导母羊的乳腺上皮细胞与另一只羊的去核卵细胞融合,然后将重构胚移植到代孕母羊的体内,最终培育出了克隆羊多莉。下表是科学家获得的部分实验数据,下列相关叙述,不合理的是(　　)
实验组别序号
①
②
核供体细胞
6岁母羊的乳腺上皮细胞
发育到第9天的早期胚胎细胞
融合成功细胞数
277
385
早期发育成功胚胎数
29
90
移植后成功怀孕母羊数/代孕母羊数
1/13
14/27
出生并成活羔羊数
1(多莉)
4

A.两组羔羊性状主要与核供体母羊相同
B.②组比①组成功率高,可能因为胚胎细胞分化程度低
C.本实验涉及细胞培养、核移植和胚胎分割技术
D.克隆技术应用于人类,可能存在一定的伦理风险
答案　C　题干中的羔羊是利用动物细胞核移植技术培育的,羔羊的遗传物质几乎全部来自核供体母羊,所以性状主要与核供体母羊相同,A正确;组别①为体细胞核移植,②为胚胎细胞核移植,从数据可知胚胎细胞核移植的成功率高,可能因为胚胎细胞分化程度低,表达全能性相对容易,B正确;本实验涉及的技术有动物细胞培养、核移植、胚胎移植等,没有进行胚胎分割,C错误;将克隆技术应用于克隆人类一旦成功,将严重威胁人类社会的稳定,打破原有的人际关系,可能会引发一系列社会伦理、道德和法律问题,D正确。
复杂情境
4.自体移植(2022北京海淀二模,19)
自体移植离我们还远吗?
2022年3月,我国科学家通过两个关键因子,诱导DNA 去甲基化,将人类多能性干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞(简称8CL细胞)。这是目前全球通过无转基因、快速和可控的方法,获得的体外培养的“最年轻”的人类细胞。相比于诱导多能干细胞(简称iPS细胞),这些细胞不仅能分化成胎盘组织,还有潜力发育成更成熟的器官。该研究成果,让我们相信自体移植离我们不再遥远。
人体许多疾病或意外伤害,都是由组织或器官受到损伤而引起的。器官移植是治疗此类疾病的有效方法之一,但器官移植患者需服用药物降低自身免疫系统的功能,这会增加被病原体感染的概率,甚至出现恶性肿瘤的风险。
随着干细胞技术的发展,科研人员探索利用自体器官移植解决上述问题。胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化形成机体的所有组织、器官甚至个体的潜能。由于ES细胞的来源有限,限制了它在医学上的应用。
2006年,科学家利用病毒将原癌基因(c-Myc)、抑癌基因(KIf4)、Sox2和Oct4等转入高度分化的小鼠成纤维细胞中,获得iPS细胞。在探索肌萎缩侧索硬化(ALS,俗称“渐冻症”)的治疗中,科研人员利用iPS细胞诱导分化成异常的运动神经元建立ALS疾病模型,用于进行大规模药物筛选及药效机制研究。在1型糖尿病的治疗中,iPS细胞定向分化为胰岛B细胞,将其输入患者体内,替代被破坏的胰岛B细胞,显著改善了患者的血糖控制。
从ES细胞到iPS细胞,再到8CL细胞的技术突破,都为早期胚胎发育的基础研究提供了一种新的体外研究系统,有助于我们了解早期胚胎发育和疾病发生之间的关系,以及研究和治疗出生缺陷和各种发育疾病,也使个体化器官再生最终有可能成为现实。
(1)ES细胞和8CL细胞具有　　　　性,其分化过程从分子水平上看是　　　　　　　的结果。 
(2)利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中,转入c-Myc、KIf4、Sox2和Oct4等的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)结合文中信息,下列可以应用iPS细胞实现的有　　　　。 
A.利用iPS细胞研究完整的哺乳动物胚胎发育过程
B.利用iPS细胞分化获得神经元,用于治疗阿尔茨海默病
C.利用iPS细胞诱导形成疾病模型细胞,对药物的安全性和有效性进行检测
D.诱导人的 iPS 细胞形成囊胚并植入子宫,使其进一步发育成新个体
(4)与异体器官移植相比,自体器官移植的优势是　　　　　　　　　。 
(5)相较于ES细胞和iPS细胞,我国科学家研究获得的8CL细胞的优势:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)全能　基因选择性表达　(2)诱导已分化细胞转变为未分化细胞　(3)BC　(4)可避免免疫排斥　(5)8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高/8CL细胞比ES细胞和iPS细胞“更年轻”/8CL细胞来源更多,可以规避伦理问题
解析　(1)分析材料,胚胎干细胞(简称ES细胞)存在于早期胚胎中,具有分化形成机体的所有组织、器官甚至个体的潜能,8CL细胞和ES细胞具有全能性;细胞分化的实质是基因的选择性表达。(2)iPS细胞是经成纤维细胞诱导分化得到的,成纤维细胞属于已分化的细胞,故利用成纤维细胞获得iPS细胞的过程中,转入c-Myc、KIf4、Sox2和Oct4等的作用是诱导已分化细胞转变为未分化细胞。(3)结合材料“使个体化器官再生最终有可能成为现实”可知,目前的技术水平还不能将iPS细胞培育为个体,故不能用于研究完整的哺乳动物胚胎发育过程。诱导人的iPS细胞形成囊胚并植入子宫,使其进一步发育成新个体,会对人类现有的伦理道德观念造成冲击,A、D错误;由材料“科研人员利用iPS细胞诱导分化成异常的运动神经元建立ALS疾病模型”可知,利用iPS细胞分化能获得神经元并形成阿尔茨海默病疾病模型细胞治疗该病,也可以对药物的安全性和有效性进行检测,B、C正确。(4)与异体器官移植相比,自体器官移植的遗传物质来自病人自身,可避免免疫排斥。(5)相较于ES细胞和iPS细胞,我国科学家研究获得的8CL细胞的优势是:8CL细胞比ES细胞和iPS细胞的全能性更高也“更年轻”,且8CL细胞来源更多,可以规避伦理问题。
专题26　细胞工程与胚胎工程 D组
情境应用
简单情境
1.紫草宁(2022德州二模,20)(不定项)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。科研人员利用紫草外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中进行悬浮培养,以获得更多的紫草宁。下列说法正确的是(　　)
A.外植体细胞经诱导后基因选择性表达,形成愈伤组织
B.需要将愈伤组织分散成单个细胞后再进行悬浮培养
C.需要在培养液中加入大量蔗糖以提供植物细胞所需的能量
D.悬浮培养可增加细胞与营养物质的接触面积,有利于细胞生长
答案　ABD　外植体经过诱导发生脱分化过程,形成愈伤组织,其实质是基因的选择性表达,A正确;由于需要在液体培养基中培养,因此需要将愈伤组织分散成单个细胞后再进行悬浮培养,B正确;在悬浮培养过程中,蔗糖的主要作用是维持渗透压,另外需加入适量的蔗糖而不是大量的,C错误;悬浮培养可增加细胞与培养液的接触面积,有利于细胞生长,D正确。
2.诱导多能干细胞(2022德州二模,14)Rag基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员通过诱导Rag基因缺失小鼠的体细胞获得诱导多能干细胞(iPS细胞),然后将Rag基因导入iPS细胞并诱导使其分化为造血干细胞,再移植到Rag基因缺失小鼠体内进行治疗。下列分析错误的是(　　)
A.诱导获得iPS细胞时需要在体细胞中表达一些关键基因
B.培养iPS细胞时需提供95%空气和5%CO2的混合气体环境
C.利用显微注射技术可以将Rag基因直接注入iPS细胞
D.利用iPS细胞进行治疗存在导致小鼠发生肿瘤的风险
答案　C　诱导获得iPS细胞是脱分化的过程,其实质是基因的选择性表达,需要在体细胞中表达一些关键基因,A正确;培养iPS细胞时需提供95%空气(提供氧气,有助于细胞呼吸)和5%CO2(有助于维持培养液的pH)的混合气体环境,B正确;直接注射基因容易导致基因丢失,一般需要将Rag基因和载体连接形成重组DNA分子再显微注射到iPS细胞,C错误;iPS细胞为多能干细胞,可以诱导其进行不同方向的分化,利用iPS细胞进行治疗存在导致小鼠发生肿瘤的风险,D正确。
3.植物体细胞杂交(2022枣庄二模,15)科学家利用马铃薯和西红柿叶片分离原生质体并进行细胞杂交,最终获得了杂种植株,相关过程如图所示。有关分析正确的是(　　)

A.过程①应将叶片上表皮向上,置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中
B.过程②中的原生质体由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质构成
C.④过程可用高Ca2+—低pH融合法,目的是促进原生质体融合
D.⑤进行脱分化和再分化过程,杂种植株一定具有马铃薯和西红柿的优良性状
答案　A　①过程为去除细胞壁以获得原生质体,应将叶片下表皮的一面朝下(能与溶液接触),原生质体没有细胞壁,为避免原生质体吸水破裂,将叶片置于含纤维素酶和果胶酶的等渗或略高渗溶液中,A正确;原生质层是由细胞膜、液泡膜以及这两层膜之间的细胞质组成的,而原生质体包括细胞膜、细胞质和细胞核,B错误;诱导原生质体融合的化学法包括聚乙二醇(PEG)融合法、高Ca2+—高pH融合法等,C错误;由于杂种细胞基因的表达会相互影响等,获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状,D错误。
知识归纳　植物体细胞杂交要将不同种的植物细胞诱导融合成一个杂种细胞,再利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株,体现的生物学原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
复杂情境
4.“异源囊胚补全法”(2022聊城二模,20)(不定项)研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞培育出的肾元祖细胞导入囊胚,然后移植到去除生肾区既存的肾元祖细胞的母猪体内,培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并实际应用于移植医疗(如图所示)。下列说法正确的是(　　)

A.培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂
B.过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团
C.过程③操作之前需对代孕母猪进行超数排卵和同期发情处理
D.该技术培育的人源肾脏不必考虑肾移植个体之间的遗传差异
答案　AB　培育人源肾元祖细胞需向iPS细胞培养液中加入定向诱导分化剂从而获得肾元祖细胞,A正确;过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团,从而保证人源肾元祖细胞的正常发育,B正确;过程③操作之前需对代孕母猪进行同期发情处理,不需要进行超数排卵处理,因为代孕母猪不提供卵母细胞,C错误;该技术培育的人源肾脏依然需要考虑肾移植个体之间的遗传差异,因为该方法获得的肾脏可能含有囊胚的内细胞团细胞发育的部分,D错误。
专题二十七　细胞工程 E组
情境应用
简单情境
1.滁菊茎尖脱毒(2022天津和平一模,8)滁菊为菊科多年生草本植物,长期营养繁殖易造成病毒积累,导致滁菊花色劣变。某科研小组比较了3种脱毒方法对滁菊体内菊花B病毒(CVB)和菊花矮化类病毒(CSVd)脱除的效果,结果如表;如图是对不同试管苗进行RT-PCR(逆转录PCR)后的电泳示意图(引物根据CVB的基因序列设计),下列叙述错误的是(　　)

不同脱毒方法对滁菊茎尖脱毒率的影响

脱毒方法
样本存活数
脱除CSVd率
脱除CVB率
茎尖分生组织培养
77
20.78
44.16
热处理结合茎尖培养
71
36.62
63.38
病毒唑结合茎尖培养
71
46.48
49.30

A.RT-PCR技术中用到的酶有逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶
B.热处理、病毒唑处理后,试管苗存活率下降
C.试管苗2、5尚未脱毒成功,3、4已脱去CSVd和CVB
D.只脱除CSVd时,可选择病毒唑结合茎尖分生组织培养
答案　C　逆转录过程需要用到逆转录酶,PCR过程需要用到耐高温的DNA聚合酶,A正确;热处理和病毒唑处理后,相比于对照组,样本存活数减少,存活率下降,B正确;2、5有电泳条带,3、4无电泳条带,说明3、4成功脱去CVB,2、5未能脱去CVB,因没有设计CSVd的基因序列,本实验不能确定是否脱去CSVd,C错误;观察表格发现,病毒唑结合茎尖培养时,CSVd脱除率最高,可用于只脱除CSVd,D正确。
2.马铃薯脱毒和抗毒(2022天津和平一模,16节选)马铃薯是种植广泛的农作物,病毒侵染后导致产量大幅下降,培育脱毒和抗毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答问题:

(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。培养基中添加植物激素的作用是诱导离体细胞经过　　　　　　、　　　　　　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　　　　　　的方法检测病毒的蛋白质。 
(2)研究人员研究了茎尖外植体大小对马铃薯苗成活率和脱毒率的影响,实验结果如图所示。该结果表明,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　　　　　　。 
答案　(1)脱分化　再分化　抗原—抗体杂交
(2)成苗率越低,脱毒率越高　0.27 mm
解析　(1)培养基中添加生长素和细胞分裂素的作用是诱导离体的组织或细胞经脱分化形成愈伤组织,愈伤组织经再分化形成幼苗;检测脱毒苗质量,可采用抗原—抗体的方法检测病毒的蛋白质。(2)由图可知,茎尖越小,脱毒率越高,但成苗率越低。在茎尖外植体大小为0.27 mm时,脱毒率和成苗率均较高,因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.27 mm。
复杂情境
3.抗病植株培育(2022天津河东一模,13)花椰菜(2n=18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑,紫罗兰(2n=14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种。

图1
(1)科研人员分别取紫罗兰叶肉细胞和黑暗处发芽的花椰菜胚轴细胞,过程①经　　　　　　　　酶处理后,得到两种原生质体。过程②用　　　　试剂诱导两种原生质体融合,显微镜下选择特征为　　　　　的细胞,经　　　　　　技术形成试管苗。进一步选择叶片形态特征介于二者之间的植株作为待测植株。 
(2)通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白,结果图2所示。据图判断,　　　号为杂种植株。 

图2
注:Ⅰ为花椰菜,Ⅱ为紫罗兰
(3)科研人员将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上,一段时间后,测定　　　　的百分比,以筛选抗病性强的杂种植株。 
答案　(1)纤维素酶和果胶　PEG　含有叶绿体且形态较大　植物组织培养　(2)4、5　(3)病斑面积占叶面积
解析　(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,所以要获得原生质体需要用纤维素酶和果胶酶处理;诱导原生质体融合可以用PEG试剂。实验材料选择的是紫罗兰的叶肉细胞,所以显微镜下选择特征为含有叶绿体且形态较大的细胞,经植物组织培养技术形成试管苗。(2)若为杂种植株,则应含有花椰菜和紫罗兰的特异性蛋白。据图可知,4号和5号植株中检测到了花椰菜和紫罗兰的特异性蛋白,则4、5号为杂种植株。(3)筛选抗病性强的杂种植株的基本实验思路是将病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上,一段时间后,测定病斑面积占叶面积的百分比,以筛选抗病性强的杂种植株。
专题26　细胞工程与胚胎工程 F组
情境应用
简单情境
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.人参不定根的组织培养(2022辽宁重点高中协作体一模,9)人参是重要的药用植物,常以根入药,过度采挖会导致人参资源枯竭,而人工栽培周期长,研究表明,可采用植物组织培养的方式培养人参不定根,用以满足市场需求。据图分析下列说法错误的是(　　)
外植体 愈伤组织 不定根
A.人参不定根培养中有脱分化和再分化过程
B.过程①必须光照培养以增加有机物来源
C.过程②所需要的生长素比例大于细胞分裂素
D.需要检测获得的不定根中有效成分如人参皂苷的含量
答案　B　形成愈伤组织的脱分化过程不需要光照,再分化过程需要光照,B错误。
2.细胞产物的生产(2022山东德州二模,20)(不定项)紫草宁是从紫草细胞中提取的一种色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性。科研人员利用紫草外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中进行悬浮培养,以获得更多的紫草宁。下列说法正确的是(　　)
A.外植体细胞经诱导后基因选择性表达,形成愈伤组织
B.需要将愈伤组织分散成单个细胞后再进行悬浮培养
C.需要在培养液中加入大量蔗糖以提供植物细胞所需的能量
D.悬浮培养可增加细胞与营养物质的接触面积,有利于细胞生长
答案　ABD　脱分化的实质也是基因的选择性表达,A正确;将愈伤组织分散成单个细胞后才可在液体培养基中悬浮培养,B正确;培养液中的蔗糖可为细胞提供营养和调节渗透压,不可加入过多的蔗糖,以免细胞失水死亡,C错误;液体培养基中的悬浮培养可增加细胞与培养液的接触面积,有利于细胞生长,D正确。
复杂情境
3.iPS细胞的获得途径(2022辽宁抚顺一模,12)科学家将c-Myc、KIf4、Sox2和Oct-3/4这四个关键基因转入高度分化的小鼠成纤维细胞内,细胞在一定条件下转变成iPS细胞。在适当条件诱导下,iPS细胞可以定向分化成各种细胞。下列相关叙述错误的是(　　)

A.iPS细胞有丝分裂后期染色体数目与核DNA分子数目相同
B.iPS细胞分化成各种组织细胞过程中DNA序列不变
C.iPS细胞的分裂、分化能力比造血干细胞弱
D.小鼠成纤维细胞转变成iPS细胞与植物组织培养的脱分化过程类似,T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞
答案　C　有丝分裂后期着丝粒分裂,此时细胞内染色体数目与核DNA分子数目相同,A正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞DNA序列一般不变,B正确;iPS细胞的分裂、分化能力比造血干细胞强,C错误。
4.影响克隆的因素(2022天津南开一模,12)小鼠克隆胚胎着床后胎盘发育显著异常可能是与克隆胚胎中H3K27me3印记基因过度表达有关,H3K27me3印记基因敲除极大提高了体细胞克隆的成功率,H3K27me3印记基因敲除的实验组克隆小鼠的体重与受精卵来源的小鼠一致,而对照组克隆小鼠的体重显著高于受精卵来源的小鼠;实验组克隆小鼠的胎盘直径和质量也显著低于对照组克隆小鼠,而与受精卵来源的小鼠一致。下列相关分析错误的是(　　)
A.克隆胚胎过大可能是克隆胚胎着床后成活率低的原因
B.克隆胚胎过大的原因可能是克隆胚胎的胎盘过大
C.H3K27me3印记基因过度表达抑制胎盘的发育
D.H3K27me3印记基因的表达产物可能影响早期胚胎滋养层细胞的发育
答案　C　H3K27me3印记基因敲除可以提高克隆成功率,其原因可能是H3K27me3印记基因促进胎盘发育,胚胎过大着床后成活率低,A、B正确;H3K27me3印记基因敲除的实验组克隆小鼠的体重、胎盘的直径和质量都显著低于对照组,和受精卵来源的小鼠一致,推测可能是H3K27me3印记基因通过促进胎盘的发育而使小鼠胚胎、体重增加,C错误;胎盘是由滋养层细胞发育而来的,H3K27me3印记基因的表达产物可能通过促进滋养层细胞的发育来促进胎盘的发育,D正确。
复杂陌生情境
5.Vero细胞系的应用(2022山东淄博一模,19)(不定项)Vero细胞系来源于非洲绿猴肾上皮细胞,具有无限分裂和贴壁生长的特性。将新冠病毒接种到Vero细胞后,经Vero细胞培养、新冠病毒灭活及提纯,可制成新冠病毒灭活疫苗。下列叙述错误的是(　　)
A.Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基”
B.向Vero细胞培养液中加入适量干扰素可防止杂菌污染
C.分瓶前需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的Vero细胞
D.每传代1次,培养瓶中的Vero细胞分裂1次
答案　BD　病毒必须寄生在活细胞内,因此Vero细胞可作为新冠病毒大量繁殖的“培养基”,A正确;向Vero细胞培养液中加入适量抗生素可防止杂菌污染,而干扰素抗病毒,B错误;胰蛋白酶或胶原蛋白酶可使组织细胞分散成单个细胞,因此分瓶前需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的Vero细胞,以进行传代培养,C正确;当细胞发生接触抑制时需要进行传代培养,每传代1次,培养瓶中的Vero细胞分裂不止1次,D错误。
6.药物药理实验的细胞培养(2022福建龙岩一中一模,21)科研人员为探究某药物抗肺癌的作用机理,进行了一系列动物细胞培养和该药物药理实验。回答下列问题:
(1)在动物细胞培养过程中,需要使用　　　　　酶。使用的目的是将组织分散成单个细胞;由于动物细胞培养具有　　　　　　现象,因此也需要使用该酶处理,然后分瓶培养,该培养过程称为　　　　培养。 
(2)为防止肺癌细胞培养过程中发生污染,需要加入抗生素;同时还要提供适宜的温度、pH、O2和CO2等环境条件。此外,每48 h更换一次培养液,目的是　　　　。 
(3)DNA拓扑异构酶Ⅱ(简称TopoⅡ)为真核生物所必需,在DNA复制、转录等方面发挥重要作用,TopoⅡ在肿瘤细胞中含量明显高于正常细胞。用该药物处理肺癌细胞48 h后,采用逆转录—聚合酶链式反应技术检测TopoⅡ基因的表达情况,结果如下:

该药物浓度
(μg/mL)
0
0.10
0.20
0.40
TopoⅡ
基因表达
++++++
++++
++
+

①逆转录—聚合酶链式反应的主要原理是:提取肺部癌细胞中的总RNA,在逆转录酶的作用下合成　　　　,再以其为模板进行PCR扩增。为完成PCR扩增需要添加　　　　　　。 
②由此可知,该药物在分子水平上影响肺癌细胞的作用机理是
　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)胰蛋白(或胶原蛋白)　贴壁生长、接触抑制　传代　(2)提供营养物质,清除代谢物,防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害　(3)①cDNA　引物、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)、四种脱氧核苷酸　②抑制TopoⅡ基因的转录(或表达),最终导致TopoⅡ含量降低,且药物浓度越高,抑制作用越强
解析　(1)动物细胞培养过程中,当动物细胞出现贴壁生长、接触抑制时,使用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)将组织细胞彼此分离成为单细胞悬液,再分瓶培养,分瓶培养过程为传代培养。(2)随着动物细胞的培养,营养物质逐渐消耗,细胞还会产生有害的代谢物,每48 h更换一次培养液的目的为可为细胞持续提供营养物质,也可清除代谢物,避免细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。(3)①逆转录—聚合酶链式反应(PCR)中,提取的RNA在逆转录酶的作用下合成cDNA,再以其为模板进行PCR扩增。PCR扩增需要的条件是引物、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)、四种脱氧核苷酸。②表中,随着药物浓度的增加,TopoⅡ基因表达的量越来越少,这说明药物抑制TopoⅡ基因在肿瘤细胞内的表达,进而抑制肿瘤的生长,且药物浓度越大,抑制作用越强。


专题26　细胞工程 G组
情境应用
简单情境
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.抗HCG单克隆抗体制备(2022浙江宁波十校联考,16)人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白,制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图,下列叙述正确的是(　　)

A.制备抗HCG单克隆抗体的动物细胞工程技术有细胞核移植、动物细胞培养和动物细胞融合
B.将纯化HCG注入小鼠是为了从产生免疫反应小鼠的脾脏中获得杂交瘤细胞
C.杂交细胞经过筛选、克隆培养后,即可以获得产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞
D.腹水中制备抗HCG单克隆抗体时,需要注射免疫抑制剂,使小鼠易于接纳杂交瘤细胞
答案　D　 制备抗HCG单克隆抗体未利用核移植技术,A错误;将纯化HCG注入小鼠是为了从产生免疫反应小鼠的脾脏中获得相应效应B细胞,B错误;杂交细胞经过筛选、克隆培养后,还要经过抗体检验才能获得产生抗HCG抗体的杂交瘤细胞,C错误;给小鼠注射免疫抑制剂,小鼠更易接纳杂交瘤细胞,D正确。
复杂情境
2.嵌合抗原受体T细胞疗法[2022浙江金华十校二模,29(二)]CAR-T疗法即嵌合抗原受体T细胞疗法,基本过程是获取患者的T淋巴细胞,装载上具有识别肿瘤抗原的受体,体外扩增后回输至患者体内,进而识别并攻击自身的肿瘤细胞。
(1)该过程选用患者自身T淋巴细胞的优点是　　　　　　　　　。将患者体内分离得到的T淋巴细胞制成细胞悬液时　　　　(需要/不需要)经胰酶处理。 
(2)利用　　　　　　　　酶获取识别肿瘤抗原的受体基因,然后将其　　　　后的产物连接到某逆转录病毒的遗传物质上。 
(3)然后利用该逆转录病毒去侵染T淋巴细胞以实现转化。可利用　　　　　　作探针来检验目的基因是否在T细胞内成功表达并转移到细胞膜上。筛选出成功改造后的T淋巴细胞(CAR-T细胞)进行培养,需要在培养液中添加　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以支持T淋巴细胞的生长。为使T淋巴细胞的体外扩增更为有效,科学家研发了一种支架,在其中添加　　　　　　　后,可模拟辅助性T细胞的功能。把扩增好的CAR-T细胞通过静脉回输到病人体内,开始进行肿瘤细胞免疫治疗。 
答案　(1)不会造成排斥反应　不需要　(2)限制性内切核酸　转录　(3)单克隆抗体　(经紫外线照射的失去增殖能力的)小鼠成纤维细胞　白细胞介素-2(或细胞因子)
解析　(1)选用患者自身T淋巴细胞可以避免产生免疫排斥反应。患者体内分离得到的T淋巴细胞未出现接触抑制,制成细胞悬液时不需要经胰酶处理。(2)利用限制酶可获取识别肿瘤抗原的受体基因,然后将其转录后的产物RNA连接到某逆转录病毒的遗传物质(RNA)上。(3)利用该逆转录病毒去侵染T淋巴细胞以实现转化后,可利用单克隆抗体作探针来检验目的基因成功表达后转移到质膜上的产物。培养经改造的T淋巴细胞需要在培养液中添加失去增殖能力的小鼠成纤维细胞以支持T淋巴细胞的生长。辅助性T细胞分泌的白细胞介素-2(或细胞因子)可刺激T淋巴细胞(细胞毒性T细胞)分裂分化,因此添加白细胞介素-2(或细胞因子)可以模拟辅助性T细胞的功能。
3.月季的花药离体培养[2022浙江台州二模,29(一)]月季原产中国,被誉为“花中皇后”。其花色明艳,花香悠远,还有一种坚韧不屈的精神,常作为重大会所的装饰花卉。为控制月季的花期,可进行月季的花药离体培养,流程如图。

回答下列问题。
(1)花粉粒培养后能发育成单倍体植株,说明生殖细胞和体细胞一样,在离体条件下也具有　　　　　　　　的潜能。为避免每次配制培养基时都要称量几十种成分,可以将各种成分按比例配制成浓缩液,即培养基　　　　,使用时根据浓缩比例计算用量,加水稀释。 
(2)对外植体进行表面消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要考虑　　　　　　　　。选择合适的花蕾,在　　　　条件下除去花瓣,并立即将花药接种到培养基上。 
(3)在花药培养中,常常会出现染色体倍性的变化,因此还需要对培养出来的植株采取进一步的　　　　。当植株长到一定程度,可用有机溶剂提取叶子中的叶绿素,然后用　　　　　(仪器)测定叶绿素的光密度值,推测月季的光合作用能力。 
(4)月季花泡酒有活血调经、消肿解毒的作用。当月季栽培成熟开花后,将花蕾晒干放在洁净的玻璃瓶中,让白酒完全浸泡住花蕾,密封并放在低温避光的地方储存一个月后即可食用。如果密封不严则会发酸,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)发育成完整植株　母液　(2)植物的耐受能力　无菌　(3)鉴定和筛选(写出一点即可)　比色计(分光光度计)　(4)醋酸菌等好氧微生物产生了酸性代谢产物(要同时体现“好氧”和“产酸”两个要点)
解析　(1)花粉粒能发育成单倍体植株,说明生殖细胞在离体条件下也具有发育成完整植株的潜能。为避免每次配制培养基时重复称量几十种成分,同时为减少误差,可配制好母液备用。(2)对外植体进行表面消毒时,既要考虑药剂的消毒效果,又要考虑植物的耐受能力。选择合适的花蕾,在无菌条件下除去花瓣获取花药。(3)在花药培养中,常会出现染色体倍性的改变,因此对培养出来的植株要采取进一步的鉴定和筛选。用光电比色法测定叶绿素的OD值,可根据结果推测月季的光合作用能力。(4)密封不严导致发酸的原因可能是醋酸菌等好氧微生物产生了酸性代谢产物。