1、选修3现代生物科技专题第38讲细胞工程A级基础练一、选择题1下列关于动物细胞工程的叙述，正确的是()APEG诱导动物细胞融合形成的杂种细胞，经动物细胞培养能得到优良动物个体B使用冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型C在高倍显微镜下观察发生基因突变的细胞比例可推知某化学药品的毒性D用胰蛋白酶处理动物组织后，可用无菌水稀释制成细胞悬浮液解析：选B由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂种细胞不能培育成动物个体；目前使用的或冷冻保存的正常细胞通常在10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型；基因突变是点突变，在光学显微镜下无法观察到；进行动物细胞培养时用胰蛋白酶或胶原
2、蛋白酶处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，再用培养液将分散的细胞稀释制成细胞悬液。2(2019届徐州质检)研究人员将猴胚胎细胞(a)中的细胞核取出，移植入一雌猴的去核卵母细胞(b)中，得到重组细胞(c)，经培养获得胚胎并移植到另一雌猴(d)体内进一步发育，获得克隆猴(e)。下列叙述正确的是()Ae的细胞内的全部基因都来自a，b不提供基因Bc经一系列增殖和分化形成e的过程中，细胞核起控制作用Cd为胚胎发育提供遗传物质和其他适宜条件De的形成过程中没经过受精作用，其体细胞中无同源染色体解析：选B根据题意可知，e的细胞内的细胞核基因来自a，细胞质基因来自b；遗传物质主要存在于细胞核中，重组细胞
3、c经一系列增殖和分化形成e的过程中，细胞核起控制作用；d为胚胎发育提供适宜条件，但不提供遗传物质；e的细胞核来源于a猴胚胎细胞，胚胎细胞含有同源染色体。3如图为烟草植物组织培养过程的流程图。下列有关叙述正确的是()A对过程获取的根组织块应做较彻底的灭菌处理B过程应根据要求使用适宜的培养基，在避光的环境中进行C过程发生脱分化，其实质是基因的选择性表达D用人工种皮包裹X细胞可获得烟草人工种子解析：选B对过程获取的根组织块应进行消毒处理，如果采用灭菌技术，会使根组织块失去活力，无法进行组织培养；过程是脱分化形成愈伤组织的过程，需要在避光的环境中进行；过程发生再分化，其实质是基因的选择性表达；用人工种
4、皮包裹胚状体可获得烟草人工种子。4如图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程。下列叙述错误的是()A反复给小鼠注射甲的目的是让小鼠体内产生更多的抗体B人工诱导细胞融合获得乙的常用方法是用灭活的病毒C丁细胞既能无限增殖又能产生抗甲抗原的抗体D制备的单克隆抗体可以早期诊断人体胃癌的发生情况解析：选A甲为抗原，反复给小鼠注射甲的目的是对小鼠进行免疫，以便产生更多的能分泌相应抗体的浆(B淋巴)细胞；人工诱导动物细胞融合的常用方法是用灭活的病毒，还可以用聚乙二醇、电激；丁细胞为筛选出来的杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能无限增殖又能产生抗甲抗原的特异性抗体；单克隆抗体特异性强、灵敏度高，可以在早期检测出人体胃癌的
5、发生情况。二、非选择题5紫杉醇是一种具有抗癌活性的化合物，为了迅速高效地分离、纯化紫杉醇，实验小组以紫杉醇为抗原免疫小鼠，取免疫小鼠的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合，并经过筛选获得能稳定分泌紫杉醇单克隆抗体的杂交瘤细胞，回答下列问题：(1)紫杉醇单克隆抗体的获得所涉及的生物技术手段有_，该实例说明单克隆抗体具有_的优点。(2)免疫小鼠和骨髓瘤细胞融合后产生多种杂交细胞，为了获得杂交瘤细胞应用特定的_进行筛选，然后通过专一抗体检测阳性和克隆化培养获得_的杂交瘤细胞。(3)若要体内培养杂交瘤细胞，可将杂交瘤细胞注入小鼠的_，若要在体外培养液中培养杂交瘤细胞，需要将培养液放置在95%的空气和5%的CO2
6、培养箱中培养，其中CO2的作用是_。(4)紫杉醇是红豆杉产生的一种代谢产物，欲利用植物组织培养获得大量的紫杉醇，应将红豆杉的外植体培育到_阶段，原因是_。解析：(1)取免疫小鼠的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合，采用的是动物细胞融合技术，在融合前和筛选杂交瘤细胞的过程中均需要采用动物细胞培养技术来培养相应的细胞。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的特点。(2)制备单克隆抗体的过程中至少需要两次对细胞进行筛选：第一次是在特定的选择培养基上，将杂交瘤细胞筛选出来；由于筛选出的杂交瘤细胞有很多种，因此第二次筛选的目的是通过专一抗体检测阳性和克隆化培养，从很多种杂交瘤细胞中将既能大量增殖、又能产生抗紫杉醇
7、的抗体的杂交瘤细胞筛选出来。(3)最终筛选出来的杂交瘤细胞，可以将其注射到小鼠腹腔内进行体内培养，也可以在体外培养液中进行大规模培养。后者需要将培养液放置在95%的空气和5%的CO2培养箱中培养，其中CO2的作用是维持培养液的pH。(4)紫杉醇是红豆杉产生的一种代谢产物。由于愈伤组织的细胞分裂快、代谢旺盛，所以欲利用植物组织培养获得大量的紫杉醇，应将红豆杉的外植体培育到愈伤组织阶段。答案：(1)动物细胞培养和动物细胞融合特异性强、灵敏度高(2)选择培养基既能大量增殖，又能产生抗紫杉醇的抗体(3)腹腔维持培养液的pH(4)愈伤组织愈伤组织的细胞分裂快、代谢旺盛6下面为菊花植株繁殖的示意图，请据图
8、回答下列问题：(1)菊花的培养过程证实了植物细胞具有_，这个特性是植物组织培养的理论基础，该过程需要在_条件下进行，并需控制温度、pH和光照等条件。(2)培养过程中，为诱导愈伤组织形成根或芽等器官，培养基中要添加植物激素，主要是_等，主要调节细胞的_。(3)从单个细胞到愈伤组织的过程中，细胞进行了_。(4)假设A试管内是某植物的花粉，则培育出的植株称为单倍体植株，这些植株高度不育，所以必须用_处理才能获得理想的可育植株。解析：(1)图示菊花的繁殖过程属于植物组织培养，原理是植物细胞的全能性；该过程需在无菌条件下进行，并需控制温度、pH和光照条件。(2)在植物组织培养过程中，植物激素中的生长素与
9、细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(3)菊花组织培养过程中，外植体的单个细胞经过脱分化形成愈伤组织。(4)花粉经过组织培养形成的植株为单倍体植株，用秋水仙素处理使染色体加倍才能获得理想的可育植株。答案：(1)全能性无菌(2)生长素、细胞分裂素分裂和分化(3)脱分化(4)秋水仙素7如图是科学家利用小鼠成纤维细胞获得单克隆抗体的示意图。请据图回答：(1)获取转录因子基因需要的工具酶是_，因成纤维细胞较小，过程将目的基因导入小鼠成纤维细胞时常用的运载体是_。(2)过程称为_，在此过程中，成纤维细胞在转录因子基因的作用下，转化为iPS胚性细胞，在体外培养条件下，iPS胚性细胞能不断
10、进行_。(3)过程为动物细胞融合，此过程常用_、灭活病毒、电激等诱导细胞融合，融合后的Y细胞具有_的特性。(4)对杂种细胞Y进行_和_后，才能筛选出能产生特异性抗体的杂种细胞。解析：(1)获取转录因子基因需要的工具酶是限制酶，因成纤维细胞较小，过程将目的基因导入小鼠成纤维细胞时常用的运载体是动物病毒。(2)过程称为动物细胞培养，在体外培养条件下，iPS胚性细胞能不断进行细胞分裂。(3)过程为动物细胞融合，此过程常用聚乙二醇(PEG)、灭活病毒、电激等诱导细胞融合，融合后的Y细胞具有既能大量增殖，又能产生单一抗体的特性。(4)杂种细胞经过克隆化培养，并经抗原抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂种细
11、胞即可制备单克隆抗体。答案：(1)限制酶动物病毒(2)动物细胞培养细胞增殖(细胞分裂)(3)聚乙二醇(PEG)既能大量增殖，又能产生单一抗体(4)克隆化培养抗原抗体检测B级提升练一、选择题1如图是“番茄马铃薯”杂种植株的培育过程，其中表示过程，字母表示细胞、组织或植株。下列相关叙述正确的是()A过程表示在低渗溶液中用酶解法处理植物细胞获得原生质体B过程诱导原生质体融合，主要依据细胞膜具有选择透过性的原理C可以根据质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生D植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍解析：选C获得植物的原生质体，操作一般在等渗溶液中进行，若在低渗溶液中进行，则去掉细胞壁的
12、原生质体会因吸水而涨破；过程诱导原生质体融合，主要依据细胞膜具有流动性的原理；可根据质壁分离现象鉴别杂种细胞的细胞壁是否再生；植物有性杂交不能克服远缘杂交不亲和的障碍。2(2019届南京、盐城调研)为研究培养基成分对马铃薯叶肉原生质体培养的影响，科学家配制了如下表所示的2种培养基，开展了有关实验，其他培养条件相同且适宜，实验结果如下图所示，下列有关叙述错误的是()组别培养基培养天数甲MS培养基(含蔗糖、有机酸、无机盐、琼脂)7天乙纤维二糖MS培养基(同上)7天注：“细胞出芽”表明愈伤组织中部分细胞再分化。A本实验的材料可取自马铃薯试管苗的幼嫩叶片B培养基中还需要添加适当比例的生长素和细胞分裂素
13、C制备原生质体前需用湿热灭菌法对酶解液进行处理D添加纤维二糖的作用可能是促进细胞壁再生和细胞持续分裂生长解析：选C本实验的材料可取自马铃薯试管苗的幼嫩叶片；在植物组织培养过程需要加入植物激素，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化，反之则利于根的分化；用湿热灭菌法对酶解液进行处理，会导致酶丧失活性，使实验失败；据图分析可知，如果在培养基中加入纤维二糖后细胞的出芽率明显降低，细胞的分裂率明显升高，所以添加纤维二糖的作用可能是促进细胞壁再生和细胞持续分裂生长。3实验人员利用矮牵牛(二倍体，2n14)的红色花瓣细胞(液泡呈红色)与枸杞(四倍体，4n48)叶肉细胞，制备了相应的原生质体，并诱
14、导其融合，经筛选、培养获得杂种植株。下列有关叙述错误的是()A获得该杂种植株时不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题B可利用聚乙二醇、离心等方法诱导原生质体融合C可利用光学显微镜观察，筛选出杂种原生质体D若原生质体均为两两融合，则融合后的细胞中染色体数目均为62条解析：选D植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍，不用考虑两种高等植物间的生殖隔离问题，A正确；诱导原生质体融合可采用促融剂聚乙二醇处理，也可以采用离心、振动等物理方法，B正确；杂种细胞应具有红色液泡和绿色的叶绿体，可利用光学显微镜观察、筛选出杂种原生质体，C正确；若原生质体均为两两融合，可能是同种细胞融合，也可能是不同细胞融合，融
15、合后的细胞中染色体数目可能为28、96或62条，D错误。4下图表示抗人体胃癌的单克隆抗体制备过程，有关叙述不正确的是()A图中给实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌的单克隆抗体特异性结合的抗原B用特定的选择培养基对乙进行筛选，融合细胞均能生长，未融合细胞均不能生长C对丙需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得大量能分泌所需抗体的丁D单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可以大量制备的优点，所以可以制成“生物导弹”解析：选B制备抗人体胃癌的单克隆抗体，首先应给小鼠注射抗原，使小鼠产生能分泌特定抗体的B淋巴细胞，A正确；用特定的选择培养基对乙进行筛选，应使B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合产生的杂交瘤细胞
16、可以生长，其他细胞不能生长，B错误；对筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，多次筛选后可获得既能无限增殖又能产生单一抗体的杂交瘤细胞，C正确；利用单克隆抗体特异性强、灵敏度高的特点，可以把单克隆抗体与相应药物结合制成“生物导弹”，定向杀灭肿瘤细胞，D正确。二、非选择题5转录因子OrERF是一类蛋白质，参与基因的转录过程，在植物抵抗逆境时发挥重要作用。科研人员欲将水稻OrERF基因导入拟南芥体内，获得抗逆性强的植株，设计的实验方案如图：(1)可利用_技术获得并扩增此基因。利用限制酶和_酶将此基因与_重组后导入农杆菌体内，通过农杆菌侵染将上述基因导入拟南芥的染色体上。(2)为获得抗高盐的拟南
17、芥植株，上图中d阶段需要应用_技术，其培养基中除必须的营养物质和琼脂外，还需添加_、_等物质。(3)实验检测OrERF基因在高盐条件下的表达水平结果如下图。转录因子OrERF作用的场所是_。实验结果表明，自然条件下拟南芥中OrERF基因的表达水平_，高盐处理后_小时OrERF基因的表达显著增加。解析：(1)PCR技术可在体外大量扩增目的基因；基因工程中所用工具酶是限制酶和DNA连接酶；据图可知，目的基因与Ti质粒结合后导入了农杆菌体内，并通过农杆菌侵染将上述基因导入拟南芥的染色体上。(2)上图中d阶段是将转基因细胞培养成转基因植株过程，所用技术是植物组织培养。植物组织培养所需的培养基中除必须的
18、营养物质和琼脂外，还需添加激素(生长素和细胞分裂素)以促进脱分化和再分化过程，添加高浓度的NaCl溶液，作用是从个体水平上进行鉴定，筛选出抗高盐的拟南芥植株。(3)转录因子OrERF作用于转录过程，而转录的主要场所是细胞核，因此转录因子OrERF作用的场所是细胞核；分析坐标图中实验数据表明，自然条件下(盐浓度为0时)拟南芥中OrERF基因的表达较低，高盐处理后12小时OrERF基因的表达显著增加。答案：(1)PCRDNA连接Ti质粒(2)植物组织培养植物激素高盐(高浓度的NaCl)(3)细胞核较低126中国科学家成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题，率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型，
19、实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。据此回答下列问题：(1)克隆猴的诞生，体现了动物细胞的_具有全能性。相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难的原因是_。克隆过程中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞，原因是_。(2)克隆猴培养过程中需要用_酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加_等天然成分，以滋养细胞支持生长。培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_。克隆猴除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到_(答出两种技术)。解析：(1)克隆猴的诞生，体现了动物细胞的细胞核具有全能性。由
20、于动物细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活，因此相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难。克隆过程(核移植)中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞，原因是卵细胞体积大，易操作，营养丰富，未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质(或未受精的卵细胞的细胞质易激发体细胞的细胞核全能性表达)。(2)克隆猴培养过程(动物细胞培养)中需要用胰蛋白(或胶原蛋白)酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加动物血清等天然成分，以滋养细胞支持生长。动物细胞培养中添加CO2的作用是维持培养液
21、的pH。克隆猴(核移植)除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到胚胎工程中的早期胚胎培养、胚胎移植等技术。答案：(1)细胞核细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活卵细胞体积大，易操作，营养丰富，未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质(或未受精的卵细胞的细胞质易激发体细胞的细胞核全能性表达)(2)胰蛋白(或胶原蛋白)动物血清维持培养液的pH早期胚胎培养、胚胎移植技术7研究表明，HER2/neu是一种原癌基因，它表达的H蛋白在多种恶性肿瘤特别是乳腺癌细胞中过量表达。抗H蛋白单克隆抗体能抑制过量表达H蛋白的乳腺癌细胞的生长
22、，目前已成为有效的生物治疗手段。(1)选择H蛋白作为单克隆抗体的作用靶点，是因为H蛋白在成年个体的正常组织中_(填“低表达”或“高表达”)。H蛋白是一个跨膜蛋白，结构如图所示。制备免疫小鼠用的H蛋白(抗原)时，应构建_区基因，转入原核细胞表达并提纯。(2)将H蛋白注射到小鼠体内，取该小鼠的脾脏细胞与_细胞进行融合，使用的化学诱导剂是_，细胞融合的原理是_。(3)将融合细胞在_培养基中培养，一段时间后培养基中只有杂交瘤细胞生长。将杂交瘤细胞转到多孔培养板上培养，应用_技术进行抗体阳性检测。经多次筛选，就能得到产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。(4)将筛选得到的杂交瘤细胞，经过_或小鼠腹腔内培养，获取大
23、量的单克隆抗体。(5)治疗乳腺癌时，可单独使用抗H蛋白单克隆抗体，也可将该单克隆抗体与抗癌药物结合构建“生物导弹”，杀死癌细胞。这充分体现了单克隆抗体_的特点。解析：(1)根据题意，H蛋白在多种恶性肿瘤细胞尤其是乳腺癌细胞中过量表达，因此在成年个体的正常组织中表达较少(低表达)；由于抗体存在于细胞外液中，与抗原结合时，会与抗原的胞外区结合，因此要构建胞外区基因作为目的基因。(2)制备单克隆抗体的过程中，应把小鼠的脾脏细胞与骨髓瘤细胞进行融合，使用的化学诱导剂为聚乙二醇，细胞融合时遵循的生物学原理是细胞膜的流动性。(3)融合后的细胞有多种，需要在选择培养基中进行筛选，只有杂交瘤细胞能够生长；在多孔培养板上，吸取克隆生长的细胞培养孔中的上清液进行检测，检测时采用的方法是抗原抗体杂交的方法。(4)杂交瘤细胞进行培养时可以采用体外培养或小鼠腹腔中进行培养的方法，可以获得大量的单克隆抗体。(5)生物导弹能定向杀死癌细胞，利用了单克隆抗体能与抗原特异性结合的特点。答案：(1)低表达胞外(2)骨髓瘤PEG(或聚乙二醇)细胞膜的流动性(3)选择抗原抗体杂交(4)体外培养(5)特异性强(识别抗原部位专一)