2025高考倒计时生物大突破:动物细胞工程
一、单选题:本大题共15小题,共45分。
1.4 月 13 日,《自然》杂志刊发干细胞领域重大突破——运用化学小分子实现细胞命运的重编程,即将人成体细胞转变为干细胞。该成果由北京大学生命科学学院、北大-清华生命联合中心邓宏魁研究团队完成,只需在人皮肤细胞的培养液中滴上几种化学小分子制剂,一个月后皮肤细胞就能转变为干细胞,具有重新发育成所有已知的人体细胞类型的能力。下列说法错误的是()
A. 干细胞是从胚胎中分离提取的细胞,造血干细胞属于成体干细胞
B. 该研究团队诱导皮肤细胞获得的干细胞属于诱导多能干细胞(iPS)
C. 由上述方法获得的细胞移植回病人体内,理论上可以避免免疫排斥
D. 由该技术获得的特定细胞,有望在新药的测试中发挥重要作用
2.我国科学家从“优秀奶牛”的耳缘部位取体细胞,通过核移植技术获得首例体细胞克隆“优秀奶牛”。下列相关分析正确的是( )
A. 体外培养的卵母细胞需发育为完全成熟的卵细胞后再进行核移植
B. 用电刺激激活重构胚,使其完成细胞分裂和发育进程
C. 对受体奶牛进行免疫检查以防止其与重构胚产生免疫排斥
D. 体细胞克隆所得“优秀奶牛”的遗传物质全部来自供体细胞
3.利用动物细胞融合方法,以SARS病毒刺突蛋白作为抗原制备出单克隆抗体(抗体D)。下图为使用不同抗体抑制病毒感染细胞的检测结果。下列相关叙述不正确的是( )
A. 对照抗体应不与SARS病毒特异性结合
B. 将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内,可获得大量抗体D
C. 检测抗体效果时需将SARS病毒与细胞混合一段时间后再加入抗体
D. 抗体D需达到一定浓度才有明显抑制效果
4.如下图所示,核苷酸合成有两个途径,物质A可以阻断其中的全合成途径。正常细胞内含有补救合成途径所必需的转化酶和激酶,制备单克隆抗体时选用的骨髓瘤细胞中缺乏转化酶。现用加入H、A、T三种物质的“HAT 培养基”来筛选杂交瘤细胞。下列叙述正确的是( )
A. 浆细胞及其自身融合细胞含有转化酶,能在普通培养基上大量增殖
B. 骨髓瘤细胞及其融合细胞有全合成途径,能在HAT培养基上大量增殖
C. 在筛选杂交瘤细胞之前,需用PEG或灭活的仙台病毒诱导细胞融合
D. 在HAT培养基上筛选出的杂交瘤细胞,分泌的抗体性质单一、纯度高
5.为了初步检测药物X和Y的抗癌活性,在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肝癌细胞,使其贴壁生长,实验组加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚砜(溶剂)的药物X或Y,培养过程及结果如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A. 细胞培养液中通常需要加入血清
B. 可用胰蛋白酶处理使肝癌细胞脱落下来并进行计数
C. 对照组中应加入等体积的无菌蒸馏水
D. 根据实验结果,可以初步判断药物X的抗癌效果较好
6.抗体偶联药物(ADC)是将高特异性的单克隆抗体和小分子药物,通过接头进行高活性结合而成,用以提高肿瘤药物的靶向性,减少毒副作用。图是ADC作用原理,下列叙述正确的是( )
A. ADC中的单克隆抗体是杀死肿瘤细胞的有效成分
B. ADC与肿瘤细胞识别后,被肿瘤细胞以主动运输的方式吸收进细胞
C. ADC进入肿瘤细胞后会被溶酶体分解,从而丧失药物活性
D. 接头既要在内环境中保持稳定,又要能在细胞内被断开
7.治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排斥反应。下图表示治疗性克隆的过程,下列说法正确的是
( )
A. 图示过程利用了动物细胞培养和动物体细胞融合技术
B. 图示过程实现了动物细胞的全能性,其优点是用上述方式获得的各种脏器组织细胞、神经细胞等进行移植降低了免疫排斥反应
C. ①过程的细胞学基础是细胞的增殖和分化
D. ①②过程需要进行DNA复制和蛋白质合成,同时还需要在培养液中不断补充细胞所需ATP
8.下表细胞工程技术应用中各组所选择的实验材料及材料特点与实验目的匹配错误的是( )
组别 实验目的 实验材料 材料特点
1 克隆高产奶牛 传代10代以内的细胞 能保持细胞正常的二倍体核型
2 培育脱毒草莓 茎尖 分裂能力强,易诱发突变
3 培育番茄 - 马铃薯超级杂种 花粉粒 易于获取,易于组织培养
4 烧伤患者皮肤细胞移植 自体皮肤生发层细胞 分裂能力强,且不会引起免疫排斥
A. 1和2 B. 2和3 C. 3和4 D. 1和4
9.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。下列叙述正确的是( )
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
10.嵌合体在免疫学上的含义是指一个机体身上有两种或两种以上染色体组成不同的细胞系同时存在,彼此能够耐受,不产生排斥反应,相互间处于嵌合状态。如图表示构建嵌合体小鼠的实验,下列叙述错误的是( )
A. 卵裂期的细胞数目不断增加,但胚胎总体积并不增加
B. 胚胎在囊胚阶段开始分化,其中的滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘
C. 嵌合体幼鼠的一个细胞中同时有白鼠和黑鼠的基因
D. 囊胚中分离的胚胎干细胞具有分化成各种细胞并进一步形成组织、器官甚至是个体的潜能,IPS细胞是与其相类似的一种细胞
11.体细胞核移植技术具有广泛的应用前景,流程如下图。下列叙述正确的是( )
A. ①②③④⑤产生的子代只含一个亲本的遗传物质
B. ④胚胎移植前,需对受体注射促性腺激素促进排卵
C. ⑥取囊胚滋养层细胞进行检测,可减少对胚胎的损伤
D. ①②③⑦⑧为生殖性克隆,可获得所需组织、细胞
12.一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。科学家通过动物细胞融合技术,将两株不同的杂交瘤细胞(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培养基中生长繁殖,可以产生双特异性抗体AB。过程如图所示。下列说法错误的是( )
A. 杂交瘤细胞A,B混合并诱导融合后,利用选择培养基可以筛选出双杂交瘤细胞AB
B. 双杂交瘤细胞同时识别α、β抗原后,才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,腹水能为细胞提供所需的营养条件
13.抗PD-L1单克隆抗体可以与癌细胞表面的PD-L1蛋白特异性结合。如图是制备抗PD-L1单克隆抗体的示意图,相关叙述错误的是( )
A. 过程①获取B淋巴细胞前需要给小鼠注射PD-L1蛋白
B. 过程②需使用选择培养基筛选出杂交瘤细胞
C. 过程③的所有细胞集落均能产生抗PD-L1单克隆抗体
D. 过程④是利用抗原-抗体杂交技术进行检测和筛选
14.抗体药物偶联物(ADC)通过将细胞毒素类药物与单克隆抗体结合,实现对肿瘤细胞的选择性杀伤,过程如图所示。相关叙述正确的是( )
A. ADC进入肿瘤细胞的过程体现了细胞膜的流动性
B. 抗体进入细胞后激活溶酶体酶导致肿瘤细胞凋亡
C. 单克隆抗体携带的细胞毒素与肿瘤细胞特异结合
D. 肿瘤细胞的溶酶体中含有能特异性水解药物的酶
15.科学家将某些诱导基因转入小鼠成纤维细胞中成功获取诱导多能干细胞,这类细胞可用于一系列的研究,具体过程如下图所示:
以下说法错误的是( )
A. 过程②实质是基因的选择性表达
B. 过程③可用聚乙二醇诱导细胞融合
C. 培养诱导多能干细胞时,需要定期更换培养液
D. 可将丁细胞注射到小鼠脾脏中提取单克隆抗体
二、填空题:本大题共4小题,共40分。
16.胚胎发育率低是非人灵长类动物体细胞核移植技术的瓶颈,我国科学家经过多年努力,攻克了这个障碍,获得了体细胞克隆食蟹猴中中和华华。
(1)利用食蟹猴培育中中和华华的技术流程如图1。制备过程中,将B猴胚胎期的成纤维细胞经 注入到去核卵母细胞,采用一定方法诱导其融合,培养获得重构胚。
(2)获取图1中食蟹猴的核DNA,对其特定序列(同一物种不同个体间存在差异的 DNA 片段)进行测序,结果如下表,表中数据代表等位基因的长度(单位bp)。
食蟹猴 位点1 位点2 位点3
中中 250/277 135/148 200/217
华华 250/277 135/148 200/217
250/277 135/148 200/217
274/278 255/255 202/223
C猴 268/268 254/256 202/208
依据图1和表中信息,在表中横线上填写相应的食蟹猴名称;基于研究判断中中和华华的核DNA序列相同,作出此判断的依据是
。
(3)正常胚胎发育初期会发生染色质的重塑:DNA去甲基化和染色体上组蛋白的乙酰化。重构胚中来自体细胞的染色质会抵抗这种重塑。有研究表明用去甲基化酶(K)处理核移植得到的胚胎,可提高胚胎发育率。科研人员用K和T(去乙酰化酶抑制剂)处理重构胚后,再进行胚胎移植,检测并计算出发育成囊胚的比例(囊胚率=囊胚数/重构胚),结果如图2,T+K处理的结果明显高于K单独处理。下列相关推测合理的是( )
A、对照组与实验组重构胚的核DNA序列不同
B、K、T分别降低了DNA甲基化与组蛋白乙酰化程度
C、K、T可能通过同一途径提高重构胚的囊胚率
D、K、T通过改变重构胚中DNA的碱基排序提高囊胚率
17.外泌体是细胞分泌的胞外微小囊泡,它起源于母细胞质膜内陷形成的早期胞内小体,组装过程中细胞质内的多种物质如蛋白质、核酸、脂质等被载入多囊小体中,经膜融合释放到体液或细胞培养液中。外泌体的形成和作用过程如下图所示。
(1)据图分析,细胞分泌的外泌体具有 层磷脂分子。外泌体通过体液运输到靶细胞后,通过膜融合等方式将内容物送至靶细胞内,这一过程依赖于生物膜具有 的结构特点。
(2)研究发现,细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。科研人员提取到来源于人体肝癌细胞的外泌体,并让其与正常肝细胞共同培养48小时后,得到以下实验数据:
体外培养肝细胞时,培养基中除基本的营养物质外,还需要加入 。根据实验结果可得出的结论有 ,说明肝癌细胞外泌体能 (填“促进”或“抑制”)肿瘤的发生发展。进一步研究发现,上述肝癌细胞的外泌体中含有miRNA分子,它是一类由内源基因编码的较短的单链RNA分子,可与靶细胞内的mRNA结合,进而调控基因的表达,这表明外泌体在细胞间的作用是 。
(3)若让外泌体包裹抗癌药物,还可以用于癌症的治疗,科研人员欲通过外泌体特异性地杀伤癌细胞,则需要对外泌体进行的关键改造是 。
18.中国科学院院士周琪团队研究人员,绕开生殖隔离,创造出哺乳动物异种杂合二倍体胚胎干细胞,具体研究过程如图所示,请据图回答问题:
(1)图中的单倍体囊胚1是小鼠的卵子激活发育而来,培养所采用的技术主要为早期胚胎培养技术。囊胚开始 ______,出现内细胞团与滋养层。利用动物细胞融合技术,将孤雌单倍体ES与孤雄单倍体ES融合,主要原理为 。融合完成的标志是 ______。
(2)图中的单倍体ES取自囊胚的内细胞团细胞,ES主要从 ______中获取,这涉及伦理问题,因此限制它在医学上的应用。
(3)由于不同物种间存在生殖隔离现象——最常见的是自然情况下哺乳动物远亲物种间的精子和卵细胞之间 ______,往往无法完成受精作用,或者即便能完成也不能发育。但是人们为了生物学研究的便利,创造出了各类远亲物种间的杂合细胞,如小鼠-大鼠、人-鼠等杂交细胞,由于这些细胞都是由体细胞融合产生,因此杂交细胞中通常含有 ______个染色体组。
19.癌症免疫疗法可以通过重新激活抗肿瘤的免疫细胞,克服肿瘤的免疫逃逸。科研人员在不断研究中发现多种免疫治疗方法的结合可以提高治疗效果。
(1)细胞癌变是由于 基因突变导致的,使其细胞表面物质发生改变。
(2)某些种类癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA和PD-L1,能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸。临床上可利用PD-1的单克隆抗体进行癌症治疗,据图1推测,其原因是PD-1的单克隆抗体与 结合,阻断了 的结合,避免T细胞活化受抑制。
(3)CD28是T细胞表面受体,其在癌细胞与T细胞结合部位聚集可有效激活T细胞。科研人员尝试构建既能结合PSMA,又能结合CD28的双特异性抗体PSMA×CD28,如图2。制备时,先将 分别注射到小鼠体内,分离出B淋巴细胞,诱导其与小鼠的 细胞融合,在特定的 培养基上得到两种杂交瘤细胞,再诱导两种杂交瘤细胞融合。经多次 ,就可得到足够数量能分泌双特异性抗体PSMA×CD28的细胞,最后从 获取所需的抗体。
(4)依据上述制备原理推测,PSMA×CD28双特异性抗体定向杀伤癌细胞的原因是 。
(5)将癌细胞和T细胞共同培养,加入不同抗体,比较不同抗体对T细胞活化的作用。如图3检测各组由活化T细胞产生的细胞因子IL-2含量,其结果说明 。
三、实验题:本大题共1小题,共15分。
20.如图是应用生物工程技术获得人们所需要的生物新品种或新产品的示意图。据图回答下列问题。
(1)在培育转人生长激素基因牛过程中,①过程需要的工具酶是_______________,②过程常用的方法是___________。③过程先通过早期胚胎培养技术培养到___________或囊胚阶段,可以采用____________技术,培育出多头相同的转基因犊牛。
(2)prG能激发细胞不断分裂,通过基因工程导人该调控基因来制备单克隆抗体,II是____细胞,II代表的细胞具有____________的特点。
(3)在抗虫棉的培育过程中,④过程中的受体细胞一般采用愈伤组织细胞,与采用叶肉细胞相比较,其优点是__________ ,⑤过程采用的技术是___________若从个体水平检测抗虫棉是否培育成功,请写出具体的鉴定方法_____________________________________。
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】C
6.【答案】D
7.【答案】C
8.【答案】B
9.【答案】D
10.【答案】C
11.【答案】C
12.【答案】B
13.【答案】C
14.【答案】A
15.【答案】D
16.【答案】(1) 显微操作法
(2) B猴 A猴 中中、华华特定序列均相同,说明二者相应的DNA片段无差异,可证明二者核DNA序列相同
(3) C
17.【答案】(1)两或2 (一定的)流动性
(2)血清 肝癌细胞外泌体可促进正常肝细胞的增殖、抑制肝细胞的凋亡、增强肝细胞的迁移能力 促进 传递信息
(3)在外泌体膜上添加能特异性识别癌细胞的靶向蛋白
18.【答案】(1)细胞分化 细胞膜具有一定流动性 形成一个单核细胞
(2)胚胎
(3)不能识别 4
19.【答案】(1) 原癌基因和抑癌
(2) PD-1 PD-1和PD-L1
(3) PSMA和CD28 骨髓瘤 选择 筛选 细胞培养液或小鼠腹水中
(4) PSMA×CD28同时结合癌细胞表面抗原PSMA和辅助性T细胞表面的CD28受体,前者避免抑制辅助性T细胞活化,后者激活辅助性T细胞,释放大量细胞因子IL-2,增强对癌细胞的杀伤能力
(5) PSMA×CD28和PD-1单抗联合使用能够显著激活T细胞,且随抗体浓度增加激活作用增强;单独使用PSMA×CD28或单抗,都不能显著激活T细胞
20.【答案】 (1)限制酶、DNA连接酶;显微注射法;桑椹胚;胚胎分割和胚胎移植
(2)已免疫的B淋巴(或浆);既能无限增殖,又能产生特定抗体
(3)全能性高;植物组织培养;让害虫吞食棉花叶片观察害虫的生存情况,来确定是否具有抗虫性状
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