课时作业45　细胞工程

基础巩固

1．(2019·山西太原五中阶段测试)以下不能说明细胞全能性的实验是(　　)

A．将诱变处理的番茄种子培育成植株

B．将紫罗兰的叶肉细胞培育成植株

C．将番茄与马铃薯细胞融合并培育成植株

D．将转基因的棉花细胞培育成植株

解析：种子不是一个细胞，不属于离体已经分化的细胞，因此将种子培育成植株没有体现细胞的全能性，A错误；将紫罗兰的叶肉细胞培育成植株体现了植物细胞的全能性，B正确；番茄与马铃薯细胞融合后培育出植株体现了植物细胞的全能性，C正确；将转基因的棉花细胞培育成植株体现了植物细胞的全能性，D正确。

答案：A

2．(易错题)(2019·北京海淀检测)紫草素具有抗菌、消炎效果。在工业化生产中，取紫草植株部分组织诱导形成紫草愈伤组织，再转入紫草素形成培养基，然后再将细胞破碎后提取出紫草素。下列相关叙述中，不正确的是(　　)

A．工业化生产过程包括细胞的脱分化和再分化

B．愈伤组织在形成培养基中发生了一定程度的分化

C．紫草素在细胞内合成后被分泌到细胞外

D．紫草的愈伤组织细胞在低渗溶液中不会涨破

解析：该过程中，通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成产生紫草素的细胞，A、B正确；根据将细胞破碎后提取出紫草素可知，紫草素不能分泌到细胞外，C错误；植物细胞在低渗溶液中不会涨破，D正确。

答案：C

3．(2019·江苏溧水高级中学质量检测)下列是应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤：

①获取骨髓瘤细胞和能产生抗X抗体的B淋巴细胞　②将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养　③筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞　④利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞　⑤从腹水中提取抗体　⑥利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合

以下对单克隆抗体制备的相关叙述中错误的是(　　)

A．实验顺序应当是①⑥④③②⑤

B．②产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆

C．⑥过程获得的细胞均可无限增殖

D．该过程产生的抗X抗体特异性强、灵敏度高

解析：实验顺序应当是①⑥④③②⑤，A正确；杂交瘤细胞通过细胞分裂产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆，B正确；⑥过程获得的细胞也可能是两个效应B细胞的融合，这样的细胞不能无限增殖，C错误；该过程产生的抗X抗体特异性强、灵敏度高，D正确。

答案：C

4．某研究机构以甲、乙两种不同二倍体植物的细胞融合培育新植株，有关分析正确的是(　　)

A．甲的精子和乙的卵细胞在专用的受精溶液中完成受精，得到受精卵并培育成完整植株

B．直接用聚乙二醇将甲和乙的体细胞诱导融合，再通过植物组织培养获得新植株

C．最终获得的植株不需要使用秋水仙素处理，属于四倍体

D．在培育新植株过程中只需要使用一种类型的固体培养基

解析：根据题干可知，甲和乙属于不同的二倍体，因此不同物种的生殖细胞不能发生受精作用，故A错误；植物体细胞杂交前，需要使用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁，故B错误；两个体细胞融合，融合后的细胞含有4个染色体组，属于四倍体，故C正确；融合的细胞经过植物组织培养技术获得新植株，植物组织培养过程包括脱分化和再分化，需要不同的培养基，故D错误。

答案：C

5．(2019·江苏省南京市二调)下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是(　　)

A．用胰蛋白酶处理动物组织后，可用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液

B．少数细胞在连续培养50代后可获得不死性，是某些基因选择性表达的结果

C．根据在高倍镜下观察到基因突变的比例可推知某化学药品的毒性

D．PEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞，经动物细胞培养能得到优良动物个体

解析：用胰蛋白酶处理动物组织后，可用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液，A正确；少数细胞在连续培养50代后可获得不死性，是某些基因突变的结果，B错误；基因突变在高倍镜下是观察不到的，C错误；由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂种细胞不能培育成动物，D错误。

答案：A

6．(2019·上海市青浦区一模)如图所示为培育农作物新品种的一种方式。下列说法正确的是(　　)

A．②③过程分别称为细胞分裂和细胞分化

B．该育种与传统杂交育种相比，最大的优点是繁殖速度快

C．该育种过程说明已分化细胞中不表达的基因仍具有表达的潜能

D．该育种方式涉及到转基因技术、胚胎移植技术

解析：题图中①表示基因工程技术，②③表示植物组织培养技术，其中②表示脱分化，③表示再分化，④表示在胚状体外面加入人工胚乳和人工种皮制备人工种子的过程，A错误；该育种方法为基因工程育种，其最大的优点是目的性强，B错误；该技术依据的原理主要是细胞的全能性，已分化的细胞仍然能发育成完整的个体，说明其中一部分不表达的基因又开始表达，C正确；该育种过程不涉及胚胎工程，D错误。

答案：C

能力创新

7．(2019·四川绵阳一诊)请回答下列有关动物细胞培养的问题：

(1)在动物细胞培养中，通常在合成培养基中加入一定量的抗生素，其目的是________。

(2)在使用合成培养基时，通常需加入血清等一些天然成分，作用是________。

(3)在动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________，因此要定期用________处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬浮液，否则，贴壁细胞分裂生长到相互接触时，细胞会停止分裂增殖。

(4)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。

(5)若在营养全面的动物细胞培养液中不慎混入了一种细菌，结果所培养的细胞全部死亡。从科学严谨性的角度考虑，能不能直接认为这些细胞的死亡就是该种细菌作用而导致的________，理由是__________________。

解析：动物细胞培养的流程：取动物组织块(动物胚胎或幼龄动物的器官或组织)→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。(1)通常在动物细胞培养液中加一定量的抗生素，以防止培养过程中的污染。(2)在动物细胞体外培养过程中，在使用合成培养基时通常需加入血清、血浆等天然成分，补充培养基中缺乏的物质。(3)在动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制，因此要定期用胰蛋白酶处理细胞，分散细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬浮液。(4)若保存细胞，通常在液氮(或冷冻)条件下，因为在这种条件下，细胞中酶的活性降低，细胞代谢速率降低。(5)从科学严谨性的角度考虑，这些细胞的死亡可能是该种细菌作用，也可能是环境中其他因素或操作错误或取材不当，导致了细胞的死亡。

答案：(1)防止细菌污染

(2)补充培养基中缺乏的物质

(3)接触抑制　胰蛋白酶

(4)冷冻(或超低温、液氮)

(5)不能　也可能是环境中其他因素或操作错误或取材不当导致了细胞的死亡

8．(2019·浙江考试院抽测改编)下面是烟草叶片原生质体分离和培养的流程图：

―→―→―→―→

―→

请回答：

(1)酶解时，在________酶和________酶的作用下去除细胞壁，以获得完整的原生质体。

(2)获得原生质体后，可用________方法检测原生质体是否存活。然后将原生质体制成悬浮液，滴加在________上，用显微镜观察并计数。要判定原生质体是否已形成细胞壁，可用________方法鉴别。

(3)欲通过原生质体培养得到愈伤组织，从培养基的成分考虑，配制培养基时需要注意的主要方面有____________________________________。

解析：(1)在获得植物原生质体时，需用纤维素酶和果胶酶混合液处理实验材料，将细胞壁消化除去，获得球形的原生质体。

(2)获得原生质体后可用红墨水染色法检测，因为生活状态的原生质体细胞膜具有选择透过性，原生质体不会被染上颜色，但如果原生质体死亡，由于膜的选择透过性丧失，原生质体会被染成红色；对原生质体进行显微计数，必须将原生质体制成的悬浮液滴加在血细胞计数板上；可用质壁分离实验来检测原生质体是否已形成细胞壁。

(3)要将原生质体培养成愈伤组织，配制培养基时需要注意营养物质的适当配比和植物生长调节剂的适当配比。

答案：(1)纤维素　果胶

(2)红墨水染色　血细胞计数板　质壁分离

(3)营养物质的适当配比和植物生长调节剂的适当配比

9．(2019·河南省安阳市模拟)中国科学家成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题，率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型，实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。据此回答下列问题：

(1)克隆猴的诞生，体现了动物细胞的______________具有全能性。相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难的原因是____________________________________。克隆过程中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞，原因是________________________。

(2)克隆猴培养过程中需要用____________________酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加______________等天然成分，以滋养细胞支持生长。培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是______________。克隆猴除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到______________________(答出两种技术)。

解析：(1)克隆猴的诞生，体现了动物细胞的细胞核具有全能性。由于动物细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活，因此相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难。克隆过程(核移植)中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞，原因是卵细胞体积大，易操作，营养丰富，未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质(或未受精的卵细胞的细胞质易激发体细胞的细胞胞核全能性表达)

(2)克隆猴培养过程(动物细胞培养)中需要用胰蛋白(或胶原蛋白)酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加动物血清等天然成分，以滋养细胞支持生长。动物细胞培养中添加CO2的作用是维持培养液的pH。克隆猴(核移植)除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到胚胎工程中的早期胚胎培养、胚胎移植等技术。

答案：(1)细胞核　细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活　卵细胞体积大，易操作，营养丰富，未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质(或未受精的卵细胞的细胞质易激发体细胞的细胞核全能性表达)

(2)胰蛋白(或胶原蛋白)　动物血清　维持培养液的pH　早期胚胎培养、胚胎移植技术

10．(2019·浙江外国语模拟)下图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单抗的实验研究。据图回答相关问题：

(1)X、Y、Z细胞的名称分别是________、________、________。

(2)①过程类似于植物组织培养技术中的________过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较______________________________。

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)用32P标记的核苷酸的培养基培养Z细胞，细胞质中能测到32P的细胞器有________和________。

解析：(1)X、Y、Z细胞的名称分别是骨髓瘤细胞、抗原刺激过的B细胞、杂交瘤细胞。(2)①过程是将甲小鼠的纤维母细胞诱导成诱导干细胞，相当于植物组织培养技术中的脱分化过程，与纤维母细胞相比诱导干细胞的全能性较高。②过程是诱导干细胞分化成各种体细胞，细胞分化的实质是基因的选择性表达。(3)诱导动物细胞融合，需用到的生物诱导剂是灭活的病毒。(5)核苷酸是核酸的基本组成单位，动物细胞中线粒体含有少量DNA，核糖体是由蛋白质和rRNA构成的。因此用32P标记的核苷酸的培养基培养Z细胞，则在线粒体和核糖体中能检测到32P。

答案：(1)骨髓瘤细胞　抗原刺激过的B细胞　杂交瘤细胞

(2)脱分化　高　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

11．(2019·河北邯郸模拟)根据以下资料回答问题：

资料：美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。该培育过程是：从患者的膀胱上取下普通邮票一半大小的活细胞样本，膀胱从外到内由三层构成，即肌肉、胶原质和膀胱上皮。将活细胞样本中胶原质剥下，将肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养，约一周后将这些细胞放在一些海绵形状的可生物降解的由胶原质制成的“支架”上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满“支架”，膀胱上皮在内，肌肉在外。医生将“新膀胱”移植到患者膀胱的上面。这种新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功能的部分。培育过程如下图所示。

(1)a过程属于细胞工程中的________，其培养基与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有________。

(2)b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是________的结果，上述过程中不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的________，________环境。

(3)新器官与老器官的“重组”________(填“是”或“不是”)基因重组，因为新器官与老器官的________相同。

(4)“新膀胱”移植后，________(填“会”或“不会”)成为抗原，因为新老器官具有________蛋白质等物质。

(5)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的________中，这是利用体细胞________技术，形成相应组织、器官。

解析：(1)图中a过程为动物细胞培养过程，动物细胞培养基成分与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含动物血清。

(2)动物细胞培养时，不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的温度、pH及气体环境。

(3)由于新器官与老器官的遗传物质相同，新器官与老器官的“重组”不是基因重组。

(4)因为新老器官细胞具有相同的表面抗原等物质，“新膀胱”移植后不会成为抗原。

(5)利用体细胞核移植技术将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中，重组细胞经培养也可形成相应组织、器官。

答案：(1)动物细胞培养　动物血清

(2)有丝分裂(细胞分裂)　温度和pH　气体

(3)不是　遗传物质

(4)不会　相同的

(5)卵母细胞　核移植

12．(2019·宜昌调研)阅读以下资料，并回答相关问题：

资料甲：20世纪六十年代，一些科学家尝试将番茄和马铃薯杂交，试图培育出一种地上长番茄，地下结马铃薯的“番茄—马铃薯”植株，始终未能成功。

资料乙：经过长期的实验，科学家们采用体细胞杂交的方法，终于得到了“番茄—马铃薯”植株，可惜它并没有如科学家所想象的那样，地上长番茄，地下结马铃薯。

资料丙：英国一家公司耗时十年，在2013年完成了马铃薯和西红柿的完美嫁接，开发出一种新的植物，可同时结出西红柿和马铃薯。收获时只需将植物连根拔起，就可在枝头收获西红柿，在根部摘取马铃薯。

(1)资料甲中，科学家们始终未成功的原因是番茄和马铃薯之间存在着________。

(2)资料乙中，在进行体细胞杂交之前，必须先利用________和________去除细胞壁，获得具有活力的____________，再诱导其融合。

(3)对资料丙中的植株进行植物组织培养，能否获得大量“番茄—马铃薯”植株？________；对三倍体西瓜进行植物组织培养，能否获得大量三倍体西瓜苗？____________________。

(4)动物细胞也能进行融合，常用的诱导融合因素有PEG、电激和________(生物法)。动物细胞融合最重要的应用是利用融合得到的________制备单克隆抗体。长期以来人们获得抗体的方法是向动物体内反复注射某种抗原，从动物________中分离出抗体。这种方法不仅产量低、纯度低，而且制备的抗体________。单克隆抗体可用来制成“生物导弹”杀灭癌细胞，“生物导弹”中单克隆抗体的作用是__________________________________________________。

解析：(1)番茄和马铃薯为两个物种，存在生殖隔离，因此无法杂交获得“番茄—马铃薯”植株。

(2)进行植物体细胞杂交，需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁，获得有活力的原生质体，才能诱导融合。

(3)嫁接获得植株属于无性繁殖，若选择植物组织为地上部分，则获得的为番茄植株，若为地下部分，获得的则为马铃薯植株；三倍体西瓜进行组织培养，各个细胞的染色体组相同，能获得大量的三倍体西瓜幼苗。

(4)诱导动物细胞融合的方法有：物理法(电激)、化学法(聚乙二醇)和生物法(灭活的病毒)。单克隆抗体由杂交瘤细胞合成和分泌；抗体主要分布在动物血清中。利用传统方法不仅产量低、纯度低，而且制备的抗体特异性差。单克隆抗体可用来制成“生物导弹”杀灭癌细胞，“生物导弹”中单克隆抗体的作用是将药物定向带到癌细胞所在位置。

答案：(1)生殖隔离

(2)纤维素酶　果胶酶　原生质体

(3)不能　能　

(4)灭活的病毒　杂交瘤细胞　血清　特异性差　将药物定向带到癌细胞所在位置