2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（16）细胞工程

这是一份2024届高考生物一轮复习大题专练【配套新教材】（16）细胞工程，共10页。试卷主要包含了5±8，4±4等内容，欢迎下载使用。
1.紫花苜蓿是全世界栽培历史最悠久、利用最广泛的豆科牧草，但易造成家畜鼓胀病。百脉根富含单宁，单宁可与植物蛋白质结合,不会引起家畜采食后鼓胀。为培育抗鼓胀病的苜蓿新品种,科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料进行了实践研究。研究主要流程如图（注：IOA可抑制植物细胎呼吸第一阶段，R-6G可阻止线粒体的呼吸作用，二者有效抑制不同植物细胞正常代谢的临界浓度不同）。
(1)据图可知，本研究主要利用的生物技术原理是_____。
(2)在实验前需通过预实验来研究R-6G或IOA使原生质体失去再生愈伤组织能力的临界浓度,实验的设计思路是:将获取的原生质体分别放置在不同浓度的_____溶液中，培养一段时间后，观察原生质体再生情况。
(3)步骤②到步骤③需要更换新的培养基，原因是经过_____过程诱导形成愈伤组织和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的_______________不同。
(4)若利用此技术获得单宁,可培养到_____阶段即可。
2.开放式光自养微繁技术是无糖与开放相结合的组培方法，即在无糖组培的容器中，在开放培养环境下，向培养基中加入广谱抑菌剂，省去严格的无菌操作，在提高组培效率的同时降低了生产成本，使更多植物实现组培产业化成为可能。回答下列问题：
（1）植物离体的细胞可通过脱分化形成_____，其在一定培养条件下可再分化出_____，进而形成完整的植株，实现该过程的原理是_____。与传统植物组织培养相比，开放式光自养微繁技术改变培养基成分，培养基不再含有糖，而是以_____作为碳源。
（2）科学家通常选用植物顶端分生区组织培育获得脱毒苗，原因是_____。
（3）与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术的特点有_____（答出两点即可）。
3.动物细胞工程是应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的原理、方法与技术，按照人们的需要，在细胞水平上进行遗传操作、快速繁殖和培养出人们所需要的新品种的生物工程技术。回答下列问题：
（1）动物细胞工程常用的技术手段有______________、______________、动物细胞融合等。
（2）瑞士的研究人员曾提出治疗胰岛细胞被自身免疫系统攻击导致的糖尿病的“超级移植”方法，即在胰腺细胞中加入羊膜上皮细胞（具有保护胎儿不受母亲免疫系统攻击的特性），创造出更加健壮的胰岛，这对所有等待胰岛移植的糖尿病患者无疑是一道曙光。
①将胰岛细胞从供体的胰腺中取出分离后，再注入病人的肝脏，“寄居”在肝脏内的胰岛细胞可分泌胰岛素。分离胰腺细胞时要用______________酶处理胰腺，然后将细胞制成细胞悬液，在一定条件下培养。当细胞数量增加到一定程度后，由于___________、___________、___________等，细胞的生长和增殖会逐渐减缓。
②培养细胞的环境要______________________，培养液要定期更换的目的是
③在胰腺细胞中加入羊膜上皮细胞的目的很可能是______________________。
4.如图是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a~h为操作过程，请据图回答有关问题：
（1）图中a的操作名称是_____，c的操作名称是_____。
（2）图中用到的激素是_____，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎，图中早期胚胎属于胚胎发育的_____期，其中胚胎干细胞来源于_____（填数字标号）。
（3）图中d、f为胚胎移植，其实质是_____，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是_____。为了保证供、受体的生理状态相同，用激素进行_____。
（4）图中A、B牛的性别_____（填“相同”“不相同”或“不一定相同”）。
5.人心肌细胞中的肌钙蛋白由三种结构不同的亚基组成，即肌钙蛋白T（cTnT）、肌钙蛋白I（cTnI）和肌钙蛋白C（cTnC），其中cTnI在血液中含量上升是心肌损伤的特异性指标。为制备抗cTnI的单克隆抗体，科研人员完成了以下过程。
（1）细胞培养中，为防止有害代谢产物的积累，可采用_____的方法。每隔2周用cTnI作为抗原注射小鼠一次，共注射三次，其目的是_____，最后一次免疫后第3天，取脾脏内部分组织制成细胞悬液与骨髓瘤细胞诱导融合，常用的化学诱导因素是_____。
（2）甲、乙、丙中，只含杂交瘤细胞的是_____，②过程表示将乙细胞接种到多孔培养板上，进行抗体阳性检测，之后稀释、培养、再检测，并多次重复上述操作，其目的是筛选获得能产生_____的抗cTnI抗体的杂交瘤细胞。
（3）酶联免疫吸附双抗体夹心法是医学上常用的定量检测抗原的方法，具体原理如图所示：
据图分析，固相抗体和酶标抗体均能与抗原结合，这是由于不同抗体能与同一抗原表面的_____结合。该检测方法中，酶标抗体的作用是_____，最终可通过测定产物量来判断待测抗原量。
6.生物工程技术在农牧业生产、医药卫生等领域有广泛的用途。请回答下列相关问题：
(1)紫杉醇是红豆杉属植物产生的一种复杂的次生代谢物,对多种癌症都有一定的疗效。相对于红豆杉属植物的基本生命活动而言,紫杉醇_____(填“是”或“不是”)必需的产物。最初用于研究和临床试验的紫杉醇都是从红豆杉的树皮中提取的。从36株60年生大树的树皮中才能提取到约1g紫杉醇,可治疗一个癌症患者。一些地方通过伐树生产紫杉醇,使野生资源遭受了极大的破坏,保护野生资源和扩大药源已成为当前急需解决的矛盾。而利用植物组织培养,让_____细胞产生紫杉醇是一条理想的途径,此培养方法的基本原理是_____。由于植物细胞壁的存在,植物的组织培养和克隆有一定的难度,可用_____处理该细胞,获得球形的原生质体,通过对原生质体的培养,获得能产生紫杉醇的细胞系,进而获得紫杉醇,这个过程就是_____(填应用名称)。
(2)许多重要的生物制品,如病毒疫苗、单克隆抗体等,都可以借助动物细胞培养技术来大规模生产。培养的大多数细胞当分裂生长到表面相互接触时,会发生_____,此时需要用_____酶处理使其分散成单个细胞,分瓶继续培养。分瓶后的细胞培养称为_____。细胞培养液应定期更换,以防止_____对细胞自身造成危害。在单克隆抗体的制备过程中,一项重要技术起了关键性作用,这项技术就是_____。现阶段,单克隆抗体最广泛的用途是_____。
7.猪作为一种重要的家畜，在组织学、解剖学、生理及营养代谢方面都与人的特性比较接近，在人类医疗领域及异种器官移植等领域展现出巨大的潜力。科学研究上常生产转基因猪。猪的受精卵来源主要有体内冲胚（PA）、体外受精（IVF）及单精子卵细胞质内注射（ICSI）这3种。
注：PA表示猪卵母细胞孤雌激活
回答下列问题：
（1）进行转基因动物培育时，首先需要获取目的基因，目的基因可以从基因文库中获取，其中从cDNA文库获取的目的基因与从基因组文库获取的目的基因在结构上的区别是_____。获取大量目的基因则需要PCR技术，在PCR过程中需要_____，从而设计引物。若反应体系中有1个模板DNA，PCR过程共消耗了126个引物，则DNA进行了_____次扩增。
（2）在获取猪卵母细胞时，通常用促性腺激素处理，其目的是_____。采集的卵母细胞需要_____才能与获能精子受精。
（3）在对猪进行体外受精时，一般可以在_____中完成受精过程。猪的单精子卵细胞质内注射方法中，用注射针吸取单个精子注入卵母细胞胞质内，此时卵母细胞中有_____个原核。
（4）表中数据表示采用ICSI和IVF方法的猪胚胎发育情况，其中_____（填“IVF”或“ICSI”）方法获取的受精卵较佳，判断理由是_____。
8.杜泊羊繁殖期长，不受季节限制，因其肉质细嫩、多汁、色鲜、瘦肉率高等优点，被称为“钻石级”肉用绵羊。科研工作者通过胚胎工程快速繁殖杜泊羊，流程如图所示。回答下列问题：
（1）为获取更多的卵母细胞，对雌性杜泊羊进行的操作是_____。
（2）雄性杜泊羊刚排出的精子不能立即与卵子受精，需要对精子进行_____处理，相关处理常采用_____法。
（3）早期胚胎的培养在比较复杂的培养液中进行，该培养液除含有一些无机盐和有机盐类外，还需要添加_____（答出2点）等营养成分。不同动物胚胎移植的时间不同，羊一般要培养到_____阶段才进行移植。
（4）胚胎移植中，接受胚胎的代孕母羊不要求是良种，原因是_____。移植后的胚胎能在受体子宫中存活，这与受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_____有关。
（5）为了进一步扩大繁殖规模，可通过_____技术获得同卵双胎。
答案以及解析
1.答案：（1）细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
（2）R-6G或IOA
（3）脱分化;生长素和细胞分裂素的比例
（4）愈伤组织
解析；（1）由图可知，本研究主要利用植物体细胞杂交技术，该技术的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。
（2）要研究R-6G或IOA使原生质体失去再生愈伤组织能力的临界浓度，实验的自变量应是R-6G或IOA溶液的浓度，因变量是原生质体的再生情况，因此该实验的设计思路是将获取的原生质体分别放置在不同浓度的R-6G或IOA溶液中，培养一段时间后，观察原生质体的再生情况。
（3）步骤②和③分别为脱分化形成愈伤组织和再分化形成植物体的过程，两个过程因为目的不同，所以使用的细胞分裂素和生长素的比例也不同。
（4）通过植物组织培养获得细胞产物单宁，只需培养至愈伤组织阶段即可。
2.答案：（1）愈伤组织；胚状体；植物细胞的全能性；CO2（二氧化碳）
（2）细胞分裂快，病毒少
（3）高效快速，保持亲本的优良性状
解析：（1）根据植物组织培养过程可知，植物细胞在离体条件下可通过脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化过程形成胚状体，进而发育成完整个体，该过程主要依据的原理是植物细胞的全能性。由于开放式光自养微繁技术是在开放培养环境下进行植物组织培养的，植物可以利用空气中的CO2作为碳源合成糖类等能源物质，因此不需在培养基中加入糖类。
（2）由于植物顶端分生区细胞分裂快，病毒少，因此常选用植物顶端分生区组织培育获得脱毒苗。
（3）与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术的特点有：可短时间大量繁殖，用于拯救濒危植物；变异概率低，可保持亲本的优良性状。
3.答案：（1）动物细胞培养；动物细胞核移植
（2）①胰蛋白；培养空间的限制；营养物质的消耗；有害代谢产物的积累；
②温度适宜、营养充足、无菌；清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害
③减轻移植后产生的免疫排斥反应（或使移植后发生的免疫排斥反应
较轻微）
解析：（1）动物细胞工程常用的技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合等。
（2）①动物细胞培养时，首先要将组织分散成单个细胞。方法是将组织块剪碎，用胰蛋白酶处理一段时间。在动物细胞培养过程中，随着培养时间的延长，细胞数量不断增加，当细胞数量增加到一定程度后，由于培养空间的限制、营养物质的消耗及有害代谢产物的积累等，细胞的生长和增殖便会逐渐减缓。②动物细胞培养时要模拟体内环境，在温度适宜、营养充足、无菌等条件下培养。培养液还需定期更换，以便清除代谢物，防止细胞代谢物积累对细胞自身造成危害。
（3）根据题干信息羊膜上皮细胞具有保护胎儿不受母亲免疫系统攻击的特性可知，在胰腺细胞中加入羊膜上皮细胞的目的很可能是可以减轻移植后产生的免疫排斥反应，以治疗胰岛细胞被自身免疫系统攻击导致的糖尿病。
4.答案：（1）体外受精；胚胎分割
（2）促性腺激素；囊胚；③
（3）早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移；受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应；同期发情处理
（4）相同
解析：（1）分析图解可知，图中a操作表示体外受精，c操作表示胚胎分割，胚胎分割时要注意将内细胞团均等分割，以保证胚胎的发育和恢复。
（2）图中用促性腺激素处理良种奶牛，促其超数排卵，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；胚胎干细胞是从原始性腺和早期胚胎分离出来的一类具有发育全能性的细胞，可来源于图示囊胚的内细胞团。
（3）图中d、f为胚胎移植，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，受体子宫对外来胚胎不发生免疫排斥反应，这是移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础，为了保证供、受体的生理状态相同，需要用激素进行同期发情处理，以保证移植的胚胎容易成活。
（4）图中A、B牛是通过胚胎分割产生的同卵双胞胎，该生殖方式为无性繁殖，因此二者的遗传物质相同，因此A、B牛的性别相同。
5.答案：（1）定期更换培养液；加强免疫，刺激小鼠机体产生更多的淋巴细胞；聚乙二醇（PEG）
（2）乙和丙；特异性强、灵敏度高
（3）不同部位；抗体与待测抗原结合，酶催化特定底物反应
解析：（1）细胞培养中，为防止有害代谢产物的积累对自身造成危害，可采用定期更换培养液的方法，以便清除代谢产物。每隔2周用cTnI作为抗原注射小鼠一次，共注射三次，其目的是加强免疫，刺激小鼠机体产生更多的淋巴细胞；诱导动物细胞融合常用的化学诱导因素是聚乙二醇（PEG）。
（2）图中①②依次表示单克隆抗体制备过程中的两次筛选，其中①第一次是用选择培养基筛选出杂交瘤细胞，②第二次是通过克隆化培养和抗体检测筛选出能产生抗cTnI抗体的杂交瘤细胞。因此，甲、乙、丙中，只含杂交瘤细胞的是乙和丙；②过程目的是筛选获得能产生特异性强、灵敏度高的抗cTnI抗体的杂交瘤细胞。
（3）据图分析，固相抗体和酶标抗体均能与抗原结合，这是由于不同抗体能与同一抗原表面的不同部位结合。该检测方法中，酶标抗体的作用是抗体与待测抗原结合，酶催化特定底物反应，可通过测定产物量来判断待测抗原量。
6.答案：（1）不是；愈伤组织；细胞增殖纤维素酶和果胶酶；细胞产物的工厂化生产
（2）接触抑制；胰蛋白（或胶原蛋白）；传代培养；动物细胞融合技术；诊断试剂
解析：（1）紫杉醇是红豆杉属植物产生的一种复杂的次生代谢产物，说明相对于红豆杉属植物的基本生命活动而言，紫杉醇不是必需的产物。愈伤组织能进行细胞增殖，细胞代谢快，故可利用愈伤组织细胞产生细胞代谢产物紫杉醇。由于植物细胞壁的存在，植物的组织培养和克隆有一定难度，可用纤维素酶和果胶酶处理该细胞，获得原生质体，通过对原生质体的培养，能获得产生紫杉醇的细胞系，进而获得紫杉醇，这个过程就是细胞产物的工厂化生产。
（2）动物细胞培养时，大多数细胞当分裂生长到表面相互接触时会发生接触抑制，此时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞，分瓶继续培养。分瓶后的细胞培养称为传代培养。在单克隆抗体的制备过程中，首先需利用细胞融合技术使已免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合。
单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点，其广泛用作诊断试剂。
7.答案：（1）没有启动子和内含子；一段已知目的基因的核苷酸序列；6
（2）使其排出更多的卵子；体外经人工培养成熟后
（3）获能溶液或专用的受精卵溶液；2
（4）ICSI；此方法卵裂率和囊胚率较高
解析：（1）cDNA往往是利用mRNA通过反转录合成的DNA，因此从cDNA文库获取的目的基因没有启动子和内含子。在对目的基因进行PCR的过程中，需要一段已知目的基因的核苷酸序列，从而设计引物。设DNA需要进行n次扩增，则2n+1-2=126，求得n=6。
（2）获取猪卵母细胞时用促性腺激素处理能使其排出更多的卵子，采集的卵母细胞需要体外经人工培养成熟后才能与获能精子受精。
（3）对猪进行体外受精时，一般可以在获能溶液或专用的受精卵溶液中进行，从而完成受精过程。猪的单精子卵细胞质内注射方法中，用注射针吸取单个精子注入卵母细胞胞质内，此时卵母细胞中有雄原核和雌原核。
（4）对比题表中ICSI和IVF的胚胎发育情况可知，采用ICSI法得到的卵裂率和囊胚率较高。
8.答案：（1）注射促性腺激素
（2）获能；化学诱导
（3）维生素、激素、氨基酸、核苷酸等（答出2点即可）；桑椹胚或囊胚
（4）胚胎的遗传特性与代孕母羊无关，代孕母羊承担的只是妊娠（和育仔）任务；免疫排斥反应
（5）胚胎分割
解析：（1）用促性腺激素处理雌性杜泊羊，可使其超数排卵，从而获得更多的卵母细胞。
（2）雄性杜泊羊刚排出的精子需要进行获能处理后才能与卵子受精。通常将羊的精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能。
（3）培养早期胚胎的培养液除含有一些无机盐和有机盐类外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分。进行羊的胚胎移植时，一般选用桑椹胚或囊胚期的胚胎进行移植。
（4）胚胎移植中，胚胎的遗传特性与接受胚胎的代孕母羊无关，它承担的只是妊娠（和育仔）任务，所以接受胚胎的代孕母羊不要求是良种。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
（5）可通过胚胎分割技术获得同卵双胎。
方法
卵母细胞数/枚
卵裂率/%
囊胚率/%
囊胚细胞数/枚
PA
359
94.4±26
50.5±8.2
42.5±6.8
IVF
232
67.9±4.4
16.1±5.6
56.7±3.2
ICSI
189
89.4±4.5
36.5±8.0
52.3±4.1