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1、課后限時(shí)集訓(xùn)40 細(xì)胞工程 1．(2019·哈三中高三二模)紫草素是紫草細(xì)胞的代謝產(chǎn)物，可作為生產(chǎn)治療燙傷藥物的原料。研究人員通過培養(yǎng)紫草細(xì)胞生產(chǎn)紫草素。為了獲取紫草素，某制藥公司利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，從培養(yǎng)的愈傷組織中提取這種有效成分。請回答下列問題： (1)培養(yǎng)時(shí)，通常選擇新生的芽作為外植體，這是因?yàn)開_____________。將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其依次產(chǎn)生________、________，最終形成完整的植株。 (2)假設(shè)紫草與另一種植物A均為二倍體藥用植物(紫草細(xì)胞中有2n條染色體，A植物細(xì)胞中有2m條染色體)。某藥物研究所擬利用植物

2、體細(xì)胞雜交技術(shù)培育同時(shí)含有兩種有效成分的新型藥用植物。為了得到原生質(zhì)體需用________酶和________酶去除兩植物的細(xì)胞壁，然后誘導(dǎo)其融合形成雜種細(xì)胞。 (3)融合形成的雜種細(xì)胞在有絲分裂后期含有________條染色體。雜種細(xì)胞培育成的新型藥用植物為________倍體，在這個(gè)過程中所利用的生物學(xué)原理是____________________________。 [解析]　(1)由于新生芽的細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)脫分化，因此組織培養(yǎng)時(shí)常以此作為外植體。將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其依次產(chǎn)生愈傷組織和叢芽，最終形成完整的植株。 (2)去掉植物的細(xì)胞

3、壁，常用纖維素酶和果膠酶處理。 (3)因?yàn)樽喜莺椭参顰均為二倍體，因此融合的雜種細(xì)胞中含染色體2(n＋m)條，后期的染色體數(shù)目為4(n＋m)條。新型藥用植物為四倍體。依據(jù)的原理是植物細(xì)胞具有全能性。 [答案]　(1)細(xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)脫分化　愈傷組織　叢芽　(2)纖維素　果膠　(3)4(n＋m)　四　植物細(xì)胞具有全能性 2．(2019·淄博市高三一模)馬鈴薯是重要的經(jīng)濟(jì)作物，植物細(xì)胞工程在馬鈴薯的脫毒及育種等方面有重要應(yīng)用。請回答下列問題： (1)培育脫毒馬鈴薯時(shí)，外植體宜選用________(填“莖尖”或“葉片”)，不選另一個(gè)的理由是______________________

4、___。 (2)植物組織培養(yǎng)常用到愈傷組織培養(yǎng)基、生芽培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基。在愈傷組織培養(yǎng)基上，外植體經(jīng)脫分化形成愈傷組織，愈傷組織是一團(tuán)________。在再分化階段，生長素和細(xì)胞分裂素參與了細(xì)胞分化方向的調(diào)節(jié)，與生根培養(yǎng)基相比，一般情況下生芽培養(yǎng)基中________。 (3)馬鈴薯栽培種的抗病性和抗逆性較差，野生馬鈴薯種的抗病性和抗逆性較好，但二者存在雜交不親和性。利用野生馬鈴薯種，通過細(xì)胞工程改進(jìn)馬鈴薯栽培種種質(zhì)的思路是_______________。 (4)避免微生物污染、優(yōu)化培養(yǎng)條件可提高植物組織培養(yǎng)的成功率。在植物組織培養(yǎng)時(shí)，應(yīng)從________________________

5、__(至少答出2點(diǎn))等方面制定措施，減少污染；在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時(shí)，注意優(yōu)化培養(yǎng)環(huán)境，控制______________________(至少答出3點(diǎn))等培養(yǎng)條件。 [解析]　(1)培育脫毒馬鈴薯時(shí)，一般選擇莖尖作為外植體，而葉肉細(xì)胞帶病毒(病毒載量大)、細(xì)胞的全能性低，一般不能作為外植體。 (2)植物組織培養(yǎng)過程，外植體經(jīng)過脫分化形成的愈傷組織是一團(tuán)具有分生能力(高度液泡化的)薄壁細(xì)胞。再分化形成芽和根的過程中，生長素和細(xì)胞分裂素的比例是有一定的要求的，與生根培養(yǎng)基相比，一般情況下生芽培養(yǎng)基中生長素含量低、細(xì)胞分裂素含量高。 (3)由題意可知，兩種馬鈴薯之間存在生殖隔離，但是各有其優(yōu)點(diǎn)，則可

6、以通過體細(xì)胞雜交技術(shù)將兩者的優(yōu)點(diǎn)在同一后代中得以體現(xiàn)，即將野生馬鈴薯種細(xì)胞與馬鈴薯栽培種細(xì)胞融合，經(jīng)植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)成植株。 (4)在植物組織培養(yǎng)時(shí)，為了減少污染，應(yīng)該從外植體消毒、培養(yǎng)基及器械滅菌、實(shí)驗(yàn)人員無菌操作等方面制定措施；在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時(shí)，注意優(yōu)化培養(yǎng)環(huán)境，控制溫度、光照、濕度、氣體環(huán)境(O2、CO2)等培養(yǎng)條件。 [答案]　(1)莖尖　葉肉細(xì)胞帶病毒(病毒載量大)、細(xì)胞的全能性低　(2)具有分生能力(高度液泡化的)薄壁細(xì)胞　生長素含量低、細(xì)胞分裂素含量高　(3)將野生馬鈴薯種細(xì)胞與馬鈴薯栽培種細(xì)胞融合，經(jīng)植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)成植株　(4)外植體消毒、培養(yǎng)基及器械滅菌、實(shí)驗(yàn)人員無菌操

7、作　溫度、光照、濕度、氣體環(huán)境(O2、CO2) 3．(2019·烏魯木齊市高三模擬)科研人員分別利用大蔥莖尖分生組織、鱗莖愈傷組織及其再生苗為材料，探究在植物組織培養(yǎng)過程中細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目的變化，并以種子繁殖的普通大蔥根尖為對照，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下表。請分析回答： (1)植物組織培養(yǎng)對外植體進(jìn)行無菌處理時(shí)，一般先用________溶液處理30 s，然后立即用無菌水清洗，再用次氯酸鈉溶液處理并立即用無菌水清洗。這樣操作的目的是__________________________。 (2)利用大蔥莖尖分生組織培養(yǎng)成幼苗，需要依次經(jīng)過________形成愈傷組織和________形成試管苗的過程

8、。 (3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)適宜用于大蔥快速繁殖的材料是________，而適宜用于選育大蔥新品種的材料是____________________。 [解析]　(1)植物組織培養(yǎng)對外植體進(jìn)行無菌處理時(shí)，一般先用酒精溶液消毒30 s，然后立即用無菌水清洗2～3次，再用次氯酸鈉溶液處理30 min，并立即用無菌水清洗2～3次。這樣操作既對外植體表面進(jìn)行消毒，又保持了外植體細(xì)胞的活性。因?yàn)榫凭痛温人徕c對外植體細(xì)胞有毒害作用。 (2)利用大蔥莖尖分生組織培養(yǎng)成幼苗，屬于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，需要依次經(jīng)過脫分化形成愈傷組織和再分化形成試管苗的過程。 (3)分析表中數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在植物組織培養(yǎng)過程中大蔥

9、莖尖分生組織培養(yǎng)苗細(xì)胞染色體數(shù)目不變，適宜用于大蔥快速繁殖；而鱗莖愈傷組織(及其再生苗)在植物組織培養(yǎng)過程中細(xì)胞內(nèi)染色體變化多，適宜用于選育大蔥新品種。 [答案]　(1)酒精　既對外植體表面進(jìn)行消毒，又保持了外植體細(xì)胞的活性　(2)脫分化　再分化　(3)莖尖分生組織　鱗莖愈傷組織 4．(2019·宜賓市高三質(zhì)檢)肺臟是人體的呼吸器官，對氣體交換和抵御病原體入侵至關(guān)重要。肺臟一旦受損，人體正常生命活動(dòng)也將受到影響。中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所周斌、季紅斌研究團(tuán)隊(duì)與廣州生物醫(yī)藥與健康研究院彭廣敦研究團(tuán)隊(duì)合作證實(shí)在人體中存在一種參與肺臟再生的肺多能干細(xì)胞，它可以“按需分化”，完成肺臟內(nèi)部

10、的“跨界維修”?；卮鹣铝袉栴}。 (1)在人體內(nèi)，肺多能干細(xì)胞“按需分化”是人體細(xì)胞中基因________的結(jié)果。 (2)在體外培養(yǎng)肺多能干細(xì)胞時(shí)，除提供無菌、無毒、營養(yǎng)齊全等的條件，還需要________作為氣體環(huán)境。此外還需定期更換營養(yǎng)液，其目的是____________________________________________。 (3)當(dāng)肺多能干細(xì)胞培養(yǎng)經(jīng)過多次傳代后，其________的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (4)肺多能干細(xì)胞能在體外培養(yǎng)成功，在醫(yī)學(xué)上的意義是_________________________________(答出一點(diǎn)即可)。 [解

11、析]　(1)在人體內(nèi)，肺多能干細(xì)胞“按需分化”是人體細(xì)胞中基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。 (2)在體外培養(yǎng)肺多能干細(xì)胞時(shí)，除提供無菌、無毒、營養(yǎng)齊全等的條件，還需要95%的空氣和5%的CO2作為氣體環(huán)境。定期更換營養(yǎng)液的目的是防止細(xì)胞的某些代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身的毒害作用。 (3)當(dāng)肺多能干細(xì)胞培養(yǎng)經(jīng)過多次傳代后，其遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性會(huì)降低。因此，選材時(shí)必須關(guān)注傳代次數(shù)。 (4)肺多能干細(xì)胞能在體外培養(yǎng)成功，在醫(yī)學(xué)上可應(yīng)用于修復(fù)損傷的肺細(xì)胞、治療肺部疾病、再生肺等。 [答案]　(1)選擇性表達(dá)　(2)95%的空氣和5%的CO2　防止細(xì)胞的某些代謝產(chǎn)物積累對細(xì)胞自身的毒害作用　(3)遺傳物質(zhì)　(4

12、)修復(fù)損傷的肺細(xì)胞、治療肺部疾病、再生肺等(合理即可) 5．(2019·江西臨川一中高三模擬)研究人員成功地獲得了一種野生型瀕危生物——東方盤羊的克隆后代，他們在實(shí)驗(yàn)中將2只死后的雌性野生盤羊的細(xì)胞核注入到去核的家羊卵母細(xì)胞中構(gòu)建了重組細(xì)胞，并最終獲得了健康的克隆子代，該研究可應(yīng)用到瀕危動(dòng)物和珍稀動(dòng)物的保護(hù)領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}： (1)核移植的理論基礎(chǔ)是____________________，該試驗(yàn)獲得的健康的子代的性狀更加接近于________(填“東方盤羊”或“家羊”)，理由是___________________________________________。 (2)體外培養(yǎng)的重

13、組細(xì)胞需要培養(yǎng)到______________期時(shí)才可以移植到代孕母羊中，這是動(dòng)物克隆技術(shù)的最后一道“工序”，這道“工序”稱為______________________。 (3)為了降低克隆難度，核移植的供體細(xì)胞最好取自東方盤羊的________(填“胚胎干細(xì)胞”或“體細(xì)胞”)，原因是____________。 [解析]　(1)核移植的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞核的全能性，由于重組細(xì)胞的主要遺傳物質(zhì)來自細(xì)胞核，而細(xì)胞核是東方盤羊提供的，故試驗(yàn)獲得的健康的子代的性狀更加接近于東方盤羊。 (2)體外培養(yǎng)的重組細(xì)胞需要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚期時(shí)才可以移植到代孕母羊中，這是動(dòng)物克隆技術(shù)的最后一道“工序”，這道“

14、工序”稱為胚胎移植。 (3)為了降低克隆難度，核移植的供體細(xì)胞最好取自東方盤羊的胚胎干細(xì)胞，原因是胚胎干細(xì)胞的分化程度低，全能性高。 [答案]　(1)細(xì)胞核的全能性　東方盤羊　重組細(xì)胞的主要遺傳物質(zhì)來自細(xì)胞核，而細(xì)胞核是東方盤羊提供的　(2)桑椹胚或囊胚　胚胎移植　(3)胚胎干細(xì)胞　胚胎干細(xì)胞的分化程度低，全能性高 6．(2019·晉冀魯豫名校高三模擬)我國科學(xué)家利用添加RNA酶抑制劑的提取液，從舞蹈癥(人類單基因遺傳病)患者的某細(xì)胞中提取出mRNA，利用mRNA合成致病基因(cDNA)，然后將cDNA整合到豬胎兒成纖維細(xì)胞的染色體上，再通過細(xì)胞核移植等技術(shù)成功培育出全球首例“舞蹈癥”轉(zhuǎn)

15、基因模型豬?；卮鹣铝袉栴}： (1)在提取液中添加RNA酶抑制劑的目的是____________________________。利用mRNA合成cDNA的原理是________________________________________。 (2)在進(jìn)行核移植過程之前，卵母細(xì)胞要進(jìn)行去核處理的原因是____________________________。去核時(shí)，需進(jìn)行顯微操作，用微型吸管一并吸出__________________________。 (3)構(gòu)建的重組細(xì)胞在體外培養(yǎng)的條件一般是________________________(答3點(diǎn))和無菌、無毒的環(huán)境。為保證體外培養(yǎng)重

16、組細(xì)胞的無菌、無毒環(huán)境，除對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理外，通常還要進(jìn)行的操作是____________________和____________________________。 (4)培養(yǎng)舞蹈癥轉(zhuǎn)基因模型豬的應(yīng)用前景是______________________________________。 [解析]　(1)根據(jù)題意，科學(xué)家通過提取mRNA，通過逆轉(zhuǎn)錄形成cDNA，因此在提取液中添加RNA酶抑制劑的目的是防止RNA被降解。利用mRNA合成cDNA的原理是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板，按照堿基互補(bǔ)配對原則合成cDNA。 (2)在進(jìn)行核移植過程之前，卵母細(xì)胞要進(jìn)行去核處理

17、，以保證轉(zhuǎn)基因模型豬的核遺傳物質(zhì)全部來自含有目的基因的成纖維細(xì)胞。核移植的受體細(xì)胞一般選用MⅡ中期卵母細(xì)胞，通過顯微操作技術(shù)去除次級卵母細(xì)胞的細(xì)胞核，由于減數(shù)第二次分裂的次級卵母細(xì)胞的細(xì)胞核的位置靠近第一極體，用微型吸管可一并吸出細(xì)胞核和第一極體。 (3)細(xì)胞體外培養(yǎng)除需要提供一定的營養(yǎng)、適宜的溫度和pH、無菌無毒的環(huán)境外，還需要一定的氣體環(huán)境，因此構(gòu)建的重組細(xì)胞在體外培養(yǎng)的條件需要滿足一定的營養(yǎng)、溫度和pH、氣體環(huán)境和無菌、無毒的環(huán)境。為保證體外培養(yǎng)重組細(xì)胞的無菌、無毒環(huán)境，除對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理外，通常還要進(jìn)行的操作是在培養(yǎng)液中加入一定量的抗生素，以防止培養(yǎng)過程中的感染，以

18、及定期更換培養(yǎng)液。 (4)培養(yǎng)舞蹈癥轉(zhuǎn)基因模型豬可用于追蹤研究舞蹈癥的發(fā)病過程和尋找治療疾病的方案，研究相關(guān)發(fā)病機(jī)制。 [答案]　(1)防止RNA被降解　在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對原則合成cDNA　(2)保證轉(zhuǎn)基因模型豬的核遺傳物質(zhì)全部來自含有目的基因的成纖維細(xì)胞　細(xì)胞核和第一極體　(3)(適宜的)營養(yǎng)、溫度和pH、氣體環(huán)境(答3點(diǎn)即可)　在培養(yǎng)液中加入一定量的抗生素　定期更換培養(yǎng)液　(4)能追蹤研究舞蹈癥的發(fā)病過程和尋找治療疾病的方案 7．(2019·遼陽市高三模擬)如圖表示通過現(xiàn)代生物技術(shù)制備單克隆抗體的兩種途徑，其中①～⑥表示相關(guān)過程。請分析并回答下列

19、問題： 注：V1基因是無限增殖的調(diào)控基因。 (1)細(xì)胞A的名稱是________。與通過傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，通過上述兩種途徑得到的單克隆抗體具有的顯著優(yōu)點(diǎn)是________。 (2)通過過程④________可獲得V1基因。用________技術(shù)可以獲得更多的V1基因。 (3)抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同，兩者的生物活性________(填“相同”或“不相同”)，原因是__________________。 (4)除通過上述途徑獲得的單克隆抗體外，請?jiān)賹懗鲆环N目前應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞工程技術(shù)生產(chǎn)的生物制品：______________________。 [解析]　(1)依題意

20、并分析圖示可知：從免疫的小鼠體內(nèi)分離出的細(xì)胞A是漿細(xì)胞。單克隆抗體具有的顯著優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備。 (2)過程④是以mRNA為模板獲得V1基因的逆轉(zhuǎn)錄過程。欲獲得更多的V1基因，可采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。 (3)大腸桿菌為原核生物，其細(xì)胞中沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，因此大腸桿菌產(chǎn)生的抗體2，其形成過程中沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工；雜交瘤細(xì)胞中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，所以雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體1，其形成過程經(jīng)過了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工?？梢娍贵w1與抗體2的氨基酸排列順序相同，但兩者的生物活性不同。 (4)疫苗、干擾素、生長因子、酶、激素等許多有重要價(jià)值的生物制品，都可以應(yīng)用動(dòng)物細(xì)

21、胞工程技術(shù)來生產(chǎn)。 [答案]　(1)漿細(xì)胞　特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備　(2)逆轉(zhuǎn)錄　PCR　(3)不相同　抗體2是大腸桿菌產(chǎn)生的，其形成過程沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，抗體1是雜交癌細(xì)胞產(chǎn)生的，其形成過程經(jīng)過了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工　(4)疫苗、干擾素、生長因子、酶、激素等 8．(2019·寶雞中學(xué)高三模擬)科研人員采用轉(zhuǎn)基因體細(xì)胞克隆技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因綿羊，以便通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人凝血因子IX醫(yī)用蛋白，其技術(shù)路線如圖。 (1)要想目的基因只在乳腺組織中表達(dá)，在構(gòu)建基因表達(dá)載體A 時(shí)，需要將________基因和________________等調(diào)控組件重組在一起。 (2

22、)將A導(dǎo)入綿羊胎兒成纖維細(xì)胞中常用的方法是____________。將A導(dǎo)入受精卵能否獲得轉(zhuǎn)基因綿羊？________，判斷依據(jù)是____________________________________________。 (3)核移植的受體應(yīng)選用________期卵母細(xì)胞。 (4)移植應(yīng)選擇胚胎發(fā)育到________階段時(shí)進(jìn)行；轉(zhuǎn)基因綿羊的性狀基本上與代孕母羊無關(guān)的原因是_______________________。 [解析]　(1)①過程構(gòu)建的A是含目的基因的(基因)表達(dá)載體。它必須將目的基因人凝血因子IX與乳(腺)蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起，才能通過分泌乳汁來生產(chǎn)人凝血因

23、子IX醫(yī)用蛋白。 (2)將A導(dǎo)入綿羊胎兒成纖維細(xì)胞中常用的方法是顯微注射法。因?yàn)槭芫丫哂邪l(fā)育的全能性，將受精卵體外培養(yǎng)成早期胚胎再胚胎移植就可獲得轉(zhuǎn)基因綿羊。 (3)在核移植之前，必須先去掉受體卵細(xì)胞的核，目的是保證核遺傳物質(zhì)來自含目的基因的成纖維細(xì)胞，核移植的受體應(yīng)選用處于MⅡ中期的卵母細(xì)胞。 (4)移植應(yīng)選擇胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段時(shí)進(jìn)行；轉(zhuǎn)基因綿羊的細(xì)胞核來源于供核母羊，因此轉(zhuǎn)基因綿羊的性狀與供核母羊最相似，基本上與代孕母羊無關(guān)。 [答案]　(1)人凝血因子IX　乳腺組織特異性表達(dá)的啟動(dòng)子　(2)顯微注射法　能　因?yàn)槭芫丫哂邪l(fā)育的全能性，將受精卵體外培養(yǎng)成早期胚胎再胚胎移植就可獲得轉(zhuǎn)基因綿羊　(3)MⅡ中　(4)桑椹胚或囊胚　胚胎的遺傳性狀基本不受受體任何影響 - 7 -