专题2 细胞工程
2.1 植物细胞工程
2.1.1 植物细胞工程的基本技术
基础巩固
1生物体内细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织、器官,这是因为( )
A.细胞丧失了全能性
B.基因的选择性表达
C.不同的细胞内基因不完全相同
D.在个体发育的不同时期,细胞内的基因发生了变化
解析生物体内的细胞不能表现出全能性,是因为基因进行选择性表达而分化为不同的组织和器官。
答案B
2在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,下列哪一项条件一般是不需要的 ( )
A.消毒和灭菌 B.适宜的温度
C.充足的光照
D.适宜的养料和激素
解析由于脱分化形成的是愈伤组织,并没有形成具有根、茎、叶的植物体,因此不需要光照。
答案C
3植物细胞表现出全能性的必要条件和增殖方式分别是
( )
A.给予适宜的营养和外界条件;减数分裂
B.导入其他植物细胞的基因;有丝分裂
C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件;有丝分裂
D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内;减数分裂
答案C
4将花药离体培养,形成试管苗,通常需要经过的两个阶段是( )
A.脱分化形成愈伤组织,再分化形成根、芽
B.分化形成愈伤组织,进一步分化形成根、芽
C.通过减数分裂形成配子,配子再发育形成根、芽
D.先用秋水仙素处理花粉,再进行花药离体培养
解析花药离体培养应用了植物的组织培养技术,植物的组织培养包括脱分化和再分化。
答案A
5植物体细胞杂交尚未解决的问题有( )
A.去掉细胞壁,分离出有活力的原生质体
B.将杂种细胞培育成植株
C.让杂种植物按照人们的需要表现亲代的优良性状
D.尚未培育出属间杂种植物
解析目前植物体细胞杂交产生的杂种植株还不能按照人们的需要表现亲代的优良性状。
答案C
6植物体细胞融合完成的标志是( )
A.再生出细胞壁
B.细胞质发生融合
C.细胞核发生融合
D.细胞膜发生融合
解析植物体细胞融合的过程既有细胞膜、细胞质的融合,又有细胞核的融合。植物细胞最外层为细胞壁,融合前应去掉细胞壁,融合完成的标志是再生出新的细胞壁。
答案A
7植物体细胞杂交是利用不同物种的两个体细胞融合成一个杂种细胞的过程。该过程是指( )
A.不同植物的精子与卵细胞的融合
B.不同植物的原生质体的融合
C.完整的两个植物体细胞的融合
D.植物花粉细胞的两两融合
解析精子与卵细胞属于生殖细胞,所以二者的融合不属于体细胞杂交;两个完整的植物体细胞由于有细胞壁无法融合,必须去除细胞壁,去除细胞壁的植物细胞叫原生质体,因而植物体细胞杂交的实质是不同植物的原生质体的融合。
答案B
8在植物组织培养过程中,愈伤组织的形成和形态的发生是十分关键的。这除了需要必备的营养和一些刺激因素外,还需要有诱导作用的物质,即( )
A.铜、锌等微量元素
B.细胞分裂素和生长素
C.蔗糖和葡萄糖
D.维生素和氨基酸
解析微量元素的作用是满足植物对各种矿质元素的需求,参与各种物质的合成及代谢调节;在植物组织培养过程中,培养基中通常添加蔗糖而非葡萄糖,蔗糖可以作为重要营养成分;维生素可以促进离体组织的生长;细胞分裂素和生长素可以诱导高度分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织,也可诱导愈伤组织再分化成为植株。
答案B
9下列各项关于植物细胞工程的叙述,正确的是( )
A.植物细胞只要在离体状态下即可表现出全能性
B.制备原生质体时可利用酶或植物激素去除细胞壁
C.愈伤组织经过细胞的增殖会形成新的植物组织、器官
D.叶肉细胞经脱分化形成愈伤组织离不开植物激素的作用
解析植物细胞表现出全能性的前提条件是处于离体状态,同时也需要其他条件配合,如需要一定的营养物质、激素、环境条件等;制备原生质体时可利用酶去除细胞壁,但植物激素无法去除细胞壁;愈伤组织形成新的植物组织、器官的过程是再分化,而不是增殖;植物组织培养过程中的脱分化和再分化过程都需要由植物激素诱导。
答案D
10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)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
。
解析利用植物体细胞杂交技术培育新品种的过程中,应先用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁,获得有活力的原生质体,经诱导融合后培养成为愈伤组织,再经再分化形成完整植物体。
答案(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化(或分化) 植物体细胞杂交技术
(2)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(其他合理答案也可)
能力提升
1下面关于植物细胞工程的叙述,正确的是( )
①不同种植物的叶肉细胞融合时,应先去掉细胞膜
②叶肉细胞脱分化后,可形成无定形状态的薄壁细胞 ③叶肉细胞经过再分化过程,可形成愈伤组织 ④叶肉细胞离体培养时,可以表现出细胞全能性
A.①③
B.②④
C.①②④
D.①②③④
解析植物细胞融合应去掉细胞壁而不是细胞膜;高度分化的叶肉细胞经脱分化后,可形成愈伤组织,愈伤组织是无定形状态的薄壁细胞团;高度分化的植物细胞必须在离体培养的状态下才能表现出全能性。
答案B
2下列关于植物组织培养的叙述,正确的是( )
A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B.离体器官、组织或细胞都必须在光下才能形成愈伤组织
C.同一植株不同细胞经培养获得的愈伤组织的基因相同
D.生长素导致愈伤组织形成而细胞分裂素使细胞分化
解析离体器官、组织或细胞脱分化的过程是靠激素诱导的,不需要光;同一植株中体细胞和生殖细胞经过脱分化获得的愈伤组织的基因不相同;生长素和细胞分裂素需共同作用,才能诱导愈伤组织形成和再分化。
答案A
3通过植物体细胞杂交可以获得“烟草—菠菜”杂种植株。下图为培育杂种植株过程的示意图,下列操作不是必需的是( )
A.在融合之前除去两种细胞的细胞壁
B.原生质体先进行脱分化处理再融合
C.原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养
D.诱导杂种细胞形成愈伤组织再分化成植株
解析植物体细胞的杂交过程:在融合之前除去两种细胞的细胞壁,获得具有活力的原生质体;原生质体融合后筛选杂种细胞继续培养;诱导杂种细胞形成愈伤组织再分化成植株。
答案B
4A种植物细胞和B种植物细胞的结构如下图所示(仅显示细胞核),将A、B两种植物细胞去掉细胞壁后,诱导二者的原生质体融合,形成单核的杂种细胞,若经过组织培养后得到了杂种植株,则该杂种植株是( )
A.二倍体;基因型是DdYyRr
B.三倍体;基因型是DdYyRr
C.四倍体;基因型是DdYyRr
D.四倍体;基因型是DDddYYyyRRrr
解析根据图示A和B物种等位基因的数量都是两个,所以可得出A和B物种都是二倍体,二者体细胞的原生质体融合后形成的杂种植株是四倍体。
答案C
5水稻的花药通过无菌操作,接入试管,经过如下过程培育试管苗。据图分析下列叙述正确的是( )
A.a、b、c、d中的植物细胞都具有全能性,且全能性的表达程度相同
B.a、b、c的培养基中都有琼脂、有机物、水、植物生长调节剂等物质
C.水稻花药经a~d发育成试管苗的过程涉及有丝分裂、减数分裂等细胞分裂方式
D.只要调节培养基中各种营养物质的比例就能诱导b中的愈伤组织分化成试管苗
解析细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能,不同细胞全能性的表达程度不同,A项错误。植物组织培养所用的培养基为固体或半固体培养基,其成分有水、矿质元素、维生素、蔗糖、氨基酸、琼脂、植物激素等,B项正确。水稻花药经脱分化和再分化发育成试管苗的过程涉及的分裂方式为有丝分裂,而减数分裂发生在进行有性生殖的个体形成生殖细胞的过程中,C项错误。诱导b中的愈伤组织分化成试管苗与生长素和细胞分裂素有关,生长素与细胞分裂素的比值高时,有利于根的分化,抑制芽的形成;二者比值低时,有利于芽的分化,抑制根的形成,D项错误。
答案B
★6某科技活动小组将二倍体番茄植株的花粉按下图所示的程序进行实验。下列根据图示实验的分析,错误的是( )
A.植株A高度不育,说明该植物的生殖细胞不具有全能性
B.植株A的细胞能进行正常的有丝分裂,但不能进行正常的减数分裂
C.在植株B的细胞中,通常每对同源染色体上的成对基因都是纯合的
D.由花粉到植株A需要用含有有机物的培养基来培养
解析如果某细胞经脱分化和再分化等阶段得到完整的个体,即只要能够实现“细胞→个体”,就可以说细胞体现出全能性,花粉细胞经过培育得到单倍体植株,可以说明花粉细胞具有全能性,单倍体植株尽管不育,但也属于完整的个体,A项错误;植株A是单倍体植株,其细胞内只有一个染色体组,不能进行正常的减数分裂,B项正确;用秋水仙素处理只有一个染色体组的单倍体幼苗,可以使其染色体组加倍而成为纯合的二倍体,C项正确;由于培养的细胞内没有叶绿体不能进行光合作用,植物组织培养所用的培养基除了需要加入水分、无机盐等无机营养成分之外,还需要加入氨基酸、蔗糖等有机营养成分,D项正确。
答案A
★7下图表示基因型为AaBb的水稻的花药通过无菌操作,接入试管后,在一定条件下形成试管苗的培育过程。下列相关叙述错误的是( )
A.愈伤组织是花粉细胞通过有丝分裂形成的不规则的细胞团
B.在愈伤组织的形成过程中,必须从培养基中获得水、无机盐和小分子的有机物等营养物质
C.为促进花粉细胞分裂生长,在培养基中应加入适宜浓度的生长素等植物激素
D.试管苗可能出现的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb
解析花粉是通过减数分裂形成的,其基因型为AB或Ab或aB或ab,由花粉发育而来的个体未经秋水仙素处理,是单倍体。
答案D
8草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代,导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如下:
外植体愈伤组织芽、根植株
请回答下列问题。
(1)微型繁殖培育无病毒草莓时,一般选取 作为外植体,其依据是 。
(2)在过程①中,常用的MS培养基主要成分包括大量元素、微量元素和 。在配制好的培养基中,常常需要添加 ,以有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2~5
d,若发现外植体边缘局部污染,原因可能是 。
(3)在过程②中,愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根,但分化出了芽,其原因可能是 。
解析(1)植物组织培养时常采用根尖或茎尖部位,原因是这两个部位含病毒极少。
(2)MS培养基的成分包括大量元素、微量元素和有机物,在配制好的培养基中,常需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素。植物组织培养也应注意无菌操作。
(3)生长素与细胞分裂素的比值低时有利于芽的分化,生长素与细胞分裂素的比值高时有利于根的分化。
答案(1)茎尖(或根尖) 茎尖(或根尖)病毒极少,甚至无病毒 (2)有机物 植物激素 外植体消毒不彻底 (3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低
9下图表示植物分化、脱分化和再分化过程及其关系。回答相关问题。
(1)离体的高度分化的细胞要顺利完成脱分化,除了需要各种无机营养物质外,还需要在培养基中加入 、 (两类物质功能不同),脱分化形成的愈伤组织细胞与正常体细胞相比,前者在结构方面的特点是 。
(2)图中“单倍体性细胞”主要指的是 ,是正常植物体经 形成的,在这一过程中细胞中的染色体如何变化 。
(3)从分化、脱分化和再分化的结果看,它们的实质都是 。
(4)以上两种培育植株的方法得到的完整植株相同吗 。哪种方法更容易实现 。
答案(1)有机营养物质(蔗糖、维生素、氨基酸等) 植物激素(生长素、细胞分裂素) 高度液泡化、无定形、细胞壁薄 (2)花粉(细胞) 减数分裂 染色体复制一次,平分两次,子细胞中染色体数目是亲代细胞的一半 (3)基因选择性表达 (4)不相同 花药离体培养2.2 动物细胞工程
2.2.1 动物细胞培养和核移植技术
基础巩固
1下列不属于动物细胞培养必需条件的是( )
A.无菌、无毒的环境
B.适宜的温度和pH
C.O2等气体环境
D.适宜的光照条件
答案D
2下列关于动物细胞培养的叙述,不正确的是( )
A.动物细胞培养技术的原理是细胞的全能性
B.传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞
C.癌细胞在培养瓶中不会出现接触抑制现象
D.动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱
解析动物细胞培养的原理是细胞增殖。
答案A
3在动物细胞培养过程中,使用胰蛋白酶的目的是( )
A.使动物组织分散为单个细胞
B.去掉细胞壁,使其成为原生质体
C.去掉细胞膜,暴露出原生质体便于细胞融合
D.促进蛋白质水解为多肽
解析在进行动物细胞培养前,先用胰蛋白酶使组织块中的细胞相互分散开,以增加细胞与培养液的接触面积,便于培养。
答案A
4下列有关核移植的说法,错误的是( )
A.用核移植得到的动物称为克隆动物
B.核移植的受体细胞最好是受精卵
C.核移植可以充分发挥优良种畜的繁殖潜力
D.核移植得到的克隆动物属于无性生殖
解析核移植的受体细胞应该是MⅡ中期的卵母细胞,相对受精卵来说,MⅡ中期的卵母细胞细胞质所含的物质更有利于细胞核全能性的表达。
答案B
5用于动物体细胞核移植的供体细胞一般选用( )
A.受精卵
B.传代10代以内的细胞
C.传代10~50代以内的细胞
D.处于减数第二次分裂中期的次级卵母细胞
解析培养的动物细胞一般当传代至10~50代时,部分细胞核型可能会发生变化,而传代10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。因此,在体细胞核移植中,为了保证供体细胞正常的遗传基础,通常采用传代10代以内的细胞作为供体细胞。
答案B
6在进行核移植时,通常将整个体细胞而不是细胞核注入去核卵母细胞中,下列有关叙述错误的是( )
A.体细胞太小因而去除细胞核较困难
B.细胞质中遗传物质少因而对遗传的影响很小
C.直接将体细胞注入卵母细胞中简化了操作程序
D.体细胞的核离开了原来的细胞质将不能存活
解析体细胞太小因而去除细胞核较困难,因此可将整个体细胞注入去核卵母细胞中,A项正确;DNA主要位于细胞核中,细胞质中遗传物质少,因而对遗传的影响很小,B项正确;将整个体细胞注入去核卵母细胞中,简化了操作程序,C项正确;体细胞的核离开了原来的细胞质,注入去核的卵母细胞依然能存活,D项错误。
答案D
7下列关于动物细胞培养过程的叙述,错误的是( )
A.制作细胞悬液时可以使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理
B.悬液中分散的细胞很快贴附在细胞壁上,细胞贴壁体现了细胞的适应性
C.细胞进行有丝分裂,数量增加到相互接触时可以使用胃蛋白酶处理后分瓶培养
D.传代10代以内的细胞一般保持细胞正常的二倍体核型
解析将相互接触的动物细胞分散开需使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。
答案C
8甲羊的去核卵细胞与乙羊体细胞的细胞核“组装”成一个新的细胞,该细胞多次分裂后植入丙羊的子宫内发育,产下羊羔的毛色和性别分别与哪只羊保持一致(决定毛色的基因位于细胞核中) ( )
A.甲、丙 B.甲、甲
C.乙、乙
D.丙、甲
解析决定毛色和性别的基因都位于细胞核中,因而产下的羊羔的毛色和性别与提供细胞核的乙羊相同。
答案C
9某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞、乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,会观察到甲细胞数量比乙细胞数量 。
(2)在动物细胞培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是 。细胞培养应在含5%
CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是 。
(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长 。药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞传代的次数更 。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需用 处理。
(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的 。
(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入一定量 ,B组细胞培养液中加入等量的无菌生理盐水,经培养后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测基因X在A、B两组细胞中的 或 合成水平的差异,确定Y的药效。
解析(1)甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞,细胞周期短。在相同条件下,培养相同的时间,甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中必须加入动物血清,血清中含有清蛋白、生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。大多数细胞培养液所需pH为7.2~7.4,而多数培养液靠碳酸氢钠(NaHCO3)与CO2体系进行缓冲,所以CO2的作用是维持培养液的pH。(3)甲为肿瘤细胞能无限增殖,传代的次数要比乙细胞多,乙细胞(正常肝细胞)在培养瓶中贴壁生长,当铺满瓶壁时,生长停止。为得到更多的肝细胞,需要定期地用胰蛋白酶使细胞脱离瓶壁,进行传代培养。(4)培养液中加入抗生素来抑制和杀灭微生物。(5)设计一组加入抗肿瘤药物的实验组,一组不加药物的对照组,通过检测药物影响基因X的表达过程,即转录形成的mRNA或翻译形成的蛋白质的量来检验药效。
答案(1)多
(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质 维持培养液的pH
(3)停止 多 胰蛋白酶
(4)抗生素
(5)Y的水溶液 mRNA 蛋白质
能力提升
1核移植的受体细胞是MⅡ期卵母细胞,下列有关说法错误的是( )
A.MⅡ期卵母细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质
B.MⅡ期卵母细胞体积比较大,操作起来相对容易
C.可以把供体细胞直接注入去核的卵母细胞中
D.MⅡ期卵母细胞对克隆动物的遗传特性没有任何影响
解析直接把供体细胞注入去核的卵母细胞中也是可以的,并且这样可以减少对细胞核的损伤,更有利于重组细胞的分裂。MⅡ期卵母细胞提供了线粒体,线粒体所含的基因仍然能够控制一些性状,所以克隆动物并不是100%的细胞核供体动物的复制。
答案D
2细胞工程中,选择合适的生物材料是成功的关键。下列选择不合理的是( )
A.选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞
B.选择胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率
C.选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗
D.选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得优质的突变体
解析高度分化的动物体细胞的分裂增殖能力很低,因此很难培养获得大量细胞。胚胎细胞分化程度低,恢复全能性相对容易,因此选择胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率。
答案A
3下列关于动物细胞培养的叙述,错误的是( )
A.用于培养的细胞最好取自健康动物体内的组织细胞
B.将所取的组织先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理并分散成单个细胞,再稀释制成细胞悬液培养
C.在培养瓶中要定期用胰蛋白酶或胶原蛋白酶进行处理,然后分瓶继续培养,让细胞继续增殖
D.传代培养的细胞在传至10~50代时,增殖会逐渐减慢,以至于完全停止,所培养的细胞全部衰老死亡
解析为保证动物细胞培养过程中细胞的增殖,应先用胰蛋白酶使细胞分散开,解除细胞的接触抑制,并分瓶培养;有些细胞在传至10~50代时,细胞核型发生变化,获得不死性。
答案D
4下列关于哺乳动物细胞体外培养难易程度的叙述,正确的是( )
A.乳腺癌细胞易于乳腺细胞;胚胎细胞易于脂肪细胞
B.乳腺细胞易于乳腺癌细胞;胚胎细胞易于脂肪细胞
C.乳腺细胞易于乳腺癌细胞;脂肪细胞易于胚胎细胞
D.乳腺癌细胞易于乳腺细胞;脂肪细胞易于胚胎细胞
解析哺乳动物的乳腺细胞和脂肪细胞都是高度分化的细胞,体外培养难度大,乳腺癌细胞能够恶性增殖,容易进行体外培养,胚胎细胞具有很强的分裂增殖能力,容易进行体外培养,故A项正确。
答案A
5下列为克隆羊多利的培育过程示意图。
重组细胞
早期胚胎克隆羊“多利”
下列有关表述,错误的是( )
A.克隆羊“多利”的主要性状与甲羊一致,因其细胞核基因来自甲羊
B.克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植和胚胎移植
C.乙羊的去核卵细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件
D.此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
解析此过程只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性,而不能证明动物细胞的全能性。
答案D
★6动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。下图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息不能获得的结论是
( )
A.正常细胞与癌细胞的增殖速率相同
B.有无血清对正常细胞培养的影响不同
C.培养基中补充血清有助于正常细胞的培养
D.培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大
解析从题图中曲线可看出,培养基中有无血清对癌细胞的培养影响不大,二者的细胞数曲线差不多。正常细胞的培养过程中有无血清所获得的细胞数差距较大,有血清的培养基在相同时间内培养得到的细胞数远远多于无血清的培养基所获得的细胞数。癌细胞培养与正常细胞培养二者的差距比较大,正常细胞达到一定的数目后不再增加,而癌细胞数目却能不断增加。
答案A
7下图表示动物细胞培养程序图,请据图回答下列问题。
①取动物组织块
↓
②
↓
③处理动物组织分散成单个细胞
↓
④制成
↓
⑤转入培养液中进行培养
↓
⑥处理贴壁细胞分散成单个细胞,制成
↓
⑦转入培养液中进行培养
(1)过程②表示 。
(2)过程③和⑥用 处理组织块或贴壁细胞使其分散成单个细胞,这样做的目的是 。
(3)过程④和⑥都要把分散的细胞制成 。
(4)过程⑤进行的细胞培养是 培养,细胞适于 生长增殖。
(5)过程⑤和⑦都要放在含 的培养箱中培养。
答案(1)剪碎动物组织
(2)胰蛋白酶 解除由于接触对细胞生长和增殖的抑制
(3)细胞悬液
(4)原代 贴壁
(5)95%空气加5%
CO2的混合气体
8下图是利用现代生物工程技术治疗遗传性糖尿病的过程图解。请据图回答下列问题。
(1)图中①所示的结构名称是 。
(2)图中③④所示的生物技术名称分别是 、 。
(3)过程③通常用去核的卵母细胞作为受体细胞除了因为它体积大、易操作、营养物质丰富外,还因为它 。
(4)过程④通常用②作为受体细胞的原因是
。
(5)图示方法与一般的异体核移植相比最大的优点是 ,该种基因治疗所属类型为 。
解析(1)①是从供体(患者)体细胞分离出的细胞核。
(2)③表示核移植技术,④表示基因工程。
(3)核移植的受体细胞一般是卵母细胞,原因是它体积大、易操作,含有供胚胎发育的营养物质,还含有促进细胞核全能性表达的物质。
(4)早期胚胎中的细胞分化程度低,全能性高,可诱导分化形成各种组织、器官。
(5)图示培育出的细胞(胰岛B细胞)核遗传物质来自患者本人,所以移植后不会发生免疫排斥反应;图中所示基因治疗是体外转基因,故所属类型为体外基因治疗。
答案(1)细胞核
(2)核移植技术 基因工程(或转基因技术、DNA重组技术、基因拼接技术)
(3)含有促进细胞核全能性表达的物质
(4)这些细胞分化程度极低,具有全能性,可以定向地诱导分化为各类细胞
(5)没有免疫排斥反应 体外基因治疗2.2.2 动物细胞融合与单克隆抗体
基础巩固
1要想获得大量的单克隆抗体就必须用单个的B淋巴细胞进行无性繁殖,形成细胞群。其原因是( )
A.在体外培养条件下B淋巴细胞可以无限增殖
B.在动物体内,每个B淋巴细胞可产生多种抗体
C.每一个B淋巴细胞都参与特异性免疫反应
D.每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体但不能大量增殖
答案D
2与植物体细胞杂交相比,动物细胞融合的原理及其特有的诱导因素分别是( )
A.细胞膜的流动性、离心
B.细胞膜的流动性、灭活的病毒
C.细胞的全能性、电激
D.细胞的全能性、灭活的病毒
解析植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性,动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性;动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等,其中灭活的病毒是其特有的诱导因素,而聚乙二醇、电激均可用于诱导植物体细胞杂交。
答案B
3下图是单克隆抗体制备过程示意图,其中1过程注射的物质和A细胞的名称分别为( )
A.抗体、T淋巴细胞
B.抗原、T淋巴细胞
C.抗体、B淋巴细胞
D.抗原、B淋巴细胞
解析
1过程注射的是抗原,使小鼠产生经过免疫的B淋巴细胞(A细胞)。
答案D
4将小鼠骨髓瘤细胞与一种免疫的B淋巴细胞融合,融合后的细胞经培养产生单克隆抗体,其依据是( )
A.骨髓瘤细胞可以产生抗体,但不能无限增殖
B.
B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合才能产生抗体
C.骨髓瘤细胞可以无限增殖,且能产生抗体
D.
B淋巴细胞可以产生抗体,但不能无限增殖,骨髓瘤细胞可以无限增殖
答案D
5某同学列表比较了动植物细胞工程的有关内容,不正确的有( )
植物细胞工程
动物细胞工程
技术手段
植物组织培养植物体细胞杂交
动物细胞培养和细胞融合等
特殊处理
酶解法去除细胞壁
胰蛋白酶处理,制备细胞悬液
典型应用
人工种子等
单克隆抗体的制备等
A.0处 B.1处
C.2处
D.3处
答案A
6利用动物细胞融合技术可以获得杂交瘤细胞,下列针对单个杂交瘤细胞的叙述,不正确的是( )
A.需经筛选过程方可获得
B.具有双亲细胞的遗传物质
C.可分泌多种特异性抗体
D.体外培养条件下可大量增殖
解析单克隆抗体制备过程中,需要对融合细胞进行筛选,选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,进一步培养获得单克隆抗体。一种杂交瘤细胞只能产生一种特异性抗体。
答案C
7单克隆抗体技术在疾病诊断和治疗以及生命科学研究中具有广泛的应用。下列关于单克隆抗体的叙述,错误的是( )
A.特异性强、灵敏度高
B.与抗癌药物结合可制成“生物导弹”
C.体外培养B淋巴细胞可大量分泌单克隆抗体
D.在单克隆抗体制备的过程中必须经过至少两次细胞筛选
解析B淋巴细胞在体外不能无限增殖,存活时间短,因而不能在体外培养B淋巴细胞来获得大量单克隆抗体;单克隆抗体制备过程中至少进行两次细胞筛选,一次是在特定的培养基中选出杂交瘤细胞,另一次是选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞群。
答案C
8下列关于动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较,正确的是( )
A.诱导融合的方法完全相同
B.所用的技术手段基本相同
C.所利用的原理完全相同
D.都能形成杂种细胞
解析动物细胞融合和植物体细胞杂交这两项细胞工程技术中,都包含有细胞融合的过程,结果都形成杂种细胞;对于诱导方法来说,除动物细胞的融合还常用灭活的病毒作诱导剂外,其他的基本相同;植物体细胞杂交在完成细胞融合后,还要将杂种细胞培育成植株,所以,它们所应用的技术手段是有差别的;植物体细胞杂交所利用的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性,而动物细胞融合所利用的原理主要是细胞膜的流动性。
答案D
9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
解析①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞,用来和骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞,A项错误;诱导动物细胞融合的方法有生物方法(如某些灭活的病毒)、化学方法(PEG)、物理方法(离心、振动、电激),B项错误;杂交瘤细胞同时具有浆细胞和骨髓瘤细胞的特点,C项错误;经过筛选培养获得的④是既能大量增殖又能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞群,D项正确。
答案D
10右上图表示高等动植物细胞融合的部分过程,请据图回答下列问题。
(1)若上图表示植物体细胞杂交的部分过程,欲将丁细胞培育成植株,可选用 技术,这一技术的两个关键步骤是 和 。
(2)若上图表示制备单克隆抗体的部分过程,甲细胞为小鼠的骨髓瘤细胞,则乙细胞为 。在分离乙细胞之前,应对小鼠进行的处理是
。
过程①区别于植物细胞常用的诱导因素是 ,过程②可利用 培养基进行筛选,筛选得到的丁细胞还需进行 和抗体检测,经多次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。上述制备过程涉及的生物技术有
。
解析单克隆抗体是由杂交瘤细胞合成分泌的,杂交瘤细胞要经过骨髓瘤细胞和能产生特异性抗体的B淋巴细胞融合获得。能产生特异性抗体的B淋巴细胞要在特定抗原刺激下才能获得,因此要先将特定抗原注射到小鼠体内。细胞融合后还需进行多次筛选,每次筛选后都要对剩余细胞再进行克隆化培养以及抗体检测,多次筛选后即可获得大量能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。
答案(1)植物组织培养 脱分化 再分化
(2)相应的B淋巴细胞 将抗原注射入小鼠体内 灭活的病毒 特定的选择性 克隆化培养 动物细胞融合技术、动物细胞培养技术
能力提升
1下列有关单克隆抗体制备及其应用的叙述,不正确的是
( )
A.制备单克隆抗体运用的技术有动物细胞融合和动物细胞培养
B.需要用选择培养基筛选杂交瘤细胞
C.需要从杂交瘤细胞中筛选出能产生特定抗体的细胞
D.利用生物导弹治疗癌症就是利用了单克隆抗体清除癌细胞
解析生物导弹由单克隆抗体与化学药物、细胞毒素或放射性同位素结合而成,因单克隆抗体具有导向作用,在生物体内能将药物定向带到癌细胞所在位置,在原位杀死癌细胞。
答案D
2下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤,其中对单克隆抗体制备的相关叙述,错误的是( )
①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞
②将X抗原注入小鼠体内,获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞
③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养
④筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞
⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞
⑥从小鼠腹水中提取抗体
⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合
A.实验顺序应该是①②⑦⑤④③⑥
B.③过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆
C.⑦过程获得的细胞均可无限增殖
D.利用细胞融合生产单克隆抗体过程中通常要经过两次筛选
解析在细胞融合过程中,如果只考虑两两细胞的融合,有骨髓瘤细胞和骨髓瘤细胞的融合、骨髓瘤细胞和B淋巴细胞的融合、B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合,其中B淋巴细胞和B淋巴细胞的融合不能无限增殖。
答案C
3下图是科学家新研发的制备单克隆抗体的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.该过程涉及基因工程和动物细胞融合技术
B.经酶A处理后的Ⅰ与质粒具有相同的黏性末端
C.若供体DNA提供了prG基因(无限增殖调控基因),则该过程中的Ⅱ是已免疫的B淋巴细胞
D.通过检测和筛选得到的Ⅲ细胞既能无限增殖又能分泌特异性抗体
解析由图可知,该过程涉及基因工程,但未涉及动物细胞融合技术。该过程是把控制产生抗体的基因导入骨髓瘤细胞或把无限增殖调控基因导入已免疫的B淋巴细胞进而制取单克隆抗体的。
答案A
4对于下面制备单克隆抗体过程的示意图的叙述,不正确的是( )
A.①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B.④中的筛选是通过抗原—抗体反应进行的
C.②促进细胞融合可以利用聚乙二醇作介导
D.⑤可以无限增殖
解析单克隆抗体是利用免疫处理的B淋巴细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合得到的,融合方法有化学方法(聚乙二醇诱导)、生物方法(灭活的病毒诱导)和物理方法(电激)等;筛选可以通过抗原—抗体反应;融合细胞既能无限增殖又能产生单一抗体。
B淋巴细胞也可以从血浆中提取,骨髓瘤细胞取自小鼠的骨髓。
答案A
5利用细胞工程方法,以SARS病毒核衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体。下列相关叙述正确的是( )
A.将纯化的核衣壳蛋白反复注射到小鼠体内,产生的血清抗体为单克隆抗体
B.体外培养单个免疫的B淋巴细胞可以获得大量针对SARS病毒的单克隆抗体
C.将等量免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞混合,经PEG诱导融合后的细胞均为杂交瘤细胞
D.利用该单克隆抗体与SARS病毒核衣壳蛋白特异性结合的方法可诊断出病毒感染者
解析经过抗原刺激后的B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合,产生杂交瘤细胞,克隆化培养后的杂交瘤细胞能产生特异性强、灵敏度高的单克隆抗体。已免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合,经PEG诱导融合后形成的细胞有3种(只考虑两两融合)。SARS病毒感染者体内有病毒核衣壳蛋白,用相应的单克隆抗体与之发生特异性结合的方法可加以诊断。
答案D
★6将特定药物与单克隆抗体相结合制成的“生物导弹”,能够用于杀死人类某些癌细胞。其过程如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同
B.经①形成的杂交瘤细胞都能无限增殖并产生特定抗体
C.②过程需要筛选并克隆单个杂交瘤细胞
D.抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性
解析①过程的原理和植物原生质体融合的原理基本相同,都是细胞膜的流动性,A项正确。经①形成的杂交瘤细胞不一定都能产生特定抗体,需要经过抗体阳性检测筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,B项错误。②过程需要采用抗体阳性检测筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,然后进行克隆化培养(包括体内培养和体外培养),C项正确。抗体的靶向作用使③过程具有高度特异性,D项正确。
答案B
★7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 (仅考虑细胞之间的两两融合),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。
解析(1)由图看出,到第4次免疫时,Y和Z的血清抗体效价已达到要求,即16
000以上,而前3次免疫后,3只小鼠的血清抗体效价均未达到要求。从第3次开始,Y小鼠的血清抗体效价最高,所以Y小鼠最适合用于制备B淋巴细胞。
(2)仅考虑细胞之间的两两融合,该融合体系中有5种类型的细胞:2种未融合型(B淋巴细胞、骨髓瘤细胞),3种融合型(B淋巴细胞+B淋巴细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞、B淋巴细胞+骨髓瘤细胞),由此可看出细胞融合具有随机性。
(3)杂交瘤细胞是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的,有1个细胞核,核内染色体数为40+60=100,有丝分裂后期的染色体数目加倍为200条。
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 2002.1.2 植物细胞工程的实际应用
基础巩固
1若要获得脱毒苗,一般选取植物体的( )
A.叶
B.花粉
C.根
D.茎尖
解析要获得脱毒苗,一般选取植物体的分生区附近(如茎尖),该部位的病毒少,甚至无病毒。
答案D
2下列不属于利用植物细胞工程实现的植物繁殖新途径的是( )
A.微型繁殖
B.作物脱毒
C.有性生殖
D.人工种子
解析植物组织培养属于无性生殖,能够实现植物的快速繁殖,以及获得脱毒植株和人工种子。
答案C
3下列不是单倍体育种的优点的是( )
A.缩短育种年限
B.得到稳定遗传的优良品种
C.节约人力、物力
D.突变率高
解析与常规的杂交育种方法相比较,单倍体育种明显地缩短了育种年限,仅用两年时间就可得到纯合子,节约了人力、物力。突变率高是诱变育种的优点。
答案D
4右上图为某二倍体植株花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是
( )
A.过程①②表示脱分化,过程③表示再分化
B.过程①②需要避光,过程③需要照光
C.过程①②③说明花粉细胞具有全能性
D.过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离
解析过程①表示脱分化,过程②表示再分化;过程②③需要光,过程①不需要光;过程③获得的完整植株为单倍体植株,高度不育,无法自交产生后代。
答案C
5下列关于人工种子的叙述,不正确的是( )
A.可以克服季节、气候、地域的限制
B.可以节约时间
C.可防止性状分离
D.由人工种子得到的植株为纯合子
解析由人工种子得到的植株并不一定是纯合子,如果所用材料为纯合子,则得到的植株为纯合子,如果所用材料为杂合子,则所得植株为杂合子。
答案D
6在植物组织培养过程中,容易获得突变体的主要原因是
( )
A.培养的细胞一直处于不断的分生状态
B.培养基营养丰富,易于植物生长
C.纺锤丝的形成容易受抑制
D.DNA复制容易受抑制
解析在植物的组织培养过程中,由于培养细胞一直处于不断的分生状态,因此容易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变。
答案A
7人参皂甙粉是人参中重要的药用成分,以前只能从人参中提取,产量低,因而价格较贵。目前可通过下列哪项技术迅速大量获取 ( )
A.基因工程
B.植物组织培养
C.植物体细胞杂交
D.发酵工程
解析人参皂甙粉可利用人参细胞经植物组织培养而获得。
答案B
8下列选项中没有采用植物组织培养技术的是( )
A.利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,得到多倍体植株
B.利用花药离体培养得到单倍体植株
C.利用基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
D.利用细胞工程培育“番茄—马铃薯”杂种植株
解析A项属于多倍体育种,其中不涉及植物组织培养技术。
答案A
9人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体,它能像种子一样萌发生长,长成植物。人工种子的核心部件是类似于胚功能的胚状体。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中,便成了所谓的“人工种子”。
(1)人工种子依据的原理是 ,培育胚状体利用了 技术。
(2)包埋胚状体的胶质可看作自然种子的哪部分结构 。
(3)如果外植体是植物的茎尖,通过①的处理可使细胞彼此分离,①过程中可加入 。
A.蛋白酶
B.淀粉酶
C.果胶酶
D.胰蛋白酶
(4)②过程表示脱分化过程,其实质是 ;③表示再分化过程,其实质是 。
(5)由人工种子萌发成的植株是否可育 。
答案(1)植物细胞的全能性 植物组织培养
(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶
(3)C
(4)使细胞恢复分裂能力 基因的选择性表达
(5)不一定
10研究人员最近开发出一种新的生产工艺,利用基因工程生产转基因烟草从而获得某种药物。请根据所学知识回答下列问题。
(1)构建重组质粒时,需要使用的工具酶是 。将重组质粒导入烟草细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和 。
(2)在转基因烟草培育过程中,其受体细胞如果采用愈伤组织细胞,与采用叶肉细胞相比较,其优点是 ,该过程采用的技术是 。
(3)如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用 技术,该技术中使用的基因探针也可以用来检测 。
(4)科学家将植物细胞培养成 ,包上人工种皮,制成了神奇的人工种子,以便快速大面积推广。
解析(1)构建重组质粒时,需要使用的工具酶是限制酶和DNA连接酶,将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。(2)愈伤组织细胞是未分化的细胞,叶肉细胞已经高度分化,愈伤组织的全能性高于植物的叶肉细胞,通常用植物组织培养技术将转基因细胞培养为植株。(3)用DNA分子杂交技术检测目的基因在受体细胞中是否存在,用分子杂交的方法检测目的基因是否转录出了mRNA。(4)人工种子是将植物组织培养技术培养的胚状体包上人工种皮制成的。人工种子有利于运输、推广。
答案(1)限制酶(限制性核酸内切酶)和DNA连接酶 花粉管通道法
(2)全能性高 植物组织培养
(3)DNA分子杂交 目的基因是否转录出mRNA
(4)胚状体
能力提升
1通过植物组织培养技术繁育农作物,其优点不包括( )
A.加快繁育速度
B.保持亲本优良性状
C.培育出无病毒植株
D.改变植物的基因型
解析植物组织培养技术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,并通过作物脱毒提高作物产量,改善作物品质。
答案D
2下列有关植物细胞工程应用的叙述,不正确的是( )
A.利用组织培养技术培育脱毒苗,获得具有抗病毒能力的新品种
B.利用组织培养技术获得人工种子,能保持亲本的优良性状
C.利用细胞培养技术获得紫草素,实现了细胞产物的工厂化生产
D.利用植物体细胞杂交技术获得“萝卜—甘蓝”,克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍
解析脱毒的含义是脱掉病毒或者基本上不带病毒,而不是产生抗病毒能力。产生抗病毒能力一般需要使用转基因技术。
答案A
3下图表示四倍体兰花叶片通过植物组织培养形成植株的过程,相关叙述正确的是( )
四倍体兰
花叶片愈伤组织胚状体植株
A.②和③过程会发生减数分裂
B.①阶段需生长素而②阶段需细胞分裂素
C.①阶段有细胞增殖但无细胞分化
D.此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
解析植物组织培养过程是无性繁殖的过程,因此不会涉及减数分裂。①是脱分化过程,②是再分化过程,在这两个过程中两种激素(生长素和细胞分裂素)都需要。花药离体培养获得的植株均为单倍体。
答案C
4下图是利用某植物(基因型为AaBb)产生的花粉进行单倍体育种的示意图,下列有关叙述错误的是( )
花粉植株A植株B
A.过程②通常使用的试剂是秋水仙素,作用时期为有丝分裂前期
B.通过过程①得到的植株既有纯合子又有杂合子
C.过程①属于植物组织培养,在此过程中必须使用一定量的植物激素
D.与杂交育种相比,该育种方法的优点是能明显缩短育种年限
解析该过程是单倍体育种过程,①是花药离体培养,获得的是单倍体,基因型为AB、Ab、aB、ab
4种,经染色体加倍后的植株B都为纯合子;过程②使用秋水仙素使染色体数目加倍,作用的机理是抑制有丝分裂前期纺锤体的形成;过程①属于植物组织培养,需要生长素和细胞分裂素的诱导。
答案B
5下面的简式表示植物组织培养的大致过程,据此判断不正确的是( )
①②③④
A.若①是来自不同植物体细胞融合的杂种细胞,则④可能出现不同植物的遗传特性
B.若①是花粉,则④是单倍体植株,经染色体加倍后可得到性状稳定遗传的品种
C.若①是人参细胞,对②进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量
D.若①是具有杂种优势的农作物细胞,则利用③进行繁殖会发生性状分离
解析杂种细胞发育成的杂种植株具有两种植物体的遗传物质,因而可能表现出两种植物的遗传特性。若①是花粉,则④是通过离体培养获得的单倍体植株,经染色体加倍后获得的一定是纯合子,因而性状一定会稳定遗传。若①是人参细胞,②是脱分化获得的愈伤组织,对愈伤组织进行扩大培养可提高细胞产物人参皂甙的产量。若①是具有杂种优势的农作物细胞,则③是再分化出的胚状体或丛芽,用其进行繁殖属于无性繁殖,后代会保持亲本的性状。
答案D
6下图为培育甘蔗脱毒苗的两条途径,研究发现经②过程获得的幼苗脱毒效果更好。下列相关叙述错误的是
( )
A.①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力
B.②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织
C.③④过程中基因的选择性表达导致了细胞脱分化
D.培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同
解析①过程所取茎尖中的叶原基具有较高的分裂、分化能力,A项正确;②过程的作用可能是阻碍病毒等进入茎尖分生组织,B项正确;③④过程中基因的选择性表达导致了细胞再分化,C项错误;培养基A、B中生长素和细胞分裂素的含量和比例不同,D项正确。
答案C
★7制造人工种子的原理是在组织培养得到的“胚状体”的最外面用一层有机膜包裹,并在薄膜以内放入一些营养物质,如图所示。据此判断下列说法不正确的是
( )
A.“胚状体”最外面的一层有机膜和里面营养物质分别具有种皮和胚乳的功能
B.“胚状体”来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是脱分化和再分化
C.从保证人工种子正常的生命力及生态系统物质循环上来看,其外部薄膜应具有全透性和能被微生物降解的特点
D.在人工种子萌发的过程中,“胚状体”细胞吸收营养液中的物质用于生长等
解析从保证人工种子正常的生命力上来看,其外部薄膜应具有半透性,可以透气和透水,但是不能让薄膜以内的营养物质扩散出来。
答案C
8下图所示为农作物新品种的育种方式。
(1)图示育种方式涉及的生物工程技术有: 、 、 。
(2)②③过程分别为 、 。
(3)⑤过程中常用的载体是 ;⑤过程表示的操作步骤是 。
(4)上述育种与传统杂交育种相比,突出的优点是:
。
解析(1)图中⑤过程涉及基因工程,①过程为植物体细胞杂交,两者都需要植物组织培养技术的支持。
(2)图中②为脱分化的过程,可获得愈伤组织,然后经过③再分化而得到胚状体。
(3)基因工程中常用的载体为质粒。⑤过程是将目的基因导入某种植物受体细胞中。
(4)不管是基因工程育种还是植物体细胞杂交育种,都会打破物种的界限——生殖隔离,实现生物性状的定向改变。
答案(1)基因工程 植物组织培养 植物体细胞杂交(细胞融合)
(2)脱分化 再分化
(3)质粒 将目的基因导入受体细胞
(4)打破生殖隔离、实现遗传物质的定向改变、克服了远缘杂交不亲和的障碍,育种周期短
9通过植物组织培养技术可以快速繁殖、生产药物及培育无病毒的植物等。据图甲、表乙回答问题。
离体的植物器官、
组织或细胞愈伤组织胚状体
植物体
图甲 植物组织培养过程
表乙 植物的花芽分别在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中的生长状况
(单位:mol/L)
A组
B组
C组
D组
E组
吲哚乙酸
0
3×10-6
3×10-6
0.03×10-6
0
细胞分裂素
0
0.2×10-6
0.002×10-6
1.0×10-6
0.2×10-6
花芽生长状况
仍是组织切块
形成愈伤组织
愈伤组织分化出根
愈伤组织分化出嫩芽
稍生长
(1)离体的植物器官、组织或细胞能够被培养成新的植物体的原因是 。
(2)应用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人造种皮,制成人工种子,可能解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题。胚状体来源于离体的植物体细胞,其形成过程中要经过的生理变化大体上是图甲中[ ] 和[ ] 过程,在此过程中被培养的细胞始终受 的调节([ ]内填序号)。
(3)应用植物组织培养技术培养茎尖或根尖组织可获得无病毒植株,其原因是
。
(4)从表乙的实验结果可看出:吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的两种重要物质。其中,新芽形成必需的条件是 ;而在培养形成完整新个体的过程中,对它们的调控关键是
。
解析离体器官或组织的细胞含有该生物的全套遗传信息,从而具有发育成完整个体的潜能,称为植物细胞的全能性,植物组织培养的基本过程是脱分化和再分化。植物细胞分化与细胞分裂素、生长素(吲哚乙酸)关系密切,在两种激素比例恰当时容易分化形成愈伤组织,细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度时容易分化形成芽。
答案(1)植物细胞的全能性
(2)① 脱分化 ② 再分化 植物激素
(3)植物的茎尖或根尖很少被病毒感染,甚至无病毒
(4)细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度 适当调控好不同培养期的培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度和它们的比例专题2
细胞工程检测B
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(每小题2分,共40分)
1下列实例与所利用的技术或原理不相符合的是( )
A.转基因抗虫棉的培育需要利用植物组织培养技术
B.植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性
C.原生质体融合和动物细胞融合都利用了细胞膜的选择透过性
D.植物愈伤组织的形成和杂交瘤细胞的培养都与细胞分裂有关
解析原生质体融合和动物细胞融合都利用了细胞膜的流动性。
答案C
2下列与细胞工程技术相关的叙述,不正确的是( )
A.植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同
C.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
解析植物体细胞杂交可以把来自不同种植物的细胞融合在一起,克服了自然状态下植物间远缘杂交不亲和障碍;细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性;植物细胞培养基除基本成分外还需要加入植物激素等,动物细胞培养液中还需要加入动物血清等。
答案B
3下列关于植物组织培养技术的叙述,正确的是( )
①这种技术利用了植物细胞的全能性 ②这种技术可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术属于无性繁殖
A.① B.①②
C.①②③
D.①②③④
答案D
4下列关于植物体细胞杂交技术的叙述,错误的是( )
A.获得原生质体的过程需要用到纤维素酶和果胶酶
B.利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株
C.植物体细胞杂交过程就是原生质体融合的过程
D.可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞
解析利用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞壁,才能获得原生质体;通过植物体细胞杂交可获得多倍体,并可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定是否是杂种细胞;植物体细胞杂交过程包括原生质体融合和植物组织培养过程。
答案C
5下列说法正确的是( )
A.植物组织培养是指离体的植物器官或细胞在无人为干预的情况下经脱分化形成新个体
B.动物克隆可通过动物体细胞核移植技术来实现
C.人工诱变、细胞工程、基因工程等技术只能应用于对微生物进行改造
D.动物细胞融合技术最重要的用途是培养具有双亲优良性状的经济动物
解析植物组织培养需要在人工控制条件下进行;人工诱变、基因工程和细胞工程等技术可应用于植物、动物和微生物等;动物细胞融合最重要的用途是制备单克隆抗体。
答案B
6在现代生物工程技术中,下列研究方案能实现其目的的是( )
选项
方案
目的
A
诱导人胰岛B细胞和奶牛卵细胞融合
培育转基因克隆奶牛
B
将外源基因导入受体植物叶绿体中
防止外源基因扩散
C
通过体外培养或体内培养骨髓瘤细胞
制备单克隆抗体
D
用胃蛋白酶处理剪碎的动物组织块
制备动物细胞悬浮液
解析转基因克隆奶牛涉及基因工程和核移植;骨髓瘤细胞不能产生抗体;应用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织块。
答案B
7下图表示“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列叙述正确的是( )
A.如将纯种的白菜和甘蓝的卵细胞分别制成原生质体,按相同的方法操作也可得到与图示相同基因型的杂种植株
B.可以通过观察在质量浓度为0.3
g/mL的蔗糖溶液中是否发生质壁分离来判断白菜原生质体的死活
C.该培养过程中可能发生细胞分化、染色体变异或基因突变,一般不会发生基因重组
D.植物组织培养和动物细胞培养的培养基、培养目的不完全相同,但诱导细胞或原生质体融合的方法却是完全相同的
解析由于卵细胞是经减数分裂形成的,染色体数目减半,因此用卵细胞杂交得到的植株的体细胞中染色体数目是体细胞杂交得到的植株的体细胞中染色体数目的一半,基因型也不同。白菜的原生质体已经去掉了细胞壁,不会发生质壁分离。植物组织培养过程中细胞进行有丝分裂,只能发生细胞分化、染色体变异或基因突变,不会发生基因重组。植物组织培养的目的是得到植株或细胞产物,而动物细胞培养的目的是得到大量的细胞;融合的方法也不完全相同,动物细胞融合可用灭活的病毒。
答案C
8将基因型为Aa和基因型为Bb的动物细胞混合,用灭活的仙台病毒处理后,不可能获得下列哪种基因型的细胞 ( )
A.AAaa B.AaBb
C.Aabb
D.BBbb
解析基因型为Aa和基因型为Bb的动物细胞间融合是随机的,若只考虑两个细胞融合的情况,即Aa和Aa、Aa和Bb、Bb和Bb融合,可产生AAaa、AaBb、BBbb三种基因型的细胞。
答案C
9在植物细胞工程的技术中,无需激素调节的是( )
A.组织培养中促使细胞脱分化
B.制备原生质体时去除细胞壁
C.组织培养中促使细胞再分化
D.促使融合细胞形成愈伤组织
解析在植物组织培养过程中所用的培养基中除营养成分外还需加入植物激素,以促进细胞脱分化形成愈伤组织和再分化形成新个体。在原生质体的制备过程中需要纤维素酶和果胶酶,不需要植物激素。
答案B
10人工种子是人们模仿天然种子的结构制造出来的生命有机体,它能像天然种子一样萌发生长。人工种子的核心部分——胚状体可以由悬浮培养的芽尖细胞制得,也可以用通过试管培养的花粉或胚囊制得,由此人们把胚状体分为“体细胞胚”和“花粉胚”。请据此判断下列说法,不正确的是( )
A.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难、发芽率低等问题
B.培育胚状体利用了植物组织培养技术
C.同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为1∶1
D.该项技术的成功应用体现了植物细胞的全能性
解析体细胞胚是由植物的体细胞经脱分化和再分化形成的,花粉胚是由花粉经脱分化和再分化形成的,因此,同一种植物的“体细胞胚”和“花粉胚”的染色体组的数目比为2∶1。
答案C
11下图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是( )
A.植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍
B.杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性
C.尽管愈伤组织可以进行光合作用,但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养
D.若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy
解析植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍;杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株,说明杂种细胞具有全能性;愈伤组织没有叶绿体,不能进行光合作用,所以其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养;若A的基因型为Rr,B的基因型为Yy,则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy。
答案C
12下图是两种二倍体植物细胞(甲、乙)融合并培育新植株的过程,下列有关分析正确的是( )
A.过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中,且溶液中的渗透压应大于细胞液渗透压
B.过程②要用聚乙二醇等方法诱导原生质体融合,主要依据细胞膜具有选择透过性原理
C.过程④⑤需要根据生长发育进程更换不同的培养基
D.最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,不具有可育性
解析过程①需要将植物组织置于含有纤维素酶和果胶酶的溶液中,且溶液中的渗透压应等于细胞液渗透压,使细胞维持正常形态。诱导原生质体融合主要依据细胞膜的流动性。过程④⑤需要根据生长发育进程更换不同的培养基。最终得到的植株相对于甲、乙而言发生了染色体数目变异,由于存在同源染色体,具有可育性。
答案C
13有甲(基因型为aaBB)和乙(基因型为AAbb)两品种的植物,取其花粉分别培养成植株,将它们的叶肉细胞制成原生质体,并将两者相混,使之融合,诱导产生细胞团。两品种融合细胞的基因型是( )
A.AaBb
B.AAaaBBbb
C.AAbb
D.aaaaBBBB
解析甲的花粉培养成的植株基因型为aB,乙的花粉培养成的植株基因型为Ab,二者融合后的原生质体的基因型是AaBb。
答案A
14下列技术可能保持亲本性状的是( )
A.利用花药离体培养得到的单倍体
B.利用杂交获得的杂种植株
C.利用基因工程培养的抗虫棉植株
D.利用花药培养再经秋水仙素处理长成的植株
解析花药离体培养得到的是单倍体,与其亲本的染色体数目不同;利用基因工程培养的植株,转入了外源基因;利用杂交手段获得的杂种植株,会发生性状分离,以上均不易保持亲本性状。D选项中植株是利用花药培养再经秋水仙素处理长成的,若亲本植株为纯合子,则得到的植株有可能与亲本性状相同。
答案D
15下列事实能体现细胞全能性的是( )
A.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗
B.单细胞的DNA
在体外大量扩增
C.动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体
D.将注射了目的基因的受精卵细胞培育成具有新性状的动物
解析细胞的全能性是指已高度分化的细胞,仍具有发育成完整个体的潜能,A项为单个细胞培养成个体的实例,B、C、D三项则与这一概念不符,B项为DNA复制,C项则是细胞中特定蛋白质的合成与分泌,D项是受精卵发育成个体,而并非已高度分化的细胞发育成个体。
答案A
16对某种动物的肝细胞进行细胞培养,下列说法正确的是
( )
A.取单个肝细胞进行培养,获得细胞群的方法不属于克隆培养法
B.细胞培养过程中不需考虑细菌的污染问题
C.该培养液也能用来培养乙肝病毒
D.在原代培养过程中,培养的细胞最终会出现停止增殖的现象
解析A项的描述属于细胞层次的克隆。细胞培养过程中要防止杂菌的污染,B项错误。病毒的生存离不开细胞,用培养液不能培养病毒,C项错误。原代培养过程中,当细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞将停止增殖,D项正确。
答案D
17下列与动物细胞培养有关的表述,不正确的是( )
A.动物细胞培养需要无菌、营养、适宜的温度和pH等条件
B.用胰蛋白酶作用于离体的动物组织,使其分散成单个细胞
C.放入CO2培养箱中培养动物细胞的主要目的是满足细胞对CO2的需求
D.培养的10代以内的细胞一般具有恒定的染色体组型、生化特性等
解析CO2培养箱中CO2的作用是维持培养液的pH。
答案C
18如图为哺乳动物(羊)的生殖过程,下列叙述不正确的是
( )
A.个体2为克隆动物,c为高度分化的体细胞
B.个体2的遗传性状与提供c细胞的羊不完全相同
C.产生动物个体1与动物个体2的生殖方式是不同的
D.e细胞为完成减数分裂的卵细胞
解析在核移植过程中,去核卵细胞一般选用处于减数第二次分裂中期的细胞,而不是完成减数分裂的卵细胞。
答案D
19下列有关动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.动物细胞培养的目的就是获得大量的分泌蛋白
B.对动物组织块和分散的细胞进行培养,效果是基本相同的
C.细胞遗传物质的改变发生于原代培养过程中
D.高度分化的动物体细胞一般不能经培养发育成幼体
解析获得大量的分泌蛋白仅仅是动物细胞培养应用的一个方面。分散的动物细胞比组织块更容易培养。细胞遗传物质的改变发生在传代培养过程中。
答案D
20某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是( )
A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理
B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的干扰素
D.用血细胞计数板计数的方法,可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
解析制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理。肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2维持培养液的pH。为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素。
答案D
二、非选择题(共60分)
21(12分)自然界中有一种含有叶绿体的原生动物——眼虫,这说明植物的细胞器同样可以在某些动物细胞中存活。某同学提出问题:“动物细胞与植物细胞之间可以实现杂交吗 ”他尝试设计出如图所示的实验方案。结合实验方案回答下列问题。
实验原理:根据眼虫的特点,动物细胞和植物细胞之间在理论上是可以实现杂交的。
实验步骤如下:
(1)①中选的植物材料细胞中,必须有的细胞器是
。
(2)③过程所用的酶是 。
(3)④过程除了用电激之外,还可以用 等作为诱导因素。(答出两种)
(4)⑤过程中动物细胞体外培养需要满足的条件是 , , 。
(5)在整个实验过程中,要强调所用的器械的灭菌和无菌操作,原因是各种杂菌可以在培养基上面迅速生长,培养基一旦被污染,迅速生长的各种杂菌不但会和 争夺营养,而且这些杂菌生长的过程中会生成大量 导致培养物迅速死亡。
(6)在⑤⑥过程中,通常要添加血清,原因是 。
解析(1)根据题意知,所选植物材料中必须含有叶绿体。(2)图中③是去除植物细胞细胞壁的过程,所用的酶是纤维素酶和果胶酶。(3)诱导细胞融合的方法除了电激外,还有振动、离心、聚乙二醇等。(4)图中⑤是动物胚胎细胞的培养,此过程需要满足以下条件:无菌、无毒的环境,合适的营养、温度和pH以及气体环境。(5)整个实验过程中,都是严格无菌的,否则各种杂菌会在培养基中生长,与所培养的细胞争夺营养,同时杂菌代谢也可能会产生对培养物有毒的物质,导致培养物死亡。(6)动物细胞培养过程中需要加入血清或血浆,因为动物细胞生长过程中需要一些未知的天然成分,而血清、血浆中含有这些天然成分。
答案(1)叶绿体
(2)纤维素酶和果胶酶
(3)聚乙二醇、振动、离心(任写两种)
(4)无菌、无毒的环境 合适的营养、温度、pH 气体环境
(5)培养物 对培养物有害的物质
(6)人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚,通常加入血清、血浆等一些天然成分
22(12分)白菜、甘蓝均为二倍体,体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本,经人工授粉后,将雌蕊离体培养,可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。请回答下列问题。
(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种,存在 隔离。自然条件下,这两个物种间不能通过 的方式产生后代。离体培养获得“白菜—甘蓝”杂种幼苗,所依据的理论基础是植物细胞具有 。
(2)为观察“白菜—甘蓝”的染色体数目和形态,通常取幼苗的 做临时装片,用 (染料)染色。观察、计数染色体的最佳时期是 。
(3)二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育,原因是减数分裂过程中染色体 。为使其可育,可通过人工诱导产生四倍体“白菜—甘蓝”,这种变异属于 。
解析(1)不同物种间存在生殖隔离,自然条件下不能通过杂交的方式产生后代。以白菜为母本、甘蓝为父本,经人工授粉后,将雌蕊离体培养,得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗利用了植物细胞的全能性。(2)观察植物细胞染色体的数目和形态,通常取幼苗的根尖做临时装片,用碱性染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是有丝分裂中期。(3)由题意知,这样得到的二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为10+9=19(条)。由于这样的植株无同源染色体,故减数分裂时联会紊乱,因此这种植株通常不育,可根据染色体变异的原理,通过人工诱导产生四倍体“白菜—甘蓝”使其可育。
答案(1)生殖 杂交(有性生殖) 全能性 (2)根尖(茎尖) 醋酸洋红液(龙胆紫溶液) 有丝分裂中期 (3)19 联会紊乱 染色体变异
23(11分)(2016全国高考甲理综改编)下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)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 。
解析(1)因为供体性别不确定,所以A的性染色体的组成可为XX或XY。常采用显微操作的方法去除卵母细胞的细胞核。
(2)取供体动物的体细胞培养,一般选用传代10代以内的细胞,因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型。一般传代培养的细胞超过10代后,其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。
(3)克隆动物的细胞核基因来自供体,因此其大部分性状与供体相同,但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体),即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,这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。
(4)其他克隆动物的成功获得也证明了动物已分化体细胞的细胞核具有全能性。
答案(1)XX或XY 显微操作
(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
24(12分)如下图所示为动物细胞培养过程中,动物细胞增殖情况的变化曲线(图中B、D两点表示经筛选后继续培养)。据图回答问题。
(1)OA段的培养称为 培养,AB段可能发生了 现象,常需要用 酶处理使组织细胞分散开来。
(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中,就细胞增殖、分化来说,动植物细胞都要进行 ,不同的是植物细胞还要进行 。
(3)为制备单克隆抗体,需将 注射到小鼠体内,以获取 细胞,同时可选取图中 点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞;所选取的细胞,其细胞膜上的 比正常细胞显著减少,为筛选能够产生单克隆抗体的杂交细胞,可用 培养基达到目的。
解析(1)动物细胞培养的初次培养称原代培养,分瓶后的培养称传代培养;原代培养过程中,当动物细胞相互接触时,会发生接触抑制现象。
(2)动植物细胞培养都必然发生细胞增殖,从而使细胞数目增多;另外,植物组织培养一般都会发生脱分化和再分化。
(3)制备单克隆抗体时,需要将产生单一抗体的B淋巴细胞与能够无限增殖的细胞融合。欲获得B淋巴细胞必须先注射抗原,检测到有相应抗体的存在才可以提取到相应的B淋巴细胞;而癌细胞表面的糖蛋白减少,黏着性降低,近似球形,易于扩散。
答案(1)原代 接触抑制 胰蛋白
(2)增殖(或有丝分裂) 脱分化和再分化
(3)抗原 B淋巴 D 糖蛋白 选择
25(13分)如图为制备单克隆抗体和多克隆抗体的示意图,据图回答下列问题。
(1)图中向小鼠注射包含多种抗原决定簇的抗原后,所获得的免疫抗血清实际上是含有 (填写抗体的名称)的混合物,这种方法制备的多克隆抗体不仅产量低,而且纯度低。与多克隆抗体相比,单克隆抗体突出的优点在于它的 ,并能大量制备。
(2)图中选用B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞,说明细胞膜具有 ,如果仅考虑细胞的两两融合,其融合细胞有 种类型。
(3)图中两次筛选的目的不同,其中筛选①的目的是筛选出 ,筛选②的目的是筛选出 。
(4)科学工作者正在研究的用于治疗癌症的“生物导弹”就是 。用“生物导弹”治疗癌症的方法优于化疗的原因是 。
解析(1)结合题图可看出获得的免疫抗血清实际上是含Ab1、Ab2、Ab3和Ab4多种抗体的混合物。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点,还能大量制备。
(2)动物细胞融合的过程体现了细胞膜的流动性;仅考虑两个细胞的融合,可得到B淋巴细胞+B淋巴细胞、瘤细胞+瘤细胞及B淋巴细胞+瘤细胞3种类型的融合细胞。
(3)在单克隆抗体的制备过程中,筛选①的目的是筛选出杂交瘤细胞,筛选②的目的是获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞。
(4)把单克隆抗体跟抗癌药物相结合制成“生物导弹”,注入患者体内,借助单克隆抗体的导向作用,能将药物定向带到癌细胞所在位置,在原位杀死癌细胞。这样既不损伤正常细胞,又减小了用药剂量,而且疗效高、毒副作用小。
答案(1)Ab1、Ab2、Ab3、Ab4 特异性强、灵敏度高
(2)流动性 3
(3)杂交瘤细胞 能产生所需抗体的杂交瘤细胞
(4)单克隆抗体上连接抗癌药物 可以原位杀死癌细胞,还不损伤正常细胞,且用药剂量小,疗效高、毒副作用小专题2
细胞工程检测A
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(每小题2分,共40分)
1单克隆抗体产生于( )
A.脾脏中产生单一抗体的B淋巴细胞
B.促融剂作用下形成的杂交瘤细胞
C.B淋巴细胞突变形成的瘤细胞
D.单个杂交瘤细胞增殖产生的细胞群
答案D
2下列关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述,错误的是( )
A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同
B.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶
C.烟草叶片离体培养能产生新个体,小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖
D.动物细胞培养可用于检测有毒物质,茎尖培养可用于植物脱除病毒
解析动物细胞培养所用培养基为液体培养基,需加入血清、血浆等。植物组织培养所用培养基为固体培养基,不需要加入血清、血浆等,但需加入植物激素,A项正确。胰蛋白酶能使动物细胞间的蛋白质水解,使动物组织分散成单个细胞,植物组织培养不需要胰蛋白酶,B项错误。高度分化的植物细胞有全能性,烟草叶片离体培养能产生新个体,杂交瘤细胞具有骨髓瘤细胞的特点,体外培养能无限增殖,C项正确。通过培养的动物细胞可以用于检测有毒物质,判断某种物质的毒性。植物分生区附近(如茎尖)无病毒,可用茎尖进行组织培养获得无病毒植株,D项正确。
答案B
3明党参是我国珍稀药用植物,对其进行保护性开发利用的方法,不正确的是( )
A.设计细胞培养反应器,实现药用成分的工厂化生产
B.大量培养愈伤组织,直接提取药用成分
C.大规模挖取明党参的根,获取药用成分
D.利用组织培养获得胚状体,制成人工种子
解析设计细胞培养反应器,可以实现细胞产物的工厂化生产。有些药用成分可以从愈伤组织中直接提取。微型繁殖和人工种子都可以实现植物的大量繁殖。
答案C
4下列关于细胞全能性的理解,不确切的是( )
A.大量的科学事实证明,高度分化的植物体细胞仍具有全能性
B.细胞内含有个体发育所需的全部基因是细胞具有全能性的内在条件
C.通过植物组织培养得到的试管苗或人工种子,是植物细胞在一定条件下表现全能性的结果
D.通过动物细胞培养获得大量的细胞,表明了动物体细胞也具有全能性
解析细胞全能性表达是指由一个已分化的细胞经过离体培养得到一个完整个体的过程。通过动物细胞培养获得的是细胞,不是动物个体,细胞的全能性并未得到表达。
答案D
5用动植物成体的体细胞进行离体培养,下列叙述正确的是( )
A.都需用CO2培养箱
B.都需用液体培养基
C.都要在无菌条件下进行
D.都可体现细胞的全能性
解析用动植物成体的体细胞进行离体培养都要在无菌条件下进行。动物成体的体细胞的离体培养用液体培养基,需用CO2培养箱,不能体现细胞的全能性,植物成体的体细胞的离体培养不一定用液体培养基,不需用CO2培养箱,能体现细胞的全能性。
答案C
6植物体细胞杂交制备原生质体和动物细胞培养配制一定浓度的细胞悬浮液,所需要的酶依次是( )
A.淀粉酶和磷脂酶
B.纤维素酶和胰蛋白酶
C.脂肪酶和二肽酶
D.过氧化氢酶和半乳糖苷酶
解析制备原生质体应用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;配制动物细胞悬浮液可用胰蛋白酶将动物细胞分散开。
答案B
7下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.动物细胞培养的目的是获得大量的分泌蛋白
B.动物细胞培养前要用胰蛋白酶处理使细胞分散开
C.动物细胞培养一般也需要脱分化过程
D.可以通过细胞培养技术获得完整的动物个体
解析动物细胞培养的目的不只是获得蛋白质,还能用于有毒物质的检测,生理、病理和药理的研究等;脱分化是植物组织培养中的一个重要过程,动物细胞培养过程一般没有脱分化的过程。到目前为止,人们还没有成功地将单个分化的动物细胞培养成新个体。
答案B
8某小鼠生活过程中被多种病原体感染过,科学家却能够以该小鼠为实验材料,通过细胞工程技术获得抗某种病原体的高纯度单克隆抗体,这是因为( )
A.小鼠体内只有一种抗体
B.小鼠体内只有一种B淋巴细胞
C.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后只产生一种杂交瘤细胞
D.可以通过克隆化培养和抗体检测筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞
解析被多种病原体感染过的小鼠体内一定存在多种B淋巴细胞,能产生多种抗体,所以与骨髓瘤细胞融合后也会产生多种杂交瘤细胞。可以通过抗原—抗体特异性结合的特点筛选出需要的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测,从而获得特定的单克隆抗体。
答案D
9下列关于利用细胞工程技术制备单克隆抗体的叙述,不正确的是( )
A.给小鼠注射抗原,是为了获得能产生相应抗体的B淋巴细胞
B.B淋巴细胞与骨髓瘤细胞混合培养,是为了获得融合细胞
C.杂交瘤细胞进行体外培养,是为了获得单克隆抗体
D.杂交瘤细胞进行体内培养,是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎
解析杂交瘤细胞的培养有体内培养和体外培养,其目的都是获得单克隆抗体,而不是获得能产生单克隆抗体的胚胎。
答案D
10下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B.原代培养的细胞传至10代左右时,极少数细胞衰老死亡
C.动物细胞的传代培养次数通常是无限的
D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养
解析保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。原代培养的细胞传至10代左右时,细胞的生长就会出现停滞,大部分细胞衰老死亡,极少数细胞能存活下来并继续传下去。动物细胞的传代培养次数通常是有限的。恶性细胞系的细胞带有癌变的特点,有可能在培养条件下无限制地传下去,所以可进行传代培养。
答案D
11下列有关植物体细胞杂交技术的描述,不正确的是
( )
A.利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株
B.获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶
C.通常用聚乙二醇或灭活的病毒诱导原生质体融合
D.可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞
解析利用灭活的病毒能诱导动物细胞融合,而不能诱导植物原生质体融合。
答案C
12一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后,这个卵细胞经过多次分裂,再植入第三只羊的子宫内发育,结果产下一只羊羔。这种克隆技术不能用于( )
A.有选择地繁殖某一性别的家畜
B.繁殖家畜中的优良个体
C.保存物种
D.改变动物的基因型
解析首先要准确判断出这只小羊羔实际上是通过无性繁殖方式产生的。而无性繁殖的主要特点就是子代保持亲本的性状,很少发生变异,不改变基因型。
答案D
13下列有关细胞工程的叙述,正确的是( )
A.克隆不是无性繁殖
B.用体细胞克隆动物是通过核移植实现的
C.灭活病毒通过溶解磷脂双分子层诱导动物细胞融合
D.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分一样
解析克隆就是一种无性繁殖方式;灭活病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝集,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合;与植物组织培养所用的培养基相比,动物细胞培养的培养基中无蔗糖和植物激素,但一般要添加葡萄糖和动物血清等物质。
答案B
14治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植过程中出现的排异反应等问题。下图表示治疗性克隆的过程,下列说法正确的是( )
A.该过程利用了动物体细胞融合技术
B.该过程实现了动物细胞的全能性
C.胚胎干细胞的不断增殖和分化潜能保证①过程的进行
D.①②过程不进行DNA复制和蛋白质合成
解析根据图示,该过程中没有利用动物体细胞融合技术,而利用了动物体细胞核移植和动物细胞培养技术;该过程没有将一个细胞培养成一个完整动物个体,所以没有实现动物细胞的全能性;①②过程中涉及细胞的增殖和分化,因此一定存在DNA的复制和蛋白质的合成。
答案C
15下列有关动物细胞工程和植物细胞工程的叙述,正确的是( )
A.叶肉细胞经再分化过程可形成愈伤组织
B.融合植物叶肉细胞时,应先用溶菌酶除去细胞壁
C.动物细胞培养过程中要用到胰蛋白酶,目的是使组织细胞分散成单个细胞
D.单克隆抗体制备的过程中,只进行了一次筛选
解析植物叶肉细胞经脱分化过程可形成愈伤组织;融合植物叶肉细胞时,应先用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁;单克隆抗体制备的过程中,至少要进行两次筛选(筛选杂交瘤细胞和筛选产生单一抗体的杂交瘤细胞)。
答案C
16下列关于植物体细胞杂交的叙述,错误的是( )
A.利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育远缘杂种
B.不同种植物的原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
C.某种植物甲、乙两品种的体细胞杂交后代与甲、乙两品种杂交后代的染色体数目相同
D.用于诱导原生质体融合的方法也可诱导动物细胞融合
解析体细胞杂交后的杂种细胞中染色体数为两亲本细胞染色体数之和,比自然杂交后代的染色体数要多,所以C项错误。
答案C
17下图表示“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。下列说法正确的是( )
A.所得到的“白菜—甘蓝”植株不能形成种子
B.愈伤组织是已高度分化的细胞
C.上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程
D.诱导原生质体融合时可用聚乙二醇
解析“白菜—甘蓝”为四倍体,可以进行正常的减数分裂形成配子,因而可以正常受精形成种子;愈伤组织是未分化的细胞群;在通过植物体细胞杂交获得杂种植株的过程中有有丝分裂和细胞分化的过程,而没有减数分裂的过程。
答案D
18培育英国克隆羊“多利”、培育番茄—马铃薯、制备单克隆抗体所用的生物工程技术依次为( )
A.基因工程、细胞工程、基因工程
B.细胞工程、细胞工程、细胞工程
C.基因工程、细胞工程、细胞工程
D.细胞工程、基因工程、基因工程
解析克隆羊“多利”与体细胞核移植、胚胎移植有关,番茄—马铃薯与植物体细胞杂交有关,单克隆抗体的制备与动物细胞融合和动物细胞培养有关。体细胞核移植、植物体细胞杂交、动物细胞融合均属于细胞工程。
答案B
19下方为植物组织培养过程流程图解,以下相关叙述不正确的是( )
植物
叶片叶组
织块愈伤
组织有生根发芽能力
的胚状结构人工
种子
A.上述过程中脱分化发生在b步骤,形成愈伤组织,在此过程中植物激素发挥了重要作用
B.再分化发生在d步骤,是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程
C.从叶组织块到种苗形成的过程说明植物叶片细胞具有全能性
D.人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题
解析d过程是将有生根发芽能力的胚状结构包上人工薄膜(人工种皮)的过程,该结构已经有了芽和根的分化。
答案B
20实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是( )
实验小鼠皮肤组织皮肤细胞培养细胞1培养细胞2
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D.丁过程得到的细胞具有异质性
解析甲过程要对实验小鼠进行消毒,排除杂菌等对细胞培养过程的影响;乙过程对皮肤组织用胰蛋白酶处理从而得到分散的单个细胞,制成细胞悬液;丙过程中得到的细胞与正常细胞的染色体组成相同,而进行传代培养即丁过程时,部分细胞的细胞核型可能会发生变化,具有异质性。
答案C
二、非选择题(共60分)
21(10分)某二倍体植物是杂合子,下图为其花药中未成熟花粉在适宜的培养基上培养产生完整植株的过程。据图回答下列问题。
(1)图中①表示的是该花粉培养过程中的 过程,②表示的是 过程,X代表的是 ,③表示的是 过程,④表示的是诱导 过程。
(2)图中从愈伤组织形成完整植株的途径有两条,具体通过哪一条途径主要取决于培养基成分中 的种类及其浓度配比,最后获得的来源于未成熟花粉的完整植株都称为 植株(甲)。未成熟花粉经培养能形成完整植株,说明未成熟花粉具有
。
(3)对植株甲进行 ,才能使其结实产生后代(乙),否则植株甲只有通过 的方式才能产生后代(丙)。乙、丙两种植株中,能产生可育花粉的是 植株,该植株群体中每一植株产生可育花粉的基因型种类数为 种,该群体植株产生可育花粉的基因型种类数为 种。花药培养在育种上的特殊意义是 ,从而开辟育种新途径。
解析花药中未成熟花粉经过脱分化形成愈伤组织,通过再分化形成具根和芽的胚状体,再通过细胞分裂、分化发育成一个完整个体。在再分化的过程中,愈伤组织是先生根还是先生芽取决于培养基成分中激素的种类和浓度配比,这一过程形成的个体由生殖细胞直接发育而成,称作单倍体,前提是生殖细胞中具有发育成完整个体的全部遗传物质,具有全能性。二倍体的单倍体只含有一个染色体组,高度不育,只有通过染色体加倍后,形成二倍体,才能使其结实产生后代。乙为二倍体且是纯合子,丙为单倍体,能产生可育花粉的是乙,每株只产生1种基因型的花粉。而乙群体是由多种基因型的个体组成的,能够产生多种基因型的花粉,单倍体育种2年就可完成,最大的优点就是缩短了育种年限。
答案(1)脱分化 再分化 胚状体 分化(发育) 生根
(2)激素 单倍体 细胞的全能性
(3)染色体加倍 无性繁殖 乙 1 多 缩短育种年限
22(13分)回答下列有关动物细胞培养的问题。
(1)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面 时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的 。此时,瓶壁上形成的细胞层数是 。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,常用的酶是 。
(2)随着细胞传代次数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现 的现象;但极少数细胞可以连续增殖,其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成 细胞,这种细胞的黏着性 ,细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量 。
(3)用某种大分子染料对细胞进行染色时,观察到死细胞被染色,而活细胞不染色,原因是 。
(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目,最好选用分裂到 期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中,通常在 条件下保存细胞。因为在这种条件下,细胞中 的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后,发生了排斥现象,这是因为机体把移植的皮肤当作 进行攻击。
解析(1)在动物细胞培养过程中,细胞会表现出接触抑制现象,此时是单层细胞。用胰蛋白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。
(2)随着细胞传代培养代数的增多,绝大部分细胞分裂停止,进而出现衰老甚至死亡的现象,但极少数细胞可以连续增殖,有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞,这种细胞细胞膜表面的糖蛋白减少,细胞黏着性降低。
(3)由于活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内,而死细胞的细胞膜丧失了选择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而使细胞着色。
(4)分裂到中期的细胞的染色体形态固定、数目清晰,适合用显微镜观察染色体数目。
(5)在冷冻、超低温或液氮条件下,细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低,故通常在此条件下保存细胞。
(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击,会发生排斥现象。
答案(1)相互接触 接触抑制 单层(或一层) 胰蛋白酶
(2)衰老甚至死亡 不死性 降低 减少
(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性,大分子染料不能进入活细胞内,故活细胞不能着色(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性,大分子染料能够进入死细胞内而着色)
(4)中
(5)冷冻(或超低温、液氮) 酶
(6)抗原
23(12分)进行有性生殖的生物产生后代时需进行受精作用,植物体细胞杂交要进行原生质体的融合,单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合。下图为细胞融合的简略过程,请回答问题。
(1)若a、b表示两种植物体细胞,则杂种细胞d会再生出 ,分裂形成愈伤组织并逐步发育成杂种植株。这项技术克服了 。
(2)若a、b分别为B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,则经融合并筛选得到的d细胞的特点是
,由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比,具有 的特点。下列是单克隆抗体制备过程的图解,请把代表各步骤的字母填写在流程示意图中。
答案(1)细胞壁 远缘杂交不亲和的障碍
(2)既能迅速大量增殖,又能产生专一的抗体 特异性强、灵敏度高,并可大量制备
24(12分)人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图:
请回答下列问题。
(1)过程①代表的是 。
(2)过程②构建A基因表达载体时,必须使用 和 两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是 ,获得的X是 。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的 所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒,与已知病毒进行 比较;或用图中的 进行特异性结合检测。
解析(1)过程①是由RNA得到DNA的过程,是反转录过程。(2)基因表达载体的构建一般使用同一种限制性核酸内切酶对载体和目的基因进行切割,然后用DNA连接酶进行连接,得到基因表达载体。(3)过程③为动物细胞融合过程,可获得杂交瘤细胞。(4)A蛋白是病毒的主要抗原,利用基因工程得到的A蛋白可制备疫苗。从疑似患者体内分离的病毒,可通过与已知病毒比较核酸序列或利用抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测,以对其进行确定。
答案(1)反转录
(2)限制性核酸内切酶(限制酶) DNA连接酶(注:两空顺序可颠倒)
(3)细胞融合 杂交瘤细胞
(4)A蛋白 核酸(基因)序列 抗A蛋白的单克隆抗体
25(13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。请据图回答下列问题。
(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。右上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。
解析(1)据题图分析,①为获得有活力的原生质体的过程,常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)②过程为诱导原生质体融合,叶肉细胞中含有叶绿体,融合成功的活细胞中肯定含有叶绿体。(3)原生质体在培养液浓度过高时会失水皱缩,在培养液浓度过低时则会吸水涨破;在培养液中加入适宜浓度的甘露醇以保持与原生质体内相同的渗透压,目的是维持原生质体的正常形态,保持其完整性。原生质体再生出新细胞壁后,可经脱分化形成愈伤组织。(4)染色体变异在显微镜下可见,为确定再生植株的变异类型,可选取再生植株与双亲植株的根尖分生区细胞,经解离、漂洗、染色、制片后,观察比较它们之间染色体的不同。(5)再生植株1、2、4中既有花椰菜的DNA,又有黑芥的DNA,应为杂种植株。(6)为筛选高抗性的杂种植株,可对杂种植株接种黑腐病菌,根据其接种后的表现进行选择。
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
