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2024届高考生物考前冲刺素能提升突破练6生物技术与工程微专题2细胞工程含答案
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这是一份2024届高考生物考前冲刺素能提升突破练6生物技术与工程微专题2细胞工程含答案，共11页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1.(2023·广东梅州一模)现代生物工程的操作常常涉及下面的流程,下列说法正确的是( B )
A.若图为核移植过程,则②从卵巢中获取的卵母细胞直接作为受体细胞和①供体细胞融合
B.若图为单克隆抗体的制备过程,需要筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.若图为试管动物的培育过程,需培育到原肠胚才能进行胚胎分割与胚胎移植
D.若图为植物体细胞杂交过程,则形成③常用灭活的病毒直接处理两种植物细胞
解析:在体细胞核移植过程中,从卵巢获取的卵母细胞一般要培养至MⅡ期并去核后才能作为受体细胞,不能直接使用;若图为单克隆抗体的制备,则①和②是骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞,形成的融合细胞需要经过筛选,筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞;若图为试管动物的培育过程,需培育到桑葚胚或囊胚进行胚胎分割与胚胎移植;诱导原生质体融合的方法有物理法,包括离心法、电融合法等,化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂,灭活的病毒用于诱导动物细胞融合。
2.(2023·山东日照二模)花椰菜(2n=18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥(2n=16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。科研人员用射线照射处理黑芥叶肉原生质体后与花椰菜根原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株甲、乙、丙,它们均含有花椰菜的全部染色体。下列叙述错误的是( B )
A.可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据
B.杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,因而可育
C.杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成
D.获得的杂种细胞需要经过脱分化和再分化才能培育成新植株
解析:花椰菜根细胞不含叶绿体,若融合的原生质体中不含叶绿体,则为同种花椰菜根细胞融合所得,所以可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据;杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,但来源不同,因而不可育;由于细胞融合具有随机性,所以杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成;获得的杂种细胞需要经过脱分化形成愈伤组织,然后再分化生芽、生根,才能培育成新植株。
3.(2023·湖南怀化二模)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,培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。研究人员研究了茎尖外植体大小对马铃薯成苗率和脱毒率的影响,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是( B )
A.马铃薯茎尖细胞经诱导后形成愈伤组织,再分化形成脱毒苗
B.由图可知马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.12 mm
C.为了给愈伤组织细胞提供能量,需要在培养基中加入适量的蔗糖
D.为监控脱毒苗的质量,可采用抗原—抗体杂交的方法检测病毒的蛋白质
解析:植物组织培养先诱导脱分化形成愈伤组织,然后再分化形成幼苗;分析题图可知,用0.12 mm茎尖培育时,成苗率太低,并不适宜;植物组织培养基中可用蔗糖作能源物质;可用抗原—抗体杂交的方法来检测脱毒苗中是否含有病毒的蛋白质,以此检验脱毒苗的质量。
4.(2023·河北衡水中学二模)玉帘和石蒜为二倍体,将二者的花粉用一定的方法诱导融合后,再通过植物组织培养可使融合细胞长成植株,已知培养过程中未进行融合细胞的筛选。下列说法正确的是( B )
A.融合细胞进行植物组织培养后形成的植株均不可育
B.植物组织培养脱分化和再分化的培养基均要含有碳源
C.得到杂种植株过程中需要用秋水仙素处理萌发的种子
D.所用培养基及花粉粒都要进行严格的灭菌处理
解析:由于培养过程中未进行融合细胞的筛选,若同种植物的花粉融合,则经组织培养形成的植株为同源二倍体,是可育的;植物组织培养脱分化和再分化的培养基均以蔗糖作为碳源;由题意可知,杂种植株是由杂种细胞经组织培养获得的,未用到秋水仙素和种子;所用培养基要进行严格的灭菌处理,花粉粒经消毒即可。
5.(2023·山东菏泽二模)科研人员将印度野牛的成纤维细胞的细胞核注入去核的家牛卵母细胞中,构建了重组细胞,并最终获得了健康的克隆后代。下列相关叙述错误的是( B )
A.重组细胞需在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植
B.对受体雌性家牛进行免疫抑制处理可以提高移植胚胎的成活率
C.卵母细胞去核可采用的方法有显微操作法、梯度离心等
D.克隆后代的遗传物质主要来自印度野牛成纤维细胞的细胞核
解析:重组细胞需要发育到一定的程度才能进行移植,一般需要在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植;受体基本上不会对移入的外来胚胎发生排斥反应,因此胚胎移植时,不需要对受体雌性家牛进行免疫抑制处理;体细胞核移植过程中去核的方法有显微操作法、梯度离心或紫外线短时间照射等;克隆后代的遗传物质主要来自供体细胞的细胞核,即印度野牛成纤维细胞的细胞核。
6.(2023·湖南湘潭二模)常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带下注射法两种。前者是用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出注入去核卵母细胞质内;后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,然后促使两个细胞融合,从而具有发育的全能性。我国科学家于2017年年底培育出的体细胞克隆猴“中中”和“华华”采用的就是后者。下列有关叙述正确的是( C )
A.供体细胞注入卵母细胞透明带内后,就可自行进入卵母细胞
B.“中中”和“华华”的性状由多个亲本共同决定,属于有性繁殖
C.相比之下,透明带下注射法对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小
D.“中中”和“华华”核DNA均来自供体细胞,质DNA均来自去核卵母细胞
解析:供体细胞注入卵母细胞透明带内后,还需要通过电融合法诱导才能使两细胞融合形成重构胚;体细胞克隆猴“中中”和“华华”的形成属于无性繁殖;微型注射针将供体细胞的细胞核吸出时可能会破坏细胞核,而透明带下注射法是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小;“中中”和“华华”是由透明带下注射法形成的,核DNA均来自供体细胞,但质DNA来自去核卵母细胞和供体细胞。
7.2020年诺贝尔生理学或医学奖授予发现丙肝病毒的三位科学家。丙肝病毒引起的丙型肝炎可导致肝脏慢性炎症坏死和纤维化,部分患者可发展为肝硬化甚至肝癌。下图为利用小鼠为实验材料研制丙肝病毒的单克隆抗体的实验流程。下列叙述错误的是( B )
A.在动物细胞培养时,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆
B.动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%O2加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养
C.图中筛选1的目的是获得杂交瘤细胞
D.若B淋巴细胞的基因型为HH,骨髓瘤细胞的基因型为SS,在两两融合后基因型可能有HHSS、HHHH、SSSS
解析:为了尽可能模拟细胞在体内的生活环境,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆;动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养;融合细胞中有同种核的细胞,还有杂交瘤细胞,筛选1的目的是为了获得杂交瘤细胞;二者的融合细胞的种类可能有B淋巴细胞+B淋巴细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞+B淋巴细胞,因此基因型可能是HHHH、SSSS、HHSS。
8.(2023·河北张家口一模)北京大学邓宏魁团队首次在国际上使用化学小分子诱导人成熟的体细胞转变为多潜能干细胞(CiPSC),并获得了功能成熟的人CiPSC细胞来源的胰岛细胞,同时还在糖尿病动物模型中验证了其安全性和有效性。下列叙述正确的是( A )
A.CiPSC具有自我更新和分化的能力
B.CiPSC分化成胰岛细胞的过程体现了细胞全能性
C.小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSC
D.成熟的体细胞转变为CiPSC过程中,蛋白质的种类未变
解析:CiPSC属于干细胞,具有自我更新和分化的能力;CiPSC分化成胰岛细胞的过程未体现细胞全能性;小分子化学物质通过改变体细胞中基因的表达获得了CiPSC,但该过程中遗传物质未发生改变;成熟的体细胞转变为CiPSC的过程中,细胞的形态、结构和功能发生了改变,由此可知细胞中蛋白质的种类发生了改变。
9.常见的辅助生殖技术有两种:一种是人工授精,即通过人工的方法,把精液或者精子送到雌性的生殖道,达到增加怀孕几率的目的;第二种辅助生殖技术就是试管动物,主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述错误的是( A )
A.人工授精后形成的早期胚胎立即与母体子宫建立联系
B.辅助生殖技术不一定会用到胚胎移植
C.与克隆动物不同,试管动物的培育属于有性繁殖
D.人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期
解析:人工授精后形成的早期胚胎在一定时间内并未与母体子宫建立组织上的联系;如果是以人工授精的方式进行辅助生殖,则不需要胚胎移植;克隆技术属于无性繁殖,试管动物的培育涉及精卵结合,属于有性繁殖;受体的生殖周期将影响人工授精和试管动物技术的成功率。
10.(2023·广东汕头二模)将一只黑色小鼠(2n=40)囊胚期的细胞嵌入到一只白色小鼠的囊胚腔中。在发育过程中,这两只小鼠的细胞混合到了一起,最后形成了一只黑白相间的嵌合体小鼠(二倍体)。下列分析正确的是( D )
A.培育嵌合体与获得克隆动物都利用了动物细胞核移植技术
B.黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是滋养层细胞
C.嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是基因选择性表达的结果
D.该嵌合体小鼠的胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条
解析:培育嵌合体的过程中,黑白鼠的细胞共同生长,没有利用动物细胞核移植技术;囊胚期的内细胞团会发育成胎儿的各种组织,故黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是内细胞团细胞;嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是由不同基因型细胞各自表达的;该嵌合体小鼠的正常体细胞染色体数为40条,则胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条。
11.(2023·河北衡水中学一模)一种杂交瘤细胞只能产生一种抗体,抗体由两条相同的重链和两条相同的轻链构成。科研人员通过动物细胞融合技术将两种不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB,双杂交瘤细胞能够悬浮在液体培养基中生长繁殖,产生的双特异性抗体AB如图所示。下列相关说法错误的是( A )
A.将杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,利用选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
B.双杂交瘤细胞无需识别α、β抗原,就能产生双特异性抗体
C.对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,无需使用胰蛋白酶处理
D.将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔,腹水能为其提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件
解析:单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞需要进行两次筛选,第一次利用选择培养基筛选出能在特定培养基生长且能无限增殖的杂交瘤细胞,第二次筛选可用抗原—抗体杂交的方法筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞,而双杂交瘤细胞是由两个杂交瘤细胞融合而成,它们均可在选择培养基上生长繁殖,因此利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB;由于杂交瘤细胞A、B可分别产生抗α抗体和抗β抗体,所以双杂交瘤细胞无需识别抗原α和β就能产生抗体;双杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,若要传代培养,无需使用胰蛋白酶处理;将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔中培养,腹水作为天然培养基,为细胞提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件。
12.科学家利用逆转录病毒为载体将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,使高度分化的成熟体细胞重新编程为可发育成身体组织的非成熟细胞,这种细胞与人类胚胎干细胞极其相似,称为诱导多能干细胞(iPS细胞),iPS细胞能被诱导分化为肝细胞、神经细胞等人身上几乎所有的细胞类型。下列相关叙述错误的是( D )
A.iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达
B.iPS细胞与成熟体细胞相比,细胞内的遗传物质发生了改变
C.iPS细胞和成熟的体细胞相比,还具有分裂、分化的能力
D.iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目和细胞内DNA分子数目相同
解析:iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达;分析题意可知,iPS细胞是将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,经重新编程发育成的非成熟细胞,故与成熟体细胞相比,iPS细胞内的遗传物质发生了改变;iPS细胞与人类胚胎干细胞极其相似,故具有分裂、分化的能力;iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目与细胞内DNA分子数目不同,因为细胞内的DNA分子数包括细胞核和细胞质中的DNA分子数。
13.(2023·山东淄博一模)抗体的结构分为V区(识别并结合抗原的区域)和C区(抗体的支架),鼠源抗体具有外源性,会被人体免疫系统当作抗原而清除。用人抗体的C区替换鼠源抗体的C区,保留鼠单抗的V区,可构建人—鼠嵌合抗体,操作流程如图所示。下列相关说法正确的是( D )
A.与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞为能分泌抗体的浆细胞
B.用选择培养基可筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.为获得结构正确的嵌合抗体,受体细胞应选用大肠杆菌
D.人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降
解析:与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞取自脾脏,不一定是能分泌抗体的浆细胞;选择培养基只能筛选出杂交瘤细胞,而要筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞则需要进行专一性抗体检测;抗体为分泌蛋白,需要内质网和高尔基体对其进行加工,大肠杆菌为原核生物,无高尔基体和内质网,所以受体细胞不应该选用大肠杆菌;人—鼠嵌合抗体保留特异性结合抗原的V区,同时替换上人抗体的C区,使得人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降。
二、非选择题
14.为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,研究人员以白菜(2n=20)和甘蓝(2n=18)为材料进行植物体细胞杂交,以期得到杂种植物。请分析回答下列问题。
(1)将白菜和甘蓝的幼叶用 酶处理,获得有活力的原生质体,加入 (填试剂)诱导原生质体融合。
(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生,再接种到含各种有机营养和无机营养、 及琼脂的培养基上,发育形成完整的再生植株,该过程涉及的原理为 。
(3)科研人员对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量检测,结果如图。由结果推测待检测植株 (填“是”或“不是”)白菜—甘蓝杂种植株,理由是
。
解析:(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,要去除细胞壁获得原生质体,应该用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。
(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生形成杂种细胞,杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,该技术所用的培养基为固体培养基,含各种有机营养和无机营养、植物激素(生长素和细胞分裂素等),经脱分化和再分化发育形成完整的再生植株。该过程涉及的原理为植物细胞的全能性。
(3)白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株。
答案:(1)纤维素酶和果胶 聚乙二醇(PEG)
(2)植物激素(生长素和细胞分裂素等) 植物细胞的全能性
(3)不是 白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株
15.(2023·湖南校联考三模)神经纤毛蛋白1(NRP1)是一种多功能糖蛋白,在多种肿瘤组织中呈高表达,可与血管内皮生长因子结合促进肿瘤血管的形成,使肿瘤体积增大。科研人员通过制备抗NRP1的单克隆抗体,开展对小鼠的乳腺癌肿块进行靶向治疗的研究。请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体涉及的动物细胞工程常用技术手段有
(写出2项)。
(2)为了验证制备的单克隆抗体的治疗效果,研究者选择生长状况一致的小鼠,分别注射等量的乳腺癌细胞悬液,经饲养后,各小鼠均形成了体积基本相同的肿瘤。
①将上述小鼠随机分成实验组和对照组,实验组注射
,对照组应注射 ,且每隔3天重复进行相同的注射操作,一段时间后测算发现,实验组小鼠的肿瘤体积都小于对照组,原因可能是
发生特异性结合,阻断了 的结合,从而抑制了肿瘤血管生成,导致肿瘤体积减小。
②为保证实验结果更可靠,上述实验小鼠应选用没有 (填器官)的动物模型鼠,原因是
。
解析:(1)制备单克隆抗体时,需要通过动物细胞融合技术获得杂交瘤细胞,然后通过动物细胞培养技术获得单克隆抗体。
(2)①为验证制备的抗NRP1的单克隆抗体的治疗效果,应进行是否注射抗NRP1的单克隆抗体的对照实验。实验组应注射适量生理盐水配制的抗NRP1的单克隆抗体溶液,对照组应注射等量的生理盐水;实验组小鼠的肿瘤体积都小于对照组,原因可能是抗NRP1的单克隆抗体与NRP1发生特异性结合,阻断了血管内皮生长因子与NRP1的结合,从而抑制了肿瘤血管生成,导致肿瘤体积减小。②题述实验小鼠应选用没有胸腺的动物模型鼠,由于这种鼠存在免疫缺陷,实验时可以避免小鼠的免疫系统对抗NRP1的单克隆抗体和乳腺癌肿块进行攻击,从而保证实验结果更可靠。
答案:(1)动物细胞培养、动物细胞融合
(2)①适量抗NRP1的单克隆抗体溶液 等量生理盐水 抗NRP1的单克隆抗体与NRP1 血管内皮生长因子与NRP1 ②胸腺 该种模型鼠存在免疫缺陷,实验时可以避免小鼠的免疫系统对抗NRP1的单克隆抗体和乳腺癌肿块进行攻击
16.(2023·湖南雅礼中学一模)荷斯坦奶牛的产奶量很高,某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛,欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖,其操作流程设计如图,请回答下列问题。
(1)胚胎工程的理论基础是 。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,通过途径1繁育小牛时,可以对供体进行 处理,但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行 以提高胚胎的利用率。相对于途径1、2,途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是 。
(3)为了繁育更多的母牛,除了途径3外,途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应,根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。
LAMP法胚胎性别鉴定结果判定
注:“+”表示有扩增产物,“-”表示无扩增产物。
根据LAMP法性别鉴定的原理,在反应液Ⅰ管中加入的是
的引物,反应液Ⅱ管中加入的是
的引物,样品3、4需要重做的原因是
。
解析:(1)胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代。其中包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术,因此胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,可以对供体进行超数排卵处理,使其产生更多的卵细胞。但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行胚胎分割以提高胚胎的利用率。与途径1、2相比,途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地母牛提供,来源广泛,因此途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势。
(3)样品1判定结果是雄性,样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物;样品2判定结果是雌性,样品2的反应液Ⅰ管没有扩增产物,反应液Ⅱ管有扩增产物,因此判断反应液Ⅰ管中加入的是可特异性识别雄性特异核酸序列的引物,反应液Ⅱ管中加入的是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论待测个体是雄性还是雌性,反应液Ⅱ管中都应该有扩增产物产生,但表格中样品3、样品4的反应液Ⅱ管均无扩增产物,因此样品3、样品4需要重做。
答案:(1)哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
(2)超数排卵 胚胎分割 途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地母牛提供,来源广泛
(3)可特异性识别雄性特异核酸序列 可特异性识别雌雄共同核酸序列 反应液Ⅱ管中加入的是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物,理论上无论待测个体是雄性还是雌性,反应液Ⅱ管都应扩增出产物植株
花椰菜
黑芥
杂合新
植株甲
杂合新
植株乙
杂合新
植株丙
染色体
数目
18
16
34
24
58
类别
反应液Ⅰ管
反应液Ⅱ管
结果判定
样品1
+
+
雄性
样品2
-
+
雌性
样品3
+
-
需重做
样品4
-
-
需重做
一、选择题
1.(2023·广东梅州一模)现代生物工程的操作常常涉及下面的流程,下列说法正确的是( B )
A.若图为核移植过程,则②从卵巢中获取的卵母细胞直接作为受体细胞和①供体细胞融合
B.若图为单克隆抗体的制备过程,需要筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.若图为试管动物的培育过程,需培育到原肠胚才能进行胚胎分割与胚胎移植
D.若图为植物体细胞杂交过程,则形成③常用灭活的病毒直接处理两种植物细胞
解析:在体细胞核移植过程中,从卵巢获取的卵母细胞一般要培养至MⅡ期并去核后才能作为受体细胞,不能直接使用;若图为单克隆抗体的制备,则①和②是骨髓瘤细胞和经过免疫的B淋巴细胞,形成的融合细胞需要经过筛选,筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞;若图为试管动物的培育过程,需培育到桑葚胚或囊胚进行胚胎分割与胚胎移植;诱导原生质体融合的方法有物理法,包括离心法、电融合法等,化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂,灭活的病毒用于诱导动物细胞融合。
2.(2023·山东日照二模)花椰菜(2n=18)易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,野生黑芥(2n=16)对黑腐病等多种常见病害具有抗性。科研人员用射线照射处理黑芥叶肉原生质体后与花椰菜根原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株甲、乙、丙,它们均含有花椰菜的全部染色体。下列叙述错误的是( B )
A.可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据
B.杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,因而可育
C.杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成
D.获得的杂种细胞需要经过脱分化和再分化才能培育成新植株
解析:花椰菜根细胞不含叶绿体,若融合的原生质体中不含叶绿体,则为同种花椰菜根细胞融合所得,所以可以利用是否含有叶绿体作为初步筛选融合原生质体的依据;杂合新植株甲的单倍体的细胞中有2个染色体组,但来源不同,因而不可育;由于细胞融合具有随机性,所以杂合新植株丙可能是由多个原生质体经PEG诱导融合而成;获得的杂种细胞需要经过脱分化形成愈伤组织,然后再分化生芽、生根,才能培育成新植株。
3.(2023·湖南怀化二模)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,培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。研究人员研究了茎尖外植体大小对马铃薯成苗率和脱毒率的影响,实验结果如图所示。下列相关叙述错误的是( B )
A.马铃薯茎尖细胞经诱导后形成愈伤组织,再分化形成脱毒苗
B.由图可知马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为0.12 mm
C.为了给愈伤组织细胞提供能量,需要在培养基中加入适量的蔗糖
D.为监控脱毒苗的质量,可采用抗原—抗体杂交的方法检测病毒的蛋白质
解析:植物组织培养先诱导脱分化形成愈伤组织,然后再分化形成幼苗;分析题图可知,用0.12 mm茎尖培育时,成苗率太低,并不适宜;植物组织培养基中可用蔗糖作能源物质;可用抗原—抗体杂交的方法来检测脱毒苗中是否含有病毒的蛋白质,以此检验脱毒苗的质量。
4.(2023·河北衡水中学二模)玉帘和石蒜为二倍体,将二者的花粉用一定的方法诱导融合后,再通过植物组织培养可使融合细胞长成植株,已知培养过程中未进行融合细胞的筛选。下列说法正确的是( B )
A.融合细胞进行植物组织培养后形成的植株均不可育
B.植物组织培养脱分化和再分化的培养基均要含有碳源
C.得到杂种植株过程中需要用秋水仙素处理萌发的种子
D.所用培养基及花粉粒都要进行严格的灭菌处理
解析:由于培养过程中未进行融合细胞的筛选,若同种植物的花粉融合,则经组织培养形成的植株为同源二倍体,是可育的;植物组织培养脱分化和再分化的培养基均以蔗糖作为碳源;由题意可知,杂种植株是由杂种细胞经组织培养获得的,未用到秋水仙素和种子;所用培养基要进行严格的灭菌处理,花粉粒经消毒即可。
5.(2023·山东菏泽二模)科研人员将印度野牛的成纤维细胞的细胞核注入去核的家牛卵母细胞中,构建了重组细胞,并最终获得了健康的克隆后代。下列相关叙述错误的是( B )
A.重组细胞需在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植
B.对受体雌性家牛进行免疫抑制处理可以提高移植胚胎的成活率
C.卵母细胞去核可采用的方法有显微操作法、梯度离心等
D.克隆后代的遗传物质主要来自印度野牛成纤维细胞的细胞核
解析:重组细胞需要发育到一定的程度才能进行移植,一般需要在体外培养到桑葚胚或囊胚期才能进行胚胎移植;受体基本上不会对移入的外来胚胎发生排斥反应,因此胚胎移植时,不需要对受体雌性家牛进行免疫抑制处理;体细胞核移植过程中去核的方法有显微操作法、梯度离心或紫外线短时间照射等;克隆后代的遗传物质主要来自供体细胞的细胞核,即印度野牛成纤维细胞的细胞核。
6.(2023·湖南湘潭二模)常用的核移植方法主要有细胞质内注射法和透明带下注射法两种。前者是用微型注射针将供体细胞的细胞核吸出注入去核卵母细胞质内;后者是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,然后促使两个细胞融合,从而具有发育的全能性。我国科学家于2017年年底培育出的体细胞克隆猴“中中”和“华华”采用的就是后者。下列有关叙述正确的是( C )
A.供体细胞注入卵母细胞透明带内后,就可自行进入卵母细胞
B.“中中”和“华华”的性状由多个亲本共同决定,属于有性繁殖
C.相比之下,透明带下注射法对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小
D.“中中”和“华华”核DNA均来自供体细胞,质DNA均来自去核卵母细胞
解析:供体细胞注入卵母细胞透明带内后,还需要通过电融合法诱导才能使两细胞融合形成重构胚;体细胞克隆猴“中中”和“华华”的形成属于无性繁殖;微型注射针将供体细胞的细胞核吸出时可能会破坏细胞核,而透明带下注射法是直接将供体细胞注入去核卵母细胞透明带内,对供体细胞核和卵母细胞的损伤更小;“中中”和“华华”是由透明带下注射法形成的,核DNA均来自供体细胞,但质DNA来自去核卵母细胞和供体细胞。
7.2020年诺贝尔生理学或医学奖授予发现丙肝病毒的三位科学家。丙肝病毒引起的丙型肝炎可导致肝脏慢性炎症坏死和纤维化,部分患者可发展为肝硬化甚至肝癌。下图为利用小鼠为实验材料研制丙肝病毒的单克隆抗体的实验流程。下列叙述错误的是( B )
A.在动物细胞培养时,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆
B.动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%O2加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养
C.图中筛选1的目的是获得杂交瘤细胞
D.若B淋巴细胞的基因型为HH,骨髓瘤细胞的基因型为SS,在两两融合后基因型可能有HHSS、HHHH、SSSS
解析:为了尽可能模拟细胞在体内的生活环境,培养液中除营养物质外还要添加一定量的血清、血浆;动物细胞培养时通常采用培养皿或松盖培养瓶,并将其置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养;融合细胞中有同种核的细胞,还有杂交瘤细胞,筛选1的目的是为了获得杂交瘤细胞;二者的融合细胞的种类可能有B淋巴细胞+B淋巴细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞、骨髓瘤细胞+B淋巴细胞,因此基因型可能是HHHH、SSSS、HHSS。
8.(2023·河北张家口一模)北京大学邓宏魁团队首次在国际上使用化学小分子诱导人成熟的体细胞转变为多潜能干细胞(CiPSC),并获得了功能成熟的人CiPSC细胞来源的胰岛细胞,同时还在糖尿病动物模型中验证了其安全性和有效性。下列叙述正确的是( A )
A.CiPSC具有自我更新和分化的能力
B.CiPSC分化成胰岛细胞的过程体现了细胞全能性
C.小分子化学物质通过改变体细胞的遗传物质获得了CiPSC
D.成熟的体细胞转变为CiPSC过程中,蛋白质的种类未变
解析:CiPSC属于干细胞,具有自我更新和分化的能力;CiPSC分化成胰岛细胞的过程未体现细胞全能性;小分子化学物质通过改变体细胞中基因的表达获得了CiPSC,但该过程中遗传物质未发生改变;成熟的体细胞转变为CiPSC的过程中,细胞的形态、结构和功能发生了改变,由此可知细胞中蛋白质的种类发生了改变。
9.常见的辅助生殖技术有两种:一种是人工授精,即通过人工的方法,把精液或者精子送到雌性的生殖道,达到增加怀孕几率的目的;第二种辅助生殖技术就是试管动物,主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述错误的是( A )
A.人工授精后形成的早期胚胎立即与母体子宫建立联系
B.辅助生殖技术不一定会用到胚胎移植
C.与克隆动物不同,试管动物的培育属于有性繁殖
D.人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期
解析:人工授精后形成的早期胚胎在一定时间内并未与母体子宫建立组织上的联系;如果是以人工授精的方式进行辅助生殖,则不需要胚胎移植;克隆技术属于无性繁殖,试管动物的培育涉及精卵结合,属于有性繁殖;受体的生殖周期将影响人工授精和试管动物技术的成功率。
10.(2023·广东汕头二模)将一只黑色小鼠(2n=40)囊胚期的细胞嵌入到一只白色小鼠的囊胚腔中。在发育过程中,这两只小鼠的细胞混合到了一起,最后形成了一只黑白相间的嵌合体小鼠(二倍体)。下列分析正确的是( D )
A.培育嵌合体与获得克隆动物都利用了动物细胞核移植技术
B.黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是滋养层细胞
C.嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是基因选择性表达的结果
D.该嵌合体小鼠的胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条
解析:培育嵌合体的过程中,黑白鼠的细胞共同生长,没有利用动物细胞核移植技术;囊胚期的内细胞团会发育成胎儿的各种组织,故黑色小鼠嵌入白色小鼠囊胚腔的细胞应该是内细胞团细胞;嵌合体小鼠出现黑白相间的毛色是由不同基因型细胞各自表达的;该嵌合体小鼠的正常体细胞染色体数为40条,则胚胎细胞有丝分裂后期的染色体数为80条。
11.(2023·河北衡水中学一模)一种杂交瘤细胞只能产生一种抗体,抗体由两条相同的重链和两条相同的轻链构成。科研人员通过动物细胞融合技术将两种不同的杂交瘤细胞(A和B)融合形成双杂交瘤细胞AB,双杂交瘤细胞能够悬浮在液体培养基中生长繁殖,产生的双特异性抗体AB如图所示。下列相关说法错误的是( A )
A.将杂交瘤细胞A、B混合并诱导融合后,利用选择培养基筛选出双杂交瘤细胞AB
B.双杂交瘤细胞无需识别α、β抗原,就能产生双特异性抗体
C.对培养到一定密度的双杂交瘤细胞进行传代培养时,无需使用胰蛋白酶处理
D.将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔,腹水能为其提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件
解析:单克隆抗体制备过程中,杂交瘤细胞需要进行两次筛选,第一次利用选择培养基筛选出能在特定培养基生长且能无限增殖的杂交瘤细胞,第二次筛选可用抗原—抗体杂交的方法筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞,而双杂交瘤细胞是由两个杂交瘤细胞融合而成,它们均可在选择培养基上生长繁殖,因此利用选择培养基无法筛选出双杂交瘤细胞AB;由于杂交瘤细胞A、B可分别产生抗α抗体和抗β抗体,所以双杂交瘤细胞无需识别抗原α和β就能产生抗体;双杂交瘤细胞是悬浮培养的细胞,若要传代培养,无需使用胰蛋白酶处理;将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔中培养,腹水作为天然培养基,为细胞提供糖类、氨基酸、无机盐、维生素等营养条件。
12.科学家利用逆转录病毒为载体将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,使高度分化的成熟体细胞重新编程为可发育成身体组织的非成熟细胞,这种细胞与人类胚胎干细胞极其相似,称为诱导多能干细胞(iPS细胞),iPS细胞能被诱导分化为肝细胞、神经细胞等人身上几乎所有的细胞类型。下列相关叙述错误的是( D )
A.iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达
B.iPS细胞与成熟体细胞相比,细胞内的遗传物质发生了改变
C.iPS细胞和成熟的体细胞相比,还具有分裂、分化的能力
D.iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目和细胞内DNA分子数目相同
解析:iPS细胞能分化成不同种类细胞的实质是基因的选择性表达;分析题意可知,iPS细胞是将Oct3/4、Sx2、cMyc和Klf4等基因导入高度分化的体细胞中,经重新编程发育成的非成熟细胞,故与成熟体细胞相比,iPS细胞内的遗传物质发生了改变;iPS细胞与人类胚胎干细胞极其相似,故具有分裂、分化的能力;iPS细胞有丝分裂后期的染色体数目与细胞内DNA分子数目不同,因为细胞内的DNA分子数包括细胞核和细胞质中的DNA分子数。
13.(2023·山东淄博一模)抗体的结构分为V区(识别并结合抗原的区域)和C区(抗体的支架),鼠源抗体具有外源性,会被人体免疫系统当作抗原而清除。用人抗体的C区替换鼠源抗体的C区,保留鼠单抗的V区,可构建人—鼠嵌合抗体,操作流程如图所示。下列相关说法正确的是( D )
A.与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞为能分泌抗体的浆细胞
B.用选择培养基可筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞
C.为获得结构正确的嵌合抗体,受体细胞应选用大肠杆菌
D.人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降
解析:与骨髓瘤细胞融合的B淋巴细胞取自脾脏,不一定是能分泌抗体的浆细胞;选择培养基只能筛选出杂交瘤细胞,而要筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞则需要进行专一性抗体检测;抗体为分泌蛋白,需要内质网和高尔基体对其进行加工,大肠杆菌为原核生物,无高尔基体和内质网,所以受体细胞不应该选用大肠杆菌;人—鼠嵌合抗体保留特异性结合抗原的V区,同时替换上人抗体的C区,使得人—鼠嵌合抗体在保留抗体特异性的同时外源性下降。
二、非选择题
14.为拓宽白菜育种的基因资源,改良白菜品质,研究人员以白菜(2n=20)和甘蓝(2n=18)为材料进行植物体细胞杂交,以期得到杂种植物。请分析回答下列问题。
(1)将白菜和甘蓝的幼叶用 酶处理,获得有活力的原生质体,加入 (填试剂)诱导原生质体融合。
(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生,再接种到含各种有机营养和无机营养、 及琼脂的培养基上,发育形成完整的再生植株,该过程涉及的原理为 。
(3)科研人员对两种亲本和某融合植株进行细胞DNA含量检测,结果如图。由结果推测待检测植株 (填“是”或“不是”)白菜—甘蓝杂种植株,理由是
。
解析:(1)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性,要去除细胞壁获得原生质体,应该用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。诱导植物原生质体融合常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。
(2)融合的原生质体需经过细胞壁再生形成杂种细胞,杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,该技术所用的培养基为固体培养基,含各种有机营养和无机营养、植物激素(生长素和细胞分裂素等),经脱分化和再分化发育形成完整的再生植株。该过程涉及的原理为植物细胞的全能性。
(3)白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株。
答案:(1)纤维素酶和果胶 聚乙二醇(PEG)
(2)植物激素(生长素和细胞分裂素等) 植物细胞的全能性
(3)不是 白菜DNA相对含量约为50,甘蓝DNA相对含量约为75,则白菜—甘蓝杂种植株DNA相对含量应约为125,而待检测植株DNA相对含量约为170,说明待检测植株不是白菜—甘蓝杂种植株
15.(2023·湖南校联考三模)神经纤毛蛋白1(NRP1)是一种多功能糖蛋白,在多种肿瘤组织中呈高表达,可与血管内皮生长因子结合促进肿瘤血管的形成,使肿瘤体积增大。科研人员通过制备抗NRP1的单克隆抗体,开展对小鼠的乳腺癌肿块进行靶向治疗的研究。请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体涉及的动物细胞工程常用技术手段有
(写出2项)。
(2)为了验证制备的单克隆抗体的治疗效果,研究者选择生长状况一致的小鼠,分别注射等量的乳腺癌细胞悬液,经饲养后,各小鼠均形成了体积基本相同的肿瘤。
①将上述小鼠随机分成实验组和对照组,实验组注射
,对照组应注射 ,且每隔3天重复进行相同的注射操作,一段时间后测算发现,实验组小鼠的肿瘤体积都小于对照组,原因可能是
发生特异性结合,阻断了 的结合,从而抑制了肿瘤血管生成,导致肿瘤体积减小。
②为保证实验结果更可靠,上述实验小鼠应选用没有 (填器官)的动物模型鼠,原因是
。
解析:(1)制备单克隆抗体时,需要通过动物细胞融合技术获得杂交瘤细胞,然后通过动物细胞培养技术获得单克隆抗体。
(2)①为验证制备的抗NRP1的单克隆抗体的治疗效果,应进行是否注射抗NRP1的单克隆抗体的对照实验。实验组应注射适量生理盐水配制的抗NRP1的单克隆抗体溶液,对照组应注射等量的生理盐水;实验组小鼠的肿瘤体积都小于对照组,原因可能是抗NRP1的单克隆抗体与NRP1发生特异性结合,阻断了血管内皮生长因子与NRP1的结合,从而抑制了肿瘤血管生成,导致肿瘤体积减小。②题述实验小鼠应选用没有胸腺的动物模型鼠,由于这种鼠存在免疫缺陷,实验时可以避免小鼠的免疫系统对抗NRP1的单克隆抗体和乳腺癌肿块进行攻击,从而保证实验结果更可靠。
答案:(1)动物细胞培养、动物细胞融合
(2)①适量抗NRP1的单克隆抗体溶液 等量生理盐水 抗NRP1的单克隆抗体与NRP1 血管内皮生长因子与NRP1 ②胸腺 该种模型鼠存在免疫缺陷,实验时可以避免小鼠的免疫系统对抗NRP1的单克隆抗体和乳腺癌肿块进行攻击
16.(2023·湖南雅礼中学一模)荷斯坦奶牛的产奶量很高,某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛,欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖,其操作流程设计如图,请回答下列问题。
(1)胚胎工程的理论基础是 。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,通过途径1繁育小牛时,可以对供体进行 处理,但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行 以提高胚胎的利用率。相对于途径1、2,途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是 。
(3)为了繁育更多的母牛,除了途径3外,途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应,根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。
LAMP法胚胎性别鉴定结果判定
注:“+”表示有扩增产物,“-”表示无扩增产物。
根据LAMP法性别鉴定的原理,在反应液Ⅰ管中加入的是
的引物,反应液Ⅱ管中加入的是
的引物,样品3、4需要重做的原因是
。
解析:(1)胚胎工程是指对生殖细胞、受精卵或早期胚胎细胞进行多种显微操作和处理,然后将获得的胚胎移植到雌性动物体内生产后代。其中包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割等技术,因此胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。
(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,可以对供体进行超数排卵处理,使其产生更多的卵细胞。但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行胚胎分割以提高胚胎的利用率。与途径1、2相比,途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地母牛提供,来源广泛,因此途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势。
(3)样品1判定结果是雄性,样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物;样品2判定结果是雌性,样品2的反应液Ⅰ管没有扩增产物,反应液Ⅱ管有扩增产物,因此判断反应液Ⅰ管中加入的是可特异性识别雄性特异核酸序列的引物,反应液Ⅱ管中加入的是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论待测个体是雄性还是雌性,反应液Ⅱ管中都应该有扩增产物产生,但表格中样品3、样品4的反应液Ⅱ管均无扩增产物,因此样品3、样品4需要重做。
答案:(1)哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律
(2)超数排卵 胚胎分割 途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地母牛提供,来源广泛
(3)可特异性识别雄性特异核酸序列 可特异性识别雌雄共同核酸序列 反应液Ⅱ管中加入的是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物,理论上无论待测个体是雄性还是雌性,反应液Ⅱ管都应扩增出产物植株
花椰菜
黑芥
杂合新
植株甲
杂合新
植株乙
杂合新
植株丙
染色体
数目
18
16
34
24
58
类别
反应液Ⅰ管
反应液Ⅱ管
结果判定
样品1
+
+
雄性
样品2
-
+
雌性
样品3
+
-
需重做
样品4
-
-
需重做
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