10年高考生物真题专题分类21细胞工程练习含答案

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1.(2023山东,14,2分)利用植物细胞培养技术在离体条件下对单个细胞或细胞团进行培养使其增殖,可获得植物细胞的某些次生代谢物。下列说法正确的是( )
A.利用该技术可获得某些无法通过化学合成途径得到的产物
B.植物细胞体积小,故不能通过该技术进行其产物的工厂化生产
C.次生代谢物是植物所必需的,但含量少,应选择产量高的细胞进行培养
D.该技术主要利用促进细胞生长的培养条件提高单个细胞中次生代谢物的含量
答案 A 某些次生代谢物合成过程很复杂,难以通过化学合成途径得到,而利用植物细胞培养技术可获得,A正确;可以利用植物细胞培养技术大规模培养植物细胞,来大量获取次生代谢物,B错误;次生代谢物不是植物生长所必需的,含量很低,C错误;该技术主要利用促进细胞增殖增加细胞数量,来提高次生代谢物的产量,D错误。
2.(2023广东,12,2分)人参皂苷是人参的主要活性成分。科研人员分别诱导人参根与胡萝卜根产生愈伤组织并进行细胞融合,以提高人参皂苷的产率。下列叙述错误的是( )
A.细胞融合前应去除细胞壁
B.高Ca2+—高pH溶液可促进细胞融合
C.融合的细胞即为杂交细胞
D.杂交细胞可能具有生长快速的优势
答案 C 植物细胞的细胞壁会阻碍细胞的融合,故植物细胞融合前应去除细胞壁,A正确;诱导植物细胞原生质体融合的方法有物理法、化学法,化学法包括PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等,B正确;细胞融合时既有同种细胞的融合,也有不同种细胞的融合,后者才是所需要的杂交细胞,C错误;杂交细胞具有双方的遗传物质,可能具有胡萝卜细胞生长快速的优势,D正确。
3.(2023河北,13,2分)植物细胞悬浮培养是将单个细胞或细胞团进行液体培养增殖的技术。下列叙述错误的是( )
A.植物细胞悬浮培养的培养基须经无菌处理
B.经纤维素酶和果胶酶充分处理后,植物细胞团分散为单个完整的悬浮细胞
C.为使悬浮细胞正常生长,培养基须保持适当的温度、pH和渗透压
D.利用悬浮培养技术生产次生代谢物,可减少植物资源的消耗
答案B 为防止杂菌污染,植物细胞悬浮培养中的外植体需要消毒,培养基及培养器具需要灭菌处理,A正确;纤维素酶和果胶酶处理后,植物细胞去除细胞壁,获得原生质体,B错误;由于植物细胞的次生代谢物含量很低,从植物组织中提取会大量破坏植物资源,利用植物细胞悬浮培养技术生产次生代谢物,可减少对植物资源的消耗,D正确。
4.(2023江苏,13,2分)研究者通过体细胞杂交技术,探索利用条斑紫菜和拟线紫菜培育杂种紫菜。下列相关叙述正确的是( )
A.从食用紫菜的动物消化道内提取蛋白酶,用于去除细胞壁
B.原生质体需在低渗溶液中长期保存,以防止过度失水而死亡
C.检测原生质体活力时可用苯酚品红或甲紫溶液处理,活的原生质体被染色
D.聚乙二醇促进原生质体融合后,以叶绿体颜色等差异为标志可识别杂种细胞
答案D 紫菜细胞壁的主要成分为多糖(纤维素、果胶),蛋白酶不能用于去除细胞壁,A错误;原生质体没有细胞壁,获得的原生质体若处在低渗溶液中,会吸水涨破,B错误;苯酚品红或甲紫溶液主要用于染色体的染色,检测原生质体活力时常用台盼蓝染色,活的原生质体不能被染色,C错误;两种紫菜细胞的叶绿体颜色不同,聚乙二醇作为诱导剂可促进原生质体融合,对于杂种细胞可以叶绿体颜色等差异为标志来进行识别,D正确。
易混易错 题中所述两种紫菜的叶绿体因色素的含量不同而呈现不同的颜色,故可在显微镜下观察叶绿体的颜色来识别杂种细胞。
5. (2022浙江1月选考,7,2分)农作物秸秆的回收利用方式很多,其中之一是将秸秆碎化后作为食用菌的栽培基质。碎化秸秆中纤维所起的作用,相当于植物组织培养中固体培养基的( )
A.琼脂+蔗糖 B.蔗糖+激素
C.激素+无机盐 D.无机盐+琼脂
答案 A 碎化秸秆作为食用菌栽培基质时,其富含的纤维一方面可用于维持基质的基本形态,另一方面在食用菌菌丝生长过程中被大量降解并提供碳源,故其作用相当于植物组织培养中固体培养基的琼脂和蔗糖,故选A。
6.(2022辽宁,14,2分)蓝莓细胞富含花青素等多酚类化合物。在蓝莓组织培养过程中,外植体切口处细胞被破坏,多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物,这一过程称为褐变。褐变会引起细胞生长停滞甚至死亡,导致蓝莓组织培养失败。下列叙述错误的是( )
A.花青素通常存在于蓝莓细胞的液泡中
B.适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率以减少褐变
C.在培养基中添加合适的抗氧化剂以减少褐变
D.宜选用蓝莓成熟叶片为材料制备外植体
答案 D 花青素等多酚类化合物通常存在于植物细胞的液泡中,在不同pH条件下使花和果实呈现不同的颜色,A正确;在组织培养过程中,适当增加培养物转移至新鲜培养基的频率,可以剔除易褐变的细胞,减轻多酚类物质对培养物的毒害作用,B正确;培养基中添加合适的抗氧化剂可以抑制多酚类化合物被氧化成褐色醌类化合物,从而减少褐变,C正确;蓝莓成熟叶片中央液泡中富含多酚类化合物,易发生褐变,D错误。
7.(2022浙江6月选考,23,2分)下列关于菊花组织培养的叙述,正确的是( )
A.用自然生长的茎进行组培(组织培养)须用适宜浓度的乙醇和次氯酸钠的混合液消毒
B.培养瓶用专用封口膜封口可防止外界杂菌侵入并阻止瓶内外的气体交换
C.组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是蛭石带菌量低且营养丰富
D.不带叶片的菊花幼茎切段可以通过器官发生的途径形成完整的菊花植株
答案 D 植物组织培养中对自然生长的茎进行消毒的步骤为“洗涤灵稀释液浸泡2 min→流水冲净→75%酒精消毒30 s→流水冲洗→10%次氯酸钠溶液消毒10 min或0.1%氯化汞溶液消毒5~7 min→无菌水多次冲洗”,A错误;用专用封口膜封口的目的是防止外界杂菌侵入,且保证瓶内外的气体交换,B错误;组培苗锻炼时采用蛭石作为栽培基质的原因是其具有透气性和保水性,C错误。
易错辨析 器官发生途径和体细胞胚发生途径
器官发生途径为外植体→愈伤组织→激素诱导出组织器官(可以先诱导出芽,再诱导出根)→完整植株;体细胞胚发生途径为外植体→愈伤组织→激素诱导出胚状体→完整植株。
8.(2021北京,7,2分)研究者拟通过有性杂交的方法将簇毛麦(2n=14)的优良性状导入普通小麦(2n=42)中。用簇毛麦花粉给数以千计的小麦小花授粉,10天后只发现两个杂种幼胚,将其离体培养,产生愈伤组织,进而获得含28条染色体的大量杂种植株。以下表述错误的是( )
A.簇毛麦与小麦之间存在生殖隔离
B.培养过程中幼胚细胞经过脱分化和再分化
C.杂种植株减数分裂时染色体能正常联会
D.杂种植株的染色体加倍后能产生可育植株
答案 C 簇毛麦与普通小麦是两个物种,存在生殖隔离,A正确;在将杂种幼胚离体培养时,幼胚先脱分化形成愈伤组织,继而再分化出根、茎和叶,长成新植株,B正确;形成的新植株含28条染色体,其中有7条染色体来自簇毛麦,有21条染色体来自普通小麦,在减数分裂过程中,染色体不能正常联会,C错误;杂种植株的染色体加倍后,每一条染色体都有与其相同的染色体,在减数分裂过程中,染色体可以正常联会,进而产生可育后代,D正确。
9.(2020山东,13,2分)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理,将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,过程如图所示。下列说法错误的是( )
A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
答案 C 分析题图可知,①过程是去除植物细胞的细胞壁,该过程需要使用纤维素酶和果胶酶处理细胞,A正确;结合题干信息分析,过程②的目的是使中间偃麦草原生质体中的染色体发生断裂,断裂后的染色体片段可能能保留在杂种植株中,从而可能培养出耐盐小麦,B正确;过程③是原生质体融合的过程,该过程必须借助一定的技术手段进行人工诱导,而人工诱导的方法有物理法和化学法,灭活的病毒用于动物细胞融合,C错误;结合题干信息和题图中②的处理,可推断耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段,D正确。
10.(2019北京理综,4,6分)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
答案 D 本题借助育种相关知识,考查考生运用所学知识,分析某些生物学问题、作出合理判断的能力;试题通过抗甲、乙病害的植物新品种的培育,体现了科学思维素养中的演绎与推理要素。基因工程中需将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞,A正确;通过接种病原体,可在个体生物学水平上对转基因的植株进行抗病性鉴定,B正确;在花粉离体培养过程中,生长素与细胞分裂素的比例影响脱分化与再分化过程,调整培养基中生长素与细胞分裂素比例有利于获得F1花粉再生植株,C正确;经花粉离体培养获得的若干再生植株均为单倍体,D错误。
11.(2018天津理综,2,6分)芦笋是雌雄异株植物,雄株性染色体为XY,雌株为XX;其幼茎可食用,雄株产量高。以下为两种培育雄株的技术路线。有关叙述错误的是( )
A.形成愈伤组织可通过添加植物生长调节剂进行诱导
B.幼苗乙和丙的形成均经过脱分化和再分化过程
C.雄株丁的亲本的性染色体组成分别为XY、XX
D.与雄株甲不同,雄株丁培育过程中发生了基因重组
答案 C 本题以考查育种的相关知识为背景,考查学生获得信息、解决问题的能力,体现了对科学思维素养中归纳与概括、模型与建模等方法解决生命现象及规律的考查。植物组织培养过程中,可利用植物生长调节剂调节愈伤组织的形成与分化,A正确;由花粉形成单倍体幼苗乙、丙的过程包括脱分化、再分化两个阶段,B正确;雄株丁的亲本乙、丙由雄株的花粉经单倍体育种培育而来,只有植物乙、丙的性染色体组成为XX、YY时,雄株丁的性染色体组成才为XY,C错误;雄株丁的培育过程中经历了减数分裂产生花粉的过程,该过程中发生了基因重组,D正确。
知识拓展 植物激素在植物组织培养中的作用
植物组织培养过程中,生长素和细胞分裂素两者用量的比例影响植物细胞的分化方向。生长素用量比细胞分裂素用量比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;比值适中时,促进愈伤组织的形成。
12.(2018江苏单科,8,2分)花药离体培养是重要的育种手段。如图是某二倍体植物花药育种过程的示意图,下列叙述正确的是( )
A.为了防止微生物污染,过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡30 min
B.过程②的培养基中需添加较高浓度的细胞分裂素以利于根的分化
C.过程③逐步分化的植株中可筛选获得纯合的二倍体
D.过程④应将炼苗后的植株移栽到含有蔗糖和多种植物激素的基质上
答案 C 本题主要考查花药离体培养的相关知识。为了防止微生物污染,过程①所用的花药需在70%乙醇中浸泡约30 s,A错误;过程②的培养基中生长素与细胞分裂素的比值适中,且生长素含量高于细胞分裂素时,有利于根的分化,B错误;进行过程③的愈伤组织经过了秋水仙素的处理,故其分化后的植株中可筛选获得纯合的二倍体,C正确;经炼苗后的幼苗是能进行光合作用且能独立进行代谢的植株,故幼苗的生长基质中不用添加蔗糖和多种植物激素,D错误。
13.(2013江苏单科,11,2分)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是( )
A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
答案 B 本题考查对获得大量优质苗的多种技术手段的分析。为了使优质苗的生物性状不发生性状分离,可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗,也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖或幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗;花粉粒是减数分裂的产物,利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗,其高度不育,且会发生性状分离,因此B项方案不能选用。
14.(2023浙江1月选考,24,15分)甲植物细胞核基因具有耐盐碱效应,乙植物细胞质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交相关研究,基本过程包括获取原生质体、诱导原生质体融合、筛选融合细胞、杂种植株再生和鉴定,最终获得高产耐盐碱再生植株。回答下列问题:
(1)根据研究目标,在甲、乙两种植物细胞进行体细胞杂交前,应检验两种植物的原生质体是否具备 的能力。为了便于观察细胞融合的状况,通常用不同颜色的原生质体进行融合,若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体,则乙植物可用幼苗的 为外植体。
(2)植物细胞壁的主要成分为 和果胶,在获取原生质体时,常采用相应的酶进行去壁处理。在原生质体融合前,需对原生质体进行处理,分别使甲原生质体和乙原生质体的 失活。对处理后的原生质体在显微镜下用 计数,确定原生质体密度。两种原生质体1∶1混合后,通过添加适宜浓度的PEG进行融合;一定时间后,加入过量的培养基进行稀释,稀释的目的是 。
(3)将融合原生质体悬浮液和液态的琼脂糖混合,在凝固前倒入培养皿,融合原生质体分散固定在平板中,并独立生长、分裂形成愈伤组织。同一块愈伤组织所有细胞源于 。下列各项中能说明这些愈伤组织只能来自杂种细胞的理由是哪几项? (A.甲、乙原生质体经处理后失活,无法正常生长、分裂 B.同种融合的原生质体因甲或乙原生质体失活而不能生长、分裂 C.培养基含有抑制物质,只有杂种细胞才能正常生长、分裂 D.杂种细胞由于结构和功能完整可以生长、分裂)
(4)愈伤组织经 可形成胚状体或芽。胚状体能长出 ,直接发育形成再生植株。
(5)用PCR技术鉴定再生植株。已知甲植物细胞核具有特异性DNA序列a,乙植物细胞质具有特异性DNA序列b;M1、M2为序列a的特异性引物,N1、N2为序列b的特异性引物。完善实验思路:
Ⅰ.提取纯化再生植株的总DNA,作为PCR扩增的 。
Ⅱ.将DNA提取物加入PCR反应体系, 为特异性引物,扩增序列a;用同样的方法扩增序列b。
Ⅲ.得到的2个PCR扩增产物经 后,若每个PCR扩增产物在凝胶中均出现了预期的 个条带,则可初步确定再生植株来自杂种细胞。
答案 (1)再生植株 叶片 (2)纤维素 细胞质、细胞核 血细胞计数板 终止原生质体融合 (3)一个融合原生质体 ABD (4)再分化 根和芽 (5)模板 M1、M2 电泳 1
解析 (1)根据研究目标需要得到再生植株,故进行植物体细胞杂交操作前,应先检验两种植物的原生质体是否具备再生植株的能力。为了便于观察细胞融合的状况,通常用不同颜色的原生质体进行融合,若甲植物原生质体采用幼苗的根为外植体,则乙植物可采用绿色幼苗的叶片为外植体。(2)植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶。为使获得的杂种细胞具有耐盐碱效应(甲植物的细胞核基因)和高产效应(乙植物的细胞质基因),在原生质体融合前要分别使甲原生质体的细胞质和乙原生质体的细胞核失活。融合后的原生质体密度可在显微镜下用血细胞计数板计数法测定。用适宜浓度的PEG促进融合后,需加入过量的培养基进行稀释,通过降低PEG浓度,终止原生质体融合。(3)由于甲、乙原生质体分别破坏了细胞质和细胞核,未融合的原生质体和同种融合的原生质体都不能正常生长、分裂,只有杂种细胞具有完整的核质结构,可以正常生长、分裂,因此这些愈伤组织只能来自杂种细胞。(4)愈伤组织经再分化可形成胚状体或芽。胚状体能长出根和芽,直接发育形成再生植株。(5)PCR技术鉴定再生植株时,再生植株的总DNA作为PCR扩增的模板,使用特异性引物M1和M2获得扩增序列a,使用特异性引物N1和N2获得扩增序列b,若两个扩增序列在凝胶中均只有一个条带,则可初步确定再生植株只含甲的细胞核基因和乙的细胞质基因,即来自杂种细胞。
15.(2023新课标,35,12分)根瘤菌与豆科植物之间是互利共生关系,根瘤菌侵入豆科植物根内可引起根瘤的形成,根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。为了寻找抗逆性强的根瘤菌,某研究小组做了如下实验:从盐碱地生长的野生草本豆科植物中分离根瘤菌;选取该植物的茎尖为材料,通过组织培养获得试管苗(生根试管苗);在实验室中探究试管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列问题。
(1)从豆科植物的根瘤中分离根瘤菌进行培养,可以获得纯培养物,此实验中的纯培养物是 。
(2)取豆科植物的茎尖作为外植体,通过植物组织培养可以获得豆科植物的试管苗。外植体经诱导形成试管苗的流程是:外植体愈伤组织试管苗。其中①表示的过程是 ,②表示的过程是 。由外植体最终获得完整的植株,这一过程说明植物细胞具有全能性。细胞的全能性是指 。
(3)研究小组用上述获得的纯培养物和试管苗为材料,研究接种到试管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力,其做法是将生长在培养液中的试管苗分成甲、乙两组,甲组中滴加根瘤菌菌液,让试管苗长出根瘤。然后将甲、乙两组的试管苗分别转入 的培养液中培养,观察两组试管苗的生长状况,若甲组的生长状况好于乙组,则说明 。
(4)若实验获得一种具有良好固氮能力的根瘤菌,可通过发酵工程获得大量根瘤菌,用于生产根瘤菌肥。根瘤菌肥是一种微生物肥料,在农业生产中使用微生物肥料的作用是 (答出2点即可)。
答案 (1)根瘤菌 (2)脱分化 再分化 细胞经分裂和分化后,仍然具有产生完整生物体或分化成其他各种细胞的潜能 (3)不含氮 根瘤菌具有固氮能力 (4)增进土壤肥力,改良土壤结构,促进植物生长
解析 (1)根据题干信息“分离根瘤菌进行培养,可以获得纯培养物”可知,纯培养物是根瘤菌。(2)已经分化的细胞可以经过脱分化,即失去其特有的结构和功能,转变成未分化的细胞,进而形成不定形的薄壁组织团块,即愈伤组织。愈伤组织经再分化形成芽、根等器官,发育成试管苗。细胞全能性的概念见答案。(3)具有固氮能力的固氮菌可以固定空气中的氮气,为植物的生长提供氮元素,故应将甲、乙两组的试管苗分别转入不含氮的培养液中培养,若甲组生长状况更好,则说明甲组中滴加的根瘤菌具有固氮能力。(4)见答案。
16.[2022浙江6月选考,29(二),8分]回答与植物转基因和植物克隆有关的问题:
(1)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因过程中,通常要使用抗生素,其目的一是抑制 生长,二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度 时,通常会出现较多假阳性植株,因此在转基因前需要对受体进行抗生素的 检测。
(2)为提高培育转基因植株的成功率,植物转基因受体需具有较强的 能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞内 形态是否改变进行判断,也可通过观察分裂期染色体的 ,分析染色体组型是否改变进行判断。
(3)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、继代次数和 长短等有关。同时也与受体的取材有关,其中受体为 时全能性表达能力最高。
答案 (每空1分)(1)农杆菌 过低 敏感性 (2)再生 细胞核 形态特征和数量 (3)培养时间 受精卵
解析 (1)农杆菌一般不携带抗生素抗性基因,基因工程操作中,常将目的基因插入Ti质粒(经人工改造,含抗生素抗性基因)的T-DNA中,再将重组质粒转入农杆菌中,这样使用含相应抗生素的培养基培养可以抑制不含重组质粒的农杆菌的生长,从而筛选出携带重组质粒的农杆菌。当选择培养基中抗生素浓度过低时,会导致抗生素不足以抑制不含抗性基因的细胞的生长繁殖,从而出现较多的假阳性植株,因此在转基因前需要对受体进行抗生素的敏感性检测。(2)植物转基因受体获得目的基因后需培养成完整植株并可使目的基因稳定存在并遗传给下一代等,因此转基因受体需具有较强的再生能力和遗传稳定性。受体细胞的遗传物质主要分布在细胞核中,通过观察细胞核的形态是否改变,可对受体细胞的遗传稳定性进行早期检测;染色体是遗传物质的主要载体,通过观察分裂期染色体的形态特征和数量,分析染色体组型是否改变也可对受体细胞遗传稳定性进行早期检测。(3)植物转基因受体全能性的表达程度受多种因素的影响,如培养环境、继代次数、培养时间长短、受体的取材部位和基因型等。一般来说,选取的受体分化程度越低,全能性表达能力越高,选择受精卵作为受体时全能性表达能力最高。
17.[2021浙江1月选考,29(二),8分]三叶青为蔓生的藤本植物,以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻,以及生态环境的破坏和过度的采挖,目前我国野生三叶青已十分珍稀。
(1)为保护三叶青的 多样性和保证药材的品质,科技工作者依据生态工程原理,利用 技术,实现了三叶青的林下种植。
(2)依据基因工程原理,利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片,叶片产生酚类化合物,诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成 和限制性核酸内切酶等,进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA)。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上,T-DNA上rl系列基因表达,产生相应的植物激素,促使叶片细胞持续不断地分裂形成 ,再分化形成毛状根。
(3)剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次 培养,培养基中添加抗生素的主要目的是 。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的 和温度,调节培养基成分中的 ,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
答案 (1)遗传 间种 (2)DNA聚合酶 愈伤组织 (3)继代 杀灭发根农杆菌 转速 营养元素以及生长调节剂的种类和浓度
解析 (1)三叶青具有遗传多样性。在林下种植三叶青,利用了间种技术。(2)利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片,叶片产生的酚类化合物可诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因的表达,进而能从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA片段),因此推测vir系列基因表达形成了DNA聚合酶和限制性核酸内切酶等。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上后,其上的rl系列基因表达产生相应的植物激素,促使叶片细胞先脱分化形成愈伤组织,然后再分化形成毛状根。(3)将剪取的毛状根转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养,培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌。将毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的转速和温度,调节培养基成分中的营养元素和植物生长调节剂的种类和浓度,可获得大量毛状根,用于提取药用成分。
18.(2020天津,15,10分)某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见下表)进行预实验。
据表回答:
(1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是 。
(2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是 阶段。
(3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m1>2.0),以0.5 μml/L为梯度,设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为 μml/L。
(4)Ⅲ阶段时,科研人员分别选用浓度低于或高于n3 μml/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果,原因是处理幼芽时,选用低浓度生长素时的处理方法为 ,选用高浓度生长素时的处理方法为 。
(5)在 阶段用秋水仙素对材料进行处理,最易获得由单个细胞形成的多倍体。
答案 (1)细胞分化程度低,容易诱导产生愈伤组织 (2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ (3)m1+1.0 (4)浸泡法(长时间处理) 沾蘸法(短时间处理) (5)Ⅰ
解析 (1)在植物组织培养时,一般选茎尖、幼叶等作为外植体的原因是这些部位的细胞分化程度低,容易诱导其脱分化形成愈伤组织。(2)细胞分化的实质是基因的选择性表达,在形成愈伤组织、幼芽、根的过程中都有细胞分化,所以Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段都发生了基因的选择性表达。(3)为了确定品种A的Ⅰ阶段细胞分裂素的最适浓度,以品种B的激素配比为参照,m1>2.0,以0.5 μml/L为梯度设计5个浓度水平实验,即m1-1.0、m1-0.5、m1、m1+0.5、m1+1.0,所以最高浓度为m1+1.0。(4)生长素处理幼芽生根的方法有很多,比较简单的两类方法是浸泡法和沾蘸法,前者是把幼芽浸泡在配好的生长素溶液中,要求生长素溶液的浓度较低;后者是要求幼芽在浓度较高的生长素溶液中蘸一下,处理时间较短。(5)秋水仙素诱导多倍体的原理主要是抑制纺锤体的形成,导致染色体不能移向两极,从而引起染色体数目加倍,形成多倍体。Ⅰ阶段形成愈伤组织的过程中细胞发生了脱分化,分裂能力较强,所以更易获得多倍体。
19.[2020浙江7月选考,29(二),9分]回答与基因工程和植物克隆有关的问题:
(1)天然农杆菌的Ti质粒上存在着一段DNA片段(T-DNA),该片段可转移并整合到植物细胞染色体上。为便于转基因植物在组织培养阶段的筛选,设计重组Ti质粒时,应考虑T-DNA中要有可表达的目的基因,还需要有可表达的 。
(2)结合植物克隆技术进行转基因实验,为获得转基因植株,农杆菌侵染的宿主一般要选用具有优良性状、较高的遗传稳定性、 及易被农杆菌侵染等特点的植物材料。若植物材料对农杆菌不敏感,则可用 的转基因方法。
(3)利用带侧芽的茎段获得丛状苗的过程与利用茎段诱导产生愈伤组织再获得丛状苗的过程相比,前者总培养时间 ,且不经历 过程,因而其遗传性状稳定,是大多数植物快速繁殖的常用方法。
(4)与发芽培养基相比,配制转基因丛状苗生根培养基时,可根据实际情况适当添加 ,促进丛状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化形成 ,最终形成根。还可通过改变MS培养基促进生根,如 (A.提高蔗糖浓度 B.降低培养基浓度 C.提高大量元素浓度 D.不添加琼脂)。
答案 (1)抗性基因 (2)全能性表达充分 显微注射 (3)短 脱分化 (4)生长素 根的分生组织 B
解析 (1)利用农杆菌转化法培育转基因植物时,为便于检测Ti质粒中的T-DNA片段是否成功导入植物细胞,T-DNA中既要有可表达的目的基因,也要有可表达的抗性基因。(2)为获得转基因植株,农杆菌侵染的宿主一般要选用易被农杆菌侵染,同时性状优良、具有较高的遗传稳定性和全能性表达充分的植物材料。转基因植株培育中,还可采用显微注射的方法导入目的基因。(3)利用带侧芽的茎段获得丛状苗的过程不经历愈伤组织阶段,因此不经历脱分化的过程,其总培养时间较短。(4)与发芽培养基相比,生根培养基中可适当添加生长素,从而促进丛状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化形成根的分生组织,最终形成根。还可通过降低MS培养基的浓度促进生根,植物通过根的生长从外界获取更多养分。
20.(2019课标全国Ⅲ,38,15分)培养胡萝卜根组织可获得试管苗,获得试管苗的过程如图所示。
回答下列问题。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植株,这是因为植物细胞具有 。
(2)步骤③切取的组织块中要带有形成层,原因是 。
(3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基,其原因是 。在新的培养基上愈伤组织通过细胞的 过程,最终可形成试管苗。
(4)步骤⑥要进行照光培养,其作用是 。
(5)经组织培养得到的植株,一般可保持原品种的 ,这种繁殖方式属于 繁殖。
答案 (1)全能性(或答:形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织 (3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同 分化(或答:再分化) (4)诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
解析 本题借助胡萝卜根组织块的组织培养的相关知识,考查考生理论联系实际、综合运用所学知识解决生物学问题的能力;试题通过对组织培养流程的分析考查了科学思维素养。(1)植物细胞具有全能性,利用已分化的植物细胞通过植物组织培养可以培养成完整植株。(2)形成层细胞分化程度低,全能性较高,更容易诱导形成愈伤组织,进而获得完整植株。(3)愈伤组织的形成和试管苗的分化需要不同的生长素与细胞分裂素比例,因此诱导愈伤组织的形成阶段到分化阶段需要不同的培养基。愈伤组织通过再分化过程,最终可形成试管苗。(4)叶绿素的形成需要光,试管苗的发育也需要光,因此试管苗的诱导阶段需要光照。(5)通过植物组织培养获得植株的方式是无性繁殖的一种,可以保持原品种的遗传特性。
知识拓展 组织培养得到植株的两种常见途径
(1)愈伤组织形成后经诱导发芽形成丛状苗,再生根形成植株;(2)愈伤组织形成后经液体悬浮培养得到单个细胞,诱导形成胚状体再形成植株。
21.(2017海南单科,31,15分)甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料,利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题:
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体,在一定条件下进行组织培养,均能获得试管苗,其原理是 。
(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中,均加入一定量的蔗糖,蔗糖水解后可得到 。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗,该细胞应具备的条件是 (填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。
(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果,该不同结果的出现主要是由培养基中两种激素用量的不同造成的,这两种激素是 。A中的愈伤组织是叶肉细胞经 形成的。
(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉,要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉,可用组织培养方法繁殖,在培养时, (填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体,原因是 。
答案 (1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性,在一定条件下能发育成完整的植株 (2)葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 (3)细胞分裂素、生长素 脱分化 (4)不能 对杂合体的植株来说,其体细胞的基因型相同,而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株
解析 (1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。若用细胞作为材料进行培养获得幼苗,细胞必须具有完整的细胞核,才具有发育为完整个体的一整套遗传信息。(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。(4)对杂合体而言,花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同,故组织培养得到的植株基因型不同于原植株,不能保留亲本性状。
22.(2015天津理综,7,15分)DHA对脑神经发育至关重要。以A、B两种单细胞真核藻为亲本,利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻。两种藻特性如下表。
据表回答:
(1)选育的融合藻应具有A藻 与B藻 的优点。
(2)诱导融合前需用纤维素酶处理两种藻,其目的是获得 。
(3)通过以下三步筛选融合藻,步骤 可淘汰B藻,步骤 可淘汰生长速率较慢的藻落,再通过步骤 获取生产所需的融合藻。
步骤a:观察藻落的大小
步骤b:用不含有机碳源(碳源——生物生长的碳素来源)的培养基进行光照培养
步骤c:测定DHA含量
(4)以获得的融合藻为材料进行甲、乙、丙三组试验,结果如图。
①甲组条件下,融合藻产生[H]的细胞器是 ;丙组条件下产生ATP的细胞器是 。
②与甲、丙两组相比,乙组融合藻生长速率较快,原因是在该培养条件下 。
甲、乙两组DHA产量均较高,但实际生产中往往采用甲组的培养条件,其原因是 。
答案 (1)产生DHA、自养特性 快速生长
(2)原生质体 (3)b a c (4)①线粒体、叶绿体 线粒体 ②融合藻既能光能自养又能异养 融合藻利用光能和简单的无机物即能生长,不需添加葡萄糖,可降低成本,也可防止杂菌生长
解析 (1)根据题干信息“利用细胞融合技术选育高产DHA融合藻”及表中信息可推断,融合藻应既具有A藻的“自养”和“产DHA”的特点,又具有B藻“快速生长”的优点。(2)诱导融合前需利用纤维素酶去掉两种藻的细胞壁,从而获得原生质体。(3)由于B藻是异养生物,只能利用有机碳源,故通过步骤b可以淘汰B藻。由于A藻生长慢、藻落小而B藻生长快、藻落大,可以通过步骤a观察藻落大小淘汰生长速率较慢的藻落。最后通过步骤c测定DHA含量较高的藻落即为生产所需的融合藻。(4)①分析坐标图可知,甲组的融合藻既能进行光合作用又能进行呼吸作用,因此,产生[H]的细胞器有叶绿体和线粒体。丙组融合藻在黑暗中产生ATP的细胞器是线粒体。②乙组融合藻既能利用光能又能利用葡萄糖,属于既能光能自养又能异养的生物,因此乙组培养条件下融合藻较甲、丙两组生长快。实际生产中采用甲组的培养条件而不采用乙组培养条件的原因是:甲组融合藻在不添加葡萄糖的情况下就能利用光能和简单的无机物生长,因此降低了成本,也可防止杂菌生长。
23.(2014江苏单科,29,9分)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下列问题:
(1)外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为 。
(2)在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有 ;培养液中蔗糖的作用是 、 。
(3)多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。二倍体愈伤组织细胞经 处理,会产生染色体加倍的细胞。为检测愈伤组织细胞染色体数目,压片前常用纤维素酶和 酶解离愈伤组织。若愈伤组织细胞(2n)经诱导处理后,观察到染色体数为8n的细胞,合理的解释是 、 。
(4)为了更好地获得次生代谢产物,生产中采用植物细胞的固定化技术,其原理与酵母细胞固定化类似。下列说法正确的有 (填序号)。
①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋
②必须在光照条件下培养
③培养过程中需通空气
④固定化后植物细胞生长会变慢
答案 (9分)(1)脱分化 (2)蔗糖浓度下降,pH降低 提供能源 调节渗透压 (3)秋水仙素(低温) 果胶 经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期 经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期 (4)①③④
解析 (1)外植体经脱分化可形成愈伤组织。(2)分析坐标曲线图,可见12d后培养液中的蔗糖浓度已降至较低,pH也有所下降,因此使得细胞生命活动受阻,细胞干重减小。培养液中的蔗糖可为培养的细胞提供能源,又可调节培养液的渗透压。(3)二倍体愈伤组织经秋水仙素、低温等人工诱导处理,可产生染色体数目加倍的细胞。植物细胞之间除纤维素外,还存在果胶层,因此可利用纤维素酶和果胶酶解离愈伤组织。愈伤组织细胞(2n)经人工诱导后,细胞中染色体数目加倍成4n,染色体数为4n的细胞进行有丝分裂,处于有丝分裂后期的细胞中染色体数为8n;若加倍到4n的细胞经诱导后继续加倍形成染色体数为8n的细胞,这样的细胞再进行有丝分裂,在中期时会看到染色体数为8n的细胞。(4)通过愈伤组织获得次生代谢产物时,需选择生长旺盛的细胞,由于植物细胞进行需氧呼吸,培养过程需通入空气。愈伤组织细胞没有叶绿体,不进行光合作用,不需光照。植物细胞固定化后,与外界环境的物质交换能力降低,生长变慢。
24.(2013天津理综,9,15分)花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。流程如下图。
据图回答下列问题:
(1)过程①所需的酶是 。
(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,通过 、 、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增,得到两亲本的差异性条带,可用于杂种植株的鉴定。如图是用该引物对双亲及再生植株1~4进行PCR扩增的结果。据图判断,再生植株1~4中一定是杂种植株的有 。
(6)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。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶 (2)叶绿体 (3)保持原生质体完整性 细胞壁 (4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离 漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌
解析 (1)去除细胞壁获得原生质体需要用纤维素酶和果胶酶处理。(2)根细胞不含叶绿体,叶肉细胞含有叶绿体,因此通过PEG诱导融合的杂种细胞应含有叶绿体,以此作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体失去了细胞壁的保护作用,因此原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇,使原生质体处于等渗溶液中,以维持原生质体正常形态。原生质体经过细胞壁再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)要判断染色体变异的类型,应剪取再生植株、花椰菜和黑芥植株的根尖,通过解离、漂洗、染色、制片等过程制成装片,然后进行显微观察比较染色体的形态和数目。(5)根据两亲本的差异性条带,可知再生植株1、2和4既有花椰菜的条带,又有黑芥的条带,因此再生植株1、2和4一定为杂种植株。(6)要筛选出高抗性的杂种植株,应进行相应的病原体接种实验,即接种黑腐病菌。
25.(2013课标全国Ⅱ,40,15分)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题:
(1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用 酶和 酶去除细胞壁,获得具有活力的 ,
再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成 组织,然后经过 形成完整的杂种植株。这种培育技术称为 。
(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指 。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是 。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的 等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
答案 (15分)(1)纤维素(1分) 果胶(1分) 原生质体(2分) 愈伤(2分) 再分化(或分化)(2分) 植物体细胞杂交技术(1分)
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(2分,其他合理答案也给分) 在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常(3分,其他合理答案也给分)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(1分,答对其中一个即给分)
解析 本题主要考查植物细胞工程的相关知识。(1)植物体细胞杂交技术的流程是先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞最外层的细胞壁去除,获得具有活力的原生质体,然后将甲、乙植物的原生质体用化学诱导剂诱导融合,形成融合细胞,再将融合细胞诱导脱分化,进一步培养形成愈伤组织,最后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)在植物体细胞杂交过程中,甲、乙两种植物的二倍体体细胞融合为四倍体细胞,四倍体细胞经组织培养形成四倍体植株,此植物体细胞由于含有三个或三个以上的染色体组,因此属于多倍体。此四倍体由于含有2个甲植物的染色体组和2个乙植物的染色体组,减数分裂时联会正常,可育。而甲、乙有性杂交的后代细胞中含1个甲植物的染色体组和1个乙植物的染色体组,减数分裂时联会紊乱,不可育。(3)可将经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后制成人工种子,这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。
考点2 动物细胞工程
1.(2023海南,7,3分)某团队通过多代细胞培养,将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除,获得XO胚胎干细胞,再经过一系列处理,使之转变为有功能的卵母细胞。下列有关叙述错误的是( )
A.营养供应充足时,传代培养的胚胎干细胞不会发生接触抑制
B.获得XO胚胎干细胞的过程发生了染色体数目变异
C.XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞的过程发生了细胞分化
D.若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可用该法获得有功能的卵母细胞用于繁育
答案 A 传代培养的胚胎干细胞增殖到贴满瓶壁时会发生接触抑制,A错误;据题干“将小鼠胚胎干细胞的Y染色体去除,获得XO胚胎干细胞”可知,该过程中发生了染色体数目变异,B正确;XO胚胎干细胞转变为有功能的卵母细胞过程中,细胞的形态、结构和生理功能发生了变化,即发生了细胞分化,C正确;若某濒危哺乳动物仅存雄性个体,可以通过去除胚胎干细胞的Y染色体等一系列处理获得有功能的卵母细胞,用于繁殖后代,D正确。
2.(2023广东,3,2分)科学家采用体外受精技术获得紫羚羊胚胎,并将其移植到长角羚羊体内,使后者成功妊娠并产仔,该工作有助于恢复濒危紫羚羊的种群数量。此过程不涉及的操作是( )
A.超数排卵 B.精子获能处理
C.细胞核移植 D.胚胎培养
答案 C 根据题干信息,题述过程主要涉及体外受精和胚胎移植技术,体外受精需要对精子进行获能处理,同时需要对雌性个体使用外源促性腺激素进行超数排卵处理,A、B均有涉及;在进行胚胎移植前需要对早期胚胎进行培养,培养至桑葚胚或者囊胚阶段进行胚胎移植,D有涉及;细胞核移植技术一般用于克隆动物,题述过程没有涉及,故选C。
3.(2023北京,12,2分)甲状旁腺激素(PTH)水平是人类多种疾病的重要诊断指标。研究者制备单克隆抗体用于快速检测PTH,有关制备过程的叙述不正确的是( )
A.需要使用动物细胞培养技术
B.需要制备用PTH免疫的小鼠
C.利用抗原—抗体结合的原理筛选杂交瘤细胞
D.筛选能分泌多种抗体的单个杂交瘤细胞
答案 D 制备单克隆抗体时,需利用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞,筛选获得的杂交瘤细胞既能迅速大量增殖,又能产生足够数量的特定抗体,制备过程中,需要对杂交瘤细胞、骨髓瘤细胞等动物细胞进行动物细胞培养,A正确;单克隆抗体制备过程中,给小鼠注射特定抗原(PTH),使其发生免疫反应,从而获得能产生特定抗体的B淋巴细胞,B正确;单克隆抗体制备过程中,利用抗原—抗体结合的原理进行第二次筛选,可获得能分泌所需抗体的杂交瘤细胞,C正确;筛选出的单个杂交瘤细胞具有特异性,通常只能分泌一种抗体,D错误。
4.(2023辽宁,7,2分)大量悬浮培养产流感病毒的单克隆细胞,可用于流感疫苗的生产。下列叙述错误的是( )
A.悬浮培养单克隆细胞可有效避免接触抑制
B.用于培养单克隆细胞的培养基通常需加血清
C.当病毒达到一定数量时会影响细胞的增殖
D.培养基pH不会影响单克隆细胞的病毒产量
答案D 流感病毒无细胞结构,需用动物细胞培养,培养的动物细胞具有接触抑制的特点,悬浮培养可有效避免接触抑制现象的发生,A正确;动物细胞培养液中需加血清,以补充细胞生长所必需的天然营养成分,B正确;流感病毒为胞内寄生,当细胞内病毒达到一定数量时,会对细胞的增殖和代谢产生严重影响,甚至会导致细胞裂解,C正确;病毒的增殖依赖宿主细胞,而培养基的pH会影响宿主细胞生长,故培养基pH会通过影响单克隆细胞的生长影响病毒产量,D错误。
5.（2021山东，15，2分）一个抗原往往有多个不同的抗原决定簇，一个抗原决定簇只能刺激机体产生一种抗体，由同一抗原刺激产生的不同抗体统称为多抗。将非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72注入小鼠体内，可利用该小鼠的免疫细胞制备抗p72的单抗，也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗。下列说法正确的是（）
注入小鼠体内的抗原纯度对单抗纯度的影响比对多抗纯度的影响大
单抗制备过程中通常将分离出的浆细胞与骨髓瘤细胞融合
利用该小鼠只能制备出一种抗p72 的单抗
p72部分结构改变后会出现原单抗失效而多抗仍有效的情况
答案.D单抗制备过程中有多次的筛选和鉴定，注入小鼠体内的抗原纯度对单抗的纯度影响很小，注入小鼠体内的抗原纯度越高，说明抗原的种类越少，多抗的纯度就会越高，A错误；单抗制备过程中并不是分离出浆细胞与骨髓瘤细胞融合的，而是融合以后进行筛选，B错误；题干信息“也可以从该小鼠的血清中直接分离出多抗”可说明，非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72 的表面有多种抗原决定簇，每种抗原决定簇都能刺激机体产生一种抗体，所以利用该小鼠能制备出多种抗p72 的单抗，C错误；非洲猪瘟病毒衣壳蛋白p72是一种抗原，其表面有多种抗原决定簇，每种抗原决定簇都能刺激机体产生一种抗体，所以p72部分结构改变，会导致改变部位刺激产生的单抗失效，但未改变部位刺激产生的抗体仍然能起作用，所以多抗仍有效，D正确。
6.(2022湖北,7,2分)某兴趣小组开展小鼠原代神经元培养的研究,结果发现其培养的原代神经元生长缓慢,其原因不可能的是( )
A.实验材料取自小鼠胚胎的脑组织
B.为了防止污染将培养瓶瓶口密封
C.血清经过高温处理后加入培养基
D.所使用的培养基呈弱酸性
答案 A 来自小鼠胚胎的脑组织神经元细胞分化程度低,生长较快;将培养瓶密封会导致神经元细胞缺氧而生长缓慢;高温会使血清含有的促进细胞生长和增殖所需要的营养物质失活,而使神经元细胞生长缓慢;人的细胞外液pH近中性,弱酸性的环境会导致神经元细胞生长缓慢,故A项不是导致培养的原代神经元生长缓慢的原因。
7.(2022湖北,15,2分)纳米氧化亚铜是一种纳米材料。为了探究纳米氧化亚铜对贴壁生长细胞活性的影响,研究者在培养基中添加一定量的纳米氧化亚铜,8小时后观察到细胞萎缩,体积变小,细胞核变大,细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象,培养瓶中大量贴壁细胞脱落,出现细胞悬浮。根据该实验现象,能得出的正确结论是( )
A.纳米氧化亚铜改变了细胞的贴壁生长习性
B.纳米氧化亚铜对该细胞生长有抑制作用
C.纳米氧化亚铜能通过自由扩散进入细胞
D.纳米氧化亚铜不影响细胞的新陈代谢
答案 A 细胞贴壁生长会使细胞由于不断增殖产生接触抑制,而纳米氧化亚铜会使贴壁细胞脱落,出现细胞悬浮,因此纳米氧化亚铜改变了细胞的贴壁生长习性,A正确;根据题意可知纳米氧化亚铜促进了细胞的衰老,B错误;由此题干信息“细胞膜内侧出现纳米氧化亚铜富集现象”,说明纳米氧化亚铜能进入细胞,但不能由此推断是通过自由扩散进入细胞的,C错误;纳米氧化亚铜会促进细胞衰老,即影响了细胞的新陈代谢,D错误。
8.(2022江苏,14,2分)航天员叶光富和王亚平在天宫课堂上展示了培养的心肌细胞跳动的视频。下列相关叙述正确的是( )
A.培养心肌细胞的器具和试剂都要先进行高压蒸汽灭菌
B.培养心肌细胞的时候既需要氧气也需要二氧化碳
C.心肌细胞在培养容器中通过有丝分裂不断增殖
D.心肌细胞在神经细胞发出的神经冲动的支配下跳动
答案 B 动物细胞培养液中的某些成分(如血清中的蛋白质)不耐高温,A错误;O2是细胞代谢所必需的,CO2可维持培养液的pH,培养动物细胞的气体环境为95%空气和5%CO2,B正确;心肌细胞高度分化,高度分化的细胞一般不具有分裂能力,C错误;心肌细胞节律性收缩,受内脏运动神经控制,是不随意的,在神经细胞释放的神经递质的作用下跳动,D错误。
9.(2022江苏,19,3分)(多选)如图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程,在人—鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失,通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性,只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述正确的有( )
A.加入灭活仙台病毒的作用是促进细胞融合
B.细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人—人、人—鼠、鼠—鼠融合细胞
C.芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上
D.胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上
答案 ACD 诱导动物细胞融合的方法有灭活病毒诱导法,故加入灭活仙台病毒的作用是促进动物细胞融合,A正确;题述三种融合细胞为杂种细胞,都保留了人的部分染色体,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ细胞均为人—鼠融合细胞,B错误;根据题干和题图可知,只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性,由三种融合细胞所保留的人类染色体可知,Ⅱ中特有的染色体为2号染色体,Ⅲ中特有的染色体为17号染色体,Ⅰ、Ⅲ中共有而Ⅱ中没有的染色体为X染色体,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中共有的染色体为11号染色体,因此芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色体上,C、D正确。
10.(2022北京,11,2分)将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚发育为黑白相间的小鼠(Mc)。据此分析,下列叙述错误的是( )
A.获得Mc的生物技术属于核移植
B.Mc表皮中有两种基因型的细胞
C.注射入的细胞会分化成Mc的多种组织
D.将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠
答案 A 核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。故题干所述将黑色小鼠囊胚的内细胞团部分细胞注射到白色小鼠囊胚腔中,使之发育成嵌合鼠不属于核移植,A错误。Mc为黑白相间的小鼠,其表皮中具有黑色和白色两种基因型的细胞,B正确。内细胞团细胞将发育成胎儿的各种组织,C正确;利用胚胎分割技术将接受注射的囊胚均分为二,可发育成两只幼鼠,D正确。
11.(2020天津,1,4分)在克隆哺乳动物过程中,通常作为核移植受体细胞的是去核的( )
A.卵原细胞 B.初级卵母细胞
C.次级卵母细胞 D.卵细胞
答案 C MⅡ时期的次级卵母细胞里含有促进细胞核全能性表达的物质,故克隆哺乳动物时常选用去核的MⅡ时期的次级卵母细胞作为核移植的受体细胞,C正确。
12.(2020江苏单科,23,3分)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞,制备流程如图所示。下列叙述错误的是(多选)( )
A.为获得更多的囊胚,采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同,所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
答案 ABC 哺乳动物雄性精液中精子数量很多,不需要额外注射激素促进精子的产生,为获得更多的囊胚,应采用激素注射促进雌鼠产生更多的卵细胞,A错误。细胞a、b都是由同一个受精卵经有丝分裂而来的,遗传物质相同,两者全能性高低不同并不是由遗传物质不同导致的;细胞a为内细胞团细胞,分化程度较低,细胞全能性较高,将来发育成胎儿的各种组织,细胞b为滋养层细胞,分化程度较高,细胞全能性较低,将来发育成胎膜和胎盘,B错误。胰蛋白酶可以催化细胞之间的蛋白质分解,进而可获得分散的胚胎干细胞,C错误。胚胎干细胞和诱导出的各种细胞需置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养,O2是细胞代谢所必需的,CO2的主要作用是维持培养液的pH,D正确。
13.(2020浙江7月选考,15,2分)下列关于病毒的叙述,错误的是 ( )
A.有的病毒经灭活处理后,可用于细胞工程中介导动物细胞的融合
B.适当增加机体内参与免疫的细胞数量与活性,可提高对新型冠状病毒的抵御能力
C.在某人的分泌物中检测到新型冠状病毒,推测该病毒的增殖不依赖于宿主细胞
D.用高温高压处理病毒使其失去感染能力,原因之一是病毒的蛋白质发生了热变性
答案 C 动物细胞工程中,可利用灭活的病毒诱导动物细胞融合,A正确;新型冠状病毒作为病原体,可激发机体特异性免疫,适当增加机体内参与免疫的细胞数量和活性,例如注射免疫活性物质,刺激机体免疫细胞活化,可提高机体清除病原体的能力,B正确;病毒为专一性活细胞内寄生生物,只能在宿主细胞内进行增殖,C错误;高温高压灭菌的原理之一是蛋白质在高温条件下变性,其空间结构被破坏,活性彻底丧失,使得病原体失去侵染、繁殖和致病的能力,D正确。
14.(2018江苏单科,22,3分)如图为细胞融合的示意图,下列叙述正确的是(多选)( )
A.若a细胞和b细胞是植物细胞,需先去分化再诱导融合
B.a细胞和b细胞之间的融合需要促融处理后才能实现
C.c细胞的形成与a、b细胞膜的流动性都有关
D.c细胞将同时表达a细胞和b细胞中的所有基因
答案 BC 植物细胞壁会阻碍细胞融合,故植物细胞融合前需先用酶解法除去细胞壁,A错误;细胞间的融合需在相应的诱导处理下才能完成(如电激、聚乙二醇等,动物细胞还可用灭活病毒诱导融合),B正确;细胞融合过程出现了膜的变形,故细胞融合过程与细胞膜流动性有关,C正确;c细胞中具有a、b细胞的全部基因,但这些基因不一定能全部表达,D错误。
15.(2017江苏单科,11,2分)牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原,可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y单克隆抗体,筛选胚胎进行移植,以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是( )
A.H-Y单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌
B.应选用原肠胚做雌雄鉴别
C.鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D.用H-Y抗原免疫母牛可获得相应抗体
答案 D 本题考查免疫调节、基因工程及胚胎工程的相关内容。单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌,A错误;应选用囊胚期滋养层细胞做性别鉴定,B错误;因要利用乳腺生物反应器进行生物制药,因此用于胚胎移植的应是鉴定后的雌性胚胎,C错误;用特定的抗原免疫母牛可获得相应的抗体,D正确。
知识拓展 正确理解生物反应器
生物反应器指用于合成药物的转基因动物器官。生物反应器有乳腺生物反应器、膀胱生物反应器等。乳腺生物反应器要求转基因动物一定为雌性,膀胱生物反应器则对转基因动物的性别无要求。
16.(2016江苏单科,9,2分)下列有关细胞工程的叙述,正确的是( )
A.PEG是促细胞融合剂,可直接诱导植物细胞融合
B.用原生质体制备人工种子,要防止细胞破裂
C.骨髓瘤细胞经免疫处理,可直接获得单克隆抗体
D.核移植克隆的动物,其线粒体DNA来自供卵母体
答案 D 植物细胞融合前需先用酶解法去掉细胞壁,形成原生质体,再用PEG促进原生质体融合,A错误;人工种子是以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子,不用原生质体为材料,B错误;骨髓瘤细胞需与经免疫处理过的B淋巴细胞融合,再经筛选培养才能获得单克隆抗体,C错误;动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核取出,移入已经去掉细胞核的卵母细胞中,核移植克隆动物的线粒体DNA来自供卵母体。
解题关键 仔细审读抓“关键词”及相关知识的掌握是解题的关键。如A项植物细胞需要去细胞壁,不能“直接”融合;B项“人工种子”是用组织培养得到的胚状体来制备的;C项“免疫处理”处理的不是骨髓瘤细胞。
17.(2014浙江理综,3,6分)下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.连续细胞系的细胞大多具有二倍体核型
B.某些癌细胞在合适条件下能逆转为正常细胞
C.由多个祖细胞培养形成的细胞群为一个克隆
D.未经克隆化培养的细胞系细胞具有相同的性状
答案 B 连续细胞系是发生转化了的细胞系,大多数具有异倍体核型,A错误;癌细胞在合适条件下可以发生不定向的基因突变而逆转为正常细胞,B正确;由一个单细胞培养形成的细胞群为一个克隆,C错误;未经克隆化培养的细胞系具有异质性,D错误。
17.(2013重庆理综,2,6分)如图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述,正确的是( )
A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
答案 D 本题主要考查单克隆抗体制备的相关知识。①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞;②中使用聚乙二醇或灭活的病毒等,有利于杂交瘤细胞的形成;③同时具有浆细胞和骨髓瘤细胞的特性;④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群。故D项正确。
18.(2023湖北,22,16分)某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体,以期快速检测该病毒,其主要技术路线如图所示。
回答下列问题:
(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前,已免疫的脾细胞(含浆细胞) (填“需要”或“不需要”)通过原代培养扩大细胞数量;添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合,该过程中PEG对细胞膜的作用是

。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中,常使用特定的选择培养基(如HAT培养基),该培养基对 和 生长具有抑制作用。
(3)单克隆抗体筛选中,将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交,其目的是 。
(4)构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是 。
答案 (1)不需要 改变细胞膜结构,使两个细胞接触处细胞膜的脂类分子发生疏散和重组,从而导致细胞膜相互亲和,促进融合 (2)未融合的亲本细胞 融合的具有同种核的细胞 (3)筛选能分泌抗病毒外壳蛋白A单克隆抗体的杂交瘤细胞 (4)④
解析 (1)已免疫脾细胞(含浆细胞)不需要通过原代培养扩大细胞数量;PEG可以改变细胞膜结构,使两个细胞接触处细胞膜的脂类分子发生疏散和重组,从而导致细胞膜相互亲和,促进融合。(2)诱导细胞融合后,会出现杂交瘤细胞、未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞,后两种细胞在HAT培养基中不能生长,杂交瘤细胞可以生长。(3)杂交瘤细胞有多种,需用抗体阳性检测筛选出能分泌抗病毒外壳蛋白A单克隆抗体的杂交瘤细胞。(4)DNA连接酶催化磷酸二酯键的形成,可催化一个DNA片段3'端的羟基与另一个DNA片段5'端的磷酸基团连接起来。
19.[2022福建,21（二）]美西螈具有很强的再生能力。研究表明,美西螈的巨噬细胞在断肢再生的早期起重要作用。为研究巨噬细胞的作用机制,科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体,具体方法如下。回答下列问题:
(二)抗CD14单克隆抗体的制备
流程如图2所示:
(1)步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射 和 。
(2)步骤②所用的SP2/0细胞的生长特点是 。
(3)吸取③中的上清液到④的培养孔中,根据抗原—抗体杂交原理,需加入 进行专一抗体检测,检测过程发现有些杂交瘤细胞不能分泌抗CD14抗体,原因是 。
(4)步骤⑥从 中提取到大量的抗CD14抗体,用于检测巨噬细胞。
答案 (二)(1)CD14蛋白/CD14抗原 分泌抗CD14抗体的杂交瘤细胞 (2)能在体外无限增殖 (3)CD14蛋白 参与形成杂交瘤细胞的B淋巴细胞种类多,有的不能分泌抗CD14抗体 (4)小鼠腹水
解析 (二)(1)步骤①要注射CD14蛋白(CD14抗原)可产生能分泌抗CD14抗体的已免疫的B细胞;步骤⑤向小鼠注射能分泌抗CD14抗体的杂交瘤细胞。(2)步骤②所用的SP2/0细胞为骨髓瘤细胞,其特点是能在体外无限增殖。(3)专一抗体检测是检测其中是否含有抗CD14蛋白的抗体,因此用CD14蛋白检测。由于形成杂交瘤细胞的B淋巴细胞种类多,因此,有些杂交瘤细胞并不能分泌抗CD14抗体。(4)步骤⑥需从小鼠的腹水中提取抗CD14抗体。
20.(2022海南,20,13分)以我国科学家为主的科研团队将OSNL(即4个基因Oct4/Sx2/Nang/Lin28A的缩写)导入黑羽鸡胚成纤维细胞(CEFs),诱导其重编程为诱导多能干细胞(iPS),再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs),然后将iPGCs注射到孵化2.5天的白羽鸡胚血管中,最终获得具有黑羽鸡遗传特性的后代,实验流程如图。回答下列问题。
(1)CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中分离获得的,为了获得单细胞悬液,鸡胚组织剪碎后需用 处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添加 等天然成分,以满足细胞对某些细胞因子的需求。
(2)体外获取OSNL的方法有 (答出1种即可)。若要在CEFs中表达外源基因的蛋白,需构建基因表达载体,载体中除含有目的基因和标记基因外,还须有启动子和 等。启动子是 识别和结合的部位,有了它才能驱动 。
(3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是 。
(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是 。
(5)该实验流程中用到的生物技术有 (答出2点即可)。
答案 (1)胰蛋白酶、胶原蛋白酶 血清 (2)基因文库法、PCR技术、人工合成法(任答1种) 终止子 RNA聚合酶 目的基因转录出mRNA,最终表达出所需要的蛋白质 (3)基因的选择性表达 (4)诱导iPS细胞的技术是将已分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞(iPS),再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs)的技术;体细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术 (5)基因工程、动物细胞培养
解析 (1)动物细胞培养时,动物组织剪碎后需要用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理一段时间,以便获得单个细胞。使用合成培养基培养动物细胞时,通常需要添加血清等天然成分,以满足细胞对某些细胞因子的需求。(2)体外获取目的基因的方法有多种,如基因文库法、PCR技术、人工合成法。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等结构,启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了启动子才能驱动目的基因转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。(3)iPGCs细胞是由iPS细胞增殖、分化而来的,两者在形态、结构和功能方面不同的根本原因是基因的选择性表达。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术存在明显的区别,主要表现在诱导iPS细胞的技术是将已分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞(iPS),再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs)的技术;而体细胞核移植技术是将动物一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中,使这个重新组合的细胞发育成新胚胎,继而发育成动物个体的技术。(5)分析题意可知,该实验流程中用到的生物技术有基因工程、动物细胞培养等技术。
21.(2022辽宁,24,10分)某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过程中,需要表达N蛋白胞外段,制备相应的单克隆抗体,增加其对N蛋白胞外段特异性结合的能力。
Ⅰ.N蛋白胞外段抗原制备,流程如图1
图1
(1)构建重组慢病毒质粒时,选用氨苄青霉素抗性基因作为标记基因,目的是 。用脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞,质粒被包在脂质体 (填“双分子层中”或“两层磷脂分子之间”)。
(2)质粒在包装细胞内组装出由 组成的慢病毒,用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化N蛋白胞外段。
Ⅱ.N蛋白胞外段单克隆抗体制备,流程如图2
图2
(3)用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后,取小鼠脾组织用 酶处理,制成细胞悬液,置于含有混合气体的 中培养,离心收集小鼠的B淋巴细胞,与骨髓瘤细胞进行融合。
(4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选,获得杂交瘤细胞,将其接种到96孔板,进行 培养。用 技术检测每孔中的抗体,筛选既能产生N蛋白胞外段抗体,又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株,经体外扩大培养,收集 ,提取单克隆抗体。
(5)利用N蛋白胞外段抗体与药物结合,形成 ,实现特异性治疗。
答案 (1)便于重组DNA分子的筛选 双分子层中 (2)包膜、衣壳、N蛋白胞外段mRNA (3)胰蛋白酶、胶原蛋白 CO2培养箱 (4)克隆化 抗原—抗体杂交 细胞培养液 (5)抗体—药物偶联物(ADC)
解析 (1)重组质粒中的标记基因是用来筛选重组DNA分子的。质粒DNA为极性分子,需包在脂质体双分子层中。(2)题述慢病毒由包膜、衣壳、N蛋白胞外段mRNA组成。(3)制备杂交瘤细胞时,需取已免疫的小鼠脾组织,并用胰蛋白酶、胶原蛋白酶处理,制成细胞悬液,在含有混合气体的CO2培养箱中培养,离心收集B淋巴细胞,再与骨髓瘤细胞进行融合。(4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选,获得杂交瘤细胞,将其接种到多孔板上进行克隆化培养。用抗原—抗体杂交技术检测每孔中的抗体,筛选既能产生N蛋白胞外段抗体,又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株,经体外扩大培养,从细胞培养液中提取单克隆抗体。(5)利用N蛋白胞外段抗体与药物结合,形成抗体—药物偶联物(ADC),实现特异性治疗。
22.(2021湖南,22,15分)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 。
答案 (1)限制酶(限制性核酸内切酶) 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)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 发育的全能性 (4)B 提取此克隆动物的肝脏蛋白,作为抗原,与M蛋白的单克隆抗体进行抗原—抗体杂交,若未出现杂交带,证明M基因已失活
解析 (1)限制酶识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸间的磷酸二酯键断开。(2)动物细胞体外培养需要无菌、无毒等适宜环境,因此动物细胞培养的培养液及所有培养用具使用前应进行无菌处理;通常还要在培养液中添加一定量的抗生素,以防培养过程中的污染。此外,应定期更换培养液,以便清除代谢产物,防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。(3)哺乳动物核移植分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,其中胚胎细胞核移植较易成功,因为与胚胎细胞相比,动物体细胞分化程度高,恢复其全能性十分困难。胚胎干细胞简称ES细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。ES细胞具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显;在功能上具有发育的全能性。(4)制备单克隆抗体时,应将从免疫小鼠中得到的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合并筛选出可大量产生M蛋白抗体的杂交瘤细胞。为确定克隆动物A中M基因是否失活,可利用抗原—抗体特异性结合的原理,将制备的M蛋白的单克隆抗体与转基因动物肝脏中提取的蛋白质混合,观察是否产生杂交带,若未出现杂交带,说明M基因已失活。
23.(2020课标全国Ⅰ,38,15分)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。
回答下列问题:
(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A,该处理的目的是 。
(2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤: 。
(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞,需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于 ,使用该培养基进行细胞培养的结果是 。图中筛选2含多次筛选,筛选所依据的基本原理是 。
(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖,可采用的方法有 (答出2点即可)。
答案 (1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞 (2)取小鼠甲脾脏剪碎,用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞,加入培养液制成单细胞悬液 (3)选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性 (4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖;将杂交瘤细胞在体外培养
解析 (1)结合题干信息分析题图可推断,给小鼠甲注射病毒A的目的是让小鼠甲产生免疫反应,以获得能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤:取小鼠甲脾脏,用剪刀剪碎,加入胰蛋白酶处理,使其分散成单个细胞,加入培养液制成单细胞悬液。(3)分析题图可知,图中筛选1所采用的培养基属于选择培养基,使用该培养基进行细胞培养的结果是未融合的亲本细胞和融合的具有同种细胞核的细胞都会死亡,只有融合的杂种细胞才能生存,即由B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合的杂交瘤细胞才能生存。图中筛选2所依据的基本原理是抗原与抗体的反应具有特异性。(4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖,可将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖,也可以将杂交瘤细胞在体外培养。
24.(2018课标全国Ⅲ,38,15分)2018年《细胞》期刊报道,中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆,获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。回答下列问题:
(1)“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程,核移植是指 。通过核移植方法获得的克隆猴,与核供体相比,克隆猴体细胞的染色体数目 (填“减半”“加倍”或“不变”)。
(2)哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度 (填“大于”或“小于”)体细胞核移植,其原因是 。
(3)在哺乳动物核移植的过程中,若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体,通常,所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目 (填“相同”或“不同”),性染色体组合 (填“相同”或“不同”)。
答案 (1)将动物的一个细胞核,移入一个已去掉细胞核的卵母细胞 不变 (2)小于 胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易 (3)相同 不同
解析 (1)核移植是指将动物的一个细胞核,移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎,并最终发育为动物个体。克隆猴体细胞的染色体数等于重组细胞中的染色体数,等于供核细胞中的染色体数。(2)哺乳动物胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,而哺乳动物体细胞分化程度高,恢复全能性十分困难,因此,动物体细胞核移植获得克隆猴的难度也就明显高于胚胎细胞核移植。(3)哺乳动物雌性个体和雄性个体的体细胞中常染色体数目相同,雌性性染色体组成为XX,雄性性染色体组成为XY,因此题中所得的两个克隆动物体细胞常染色体数目相同,性染色体组合不同。
25.(2017课标全国Ⅲ,38,15分)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。
回答下列问题:
(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是 。
(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为 ,加入了 作为合成DNA的原料。
(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。
①由图2可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是 。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是 。
②仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少 (填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
答案 (1)编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子 (2)模板 dNTP (3)①进行细胞传代培养 维持培养液的pH ②C
解析 本题借助图示模型考查基因工程技术和动物细胞培养技术的相关知识,考查考生针对特定生物学问题,运用模型与建模要素、演绎与推理要素等科学思维素养分析图示及曲线并展开探讨的能力。(1)由题干中编码蛋白乙的DNA序列可知,编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA上没有起始密码子AUG。(2)PCR需要的条件包括引物、耐高温的DNA聚合酶、DNA模板、四种游离的脱氧核苷酸等。(3)①动物细胞培养中,细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点,当细胞浓度达到a时,若要使T淋巴细胞继续增殖,需要在培养基中加入胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理贴壁生长的细胞并分瓶进行传代培养;动物细胞培养过程中,需要在培养箱中通入一定浓度的CO2,CO2的作用是维持培养液的pH。②由图2可知,加入蛋白丙刺激T淋巴细胞增殖的效果明显比加入蛋白甲、乙时低;结合图1中编码蛋白丙与蛋白甲、乙的DNA序列可知,缺少C片段所编码的肽段,会明显降低蛋白刺激T淋巴细胞增殖的效果。
26.(2016课标全国Ⅱ,40,15分)如图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题:
(1)图中A表示正常细胞核,染色体数为2n,则其性染色体的组成可为 。过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行,去核时常采用 的方法。②代表的过程是 。
(2)经过多次传代后,供体细胞中 的稳定性会降低。因此,选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是 。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了 。
答案 (1)XX或XY 显微操作 胚胎移植 (2)遗传物质 (3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)动物已分化体细胞的细胞核具有全能性
解析 本题通过问题递进的命题方式考查动物克隆的原理与操作,属于对归纳与概括、演绎与推理等科学思维素养的考查。(1)因供体的性别不确定,故其细胞核内的性染色体组成为XX或XY;一般将卵母细胞培养到MⅡ中期,用显微操作法将其细胞核去除;②代表的过程是胚胎移植。(2)通常传代培养10代以内的细胞可以保持正常的二倍体核型,超过10代以后,供体细胞中遗传物质的稳定性会降低。(3)克隆动物细胞质中的遗传物质来自卵母细胞的细胞质,细胞质中的遗传物质对克隆动物的性状会产生影响。(4)克隆动物的成功可以证明动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性。
27.(2015安徽理综,31Ⅱ,9分)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊,以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子Ⅸ医用蛋白,其技术路线如图。
(1)由过程①获得的A为 。
(2)在核移植之前,必须先去掉受体卵母细胞的核,目的是 。受体应选用 期卵母细胞。
(3)进行胚胎移植时,代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生 ,这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆,理论上可获得无限个转基因绵羊,这是因为 。
答案 (1)含目的基因的表达载体 (2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞 MⅡ中 (3)免疫排斥反应 (4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
解析 (1)在基因工程中,构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞。(2)核移植技术选用的成熟卵母细胞处于减数第二次分裂中期(MⅡ中期),需去掉细胞核以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。(3)胚胎移植时受体动物对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应,这为胚胎的存活提供了可能。(4)由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力,可进行传代培养,因此理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术,获得无限个转基因绵羊。
28.(2014课标全国Ⅰ,40,15分)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题:
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上,则小鼠最少需要经过 次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是 小鼠,理由是 。
(2)细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有 ,体系中出现多种类型细胞的原因是 。
(3)杂交瘤细胞中有 个细胞核,染色体数目最多是 条(不考虑有点分裂)。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是 。
答案 (1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高
(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的,且融合率达不到100%
(3)1 100
(4)不能无限增殖
解析 (1)分析题图可知,经4次免疫后,小鼠Y的血清抗体效价就可达到16 000以上。三只免疫小鼠达到要求后,Y小鼠的血清抗体效价最高,故最适合用于制备B淋巴细胞。(2)细胞融合实验中,由于细胞融合是随机的,而且诱导融合率不可能达到100%,所以会有未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。(3)杂交瘤细胞同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质,但细胞核只有一个。由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体可能会丢失,故细胞核中染色体数目最多是40+60=100(条)。(4)B淋巴细胞已经分化,没有无限增殖的潜能。
29.(2013海南单科,31,15分)单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。
回答下列问题:
(1)在制备抗HSV-1的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗 的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了 反应,再从小鼠的 中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的 细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是 。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的 中使其增殖,再从 中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-1蛋白,其原因是该抗体具有 和 等特性。
答案 (15分)(1)HSV-1蛋白(1分) 体液免疫(1分,其他合理答案也给分) 脾脏(1分,其他合理答案也给分) 骨髓瘤(1分) 无限增殖且产生专一抗体(3分,其他合理答案也给分)
(2)腹腔 腹水(每空2分,共4分)
(3)纯度高(2分) 特异性强(2分,其他合理答案也给分)
解析 (1)制备单克隆抗体时,需要先给小鼠注射特定抗原(HSV-1蛋白),当小鼠血清中抗HSV-1蛋白的抗体检测呈阳性时,就可从小鼠脾脏中获取B淋巴细胞,将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,经过筛选和克隆化培养,最终获得既能无限增殖又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(2)单克隆抗体的获取有两条途径,一是从体外细胞培养液中提纯获得,二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,再从腹水中提取、纯化获得。(3)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、纯度高等特点。
考点3 胚胎工程
1.(2023浙江1月选考,12,2分)在家畜优良品种培育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述错误的是( )
A.经获能处理的精子才能用于体外受精
B.受精卵经体外培养可获得早期胚胎
C.胚胎分割技术提高了移植胚胎的成活率
D.胚胎移植前需对受体进行选择和处理
答案 C 胚胎分割技术可提高胚胎利用率,不能提高移植胚胎的成活率,C错误;经获能后的精子才能用于体外受精,A正确;受精卵经体外培养可获得早期胚胎,早期胚胎需移植到受体子宫内继续发育,同时受体需与供体生殖器官生理变化相同,以确保能接受移植的胚胎,故胚胎移植前需对受体进行选择,并进行同期发情处理,B、D正确。
2.(2023江苏,17,3分)(多选)我国科学家利用猴胚胎干细胞首次创造了人工“猴胚胎”,研究流程如图所示。下列相关叙述正确的有( )
A.猴的成纤维细胞和胚胎干细胞功能不同,但具有相同的基因组
B.囊胚细胞②③都由细胞①分裂分化形成,但表达的基因都不同
C.移植前细胞和囊胚的培养都要放在充满CO2的培养箱中进行
D.移植后胚胎的发育受母体激素影响,也影响母体激素分泌
答案AD 猴的成纤维细胞和胚胎干细胞来自同一个受精卵,虽然二者功能不同,但基因组相同,A正确;囊胚细胞②③分别是滋养层细胞和内细胞团细胞,都由细胞①分裂分化形成,表达的基因并非都不同,比如呼吸酶基因的表达就相同,B错误;动物细胞培养和早期胚胎培养均需要在含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行,CO2的主要作用是维持培养液的pH,C错误;移植后胚胎通过脐带与母体进行物质交换,因此其发育受母体激素影响,也影响母体激素分泌,D正确。
3.(2022江苏,4,2分)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述正确的是( )
A.通常采用培养法或化学诱导法使精子获得能量后进行体外受精
B.哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养不需要额外提供营养物质
C.克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等过程
D.将小鼠桑椹(葚)胚分割成2等份获得同卵双胎的过程属于有性生殖
答案 C 在体外受精前,需要对精子进行获能处理,通常体外获能的方法有培养法和化学诱导法,但精子获能是精子获得与卵细胞受精的能力,不是获得能量,A错误;哺乳动物体外受精后的早期胚胎培养需要额外提供血清等一些天然成分,B错误;克隆牛技术涉及体细胞核移植、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植等过程,C正确;胚胎分割是用机械方法将早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚,经培养后植入受体,以得到同卵双生或同卵多生后代的技术,该过程属于无性生殖,D错误。
4.(2020山东,14,2分)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( )
A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子
B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理
C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植
D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
答案 C 用促性腺激素处理,可使雌鼠超数排卵,A正确;在体外受精前,要对小鼠的精子进行获能处理,B正确;胚胎移植前要检查胚胎质量,不同动物胚胎移植的时间不同,例如,牛、羊一般要培养到囊胚或桑椹胚阶段才进行移植,小鼠和家兔等实验动物可在更早的阶段移植,C错误;通过转基因技术可以对小鼠胚胎干细胞进行遗传改造,D正确。
5.(2018江苏单科,10,2分)下列关于采用胚胎工程技术实现某良种肉用牛快速繁殖的叙述,正确的是( )
A.采取激素注射等方法对良种母牛作超数排卵处理
B.体外培养发育到原肠胚期的胚胎即可进行移植
C.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应
D.利用胚胎分割技术,同卵多胎较同卵双胎成功率更高
答案 A 一般采取注射促性腺激素的方法对良种母牛作超数排卵处理,A正确;进行胚胎移植的早期胚胎一般发育到桑椹胚或囊胚阶段,B错误;作为同种生物,受体代孕牛对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,因此一般不需要使用免疫抑制剂处理,C错误;利用胚胎分割技术,同卵多胎较同卵双胎成功率更低,D错误。
易错警示 误以为需要使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应,对胚胎移植的生理学基础不够了解,结果导致错选C选项。
6.(2017江苏单科,14,2分)下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述,错误的是( )
A.精子在获能液中于37 ℃、5%CO2条件下培养的目的是使精子获能
B.小鼠在特定光控周期条件下饲养,注射相关激素有促进超数排卵的作用
C.分割的胚胎细胞有相同的遗传物质,因此发育成的个体没有形态学差异
D.注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
答案 C 本题主要考查体外受精和胚胎发育等相关知识。精子在获能液中培养的目的是使精子获能,其培养条件应符合动物细胞培养要求,A正确;小鼠在特定光控周期条件下饲养的目的是通过特定的光周期调控其性激素的分泌,注射促性腺激素的目的是使其超数排卵,B正确;虽然分割的胚胎具有相同的遗传物质,但环境也会对胚胎的发育产生影响,导致发育的个体出现形态学差异,C错误;胚胎干细胞具有发育的全能性,注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育,D正确。
知识总结 精子体外获能方法
精子体外获能方法通常有培养法和化学诱导法两种。对于家兔和猪等动物的精子一般采用培养法。对于牛、羊等家畜的精子通常采用化学诱导法。
7.(2016江苏单科,11,2分)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液
D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
答案 B 步骤甲、乙分别是体外受精和胚胎移植,A项错误;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素,该激素只作用于性腺细胞,B项正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于卵细胞,C项错误;步骤甲使用的培养液(获能溶液或专用的受精溶液)与早期胚胎培养液成分不完全相同,D项错误。
解题关键 解答本题的关键在于理解试管动物培养的过程、超数排卵的激素作用特点、早期胚胎培养的营养物质来源以及几种不同培养液的成分(获能溶液、体外受精培养液、早期胚胎培养液)。
8.(2014江苏单科,2,2分)下列关于蛙胚胎发育过程的叙述,正确的是( )
A.通过细胞分裂不断增加细胞数量,并在一定时期发生细胞分化
B.胚胎发育过程中细胞不断分裂,但不发生凋亡
C.随着细胞分裂次数的增加,蛙胚的有机物总量不断增加
D.发育过程中蛙胚从环境中获得的氧气和营养物质逐渐增加
答案 A 蛙胚胎发育过程包括细胞分裂增加细胞数目和细胞分化产生形态、结构和生理功能不同的细胞,A正确;在胚胎发育过程中,也存在着细胞凋亡,B错误;蛙胚发育过程,细胞不断进行呼吸作用,消耗有机物,有机物总量不断减少,C错误;蛙胚在发育过程中从环境中获得氧气,但营养物质来自蛙胚本身,由于代谢不断地被消耗而减少,D错误。
错因分析 本题错选答案高度集中在D选项,主要原因可能是学生对卵生动物胚胎发育过程,以及胚胎发育过程中营养物质的来源不清楚。
9.(2014江苏单科,19,2分)杜泊羊以其生长速度快、肉质好等优点,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的流程如图所示,相关叙述正确的是( )
A.为了获得更多的卵母细胞,需用雌激素对雌性杜泊羊进行处理
B.从卵巢中采集的卵母细胞可直接与获能的精子进行体外受精
C.为避免代孕绵羊对植入胚胎产生排斥反应,应注射免疫抑制剂
D.为了进一步扩大繁殖规模,可通过胚胎分割技术获得同卵双胎
答案 D 为了获得更多的卵母细胞,需用促性腺激素对雌羊进行处理,A错误;从卵巢中采集的卵母细胞,都需要在体外经人工培养成熟后才能与获能的精子受精,B错误;代孕绵羊与供体绵羊为同种动物,所以代孕绵羊对移入子宫的同种外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,C错误;胚胎分割技术可提高胚胎的利用率,扩大繁殖规模,D正确。
疑难点拨 ①为了获得更多的卵母细胞,需要对雌性杜泊羊进行超数排卵处理,而超数排卵处理注射的是外源促性腺激素。②从卵巢中采集的卵母细胞尚未成熟,需要培养至减数第二分裂中期才能与获能精子进行受精。③研究证明,受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫反应,这是胚胎工程重要的生理学基础,因此无需给胚胎受体母羊注射免疫抑制剂。
10.(2013江苏单科,13,2分)软骨发育不全为常染色体显性遗传病,基因型为HH的个体早期死亡。一对夫妻均为该病患者,希望通过胚胎工程技术辅助生育一个健康的孩子。下列做法错误的是 ( )
A.首先经超排卵处理后进行体外受精
B.从囊胚中分离细胞,培养后检测基因型
C.根据检测结果筛选基因型为hh的胚胎
D.将胚胎培养至原肠胚期后移植到子宫
答案 D 本题考查胚胎工程技术的具体应用。体外受精时首先要利用相关激素处理雌性个体促进其排出更多的卵子;由于该对夫妇均为软骨发育不全患者,因此他们的孩子可能患病,也可能正常,因此应从囊胚中分离细胞,培养后检测其基因型,然后根据检测结果选择基因型为hh的胚胎进行胚胎移植;进行胚胎移植的最佳时期为桑椹胚期或囊胚期,原肠胚阶段的细胞分而程度高,移植成功率低,所以一般不选用原肠胚期的胚胎进行移植。
解后反思 胚胎工程的知识点并不多,而且多为识记性知识,理解起来并不难,只要考生踏实复习,并将该知识点与前后有关内容密切联系,形成知识体系,就应该有良好的学习效果。
11.(2022全国甲,38,15分)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊,为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代,该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题。
(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液,精液保存的方法是 。在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是 ;精子体外获能可采用化学诱导法,诱导精子获能的药物是 (答出1点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞,因为卵母细胞达到 时才具备与精子受精的能力。
(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行,该培养液的成分除无机盐、激素、血清外,还含的营养成分有 (答出3点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。
(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作,以获得具有该公羊优良性状的后代。主要的操作步骤是 。
答案 (1)低温冷冻保存(-196 ℃液氮中保存) 精子不能直接与卵子受精,必须经获能处理后才能获得受精能力 肝素、Ca2+载体 MⅡ期 (2)有机盐、维生素、氨基酸、核苷酸 (3)对非繁殖期受体母羊注射雌激素使其发情;取保存的囊胚,用分割针处理获得滋养层细胞,对其进行DNA分析和性别鉴定,获得状态良好的雄性囊胚;将筛选得到的胚胎移植入受体母羊子宫内
解析 (1)精液或胚胎的保存方法为低温冷冻保存,也可将精液或胚胎置于-196 ℃的液氮中保存。刚刚排出的精子不能立即与卵子受精,必须获能后才可具备与卵子受精的能力,使精子获能的方法有直接利用雌性动物的生殖道使精子获能、将精子培养在人工配制的获能液中使其获能等;获能液的成分因动物种类不同而有所差异,常见的有效成分包括肝素、Ca2+载体等。动物排出的卵子成熟程度不同,但都需要到MⅡ期时才具备与精子受精的能力。(2)哺乳动物胚胎的培养液成分一般比较复杂,主要包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。(3)为获得具有优良性状的公羊后代,可利用胚胎工程的方法进行操作:对非繁殖期受体母羊进行发情处理,取囊胚的滋养层细胞做DNA分析和性别鉴定,检测其质量,将筛选得到的状态良好的雄性囊胚移植入受体母羊子宫内。
12.(2020课标全国Ⅲ,38,15分)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。
回答下列问题:
(1)步骤①中需要使用的工具酶有 。步骤②和③所代表的操作分别是 和 。步骤④称为 。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 (答出2点即可)的限制。
(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息 (填“相同”或“不同”),原因是 。
(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有 (答出2点即可)。
答案 (1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
解析 此题主要考查胚胎工程和基因工程。(1)在基因表达载体的构建过程中需要使用限制性核酸内切酶切割W基因和载体,同时需要DNA连接酶进行连接。将重组表达载体导入受精卵常用显微注射法,从受精卵到早期胚胎需要进行体外培养,将获得的早期胚胎通过胚胎移植移至代孕母体体内。(2)乳腺生物反应器和膀胱生物反应器都属于动物反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制,后者不受动物性别和年龄限制。(3)题述两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵,所以其细胞核中染色体DNA所含遗传信息相同。(4)胚胎工程中所用到的技术主要有体外受精、胚胎移植。
13.(2015山东理综,36,12分)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下:
(1)过程①采用的是细胞工程中的 技术,过程②采用的是胚胎工程中的 技术。
(2)体细胞进行体外培养时,所需气体主要有O2和CO2,其中CO2的作用是维持培养液(基)的 。
(3)如果克隆过程中需进行基因改造,在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用 和 两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外,还需有 基因,以便选出成功导入基因表达载体的细胞。
(4)胚胎干细胞可以来自囊胚中的 。在一定条件下,胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体 (填“A”或“B”),则不会发生免疫排斥反应。
答案 (1)(体细胞)核移植 (早期)胚胎培养 (2)pH(或酸碱度) (3)限制性(核酸)内切酶(或限制酶) DNA连接酶(注:两空可颠倒) 标记 (4)内细胞团 B
解析 (1)图中①过程采用的是体细胞核移植技术;过程②为重组细胞经胚胎培养发育至早期胚胎的过程,利用了(早期)胚胎培养技术。(2)动物细胞培养时,气体环境为95%的空气和5%的CO2,CO2的作用是维持培养液(基)的pH。(3)构建基因表达载体时,需用的工具酶为限制酶和DNA连接酶。基因表达载体上除目的基因外,还需要有标记基因、启动子、终止子等。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)囊胚中的内细胞团具有发育的全能性,可以作为胚胎干细胞的来源。通过核移植技术获得的组织器官若移植给核供体,则不会发生免疫排斥反应。
解题关键 识别题图中胚胎工程各步骤的名称是解答本题的关键。
14.(2015重庆理综,8,20分)某课题组为解决本地奶牛产奶量低的问题,引进了含高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。
(1)拟进行如下杂交:
♂A(具高产奶基因的纯种)×♀B(具适宜本地生长基因的纯种)→C
选择B作为母本,原因之一是胚胎能在母体内正常 。若C中的母牛表现为适宜本地生长,但产奶量并未提高,说明高产奶是 性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛,根据现有类型,最佳杂交组合是 ,后代中出现这种母牛的概率是 (假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。
(2)用以上最佳组合,按以下流程可加速获得优良个体。
精子要具有受精能力,需对其进行 处理;卵子的成熟在过程 中完成。在过程④的培养基中含有葡萄糖,其作用是 。为筛选出具有优良性状的母牛,过程⑤前应鉴定胚胎的 。子代母牛的优良性状与过程 的基因重组有关。
(3)为了提高已有胚胎的利用率,可采用 技术。
答案 (20分)(1)生长发育或胚胎发育 隐性 ♂A×♀C 1/8 (2)获能或增强活力 ③ 供能 性别、高产奶和适应生长的基因 ② (3)胚胎分割
解析 (1)由于B是具有适宜本地生长基因的纯合子,故选择B作为母本,可使胚胎在母体内正常生长发育。让B与纯合的具有高产奶基因的A杂交得到C,C中的母牛的产奶量并未提高,可推知高产奶是隐性性状,而C为杂合子。因引进的是含高产奶基因的纯种公牛,故可选用♂A×♀C杂交组合,后代中高产奶且适宜本地生长的母牛的概率为1/2×1/2×1/2=1/8。(2)精子需进行获能处理,才能具有受精能力。卵子的成熟在受精过程(过程③)中完成。胚胎培养中,葡萄糖的作用是提供能量。为筛选出具有优良性状的母牛,在胚胎移植前应鉴定胚胎的性别、高产奶和适应生长的基因。经过过程②的基因重组产生同时含有高产奶基因和适应本地生长基因的卵细胞,是后代出现高产奶且适宜本地生长母牛的前提。(3)可通过胚胎分割技术提高已有胚胎的利用率。
15.(2014福建理综,33,10分)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图:
(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的 。
(2)步骤②中,重组胚胎培养到 期时,可从其内细胞团分离出ES细胞。
(3)步骤③中,需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的 设计引物,利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有
酶的酶切位点。
(4)为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的 ,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。
答案 (1)细胞核
(2)囊胚
(3)核苷酸序列 HindⅢ和PstⅠ
(4)蛋白质
解析 (1)核移植是把体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中。(2)囊胚期才有内细胞团。(3)可根据目的基因的核苷酸序列设计引物,要把目的基因和表达载体直接连接,目的基因和表达载体应具有相同酶的酶切位点。(4)欲检测Rag2基因的表达情况,需提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质,进行抗原—抗体杂交实验。
16.(2013福建理综,33,10分)克隆猪成功率较低,与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bcl-2 基因是细胞凋亡抑制基因,用PCR 技术可以检测该基因转录水平,进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。
请回答:
(1)图中重组细胞的细胞核来自 细胞,早期胚胎移入受体子宫后继续发育,经桑椹胚、囊胚和 胚最终发育为克隆猪。
(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl-2 cDNA的分子数,进而计算总mRNA中Bcl-2 mRNA的分子数,从而反映出Bcl-2基因的转录水平。
①图中X表示 过程。
②从基因组数据库中查询Bcl-2 mRNA的核苷酸序列,以便根据这一序列设计合成 用于PCR扩增,PCR扩增过程第一轮循环的模板是 。
答案 (1)体原肠 (2)①反转录②引物Bcl-2 cDNA
解析 (1)图中重组细胞的细胞核来自良种猪的体细胞,胚胎发育过程中囊胚继续发育形成原肠胚。(2)以mRNA 为模板形成DNA 的过程为反转录(或逆转录)。PCR 扩增的前提是需要有一段已知的核苷酸片段,以便根据这一序列合成引物。图示可知,PCR 扩增过程第一轮循环的模板是以mRNA 为模板反转录形成的cDNA,因引物是依据Bcl-2 mRNA 的核苷酸序列合成,故模板实际是其中的Bcl-2 cDNA。
试题点评 本题通过胚胎工程和基因工程的综合知识,主要考查学生对基础知识的识记和理解应用能力
品种B组织培养阶段
细胞分裂素浓度(μml/L)
生长素浓度(μml/L)
Ⅰ 诱导形成愈伤组织
m1
n1
Ⅱ 诱导形成幼芽
m2
n2
Ⅲ 诱导生根
m3
n3
亲本藻
优势代谢类型
生长速率[g/(L·天)]
固体培养基上藻落直径
DHA含量(‰)
A藻
自养
0.06
小
0.7
B藻
异养
0.14
大
无