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细胞工程、基因工程小题专练
一、单选题
1.(23-24高二下·河北承德·期中)诱导植物原生质体融合是植物体细胞杂交的一个关键环节,下列不属于人工诱导植物原生质体融合方法的是( )
A.胰蛋白酶处理 B.聚乙二醇融合法
C.电融合法 D.离心法
2.(山东省潍坊市安丘市潍坊国开中学2023-2024学年高二下学期4月月考生物试题)下列关于DNA重组技术基本工具的说法,正确的是( )
A.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键
B.限制酶切割DNA后一定能产生黏性末端
C.质粒是基因工程中唯一的载体
D.微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用
3.(23-24高二下·浙江·期中)在家畜优良品种繁育过程中常涉及胚胎工程的相关技术。下列叙述正确的是( )
A.采集的卵母细胞要经过获能处理后才能完成受精
B.当胚胎发育到适宜阶段时可在液氮环境中冷冻保存
C.胚胎移植前需要对受体进行选择和免疫抑制处理
D.运用胚胎分割技术可以提高胚胎移植的成活率
4.(23-24高二下·河北承德·期中)武夷山“大红袍”因其品质优良,被列入国家级非物质文化遗产名录的茶类中。利用离体的大红袍组织培养出新植株的过程,是实现武夷山岩茶大规模生产的途径。下列相关叙述正确的是( )
A.接种离体组织的茎尖时,需将形态学上端插入培养基中
B.在诱导离体组织转变为愈伤组织的过程中需进行光照处理
C.可在同一培养基中诱导愈伤组织分化形成芽和根
D.移栽诱导形成的幼苗前应先打开封口,让其在培养箱内生长几日
5.(23-24高一下·湖北·期中)科学家将4个关键基因导入已分化的肌肉细胞中并使其表达,可诱导该种细胞成为多能干细胞(iPS细胞)。下图为该实验示意图。下列有关叙述错误的是( )
A.iPS细胞的遗传信息与肌肉细胞不相同
B.过程①②③存在基因的选择性表达,图示过程没有体现iPS细胞的全能性
C.关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境,使细胞功能趋向专门化
D.用该技术得到的新生器官替换供体病变器官有广阔的应用前景
6.(23-24高二下·山西运城·期中)植物细胞工程在农业、医药等方面有着广泛的应用,并且取得了显著的社会效益和经济效益。下列相关叙述错误的是( )
A.利用组织培养获得的脱毒草莓通常比普通草莓产量高、品质好
B.四倍体草莓经花药离体培养得到的品种一定表现为纯合子
C.可将红豆杉叶片通过植物组织培养技术实现快速高效的微型繁殖
D.可采用辐射诱变处理红豆杉愈伤组织细胞以获得突变体植株
7.(23-24高二下·山西运城·期中)某实验室通过对小鼠进行体外受精和早期胚胎培养,在囊胚期取内细胞团细胞并提高pSTAT3基因(调控胚胎发育的关键基因)的表达,发现内细胞团细胞会发育为桑葚样细胞,该桑葚样细胞具有自然胚胎桑葚胚期细胞特性。下列相关叙述错误的是( )
A.采集到的小鼠卵母细胞需要进行成熟培养后才能进行体外受精
B.由受精卵发育为桑葚胚的过程需经过卵裂期,细胞数量不断增加
C.推测pSTAT3基因在内细胞团细胞中的表达量高于桑葚胚时期细胞
D.囊胚期滋养层细胞沿透明带内壁扩展和排列,将来发育成胎膜和胎盘
8.(23-24高二下·山西运城·期中)采用机械方法将早期胚胎分割后移植,可以获得同卵双胎或多胎。下列相关叙述正确的是( )
A.目前利用胚胎分割技术,同卵双胎较同卵多胎成功率更高
B.胚胎分割时,应选取原肠胚并将其均等分割后在体外培养
C.利用胚胎分割技术可以获得两个基因型不同的胚胎
D.分割后的胚胎进行移植前可取透明带进行性别鉴定
9.(23-24高二下·江苏南通·期中)2017年中国科学家利用“聪明的化学方法和操作技巧(10s内去核,15s内核移植)”成功培育了体细胞克隆猴,流程如下,下列叙述错误的是( )
A.科学家多年的反复实验带来的娴熟技术使卵细胞受损减少
B.用电刺激、Ca2+载体等方法激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
C.图中灭活是指用物理或化学手段破坏病毒的抗原结构,但保留了感染能力
D.上述技术有助于加速针对阿尔茨海默病、免疫缺陷、肿瘤等的新药研发进程
10.(23-24高二下·山西运城·期中)细胞融合是细胞工程中一项重要的技术。下列关于细胞融合的叙述,正确的是( )
A.植物体细胞杂交需进行原生质体融合,能实现远缘杂交育种
B.诱导植物原生质体融合特有的方法是灭活病毒诱导法
C.两种细胞进行两两融合时,能产生2种融合细胞
D.因生物类型不同,故动物细胞与植物细胞之间不能进行融合
二、多选题
11.(23-24高二下·山东德州·阶段练习)下表为几种限制酶的识别序列及其切割位点,由此推断,下列说法正确的是( )
限制酶名称 识别序列和切割位点 限制酶名称 识别序列和切割位点
BamHI 5'-G↓GATCC-3' KpnI 5'-CGTAC↓C-3'
EcoRI 5'-C↓AATTC-3' Sau3AI 5'-↓GATC-3'
HindII 5'-GTY↓RAC-3' SmaI 5'-CCC↓GGG-3'
注:Y为C或T,R为A或G。
A.HindII能识别GTCAAC序列,也能识别GTTAAC序列
B.Sau3AI和EcoRI破坏的都是识别序列中心轴线处的磷酸二酯键
C.BamHI和Sau3AI两种限制酶可识别不同的序列但切割后形成的片段可以连接
D.HindII、SmaI两种限制酶的切割位点在识别序列中心轴线上,因而形成平末端
12.(23-24高二下·湖南邵阳·期中)如图为受精作用及胚胎发育示意图,a、b代表两个发育时期,下列叙述不正确的是( )
A.过程①会发生同源染色体的分离
B.过程②通过有丝分裂增殖
C.a时期可分离得到胚胎干细胞
D.①→④细胞分化程度逐渐减小
13.(23-24高二下·河北承德·期中)国际上将每年的4月8日定为国际珍稀动物保护日。黑足雪貂是世界十大濒临灭绝动物之一,具有夜行性和穴居的生活习性。科学家使用30多年前冷冻的细胞,首次成功克隆出黑足雪貂。下列关于该克隆过程的叙述,正确的是( )
A.利用冷冻的细胞克隆出黑足雪貂的过程利用了动物细胞核的全能性
B.在黑足雪貂早期胚胎的形成过程中,囊胚期开始出现细胞的分化
C.卵母细胞去核的实质是去除卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物
D.利用动物胚胎分割技术得到的个体基因型相同,表型也完全相同
三、非选择题
14.(23-24高二下·陕西西安·阶段练习)非洲猪瘟是由ASFV(一种双链DNA病毒)感染猪引起的烈性传染病。某研究小组将ASFV外壳蛋白基因导入猪体细胞中,利用核移植技术培育转基因克隆猪,从而得到自动产生ASFV抗体的个体,其过程如图所示。回答下列问题:
(1)图中步骤①采用的技术手段是 ,进行步骤③时,受体C猪子宫对外来胚胎基本上不发生 ,从而为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(2)B猪体细胞在培养瓶中培养时,除必须保证环境是无菌、无毒外,还必须定期更换培养液以防止细胞代谢物积累对细胞自身造成的伤害。培养到一定程度后,需要分瓶再继续培养,分瓶后的培养过程称为 。
(3)由于目的基因不能直接导入受体细胞,因此需要构建 ,该过程采用双酶切法处理含目的基因的DNA片段和质粒,其优点是 。
(4)使用大肠杆菌作为工程菌,导入重组质粒时要用含 溶液处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(感受态)。酵母菌或大肠杆菌都可作受体细胞,但生产胰岛素最好选用 (填“酵母菌”或“大肠杆菌”),理由是 。
(5)天然的干扰素在体外保存相当困难,为了生产出耐储存干扰素,科学家可通过 工程获得这种新药,具体流程是:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→ → →使用工程菌获得耐储存的干扰素。
15.(23-24高二下·浙江·期中)猪蓝耳病又称猪的繁殖与呼吸综合征(PRRS),由动脉炎病毒与呼吸综合征病毒(简称蓝病毒)的蛋白质外壳引起。患病动物主要表现为繁殖障碍、呼吸困难、耳朵蓝紫。母猪感染该病毒后会在妊娠晚期流产,为培育抗蓝病毒的转基因猪,工作人员根据哺乳动物受精作用和早期胚胎的发育过程提出了解决方案(如图)。请回答下列问题:
(1)B猪体细胞在培养瓶中培养时,要保证培养液无菌、无毒,常在培养液中加入 ,另外还需定期更换培养液,以防止 对细胞自身造成的伤害。培养到一定程度后,还需用 处理后分装到多个培养瓶中进行传代培养。
(2)由于目的基因不能直接导入受体细胞,因此需要构建基因表达载体,该过程需要用的酶有 。常采用双酶切法处理含目的基因的DNA片段和载体,其优点是 。
(3)通过步骤①的技术手段 得到甲,培养至乙 ,然后移植到经 处理的C猪的 ,由于C对乙不发生 ,从而为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(4)利用 技术检验D猪是否产生相应的抗体。该抗体也可使用杂交瘤技术来制备,通常情况下,杂交瘤细胞是由经培养的骨髓瘤细胞和 细胞融合获得的,与诱导植物原生质体融合方法不同的是 。
16.(2024·内蒙古乌海·模拟预测)人溶菌酶是一种存在于人体体液中的碱性多肽,由130个氨基酸组成。研究发现,人乳中溶菌酶的含量高、活性强,破坏和溶解细菌的能力约为牛乳的300倍,是人乳不易变质的主要原因。科研人员利用乳腺生物反应器表达重组人溶菌酶,使生产出的牛奶含有高抑菌活性的溶菌酶,实现营养、药用双重功能。回答下列问题:
(1)科研人员根据人溶菌酶的氨基酸序列合成人溶菌酶基因,其步骤是 ,依据氨基酸序列推测得到的目的基因碱基序列有多种的原因是 。为了便于将目的基因与运载体结合,需要在目的基因的两端添加限制酶识别的序列,与选用EcoRⅠ识别序列相比,选择BamHⅠ和HindⅢ识别序列的优点是 。
(2)为实现人溶菌酶基因在牛乳腺细胞中表达,需要将人溶菌酶基因与 等调控元件重组在一起,通过 (方法)导入 中,为保证移植的胚胎为雌性,进行性别鉴定的操作是 。
(3)有人建议可用膀胱反应器生产重组人溶菌酶,与乳腺生物反应器相比,其优点是 。
17.(23-24高二下·山东聊城·阶段练习)治疗性克隆是动物细胞工程的综合应用,它对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义。其基本流程如下图所示,请回答相关问题:
(1)过程①采用的是细胞工程中的 技术。
(2)动物细胞进行分瓶传代培养前,需要用 处理贴满瓶壁的细胞,以便细胞继续分裂增殖。杂交瘤细胞在体外培养时,会出现上述现象吗?理由是 。在培养中,为避免毒害,常采取的措施是 。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养,而不是直接用体细胞进行细胞培养,原因是 。
(4)经核移植获得的重组细胞进行体外培养时,气体环境中CO2的主要作用是 。
(5)若将图中获得的组织器官移植给个体 (填“A”或“B”),则会发生免疫排斥反应。
18.(23-24高二下·广西来宾·期中)电影《我不是药神》中的格列宁是一种治疗癌症的靶向药物,此类靶向药物可称为“生物导弹”。利用单克隆抗体来诊断和治疗癌症可能会成为攻克癌症的重要手段,如图为单克隆抗体制备流程图:
(1)若用该图中的单克隆抗体与药物结合制成“生物导弹”治疗肠癌,则图中特定抗原通常是 。靶向药物比普通的化疗药物疗效高、毒副作用小,原因是: 。
(2)图中诱导细胞融合时需要采用 诱导法、聚乙二醇融合法或电融合法等方法诱导,第一次筛选获得的杂交瘤细胞的特点是 。第二次筛选的目的是 。
(3)与从动物血清中分离的抗体相比,单克隆抗体的主要优点是 ,并且可以大量制备。
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【分析】植物体细胞杂交是指将不同种的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。诱导原生质体融合的方法:物理法(离心、振动、电激等)和化学法(聚乙二醇等)。
【详解】A、胰蛋白酶是动物动物细胞培养时所用技术,A正确;
BCD、诱导植物原生质体融合方法有聚乙二醇融合法、电融合法和离心法,BCD错误。
故选A。
2.D
【分析】因工程的工具:
(1)限制酶:能够识别双链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之间的磷酸二酯键断裂,形成黏性末端和平末端两种;
(2)DNA连接酶:据酶的来源不同分为两类:E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶。这二者都能连接黏性末端,此外T4DNA连接酶还可以连接平末端,但连接平末端时的效率比较低;
(3)运载体:常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
【详解】A、DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成磷酸二酯键,A错误;
B、限制酶切割DNA后能产生黏性末端或平末端,B错误;
C、质粒是基因工程中常用的载体,噬菌体、动植物病毒也可以作为基因工程的运载体,C错误;
D、微生物中的限制酶对自身DNA无损害作用,主要用于切割外源DNA,D正确。
故选D。
3.B
【分析】1、胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术。包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割移植、胚胎干细胞培养等技术。胚胎工程的许多技术,实际是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作;
2、胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。
【详解】A、采集的卵母细胞需要在体外进行人工培养至减数第二次分裂中期才算成熟,才具备受精能力,不是进行获能处理,A错误;
B、当胚胎发育到适宜阶段时可将其取出向受体移植或冷冻保存,如可在液氮环境中冷冻保存,B正确;
C、胚胎移植前,需选择健康体质和正常繁殖能力的受体且进行同期发情处理,不是进行免疫抑制处理,C错误;
D、胚胎分割可以获得多个胚胎,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小,D错误。
故选B。
4.D
【分析】植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性,其过程为:离体的植物组织,器官或细胞经过脱分化过程形成愈伤组织(高度液泡化,无定形状态薄壁细胞组成的排列疏松、无规则的组织),愈伤组织经过再分化过程形成胚状体,进一步发育成为植株。
【详解】A、生长素的运输是极性运输,只能从形态学上端运往形态学下端,若选取茎段作为外植体,需将其形态学下端插入培养基,不要倒插,A错误;
B、在诱导离体组织转变为愈伤组织的过程中需避光处理,B错误;
C、诱导生根和生芽的培养基所用激素的比例不同,如生长素和细胞分裂素比例高时,可用于诱导生根,而生长素和细胞分裂素比例低时,诱导生芽,C错误;
D、试管苗移栽前要先打开封口膜或瓶盖,在培养箱中生长几日,以锻炼试管苗适应外界环境的能力,D正确。
故选D。
5.C
【分析】分析题图:首先将4个关键基因移植入已分化的肌肉细胞中并表达,使这个肌肉细胞成为具有类似干细胞功能的多能干细胞(iPS细胞),再诱导多能干细胞(iPS细胞)分化形成神经细胞、心肌细胞和肝脏细胞等。
【详解】A、iPS细胞导入了外源基因,其遗传信息与肌细胞不同,A正确;
B、过程①②③表示细胞分化,其实质是基因的选择性表达。该过程并没有完成从细胞到完整个体或得到各种类型的细胞,故没有体现iPS细胞的全能性,B正确;
C、关键基因表达过程将改变肌肉细胞的细胞质环境,使细胞成为具有类似干细胞的诱导多能干细胞,并未使细胞功能趋向于专门化,C错误;
D、用该技术得到的新生器官替换供体病变器官,属于自体移植,一般不发生免疫排斥反应,这可以大大提高器官移植成功率,D正确。
故选C。
6.B
【分析】植物细胞工程技术的应用:植物繁殖的新途径(微型繁殖、作物脱毒、人工种子)、作物新品种的培育(单倍体育种、突变体的利用)、细胞产物的工厂化生产。
【详解】A、脱毒苗用病毒极少的植物分生组织组织培养产生,获得的植株病毒极少,甚至无病毒,果实产量及品质会显著优化,A正确;
B、四倍体草莓的花粉中有两个染色体组,基因型可能为杂合子,如AAaa,经花药(AA、Aa,aa)离体培养得到的植株不一定为纯合子,B错误;
C、植物组织培养技术可实现快速高效的微型繁殖,C正确;
D、愈伤组织细胞分裂能力强,易受外界环境条件影响,可采用诱变处理红豆杉愈伤组织细胞,并通过筛选可得到某些新性状的植株,如抗旱、抗盐碱,抗病等,D正确。
故选B。
7.C
【分析】胚胎发育过程:(1)卵裂期:细胞进行有丝分裂,数量增加,胚胎总体积不增加;(2)桑椹胚:32个细胞左右的胚胎,之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能,属全能细胞;(3)囊胚:细胞开始分化,其中个体较大的细胞叫内细胞团,将来发育成胎儿的各种组织;而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘;胚胎内部逐渐出现囊胚腔。注:囊胚的扩大会导致透明带的破裂,胚胎伸展出来,这一过程叫孵化;(4)原肠胚:内细胞团表层形成外胚层,下方细胞形成内胚层,由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。
【详解】A、采集到的小鼠卵母细胞需要进行成熟培养至MⅡ期后才能进行体外受精,A正确;
B、受精卵发育为桑葚胚的过程需经过卵裂期,细胞数量不断增加,但胚胎总体积基本不变,B正确;
C、在囊胚期取内细胞团细胞并提高pSTAT3基因的表达,发现内细胞团细胞会发育为桑葚样细胞,说明pSTAT3基因在内细胞团细胞中的表达量低于桑葚胚时期细胞,C错误;
D、囊胚期滋养层细胞沿透明带内壁扩展和排列,将来发育成胎膜和胎盘,D正确。
故选C。
8.A
【分析】1、胚胎分割的特点:来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一。
2、进行胚胎分割时,应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚。对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
【详解】A、利用胚胎分割技术,分割次数越多,分割后胚胎成活的概率越小。目前,仍以二分胚胎的分割和移植效率最高,A正确;
B、胚胎分割时需将囊胚阶段的内细胞团进行均等分割,B错误;
C、来自同一个胚胎的后代具有相同的遗传物质,因此利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎,C错误;
D、胚胎移植前,通常取滋养层细胞进行性别鉴定,D错误。
故A。
9.C
【分析】动物核移植是将动物的一个细胞的细胞核,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,这个新的胚胎最终发育为动物个体。核移植得到的动物称克隆动物。
【详解】A、科学家多年的反复实验带来的娴熟技术减少对卵细胞的伤害,A正确;
B、在体细胞核移植过程中,用物理方法或化学方法(如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白质合成酶抑制剂等)激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程,B正确;
C、灭活是指用物理或化学手段杀死病毒、细菌等,但是不损害它们体内有用抗原的方法,C错误;
D、上述技术有助于加快灵长类动物的克隆技术进步,加速针对阿尔茨海默病、免疫缺陷、肿瘤等的新药研发进程,D正确。
故选C。
10.A
【分析】植物体细胞杂交技术:就是将不同种的植物体细胞原生质体在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成完整植物体的技术。其意义是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
【详解】A、植物体细胞杂交需进行原生质体融合,能实现远缘杂交育种,因而该育种方法的意义是克服远源杂交不亲和的障碍,A正确;
B、不能用灭活的病毒诱导植物的原生质体融合,灭活的病毒诱导法是诱导动物细胞融合特有的方法,B错误;
C、当考虑两种细胞进行两两融合时,能产生3种融合细胞,其中只有两种原生质体互融的杂种细胞是符合要求的,C错误;
D、无论动物细胞还是植物细胞,它们的细胞膜均具有流动性,因此,从理论上来讲动物细胞与植物细胞之间可以进行融合,D错误。
故选A。
11.ACD
【分析】限制酶:能够识别双链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之间的磷酸二酯键断裂。
【详解】A、HindII识别序列是5'-GTY↓RAC-3',当Y为C,R为A时,Hind II的识别序列为GTCAAC序列,当Y为T,R为A时,识别序列为GTTAAC序列,A正确;
B、Sau3A I识别序列为5'-↓GATC-3',切割后形成的末端为黏性末端GATC-3',破坏的是识别序列中心轴线两侧的磷酸二酯键,B错误;
C、BamHI识别序列是5'-G↓GATCC-3',切割后的末端是-GATC-,Sau3AI识别序列是5'-↓GATC-3',末端是-GATC-,故BamHI和Sau3AI两种限制酶可识别不同的序列但切割后形成的片段可以连接,C正确;
D、由表格可知,HindII识别序列是5'-GTY↓RAC-3',SmaI识别序列是5'-CCC↓GGG-3',两种限制酶的切割位点在识别序列中心轴线上,因而形成平末端,D正确。
故选ACD。
12.AD
【分析】胚胎发育的过程:受精卵→桑椹胚→囊胚→原肠胚→幼体。在囊胚时细胞初步分化为内细胞团和滋养层。
【详解】A、①过程表示受精作用,而同源染色体的分离发生在减数分裂过程中,A错误;
B、受精卵通过有丝分裂进行增殖,故过程②通过有丝分裂增殖,B正确;
C、a时期为囊胚期,可分离出得到胚胎干细胞,C正确;
D、在胚胎发育的过程中,①→④细胞分化程度逐渐增大,D错误。
故选AD。
13.ABC
【分析】克隆动物概念:将动物的一个细胞的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,这个新的胚胎最终发育成动物个体。用核移植的方法得到的动物称为克隆动物。
【详解】A、利用冷冻的细胞克隆出黑足雪貂的过程涉及细胞核移植技术,该技术利用了动物细胞核的全能性,A正确;
B、在黑足雪貂早期胚胎的形成过程中,囊胚期开始出现细胞的分化,出现内细胞团和滋养层,B正确;
C、将卵母细胞培养到中期Ⅱ后进行去核操作,此时细胞核退化,出现的是纺锤体和染色体复合物,去核事实上是去除卵母细胞的纺锤体和染色体结构,C正确;
D、在不发生突变的情况下,胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,由于表型还受环境的影响,所以表型不一定相同,D错误。
故选ABC。
14.(1) 细胞核移植 免疫排斥反应
(2)传代培养
(3) 基因表达载体 保证目的基因和载体定向连接
(4) Ca2+ 酵母菌 酵母菌含有内质网和高尔基体等多种细胞器,能对蛋白质进行加工
(5) 蛋白质 推测应有的氨基酸序列 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因
【分析】核移植技术:将供体细胞核注入去核卵母细胞,通过电激等使细胞融合,得到重组细胞,激活得到重组胚胎(重组胚),将胚胎移植到受体雌性动物体内。抗原-抗体杂交技术原理:抗原抗体的特异性结合;蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
【详解】(1)分析图中的过程,可以判断图中①是动物细胞核移植技术。进行胚胎移植时,受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,从而为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(2)分瓶后的培养称为传代培养。
(3)基因表达载体的构建能使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传至下一代,使目的基因能够表达和发挥作用。因此,目的基因导入受体细胞时,常需要构建基因表达载体。使用双酶切法可以避免目的基因自身环化、避免载体自身环化、避免目的基因反向连接到载体上,保证目的基因和载体定向连接。
(4)大肠杆菌属于微生物,导入重组质粒时要用含Ca2+溶液处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,因为酵母菌含有内质网和高尔基体等多种细胞器,能对蛋白质进行加工,因此生产胰岛素最好选用酵母菌。
(5)蛋白质工程过程是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
15.(1) 抗生素 细胞代谢产物积累或培养液营养枯竭 胰蛋白酶
(2) 限制酶、DNA连接酶 防止目的基因自身环化或反向连接
(3) 核移植 早期囊胚 同期发情 子宫 免疫排斥
(4) 抗原——抗体杂交 经蓝病毒抗原(外壳蛋白)免疫的B淋巴 灭活的(仙台)病毒诱导
【分析】核移植技术:将供体细胞核注入去核卵母细胞,通过电激等使细胞融合,得到重组细胞,激活得到重组胚胎(重组胚),将胚胎移植到受体雌性动物体内。
抗原-抗体杂交技术原理:抗原抗体的特异性结合;分子杂交技术原理:碱基互补配对原则。
【详解】(1)B猪体细胞在培养瓶中培养时,要保证动物细胞培养条件,如培养液无菌、无毒,常在培养液中加入抗生素,可避免杂菌污染,另外还需定期更换培养液,以防止细胞代谢产物积累或培养液营养枯竭对细胞自身造成的伤害。培养到一定程度后,还需用胰蛋白酶处理获得单细胞悬液而后分装到多个培养瓶中进行传代培养。
(2)由于目的基因不能直接导入受体细胞,因此需要构建基因表达载体,构建基因表达载体需要用到限制酶和DNA连接酶,该过程中常采用双酶切法处理含目的基因的DNA片段和载体,这样可以防止目的基因自身环化或反向连接,保证目的基因的正向连接。
(3)通过步骤①的技术手段为核移植得到甲重构胚的过程,激活重构胚并培养至乙囊胚期,此时的胚胎处于游离状态,然后将其移植到经同期发情处理的C猪的子宫内,该技术手段的理论基础是受体子宫对移入的胚胎不发生免疫排斥反应,即子宫C对乙不发生免疫排斥,从而为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(4)用抗原—抗体杂交技术判断D猪是否产生ASFV抗体,该技术的原理是抗体与抗原的特异性结合,因此,使用的抗原物质最好是ASFV外壳蛋白。该抗体若使用杂交瘤技术来制备,杂交瘤细胞应该由骨髓瘤细胞和经经蓝病毒外壳蛋白兔疫后的B淋巴细胞融合获得的,经过两次筛选获得的杂交瘤细胞既能产生所需要的抗体,又能大量增殖,因而可以通过对该杂交瘤细胞进行培养获得大量的抗体。在构建杂交瘤细胞融合的过程中灭活的(仙台)病毒诱导融合的方法是动物细胞融合特有的促融受到,这是植物体细胞杂交过程中没有采用的促融技术,因而为动物细胞融合特有的手段。
16.(1) 先推测出氨基酸序列对应的mRNA序列,再推测出mRNA序列对应的基因序列 密码子具有简并性 BamH Ⅰ和Hind Ⅲ的识别序列不同,可以防止目的基因和运载体的自身环化
(2) 乳腺蛋白基因的启动子 显微注射法 受精卵 取滋养层细胞进行DNA分子杂交检测
(3)尿液收集方便,且尿液中溶菌酶浓度高,便于提取
【分析】基因工程的基本操作程序:目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与表达。
【详解】(1)科研人员根据人溶菌酶的氨基酸序列合成人溶菌酶基因,其步骤是先推测出氨基酸序列对应的mRNA序列,再推测出mRNA序列对应的基因序列。由于密码子具有简并性,即一种氨基酸可以由一种或多种密码子编码,因此依据氨基酸序列推测得到的目的基因碱基序列有多种。为了便于目的基因与运载体结合,与选用EcoR Ⅰ识别序列相比,选择BamH Ⅰ和Hind Ⅲ识别序列的优点是使用这两种酶切割后会产生不同的末端,可以防止目的基因和运载体自身环化。
(2)为实现人溶菌酶基因在牛乳腺细胞中表达,需要将人溶菌酶基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射法导入受精卵中,为保证移植的胚胎为雌性,需要取滋养层细胞进行DNA分子杂交检测确定性别。
(3)与乳腺生物反应器相比,用膀胱反应器生产重组人溶菌酶的优点是尿液收集方便,且尿液中溶菌酶浓度高,提取方便。
17.(1)(体)细胞核移植
(2) 胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 不会,杂交瘤细胞具有无限增殖的特性 定期更换培养液
(3)体细胞核在体细胞中不能表现全能性,而卵母细胞的细胞质可以给它提供表现全能性的环境
(4)维持培养液的pH
(5)A
【分析】分析题图可知:①表示核移植,②表示早期胚胎发育,还需要经过胚胎移植技术。
【详解】(1)过程①采用的是细胞工程中的核移植技术。
(2) 动物细胞进行分瓶传代培养前,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴满瓶壁的细胞,使之分散成单个细胞。上述现象是接触抑制现象,由于杂交瘤细胞具有无限增殖的特性,故杂交瘤细胞在体外培养时不会出现接触抑制现象;在动物细胞培养的过程中,为 防止细胞代谢产物积累对自身造成危害,应定期更换培养液。
(3)将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中构建重组细胞后进行细胞培养,而不是直接用体细胞进行细胞培养,原因是体细胞核在体细胞中不能表现全能性,而卵母细胞的细胞质可以给它提供表现全能性的环境。
(4)在动物细胞培养的过程中,将培养瓶置于含95%空气加5%CO2的混合气体的培养箱中进行培养,CO2主要作用是维持培养液的pH。
(5)由于B是供核的一方,克隆的组织和器官的绝大多数遗传物质和B相同,与A不同,故若将图中获得的组织器官移植给个体A会发生免疫排斥反应。
18.(1) 癌细胞表面的蛋白质 定向给药,避免了对正常细胞的伤害,同时减少了用药剂量
(2) 灭活的病毒 能大量增殖,能产生抗体 产生特定抗体的杂交瘤细胞
(3)纯度高,灵敏度高,特异性强
【分析】单克隆抗体制备流程:先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应,之后从小鼠脾脏中获取已经免疫的B淋巴细胞;诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合,利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞;进行抗体检测,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞;进行克隆化培养,即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养;最后从培养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。
【详解】(1)用“生物导弹”治疗肠癌时,单克隆抗体可以识别肠癌细胞膜表面特定的抗原(癌细胞表面的蛋白质),还可以和抗癌药物等结合,使其定向杀伤癌细胞,,将癌细胞消灭掉而不影响正常细胞,同时减少了用药剂量,所以疗效高、毒副作用小。
(2) 诱导动物细胞融合常用的方法有电融合法、聚乙二醇(PEG)融合法、灭活病毒诱导法等。用选择性培养基筛选得到的杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量增殖,又能产生抗体。第二次用特定的抗原决定簇来筛选,筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。
(3) 单克隆抗体纯度高,特异性强,灵敏度高。
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