2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第2章细胞工程综合练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第2章细胞工程综合练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 807.4KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-26 11:10:18 | ||
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文档简介
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2025人教版高中生物学选择性必修3
第2章 细胞工程
(课程标准选择性必修概念4)
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.野生铁皮石斛是名贵的中药,因过度利用被列为国家重点保护植物。某科研团队利用植物细胞工程技术进行了种苗培育和有效物质工厂化生产的研究。下列说法错误的是( )
A.愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会抑制愈伤组织生根
B.利用植物组织培养技术能保留植物亲本的优良性状
C.酒精和次氯酸钠溶液处理后用无菌水清洗可降低两者对外植体的伤害
D.生长素和细胞分裂素是启动外植体细胞分裂和脱分化的关键激素
2.植物细胞工程在很多方面有着广泛的应用。下列相关叙述错误的是( )
A.作物脱毒一般选择植物幼嫩部位进行组织培养
B.快速繁殖技术能够保持植物优良品种的遗传特性
C.紫草宁是一种药物和色素,可利用植物细胞培养生产
D.单倍体育种通常需要花药离体培养,能增加植物体积
3.花椰菜(2n=18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑,紫罗兰(2n=14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种,如图1所示。通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白,结果如图2所示。下列有关叙述错误的是( )
A.图1培育杂种植株所用的技术体现了植物细胞的全能性和细胞膜的流动性
B.图1中过程①在无菌水中进行,利用了酶的专一性,过程②可以用电融合法、高Ca2+—高pH融合法等
C.图2中属于杂种植株的是4和5,1可能是花椰菜
D.病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上,一段时间后,测定病斑面积占叶片总面积的百分比,可筛选抗病性强的杂种植株
4.干细胞的应用前景吸引着众多科学家研究。研究人员利用阿尔茨海默病患者自身的皮肤细胞或血细胞制成诱导多能干细胞,来替代患者大脑中失去功能的神经元,这种疗法被称为自体疗法。下列叙述不正确的是( )
A.成熟细胞被制成诱导多能干细胞的过程中,细胞分化程度逐渐降低
B.培养诱导各种细胞的过程中,培养皿中需通入CO2以促进细胞呼吸
C.细胞培养过程中细胞会因接触抑制而停止分裂,可用胰蛋白酶等处理后才能传代培养
D.利用自体细胞诱导的干细胞进行器官移植和再生,可在一定程度上避免免疫排斥反应的发生
5.细胞直接共培养是指将2种或2种以上的细胞接种在同一孔中进行培养,以达到模拟体内不同种类的细胞直接接触来探究它们信息交流方式的目的,具体操作如图。下列分析正确的是( )
A.推测第二种细胞会贴壁到无细胞区,当两种细胞分裂生长到表面相互接触时还会继续分裂
B.细胞培养过程需要对培养液进行灭菌,对所有培养用具进行消毒,以保证无菌、无毒的培养环境
C.成块的组织中细胞与细胞靠在一起,在培养之前无需将组织块分散成单个细胞
D.通过检测混合培养液中是否存在信息类物质可初步推测两种细胞间的信息交流方式
6.科研人员将两种不同的杂交瘤细胞融合得到双杂交瘤细胞AB,细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,产生双特异性抗体AB,如图所示。下列说法错误的是( )
A.可用PEG诱导杂交瘤细胞A和B融合
B.可利用抗体检测筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞
C.双杂交瘤细胞AB无需识别A、B抗原就能产生双特异性抗体
D.双杂交瘤细胞AB传代培养时需用机械的方法或胰蛋白酶处理
7.中科院神经科学研究所团队利用体细胞克隆技术克隆出了猕猴“中中”和“华华”,为了提高重组胚胎的发育率和妊娠率,我国科研人员将组蛋白去甲基化酶(KDM4d)的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(TSA)进行处理,流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.重构胚组蛋白的甲基化程度高有利于提高胚胎发育率
B.体外培养成纤维细胞通常需要在培养液中加入动物血清等一些天然成分
C.卵母细胞一般要培养至MⅠ期才去核
D.“中中”和“华华”的成功培育体现了动物细胞的全能性
8.图甲为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图乙表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述正确的是( )
图甲
图乙
A.自然条件下,过程①在哺乳动物的子宫内进行且每次只形成一个受精卵
B.图甲中过程②细胞数量增加,胚胎的总体积几乎不变
C.随着胚胎逐步扩大,结构⑥破裂,胚胎从其中伸展出来,该过程叫作孵化
D.图乙处于图甲中的a时期,细胞⑦将来发育成胎儿的胎膜和胎盘
9.近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过体内受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。以下说法正确的是( )
A.胚胎工程一般采用孕激素处理A使其超数排卵
B.E后代遗传性状与A和C一致,F后代遗传性状与B一致
C.D受体雌性必须和A、B同期发情处理
D.A排出的卵子必须培养成熟至MⅡ期才能与C的获能精子受精
10.治疗最凶险乳腺癌“HER2”的抗体—药物偶联物(T-DM1)被纳入2023年医保目录名单。T-DM1是由曲妥珠单抗、细胞毒性药物DM1偶联形成。T-DM1作用机制如下图,下列有关叙述正确的是( )
A.经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞不可直接生产单克隆抗体
B.T-DM1中的抗体主要是发挥治疗效应,杀伤靶细胞
C.T-DM1通过主动运输进入癌细胞
D.曲妥珠单抗制备过程中,可选择DM1作为抗原刺激小鼠产生免疫应答
11.正常小鼠是二倍体,研究发现,小鼠四倍体胚胎具有发育缺陷,只能发育成胎盘等胚胎以外的结构。ES细胞能够诱导分化形成所有的细胞类型,但很难分化形成胎盘。四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织,下列叙述正确的是( )
A.将正常小鼠的2细胞期胚胎用灭活病毒诱导法使两细胞融合,可得到一个含四个染色体组的细胞
B.嵌合体中的ES细胞具有自我更新能力并且只能分化为胎盘等胚外组织
C.嵌合体胚胎不能发育成一个完整的个体
D.嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型不同
12.抗体导向酶—前药疗法是近几年发展起来的一种极有前途的靶向治疗技术,能特异性杀死癌细胞。已知丝裂霉素是一种抗肿瘤药,丝裂霉素(MMC)前药几乎无毒性,经碱性磷酸酶(AP)催化后,活化的MMC对细胞有毒性。该技术的核心步骤是将单克隆抗体与AP交联成抗体导向酶后注入癌症患者体内。下列叙述正确的是( )
A.应将MMC前药和抗体导向酶充分混合后,再注射到患者体内
B.前药在人体内被激活,活化的MMC对细胞有毒性,产生较强的药物副作用
C.该技术能提高化疗药物在肿瘤部位的靶向聚集,但无法减少化疗副作用
D.可利用特定的前药分别与不同的单抗连接,制备一系列靶向性各异的单抗药物
二、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。)
13.肉苁蓉是一种草本植物,具有较高的药用价值,自然条件下产量较低,其次生代谢物苯乙醇苷是主要的活性成分。某实验小组欲利用植物细胞培养技术生产苯乙醇苷,简要流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.苯乙醇苷不是肉苁蓉生长和生存所必需的
B.可选择肉苁蓉茎尖作为外植体并对其消毒
C.经射线处理①即可获得高产苯乙醇苷的细胞
D.可将悬浮培养的细胞置于低渗溶液中涨破以提取苯乙醇苷
14.卵母细胞成熟包括“细胞核成熟”和“细胞质成熟”两个方面。研究人员利用基因敲除技术敲除小鼠的Btg4基因,发现Btg4基因敲除的卵母细胞虽能正常成熟和受精,但形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段,造成雌性不育。胚胎停止发育的原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解。下列说法正确的是( )
A.若输卵管阻塞,则精卵细胞结合和胚胎早期发育均不能完成
B.该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用
C.卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件
D.Btg4基因与卵母细胞中mRNA降解有关,可促使卵母细胞的细胞核成熟
15.研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞(诱导多能干细胞)培育出的肾元祖细胞导入囊胚,然后移植到去除生肾区既存的肾元祖细胞的仔猪体内,培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并实际应用于移植医疗(如下图所示)。下列叙述不正确的是( )
A.将iPS细胞培育成肾元祖细胞的过程涉及基因的选择性表达
B.过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团
C.过程③操作之前不需要对代孕猪进行超数排卵和同期发情处理
D.过程④得到的荧光标记的肾脏进行移植时无需担心免疫排斥反应
16.图1表示植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响,图2为利用某种耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)培育高产耐酸植物丙的过程。下列相关叙述正确的是( )
A.植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,诱导未分化细胞群分化出根
B.该实验用的未分化细胞群可来自不同种植物
C.植物激素Y是生长素,植物激素X是细胞分裂素
D.植物丙是不可育六倍体,③是筛选出具有高产性状植株的过程
三、非选择题(本题共5小题,共60分。)
17.(12分)下图是培养耐盐植株的实验流程,回答下列问题。
(1)用γ射线处理时,选择愈伤组织作为实验材料的原因是 ,处理2中添加的物质X为 。
(2)经植物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。
(3)愈伤组织经 过程可获得耐盐植株,研究发现,愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞,其在不同条件下,通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用,表现出不同的效应(见下表)。
基因表达产物和相互作用 效应
WOX5 维持未分化状态
WOX5+PLT 诱导出根
WOX5+ARR2,抑制ARR5 诱导出芽
分析表格推测WOX5的作用是 ,WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中 (填激素名称)的积累。ARR5的作用可能是 (填“增强”或“抑制”)细胞对细胞分裂素的敏感性。
18.(9分)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国科学家将紫外线(UV)照射处理的花椰菜根原生质体和黑芥叶肉原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株。对双亲和部分杂合新植株的染色体计数,结果如表所示。请回答下列问题:
植株 花椰菜 黑芥 杂合 新植株A 杂合新 植株B 杂合新 植株C
染色体数/条 18 16 34 30 58
(1)原生质体融合的理论依据是 。诱导原生质体融合的化学法包括 (填写两个)。
(2)已知用一定剂量的UV处理黑芥原生质体可破坏其染色体。根据表中数据,尝试推测已获得的花椰菜黑芥杂合新植株B染色体数目少于34(双亲染色体数之和)、杂合新植株C染色体数目大于34,可能的原因分别是 。若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与 植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(3)简要写出从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株的思路: 。
19.(12分)Graves病(GD)可导致甲状腺功能亢进。研究发现,GD患者甲状腺细胞表面表达大量细胞间黏附分子1(ICAM-1),导致甲状腺肿大。科研人员通过制备单克隆抗体,对治疗GD进行了尝试。
(1)用ICAM-1作为抗原间隔多次免疫若干只小鼠,几周后取这些免疫小鼠的血清,分别加入多孔培养板的不同孔中,多孔培养板中需加入 以检测这些小鼠产生的抗体。依据反应结果,选出 反应最强的培养孔所对应的小鼠M。
(2)实验用骨髓瘤细胞置于 培养箱中37 ℃培养,融合前将部分培养细胞置于 培养基中培养,一段时间后培养基中 (填“有”或“无”)骨髓瘤细胞生长,说明培养基符合实验要求。
(3)取小鼠M的脾脏细胞制成细胞悬液,与实验用骨髓瘤细胞进行融合,用选择培养基筛选得到具有 能力的细胞。将获得的上述细胞在多孔培养板上培养,用ICAM-1检测,从中选择 的杂交瘤细胞,植入小鼠腹腔中克隆培养,一段时间后从小鼠腹水中提取实验用抗体。
(4)若进一步比较实验用抗体和131I对GD模型小鼠的治疗作用,可将若干GD模型小鼠均分为三组,请补充下表单克隆抗体治疗组的实验设计。
对照组(A) 131I治疗组(B) 单克隆抗体治疗组(C)
给GD模型小鼠腹腔注射0.1 mL无菌生理盐水 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的131I
20.(12分)随着生物科学技术的发展,动物的生殖方式变得越来越多样化。以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~g为操作过程,请据图回答有关问题。
(1)图中c的操作名称是 ,d、f的操作名称是 。
(2)为获取更多的卵母细胞,要对供体母牛注射 ,使其超数排卵。采集的精子需要经过 ,才具备受精能力。判断卵细胞是否受精、受精完成的重要标志分别是 、 。
(3)图示中的早期胚胎属于胚胎发育的 期,其中胚胎干细胞来源于其中的 (填数字标号)。
(4)C牛的生殖方式是 。
21.(15分)供体细胞的分化状态和表观遗传修饰模式是影响体细胞核移植胚胎发育的重要因素。为研究供体细胞RNAm6A修饰(即RNA某位点的甲基化)水平对猪核移植胚胎发育的影响,研究者进行了系列实验。
(1)核移植的受体是 细胞,核移植后的重构胚发育至 阶段可利用 技术转移到代孕母体子宫内以获得子代个体,从早期胚胎中分离获得的具有自我更新和分化潜能的 可用于医学研究。
(2)RNAm6A修饰可通过提高mRNA的结构稳定性来影响早期胚胎发育。猪骨髓间充质干细胞(甲组)属于多能干细胞,猪胎儿成纤维细胞(乙组)则是处于分化终端的体细胞。研究者比较了两细胞内RNAm6A修饰水平及其作为核供体时重构胚的发育效率,结果如图1、2。
图1
图2
结果表明,核供体细胞的分化程度越高, 。
(3)研究发现甲组细胞内甲基转移酶M(催化RNAm6A修饰)的表达水平高于乙组,为验证RNAm6A修饰水平与核移植胚胎发育能力的关系,研究者进行如下实验:
组别 对核供体细胞 的处理方法 核移植胚胎发育能力的检测结果
胚胎总数 胚胎卵裂率 囊胚率
对照组 导入空载体 187 59.4% 16.8%
实验组 导入M基因 过表达载体 185 71.3% 27%
导入空载体是为了排除 等对实验结果的干扰。结果表明, 可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)为研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因,研究者分析了M基因启动子的甲基化水平,发现骨髓间充质干细胞中M基因启动子的甲基化水平为22%,而猪胎儿成纤维细胞则为50%。据此设计实验:实验组用DNA甲基化抑制剂处理骨髓间充质干细胞,对照组不处理,检测两组的M基因启动子甲基化水平。(注:启动子是位于基因上游的一段DNA片段,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终表达出蛋白质。)
请修正实验方案: 。
(5)研究表明,RNAm6A修饰水平高的供体细胞核移植胚胎中DNA损伤位点较少。请推测猪骨髓间充质干细胞核移植胚胎发育的能力较高的原因: 。
附加题
某些肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性,导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD-L1和PD-1的结合,可恢复CTL的活性,用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合治疗研究。部分结果见图。
回答下列问题:
(1)据图分析, 疗法的治疗效果最佳,推测其原因是 。
(2)黑色素瘤细胞能分泌吸引某类细胞靠近的细胞因子CXCL1。为使CTL响应此信号,可在CTL中导入 基因后再将其回输小鼠体内,从而进一步提高治疗效果。该基因的表达产物应定位于CTL的 (答位置),且基因导入后不影响CTL 的能力。
(3)某兴趣小组基于现有抗体—药物偶联物的思路提出了两种药物设计方案。方案一:将化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合在一起。方案二:将化疗药物与PD-1单克隆抗体结合在一起。你认为方案 (填“一”或“二”)可行,理由是
。
答案与解析
第2章 细胞工程
1.A 2.D 3.B 4.B 5.D 6.D 7.B 8.B
9.D 10.A 11.A 12.D 13.CD 14.ABC 15.CD 16.C
1.A 生长素和细胞分裂素是启动外植体细胞分裂和脱分化的关键激素,生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,故愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会促进愈伤组织生根,A错误,D正确;利用植物组织培养技术能保留植物亲本的优良性状,属于无性繁殖,B正确;酒精和次氯酸钠溶液作为消毒剂,长时间处理会毒害外植体,酒精和次氯酸钠溶液处理后用无菌水清洗可降低两者对外植体的伤害,C正确。
2.D 植物顶端分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,利用茎尖、根尖、芽尖等进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗,A正确;用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,被人们称为植物的快速繁殖技术,其不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,B正确;紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性,可利用植物细胞培养技术进行生产,C正确;单倍体育种通常需要花药离体培养,获得单倍体幼苗,而后通过诱导染色体数目加倍获得纯合植株,因而能够缩短育种年限,D错误。
3.B 通过植物体细胞杂交技术可将杂种细胞培养成完整植株,体现了植物细胞的全能性;两个物种细胞的融合体现了细胞膜的流动性,A正确。图1过程①为用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,利用了酶的专一性,但该过程不能在无菌水中进行,以防原生质体吸水涨破;过程②为原生质体融合过程,可以用电融合法、高Ca2+—高pH融合法等,B错误。根据图2可知,花椰菜和紫罗兰中的特异性蛋白在4号和5号中均有,则4号和5号个体是杂种植株,而1号个体中只有花椰菜的特异性蛋白,则1号个体可能是花椰菜,C正确。
4.B 成熟细胞被制成诱导多能干细胞的过程相当于脱分化过程(细胞分化程度逐渐降低),A正确;培养诱导各种细胞的过程中,将细胞置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养,CO2的主要作用是维持培养液的pH,B错误;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,需要对贴壁细胞用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,才能进行传代培养,C正确。
5.D 动物细胞在培养过程中贴壁生长的细胞会出现细胞贴壁和接触抑制的现象,推测第二种细胞可能会贴壁到无细胞区,当两种细胞分裂生长到表面相互接触时停止分裂,A错误;细胞培养过程需要对培养液、培养用具进行灭菌,B错误;成块的组织中细胞与细胞靠在一起,在培养前需用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,将组织块分散成单个细胞后才能进行培养,C错误;细胞膜表面可能存在接受邻近细胞信号的受体,以完成细胞间的信息交流,通过检测混合培养液中是否存在信息类物质可初步推测两种细胞间的信息交流方式,D正确。
6.D 诱导杂交瘤细胞A和B融合可以用电融合法、PEG融合法和灭活病毒诱导法,A正确;可利用抗原与抗体特异性结合的原理筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞,B正确;双杂交瘤细胞AB由杂交瘤细胞A和杂交瘤细胞B融合而来,本身就能产生相应抗体,无需识别A、B抗原就能产生双特异性抗体,C正确;根据题干信息可知,双杂交瘤细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,不会出现接触抑制现象,传代培养时无需用机械的方法或胰蛋白酶处理,D错误。
7.B 为提高重组胚胎的发育率和妊娠率,将组蛋白去甲基化酶(KDM4d)的mRNA注入了重构胚,说明组蛋白的甲基化水平低有利于提高胚胎发育率,A错误;卵母细胞一般要培养至MⅡ期才去核,C错误;利用动物体细胞核移植技术得到克隆猕猴,体现了动物体细胞核具有全能性,D错误。
8.B 自然条件下,过程①(受精)在哺乳动物的输卵管中进行,A错误;图甲中过程②(卵裂)在透明带内进行,细胞数量增加,胚胎的总体积几乎不变,B正确;胚胎发育到囊胚阶段,囊胚进一步扩大,会导致结构⑤(透明带)破裂,胚胎从其中伸展出来,该过程叫作孵化,结构⑥是滋养层细胞(将来发育成胎儿的胎膜和胎盘),C错误;图乙所示为囊胚期,处于图甲中的a时期,细胞⑦为内细胞团细胞,将来发育成胎儿的各种组织,D错误。
9.D 胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵,A错误。E(由A的卵细胞和C的精子体内受精形成的受精卵发育形成)遗传物质来源于A和C,遗传性状与A和C一致;F遗传物质来源于A和B,遗传性状与B不完全一致,B错误。D接受来自A体内的胚胎(题干信息:体内受精),D必须和A进行同期发情处理,目的是使体内的生理环境保持一致,提高胚胎的存活率;B只需要提供体细胞,不需要与D进行同期发情处理,C错误。
10.A 经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞有多种,需经过克隆化培养和抗体检测才能用于生产单克隆抗体,A正确;T-DM1由曲妥珠单抗(与细胞膜表面的HER2特异性结合,将DM1准确带至乳腺癌细胞)、细胞毒性药物DM1(杀伤靶细胞)偶联形成,B错误;T-DM1(大分子)通过胞吞进入癌细胞,C错误;细胞毒性药物DM1不能与HER2特异性结合,其免疫小鼠后产生的抗体不能与HER2特异性结合,因此不选择DM1作为制备单抗的抗原,D错误。
11.A 正常小鼠是二倍体,一个细胞中有两个染色体组,所以2细胞期胚胎用灭活病毒诱导法融合后,可得到一个含四个染色体组的细胞,A正确;嵌合体中的ES细胞具有自我更新能力,能够诱导分化形成所有的细胞类型,B错误;根据题干信息“四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织”,可知嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型相同,C、D错误。
12.D “丝裂霉素(MMC)前药几乎无毒性,经碱性磷酸酶(AP)催化后,活化的MMC对细胞有毒性”,由此可知应先向患者的体内注射MMC前药,再向患者体内注射抗体导向酶,A错误;抗体导向酶的抗体与抗原的识别具有特异性,从而使癌细胞部位的丝裂霉素(MMC)前药在碱性磷酸酶(AP)催化下被激活,活化的MMC对癌细胞有毒性,而不损伤正常的细胞,B错误;根据B项分析可知,该项技术能提高化疗药物在肿瘤部位的靶向聚集,可减少化疗的副作用,C错误;由于抗体具有特异性,所以可利用特定的前药分别与不同的单抗连接,制备一系列靶向性各异的单抗药物,D正确。
13.CD 苯乙醇苷是肉苁蓉的次生代谢物(不是生物生长和生存所必需的),A正确;①为愈伤组织,经射线处理后可发生突变,但不一定能够获得高产苯乙醇苷的细胞,C错误;植物细胞具有细胞壁,故无法用低渗溶液进行涨破来提取苯乙醇苷,D错误。
14.ABC 精卵结合发生在输卵管中,胚胎开始发育的场所也是输卵管,故若输卵管阻塞,则精卵细胞结合和胚胎早期发育均不能完成,A正确;分析题意可知,本实验利用基因敲除技术敲除小鼠卵母细胞的Btg4基因后,观察该卵母细胞的成熟、受精情况以及早期胚胎发育情况和育性,故该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用,B正确;结合题意“胚胎停止发育的原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解”可知,卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件,C正确;Btg4基因敲除后卵母细胞能正常成熟和受精,说明该基因与细胞核成熟无关,而形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段,推测可能是Btg4基因能促使细胞质成熟,D错误。
15.CD 分析题图:①表示把缺失生肾基因的猪受精卵发育为囊胚过程,②表示将荧光蛋白基因标记的人iPS诱导的肾元祖细胞导入猪囊胚,③表示胚胎移植,④表示分娩。iPS细胞分化成肾元祖细胞,细胞分化的实质是基因的选择性表达,A正确。内细胞团会发育成胎儿的各种组织,过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团,从而保证其正常发育,B正确。过程③操作之前需对代孕猪进行同期发情处理,但不需要进行超数排卵处理,因为代孕猪不提供卵母细胞,C错误。该技术培育的人源肾脏依然需要考虑肾移植个体之间的遗传差异,仍有可能发生免疫排斥反应,D错误。
16.C 由图1可知,当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,细胞群分化出芽,A错误。题述实验探究的是植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响,未分化细胞群的种类是无关变量,即未分化细胞群应该来自同种生物,B错误。在植物组织培养时,生长素用量和细胞分裂素用量的比值大小能影响植物细胞的发育方向:生长素用量与细胞分裂素用量的比值大时,有利于根的分化;比值小时,有利于芽的分化;比值适中时,促进愈伤组织的生长,所以图中植物激素Y是生长素,植物激素X是细胞分裂素,C正确。①是去除植物细胞壁的过程,甲'和乙'为原生质体;②是脱分化过程;③是筛选过程;植物丙是耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)体细胞杂交形成的六倍体,是可育的,D错误。
17.答案 (除标注外,每空1分)(1)愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发突变(2分) NaCl (2)遗传特性 无性 (3)再分化 维持未分化状态,使植物细胞保持强分裂能力和较大全能性(2分) 生长素(2分) 抑制(2分)
解析 (1)愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发突变,因此生产中常用γ射线处理愈伤组织;据图可知最终要培育出耐盐植株,则处理2中应添加NaCl(X),起选择作用,能适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长,不适应的愈伤组织死亡。(3)愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程称为再分化。根据表格信息可知,WOX5能维持未分化状态,使植物细胞保持强分裂能力和较大全能性;生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的再生,结合表格信息,WOX5+PLT能诱导出根,可推测WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累;生长素与细胞分裂素的比例低时,有利于芽的再生,结合表格信息,抑制ARR5能诱导出芽,可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多,推测ARR5可能抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性。
18.答案 (除标注外,每空1分)(1)细胞膜具有流动性 聚乙二醇(PEG)融合法、高C—高pH融合法(2分) (2)融合过程中染色体丢失;融合是随机的,存在多个细胞的融合(2分) 双亲 (3)将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验,观察比较它们的生长情况,生长最好的即为高抗性杂合新植株(3分)
解析 (1)原生质体是指植物细胞去除细胞壁后的成分,原生质体融合的理论依据是细胞膜具有流动性。诱导原生质体融合的化学法包括高C—高pH融合法、聚乙二醇(PEG)融合法。(2)染色体变异在显微镜下是可见的,若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与双亲(花椰菜和黑芥)植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察并比较染色体的形态和数目。(3)杂合植株可能会有多种类型,为了从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株,需要进行个体生物学鉴定(进行黑腐病菌接种实验)。
19.答案 (除标注外,每空1分)(1)ICAM-1(2分) (抗体)阳性(或抗原—抗体) (2)(含有95%空气和5%CO2的混合气体的)CO2 选择 无 (3)大量增殖和产生抗体 (大量)产生抗ICAM-1抗体(2分) (4)给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的抗ICAM-1单克隆抗体(3分)
解析 (1)在培养过程中需要用ICAM-1(抗原)通过抗原—抗体杂交来检测小鼠产生的抗体,选出阳性(或抗原—抗体)反应最强的培养孔所对应的小鼠M。(2)通过选择培养基筛选杂交瘤细胞,则该培养基中生长的只能是杂交瘤细胞。融合前将部分培养细胞置于选择培养基中培养,一段时间后培养基中无骨髓瘤细胞生长,说明培养基符合实验要求。(3)单克隆抗体制备过程中的筛选:筛选1是利用特定选择培养基筛选,获得既能大量增殖,又能产生抗体的杂交瘤细胞;筛选2是利用多孔板法依据抗原—抗体杂交筛选,获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。故小鼠M的脾脏细胞与实验用骨髓瘤细胞进行融合,用选择培养基筛选得到具有大量增殖和产生抗体能力的细胞。将获得的上述细胞在多孔培养板上培养,用ICAM-1检测,从中选择能大量产生抗ICAM-1抗体的杂交瘤细胞。
(4)根据实验目的设置实验分组,注意遵循单一变量原则,并控制无关变量:
实验目的 比较实验用抗体和131I对GD模型小鼠的治疗作用
自变量 注射的溶液种类
对照组 给GD模型小鼠腹腔注射0.1 mL无菌生理盐水
131I治疗组 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的131I
单克隆抗 体治疗组 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的抗ICAM-1单克隆抗体
20.答案 (除标注外,每空1分)(1)胚胎分割 胚胎移植 (2)促性腺激素 获能处理 观察到雌、雄原核(或两个极体)(2分) 雌、雄原核完成融合形成合子(2分) (3)囊胚 ③ (4)有性生殖(2分)
解析 (1)由图可知,图中c的操作是将早期胚胎分割,d、f的操作是将胚胎移植到代孕母牛子宫内。(2)用促性腺激素处理良种母牛,可促使其超数排卵,这样可以获得更多的卵母细胞;采集的精子进行获能处理才具有受精能力;卵细胞受精的标志是观察到雌、雄原核或两个极体,完成受精的标志是雌、雄原核完成融合形成合子。(3)题图中的早期胚胎有囊胚腔,属于囊胚期,其中胚胎干细胞来源于囊胚期的③内细胞团。(4)C牛由受精卵发育而来,生殖方式为有性生殖。
21.答案 (除标注外,每空1分)(1)去核的卵母 桑葚胚或囊胚 胚胎移植 胚胎干细胞 (2)RNAm6A修饰水平和核移植重构胚的发育效率越低(2分) (3)载体 提高供体细胞核的RNAm6A修饰水平(2分) (4)还应选择猪胎儿成纤维细胞作为实验材料;还应检测RNAm6A修饰水平(2分) (5)骨髓间充质干细胞M基因启动子甲基化水平低于成纤维细胞,利于M酶的表达,M酶可提高细胞中的RNAm6A修饰水平,进而减少核移植胚胎的DNA损伤(4分)
解析 (1)核移植的受体一般是去核的卵母细胞,当胚胎发育到桑葚胚或囊胚时,可以进行胚胎移植。另外,从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,由于具有自我更新和分化潜能,可用于医学研究。(2)结合题干信息分析图1和图2:
(3)由表格数据可知,与对照组相比,实验组(导入M基因过表达载体)胚胎卵裂率、囊胚率都有提高,说明M基因过表达产物甲基转移酶M能提高核移植胚胎的发育能力,且结合题意可知,甲基转移酶M催化RNAm6A修饰,则提高RNAm6A修饰可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)根据题干信息进行分析:
实验目的 研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因
检测指标 M基因启动子的甲基化水平、RNAm6A修饰水平
对照组 不处理
实验组 用DNA甲基化抑制剂分别处理猪骨髓间充质干细胞、猪胎儿成纤维细胞
附加题
答案 (1)联合 联合疗法对CTL和活化的CTL数量增加效果最显著 (2)CXCL1受体 细胞膜 识别并接触、裂解肿瘤细胞 (3)一 化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合,PD-L1单克隆抗体可特异性识别并结合肿瘤细胞表面的PD-L1,减少肿瘤细胞与细胞毒性T细胞的结合进而减少肿瘤免疫逃逸,同时可以将化疗药物靶向运输到肿瘤细胞处用于肿瘤治疗
解析 (1)分析实验结果可知,采用联合疗法后,CTL数量和活化的CTL数量增加的效果最显著,使肿瘤的体积显著缩小,故联合疗法的治疗效果最佳。(2)为使CTL能够响应细胞因子CXCL1,应该在CTL中导入CXCL1受体基因,该基因表达后可以产生CXCL1受体蛋白,在细胞膜上与CXCL1细胞因子识别并结合。CTL需要识别并接触、裂解肿瘤细胞,基因导入后不能影响CTL此功能。(3)抗体—药物偶联物通过将化疗药物与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。PD-L1单克隆抗体能特异性结合肿瘤细胞,运载化疗药物,当化疗药物与PD-L1单克隆抗体被肿瘤细胞吞噬后,化疗药物被释放并起作用后可以杀伤肿瘤细胞,达到有效治疗肿瘤的目的。
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2025人教版高中生物学选择性必修3
第2章 细胞工程
(课程标准选择性必修概念4)
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.野生铁皮石斛是名贵的中药,因过度利用被列为国家重点保护植物。某科研团队利用植物细胞工程技术进行了种苗培育和有效物质工厂化生产的研究。下列说法错误的是( )
A.愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会抑制愈伤组织生根
B.利用植物组织培养技术能保留植物亲本的优良性状
C.酒精和次氯酸钠溶液处理后用无菌水清洗可降低两者对外植体的伤害
D.生长素和细胞分裂素是启动外植体细胞分裂和脱分化的关键激素
2.植物细胞工程在很多方面有着广泛的应用。下列相关叙述错误的是( )
A.作物脱毒一般选择植物幼嫩部位进行组织培养
B.快速繁殖技术能够保持植物优良品种的遗传特性
C.紫草宁是一种药物和色素,可利用植物细胞培养生产
D.单倍体育种通常需要花药离体培养,能增加植物体积
3.花椰菜(2n=18)种植时容易遭受病菌侵害形成病斑,紫罗兰(2n=14)具有一定的抗病性。科研人员利用植物体细胞杂交技术培育具有抗病性状的花椰菜新品种,如图1所示。通过蛋白质电泳技术分析了亲本及待测植株中某些特异性蛋白,结果如图2所示。下列有关叙述错误的是( )
A.图1培育杂种植株所用的技术体现了植物细胞的全能性和细胞膜的流动性
B.图1中过程①在无菌水中进行,利用了酶的专一性,过程②可以用电融合法、高Ca2+—高pH融合法等
C.图2中属于杂种植株的是4和5,1可能是花椰菜
D.病菌悬浮液均匀喷施于杂种植株叶片上,一段时间后,测定病斑面积占叶片总面积的百分比,可筛选抗病性强的杂种植株
4.干细胞的应用前景吸引着众多科学家研究。研究人员利用阿尔茨海默病患者自身的皮肤细胞或血细胞制成诱导多能干细胞,来替代患者大脑中失去功能的神经元,这种疗法被称为自体疗法。下列叙述不正确的是( )
A.成熟细胞被制成诱导多能干细胞的过程中,细胞分化程度逐渐降低
B.培养诱导各种细胞的过程中,培养皿中需通入CO2以促进细胞呼吸
C.细胞培养过程中细胞会因接触抑制而停止分裂,可用胰蛋白酶等处理后才能传代培养
D.利用自体细胞诱导的干细胞进行器官移植和再生,可在一定程度上避免免疫排斥反应的发生
5.细胞直接共培养是指将2种或2种以上的细胞接种在同一孔中进行培养,以达到模拟体内不同种类的细胞直接接触来探究它们信息交流方式的目的,具体操作如图。下列分析正确的是( )
A.推测第二种细胞会贴壁到无细胞区,当两种细胞分裂生长到表面相互接触时还会继续分裂
B.细胞培养过程需要对培养液进行灭菌,对所有培养用具进行消毒,以保证无菌、无毒的培养环境
C.成块的组织中细胞与细胞靠在一起,在培养之前无需将组织块分散成单个细胞
D.通过检测混合培养液中是否存在信息类物质可初步推测两种细胞间的信息交流方式
6.科研人员将两种不同的杂交瘤细胞融合得到双杂交瘤细胞AB,细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,产生双特异性抗体AB,如图所示。下列说法错误的是( )
A.可用PEG诱导杂交瘤细胞A和B融合
B.可利用抗体检测筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞
C.双杂交瘤细胞AB无需识别A、B抗原就能产生双特异性抗体
D.双杂交瘤细胞AB传代培养时需用机械的方法或胰蛋白酶处理
7.中科院神经科学研究所团队利用体细胞克隆技术克隆出了猕猴“中中”和“华华”,为了提高重组胚胎的发育率和妊娠率,我国科研人员将组蛋白去甲基化酶(KDM4d)的mRNA注入了重构胚,同时用组蛋白去乙酰化酶抑制剂(TSA)进行处理,流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.重构胚组蛋白的甲基化程度高有利于提高胚胎发育率
B.体外培养成纤维细胞通常需要在培养液中加入动物血清等一些天然成分
C.卵母细胞一般要培养至MⅠ期才去核
D.“中中”和“华华”的成功培育体现了动物细胞的全能性
8.图甲为受精作用的过程以及早期胚胎发育示意图,图乙表示早期胚胎发育的某个时期。下列叙述正确的是( )
图甲
图乙
A.自然条件下,过程①在哺乳动物的子宫内进行且每次只形成一个受精卵
B.图甲中过程②细胞数量增加,胚胎的总体积几乎不变
C.随着胚胎逐步扩大,结构⑥破裂,胚胎从其中伸展出来,该过程叫作孵化
D.图乙处于图甲中的a时期,细胞⑦将来发育成胎儿的胎膜和胎盘
9.近年来由于栖息地丧失和人为捕猎,亚洲黑熊数量骤减,科学家期望通过体内受精、胚胎移植等方法拯救亚洲黑熊,其过程如下图。以下说法正确的是( )
A.胚胎工程一般采用孕激素处理A使其超数排卵
B.E后代遗传性状与A和C一致,F后代遗传性状与B一致
C.D受体雌性必须和A、B同期发情处理
D.A排出的卵子必须培养成熟至MⅡ期才能与C的获能精子受精
10.治疗最凶险乳腺癌“HER2”的抗体—药物偶联物(T-DM1)被纳入2023年医保目录名单。T-DM1是由曲妥珠单抗、细胞毒性药物DM1偶联形成。T-DM1作用机制如下图,下列有关叙述正确的是( )
A.经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞不可直接生产单克隆抗体
B.T-DM1中的抗体主要是发挥治疗效应,杀伤靶细胞
C.T-DM1通过主动运输进入癌细胞
D.曲妥珠单抗制备过程中,可选择DM1作为抗原刺激小鼠产生免疫应答
11.正常小鼠是二倍体,研究发现,小鼠四倍体胚胎具有发育缺陷,只能发育成胎盘等胚胎以外的结构。ES细胞能够诱导分化形成所有的细胞类型,但很难分化形成胎盘。四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织,下列叙述正确的是( )
A.将正常小鼠的2细胞期胚胎用灭活病毒诱导法使两细胞融合,可得到一个含四个染色体组的细胞
B.嵌合体中的ES细胞具有自我更新能力并且只能分化为胎盘等胚外组织
C.嵌合体胚胎不能发育成一个完整的个体
D.嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型不同
12.抗体导向酶—前药疗法是近几年发展起来的一种极有前途的靶向治疗技术,能特异性杀死癌细胞。已知丝裂霉素是一种抗肿瘤药,丝裂霉素(MMC)前药几乎无毒性,经碱性磷酸酶(AP)催化后,活化的MMC对细胞有毒性。该技术的核心步骤是将单克隆抗体与AP交联成抗体导向酶后注入癌症患者体内。下列叙述正确的是( )
A.应将MMC前药和抗体导向酶充分混合后,再注射到患者体内
B.前药在人体内被激活,活化的MMC对细胞有毒性,产生较强的药物副作用
C.该技术能提高化疗药物在肿瘤部位的靶向聚集,但无法减少化疗副作用
D.可利用特定的前药分别与不同的单抗连接,制备一系列靶向性各异的单抗药物
二、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。)
13.肉苁蓉是一种草本植物,具有较高的药用价值,自然条件下产量较低,其次生代谢物苯乙醇苷是主要的活性成分。某实验小组欲利用植物细胞培养技术生产苯乙醇苷,简要流程如图所示。下列叙述不正确的是( )
A.苯乙醇苷不是肉苁蓉生长和生存所必需的
B.可选择肉苁蓉茎尖作为外植体并对其消毒
C.经射线处理①即可获得高产苯乙醇苷的细胞
D.可将悬浮培养的细胞置于低渗溶液中涨破以提取苯乙醇苷
14.卵母细胞成熟包括“细胞核成熟”和“细胞质成熟”两个方面。研究人员利用基因敲除技术敲除小鼠的Btg4基因,发现Btg4基因敲除的卵母细胞虽能正常成熟和受精,但形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段,造成雌性不育。胚胎停止发育的原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解。下列说法正确的是( )
A.若输卵管阻塞,则精卵细胞结合和胚胎早期发育均不能完成
B.该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用
C.卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件
D.Btg4基因与卵母细胞中mRNA降解有关,可促使卵母细胞的细胞核成熟
15.研究人员欲采用“异源囊胚补全法”将人源iPS细胞(诱导多能干细胞)培育出的肾元祖细胞导入囊胚,然后移植到去除生肾区既存的肾元祖细胞的仔猪体内,培育出100%人源iPS细胞来源的肾单位并实际应用于移植医疗(如下图所示)。下列叙述不正确的是( )
A.将iPS细胞培育成肾元祖细胞的过程涉及基因的选择性表达
B.过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团
C.过程③操作之前不需要对代孕猪进行超数排卵和同期发情处理
D.过程④得到的荧光标记的肾脏进行移植时无需担心免疫排斥反应
16.图1表示植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响,图2为利用某种耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)培育高产耐酸植物丙的过程。下列相关叙述正确的是( )
A.植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,诱导未分化细胞群分化出根
B.该实验用的未分化细胞群可来自不同种植物
C.植物激素Y是生长素,植物激素X是细胞分裂素
D.植物丙是不可育六倍体,③是筛选出具有高产性状植株的过程
三、非选择题(本题共5小题,共60分。)
17.(12分)下图是培养耐盐植株的实验流程,回答下列问题。
(1)用γ射线处理时,选择愈伤组织作为实验材料的原因是 ,处理2中添加的物质X为 。
(2)经植物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。
(3)愈伤组织经 过程可获得耐盐植株,研究发现,愈伤组织的中层细胞是根或芽再生的源头干细胞,其在不同条件下,通过基因的特异性表达调控生长素、细胞分裂素的作用,表现出不同的效应(见下表)。
基因表达产物和相互作用 效应
WOX5 维持未分化状态
WOX5+PLT 诱导出根
WOX5+ARR2,抑制ARR5 诱导出芽
分析表格推测WOX5的作用是 ,WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中 (填激素名称)的积累。ARR5的作用可能是 (填“增强”或“抑制”)细胞对细胞分裂素的敏感性。
18.(9分)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥对黑腐病等多种常见病害具有抗性。我国科学家将紫外线(UV)照射处理的花椰菜根原生质体和黑芥叶肉原生质体融合,获得了抗黑腐病的杂合新植株。对双亲和部分杂合新植株的染色体计数,结果如表所示。请回答下列问题:
植株 花椰菜 黑芥 杂合 新植株A 杂合新 植株B 杂合新 植株C
染色体数/条 18 16 34 30 58
(1)原生质体融合的理论依据是 。诱导原生质体融合的化学法包括 (填写两个)。
(2)已知用一定剂量的UV处理黑芥原生质体可破坏其染色体。根据表中数据,尝试推测已获得的花椰菜黑芥杂合新植株B染色体数目少于34(双亲染色体数之和)、杂合新植株C染色体数目大于34,可能的原因分别是 。若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与 植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(3)简要写出从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株的思路: 。
19.(12分)Graves病(GD)可导致甲状腺功能亢进。研究发现,GD患者甲状腺细胞表面表达大量细胞间黏附分子1(ICAM-1),导致甲状腺肿大。科研人员通过制备单克隆抗体,对治疗GD进行了尝试。
(1)用ICAM-1作为抗原间隔多次免疫若干只小鼠,几周后取这些免疫小鼠的血清,分别加入多孔培养板的不同孔中,多孔培养板中需加入 以检测这些小鼠产生的抗体。依据反应结果,选出 反应最强的培养孔所对应的小鼠M。
(2)实验用骨髓瘤细胞置于 培养箱中37 ℃培养,融合前将部分培养细胞置于 培养基中培养,一段时间后培养基中 (填“有”或“无”)骨髓瘤细胞生长,说明培养基符合实验要求。
(3)取小鼠M的脾脏细胞制成细胞悬液,与实验用骨髓瘤细胞进行融合,用选择培养基筛选得到具有 能力的细胞。将获得的上述细胞在多孔培养板上培养,用ICAM-1检测,从中选择 的杂交瘤细胞,植入小鼠腹腔中克隆培养,一段时间后从小鼠腹水中提取实验用抗体。
(4)若进一步比较实验用抗体和131I对GD模型小鼠的治疗作用,可将若干GD模型小鼠均分为三组,请补充下表单克隆抗体治疗组的实验设计。
对照组(A) 131I治疗组(B) 单克隆抗体治疗组(C)
给GD模型小鼠腹腔注射0.1 mL无菌生理盐水 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的131I
20.(12分)随着生物科学技术的发展,动物的生殖方式变得越来越多样化。以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程,a~g为操作过程,请据图回答有关问题。
(1)图中c的操作名称是 ,d、f的操作名称是 。
(2)为获取更多的卵母细胞,要对供体母牛注射 ,使其超数排卵。采集的精子需要经过 ,才具备受精能力。判断卵细胞是否受精、受精完成的重要标志分别是 、 。
(3)图示中的早期胚胎属于胚胎发育的 期,其中胚胎干细胞来源于其中的 (填数字标号)。
(4)C牛的生殖方式是 。
21.(15分)供体细胞的分化状态和表观遗传修饰模式是影响体细胞核移植胚胎发育的重要因素。为研究供体细胞RNAm6A修饰(即RNA某位点的甲基化)水平对猪核移植胚胎发育的影响,研究者进行了系列实验。
(1)核移植的受体是 细胞,核移植后的重构胚发育至 阶段可利用 技术转移到代孕母体子宫内以获得子代个体,从早期胚胎中分离获得的具有自我更新和分化潜能的 可用于医学研究。
(2)RNAm6A修饰可通过提高mRNA的结构稳定性来影响早期胚胎发育。猪骨髓间充质干细胞(甲组)属于多能干细胞,猪胎儿成纤维细胞(乙组)则是处于分化终端的体细胞。研究者比较了两细胞内RNAm6A修饰水平及其作为核供体时重构胚的发育效率,结果如图1、2。
图1
图2
结果表明,核供体细胞的分化程度越高, 。
(3)研究发现甲组细胞内甲基转移酶M(催化RNAm6A修饰)的表达水平高于乙组,为验证RNAm6A修饰水平与核移植胚胎发育能力的关系,研究者进行如下实验:
组别 对核供体细胞 的处理方法 核移植胚胎发育能力的检测结果
胚胎总数 胚胎卵裂率 囊胚率
对照组 导入空载体 187 59.4% 16.8%
实验组 导入M基因 过表达载体 185 71.3% 27%
导入空载体是为了排除 等对实验结果的干扰。结果表明, 可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)为研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因,研究者分析了M基因启动子的甲基化水平,发现骨髓间充质干细胞中M基因启动子的甲基化水平为22%,而猪胎儿成纤维细胞则为50%。据此设计实验:实验组用DNA甲基化抑制剂处理骨髓间充质干细胞,对照组不处理,检测两组的M基因启动子甲基化水平。(注:启动子是位于基因上游的一段DNA片段,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终表达出蛋白质。)
请修正实验方案: 。
(5)研究表明,RNAm6A修饰水平高的供体细胞核移植胚胎中DNA损伤位点较少。请推测猪骨髓间充质干细胞核移植胚胎发育的能力较高的原因: 。
附加题
某些肿瘤细胞表面的PD-L1与细胞毒性T细胞(CTL)表面的PD-1结合能抑制CTL的免疫活性,导致肿瘤免疫逃逸。免疫检查点疗法使用单克隆抗体阻断PD-L1和PD-1的结合,可恢复CTL的活性,用于肿瘤治疗。为进一步提高疗效,研究者以黑色素瘤模型小鼠为材料,开展该疗法与化疗的联合治疗研究。部分结果见图。
回答下列问题:
(1)据图分析, 疗法的治疗效果最佳,推测其原因是 。
(2)黑色素瘤细胞能分泌吸引某类细胞靠近的细胞因子CXCL1。为使CTL响应此信号,可在CTL中导入 基因后再将其回输小鼠体内,从而进一步提高治疗效果。该基因的表达产物应定位于CTL的 (答位置),且基因导入后不影响CTL 的能力。
(3)某兴趣小组基于现有抗体—药物偶联物的思路提出了两种药物设计方案。方案一:将化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合在一起。方案二:将化疗药物与PD-1单克隆抗体结合在一起。你认为方案 (填“一”或“二”)可行,理由是
。
答案与解析
第2章 细胞工程
1.A 2.D 3.B 4.B 5.D 6.D 7.B 8.B
9.D 10.A 11.A 12.D 13.CD 14.ABC 15.CD 16.C
1.A 生长素和细胞分裂素是启动外植体细胞分裂和脱分化的关键激素,生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,故愈伤组织再分化形成的芽产生的生长素会促进愈伤组织生根,A错误,D正确;利用植物组织培养技术能保留植物亲本的优良性状,属于无性繁殖,B正确;酒精和次氯酸钠溶液作为消毒剂,长时间处理会毒害外植体,酒精和次氯酸钠溶液处理后用无菌水清洗可降低两者对外植体的伤害,C正确。
2.D 植物顶端分生区附近的病毒极少,甚至无病毒,利用茎尖、根尖、芽尖等进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗,A正确;用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术,被人们称为植物的快速繁殖技术,其不仅可以高效、快速地实现种苗的大量繁殖,还可以保持优良品种的遗传特性,B正确;紫草宁是从紫草细胞中提取的一种药物和色素,具有抗菌、消炎和抗肿瘤等活性,可利用植物细胞培养技术进行生产,C正确;单倍体育种通常需要花药离体培养,获得单倍体幼苗,而后通过诱导染色体数目加倍获得纯合植株,因而能够缩短育种年限,D错误。
3.B 通过植物体细胞杂交技术可将杂种细胞培养成完整植株,体现了植物细胞的全能性;两个物种细胞的融合体现了细胞膜的流动性,A正确。图1过程①为用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,利用了酶的专一性,但该过程不能在无菌水中进行,以防原生质体吸水涨破;过程②为原生质体融合过程,可以用电融合法、高Ca2+—高pH融合法等,B错误。根据图2可知,花椰菜和紫罗兰中的特异性蛋白在4号和5号中均有,则4号和5号个体是杂种植株,而1号个体中只有花椰菜的特异性蛋白,则1号个体可能是花椰菜,C正确。
4.B 成熟细胞被制成诱导多能干细胞的过程相当于脱分化过程(细胞分化程度逐渐降低),A正确;培养诱导各种细胞的过程中,将细胞置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的CO2培养箱中进行培养,CO2的主要作用是维持培养液的pH,B错误;当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞通常会停止分裂增殖,需要对贴壁细胞用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,使之分散成单个细胞,才能进行传代培养,C正确。
5.D 动物细胞在培养过程中贴壁生长的细胞会出现细胞贴壁和接触抑制的现象,推测第二种细胞可能会贴壁到无细胞区,当两种细胞分裂生长到表面相互接触时停止分裂,A错误;细胞培养过程需要对培养液、培养用具进行灭菌,B错误;成块的组织中细胞与细胞靠在一起,在培养前需用胰蛋白酶、胶原蛋白酶等处理,将组织块分散成单个细胞后才能进行培养,C错误;细胞膜表面可能存在接受邻近细胞信号的受体,以完成细胞间的信息交流,通过检测混合培养液中是否存在信息类物质可初步推测两种细胞间的信息交流方式,D正确。
6.D 诱导杂交瘤细胞A和B融合可以用电融合法、PEG融合法和灭活病毒诱导法,A正确;可利用抗原与抗体特异性结合的原理筛选出产抗体AB的双杂交瘤细胞,B正确;双杂交瘤细胞AB由杂交瘤细胞A和杂交瘤细胞B融合而来,本身就能产生相应抗体,无需识别A、B抗原就能产生双特异性抗体,C正确;根据题干信息可知,双杂交瘤细胞AB能够悬浮在液体培养基中生长增殖,不会出现接触抑制现象,传代培养时无需用机械的方法或胰蛋白酶处理,D错误。
7.B 为提高重组胚胎的发育率和妊娠率,将组蛋白去甲基化酶(KDM4d)的mRNA注入了重构胚,说明组蛋白的甲基化水平低有利于提高胚胎发育率,A错误;卵母细胞一般要培养至MⅡ期才去核,C错误;利用动物体细胞核移植技术得到克隆猕猴,体现了动物体细胞核具有全能性,D错误。
8.B 自然条件下,过程①(受精)在哺乳动物的输卵管中进行,A错误;图甲中过程②(卵裂)在透明带内进行,细胞数量增加,胚胎的总体积几乎不变,B正确;胚胎发育到囊胚阶段,囊胚进一步扩大,会导致结构⑤(透明带)破裂,胚胎从其中伸展出来,该过程叫作孵化,结构⑥是滋养层细胞(将来发育成胎儿的胎膜和胎盘),C错误;图乙所示为囊胚期,处于图甲中的a时期,细胞⑦为内细胞团细胞,将来发育成胎儿的各种组织,D错误。
9.D 胚胎工程一般采用促性腺激素处理A使其超数排卵,A错误。E(由A的卵细胞和C的精子体内受精形成的受精卵发育形成)遗传物质来源于A和C,遗传性状与A和C一致;F遗传物质来源于A和B,遗传性状与B不完全一致,B错误。D接受来自A体内的胚胎(题干信息:体内受精),D必须和A进行同期发情处理,目的是使体内的生理环境保持一致,提高胚胎的存活率;B只需要提供体细胞,不需要与D进行同期发情处理,C错误。
10.A 经选择培养基筛选出来的杂交瘤细胞有多种,需经过克隆化培养和抗体检测才能用于生产单克隆抗体,A正确;T-DM1由曲妥珠单抗(与细胞膜表面的HER2特异性结合,将DM1准确带至乳腺癌细胞)、细胞毒性药物DM1(杀伤靶细胞)偶联形成,B错误;T-DM1(大分子)通过胞吞进入癌细胞,C错误;细胞毒性药物DM1不能与HER2特异性结合,其免疫小鼠后产生的抗体不能与HER2特异性结合,因此不选择DM1作为制备单抗的抗原,D错误。
11.A 正常小鼠是二倍体,一个细胞中有两个染色体组,所以2细胞期胚胎用灭活病毒诱导法融合后,可得到一个含四个染色体组的细胞,A正确;嵌合体中的ES细胞具有自我更新能力,能够诱导分化形成所有的细胞类型,B错误;根据题干信息“四倍体胚胎与ES细胞的嵌合体则会使二者的发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中的四倍体胚胎只能发育成胚外组织”,可知嵌合体发育形成的ES小鼠基因型与供体ES细胞的基因型相同,C、D错误。
12.D “丝裂霉素(MMC)前药几乎无毒性,经碱性磷酸酶(AP)催化后,活化的MMC对细胞有毒性”,由此可知应先向患者的体内注射MMC前药,再向患者体内注射抗体导向酶,A错误;抗体导向酶的抗体与抗原的识别具有特异性,从而使癌细胞部位的丝裂霉素(MMC)前药在碱性磷酸酶(AP)催化下被激活,活化的MMC对癌细胞有毒性,而不损伤正常的细胞,B错误;根据B项分析可知,该项技术能提高化疗药物在肿瘤部位的靶向聚集,可减少化疗的副作用,C错误;由于抗体具有特异性,所以可利用特定的前药分别与不同的单抗连接,制备一系列靶向性各异的单抗药物,D正确。
13.CD 苯乙醇苷是肉苁蓉的次生代谢物(不是生物生长和生存所必需的),A正确;①为愈伤组织,经射线处理后可发生突变,但不一定能够获得高产苯乙醇苷的细胞,C错误;植物细胞具有细胞壁,故无法用低渗溶液进行涨破来提取苯乙醇苷,D错误。
14.ABC 精卵结合发生在输卵管中,胚胎开始发育的场所也是输卵管,故若输卵管阻塞,则精卵细胞结合和胚胎早期发育均不能完成,A正确;分析题意可知,本实验利用基因敲除技术敲除小鼠卵母细胞的Btg4基因后,观察该卵母细胞的成熟、受精情况以及早期胚胎发育情况和育性,故该实验的目的是探究Btg4基因在卵母细胞和早期胚胎中的作用,B正确;结合题意“胚胎停止发育的原因是卵母细胞中的mRNA不能被及时降解”可知,卵母细胞中mRNA的及时降解是启动早期胚胎基因组激活的前提条件,C正确;Btg4基因敲除后卵母细胞能正常成熟和受精,说明该基因与细胞核成熟无关,而形成的早期胚胎却全部阻滞在1到2细胞阶段,推测可能是Btg4基因能促使细胞质成熟,D错误。
15.CD 分析题图:①表示把缺失生肾基因的猪受精卵发育为囊胚过程,②表示将荧光蛋白基因标记的人iPS诱导的肾元祖细胞导入猪囊胚,③表示胚胎移植,④表示分娩。iPS细胞分化成肾元祖细胞,细胞分化的实质是基因的选择性表达,A正确。内细胞团会发育成胎儿的各种组织,过程②需要将荧光蛋白标记的人源肾元祖细胞植入囊胚的内细胞团,从而保证其正常发育,B正确。过程③操作之前需对代孕猪进行同期发情处理,但不需要进行超数排卵处理,因为代孕猪不提供卵母细胞,C错误。该技术培育的人源肾脏依然需要考虑肾移植个体之间的遗传差异,仍有可能发生免疫排斥反应,D错误。
16.C 由图1可知,当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时,细胞群分化出芽,A错误。题述实验探究的是植物激素X和植物激素Y的浓度比对未分化细胞群变化情况的影响,未分化细胞群的种类是无关变量,即未分化细胞群应该来自同种生物,B错误。在植物组织培养时,生长素用量和细胞分裂素用量的比值大小能影响植物细胞的发育方向:生长素用量与细胞分裂素用量的比值大时,有利于根的分化;比值小时,有利于芽的分化;比值适中时,促进愈伤组织的生长,所以图中植物激素Y是生长素,植物激素X是细胞分裂素,C正确。①是去除植物细胞壁的过程,甲'和乙'为原生质体;②是脱分化过程;③是筛选过程;植物丙是耐酸植物甲(4N)和高产植物乙(2N)体细胞杂交形成的六倍体,是可育的,D错误。
17.答案 (除标注外,每空1分)(1)愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发突变(2分) NaCl (2)遗传特性 无性 (3)再分化 维持未分化状态,使植物细胞保持强分裂能力和较大全能性(2分) 生长素(2分) 抑制(2分)
解析 (1)愈伤组织细胞分裂能力强,易诱发突变,因此生产中常用γ射线处理愈伤组织;据图可知最终要培育出耐盐植株,则处理2中应添加NaCl(X),起选择作用,能适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长,不适应的愈伤组织死亡。(3)愈伤组织重新分化成芽、根等器官的过程称为再分化。根据表格信息可知,WOX5能维持未分化状态,使植物细胞保持强分裂能力和较大全能性;生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的再生,结合表格信息,WOX5+PLT能诱导出根,可推测WOX5+PLT可能有利于愈伤组织中生长素的积累;生长素与细胞分裂素的比例低时,有利于芽的再生,结合表格信息,抑制ARR5能诱导出芽,可知ARR5被抑制时细胞分裂素较多,推测ARR5可能抑制细胞分裂素积累或降低细胞对细胞分裂素的敏感性。
18.答案 (除标注外,每空1分)(1)细胞膜具有流动性 聚乙二醇(PEG)融合法、高C—高pH融合法(2分) (2)融合过程中染色体丢失;融合是随机的,存在多个细胞的融合(2分) 双亲 (3)将不同的杂合新植株分别进行黑腐病菌接种实验,观察比较它们的生长情况,生长最好的即为高抗性杂合新植株(3分)
解析 (1)原生质体是指植物细胞去除细胞壁后的成分,原生质体融合的理论依据是细胞膜具有流动性。诱导原生质体融合的化学法包括高C—高pH融合法、聚乙二醇(PEG)融合法。(2)染色体变异在显微镜下是可见的,若要分析杂合新植株的染色体变异类型,应剪取杂合新植株与双亲(花椰菜和黑芥)植株的根尖,制成装片,在显微镜下观察并比较染色体的形态和数目。(3)杂合植株可能会有多种类型,为了从杂合新植株中筛选出具有高抗性的杂合新植株,需要进行个体生物学鉴定(进行黑腐病菌接种实验)。
19.答案 (除标注外,每空1分)(1)ICAM-1(2分) (抗体)阳性(或抗原—抗体) (2)(含有95%空气和5%CO2的混合气体的)CO2 选择 无 (3)大量增殖和产生抗体 (大量)产生抗ICAM-1抗体(2分) (4)给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的抗ICAM-1单克隆抗体(3分)
解析 (1)在培养过程中需要用ICAM-1(抗原)通过抗原—抗体杂交来检测小鼠产生的抗体,选出阳性(或抗原—抗体)反应最强的培养孔所对应的小鼠M。(2)通过选择培养基筛选杂交瘤细胞,则该培养基中生长的只能是杂交瘤细胞。融合前将部分培养细胞置于选择培养基中培养,一段时间后培养基中无骨髓瘤细胞生长,说明培养基符合实验要求。(3)单克隆抗体制备过程中的筛选:筛选1是利用特定选择培养基筛选,获得既能大量增殖,又能产生抗体的杂交瘤细胞;筛选2是利用多孔板法依据抗原—抗体杂交筛选,获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。故小鼠M的脾脏细胞与实验用骨髓瘤细胞进行融合,用选择培养基筛选得到具有大量增殖和产生抗体能力的细胞。将获得的上述细胞在多孔培养板上培养,用ICAM-1检测,从中选择能大量产生抗ICAM-1抗体的杂交瘤细胞。
(4)根据实验目的设置实验分组,注意遵循单一变量原则,并控制无关变量:
实验目的 比较实验用抗体和131I对GD模型小鼠的治疗作用
自变量 注射的溶液种类
对照组 给GD模型小鼠腹腔注射0.1 mL无菌生理盐水
131I治疗组 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的131I
单克隆抗 体治疗组 给GD模型小鼠腹腔注射溶于0.1 mL无菌生理盐水的抗ICAM-1单克隆抗体
20.答案 (除标注外,每空1分)(1)胚胎分割 胚胎移植 (2)促性腺激素 获能处理 观察到雌、雄原核(或两个极体)(2分) 雌、雄原核完成融合形成合子(2分) (3)囊胚 ③ (4)有性生殖(2分)
解析 (1)由图可知,图中c的操作是将早期胚胎分割,d、f的操作是将胚胎移植到代孕母牛子宫内。(2)用促性腺激素处理良种母牛,可促使其超数排卵,这样可以获得更多的卵母细胞;采集的精子进行获能处理才具有受精能力;卵细胞受精的标志是观察到雌、雄原核或两个极体,完成受精的标志是雌、雄原核完成融合形成合子。(3)题图中的早期胚胎有囊胚腔,属于囊胚期,其中胚胎干细胞来源于囊胚期的③内细胞团。(4)C牛由受精卵发育而来,生殖方式为有性生殖。
21.答案 (除标注外,每空1分)(1)去核的卵母 桑葚胚或囊胚 胚胎移植 胚胎干细胞 (2)RNAm6A修饰水平和核移植重构胚的发育效率越低(2分) (3)载体 提高供体细胞核的RNAm6A修饰水平(2分) (4)还应选择猪胎儿成纤维细胞作为实验材料;还应检测RNAm6A修饰水平(2分) (5)骨髓间充质干细胞M基因启动子甲基化水平低于成纤维细胞,利于M酶的表达,M酶可提高细胞中的RNAm6A修饰水平,进而减少核移植胚胎的DNA损伤(4分)
解析 (1)核移植的受体一般是去核的卵母细胞,当胚胎发育到桑葚胚或囊胚时,可以进行胚胎移植。另外,从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,由于具有自我更新和分化潜能,可用于医学研究。(2)结合题干信息分析图1和图2:
(3)由表格数据可知,与对照组相比,实验组(导入M基因过表达载体)胚胎卵裂率、囊胚率都有提高,说明M基因过表达产物甲基转移酶M能提高核移植胚胎的发育能力,且结合题意可知,甲基转移酶M催化RNAm6A修饰,则提高RNAm6A修饰可提高核移植胚胎的发育能力。
(4)根据题干信息进行分析:
实验目的 研究导致不同供体细胞RNAm6A修饰水平差异的原因
检测指标 M基因启动子的甲基化水平、RNAm6A修饰水平
对照组 不处理
实验组 用DNA甲基化抑制剂分别处理猪骨髓间充质干细胞、猪胎儿成纤维细胞
附加题
答案 (1)联合 联合疗法对CTL和活化的CTL数量增加效果最显著 (2)CXCL1受体 细胞膜 识别并接触、裂解肿瘤细胞 (3)一 化疗药物与PD-L1单克隆抗体结合,PD-L1单克隆抗体可特异性识别并结合肿瘤细胞表面的PD-L1,减少肿瘤细胞与细胞毒性T细胞的结合进而减少肿瘤免疫逃逸,同时可以将化疗药物靶向运输到肿瘤细胞处用于肿瘤治疗
解析 (1)分析实验结果可知,采用联合疗法后,CTL数量和活化的CTL数量增加的效果最显著,使肿瘤的体积显著缩小,故联合疗法的治疗效果最佳。(2)为使CTL能够响应细胞因子CXCL1,应该在CTL中导入CXCL1受体基因,该基因表达后可以产生CXCL1受体蛋白,在细胞膜上与CXCL1细胞因子识别并结合。CTL需要识别并接触、裂解肿瘤细胞,基因导入后不能影响CTL此功能。(3)抗体—药物偶联物通过将化疗药物与能特异性识别肿瘤抗原的单克隆抗体结合,实现了对肿瘤细胞的选择性杀伤。PD-L1单克隆抗体能特异性结合肿瘤细胞,运载化疗药物,当化疗药物与PD-L1单克隆抗体被肿瘤细胞吞噬后,化疗药物被释放并起作用后可以杀伤肿瘤细胞,达到有效治疗肿瘤的目的。
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