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細胞工程 1.下圖為植物體細胞雜交過程示意圖,據(jù)圖回答下列問題。 (1)步驟①是去除　　　　　,該步驟最常用的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步驟②常用的化學(xué)試劑是　　　　　　　　　,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)在利用雜種細胞培育成為雜種植株的過程中,運用的技術(shù)手段是　　　　　　　　　　　,其中步驟④相當(dāng)于　　　　　,步驟⑤相當(dāng)于再分化。 (4)植物體細胞雜交的目的是獲得雜種植株。從理論上講,該雜種植株是可育的,這項研究對于培養(yǎng)作物新品種方面的重大意義在于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)細胞壁　使用纖維素酶和果膠酶處理(酶解法) (2)聚乙二醇(PEG)　誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合 (3)植物組織培養(yǎng)　脫分化 (4)克服遠緣雜交不親和的障礙 解析 (1)步驟①是用酶解法去壁的過程,利用酶的專一性,用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁,獲得原生質(zhì)體A和B。(2)步驟②是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合的過程,常用的化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)。(3)圖中雜種細胞培育成為雜種植株的過程,利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),其中④為脫分化形成愈傷組織,⑤相當(dāng)于再分化。(4)圖示體細胞雜交技術(shù)最大的優(yōu)點是可以克服遠緣雜交不親和的障礙。 2.我國菊花主要有杭菊、懷菊、貢菊等8種,是藥食兼優(yōu)的代表性植物。研究發(fā)現(xiàn),杭菊具有明顯的抗炎作用,懷菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題。 (1)欲培育兼有明顯抗炎、抗病毒療效的菊花新品種,用杭菊和懷菊雜交的方法是做不到的,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)基因工程方法為培育上述新品種提供了可能性,在實施基因工程過程中,最關(guān)鍵的步驟是　　　　　　　　　　　　　　。受體細胞的選擇直接關(guān)系到實驗的成功與否以及新生植株的品質(zhì),我們一般選取未開花的幼枝的芽尖,理由有　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若想確定杭菊的受體細胞中是否導(dǎo)入了懷菊的抗病毒基因,常用的檢測方法是　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)如果利用植物體細胞雜交的方法培育“杭菊懷菊”雜種植株,首先要獲得這兩種植物細胞的　　　　　　　　　　　,然后用聚乙二醇誘導(dǎo)處理,誘導(dǎo)實驗材料再生出　　　　　　,最后利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株。 (4)理論上利用植物體細胞雜交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的優(yōu)良菊花,這兩項技術(shù)的共同特點有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)二者存在生殖隔離 (2)基因表達載體的構(gòu)建　不帶病毒或帶病毒極少　分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和再分化(答案必須是兩個方面)　DNA分子雜交技術(shù) (3)原生質(zhì)體　細胞壁 (4)定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和的障礙) 解析 (1)杭菊和懷菊屬于兩個不同的物種,二者之間存在生殖隔離,所以二者之間不能進行有性雜交。(2)基因工程的關(guān)鍵步驟是基因表達載體的構(gòu)建;由于幼枝的芽尖具有不帶病毒或帶病毒極少、分化程度低或易誘導(dǎo)脫分化和再分化的特點,所以通常選取未開花的幼枝的芽尖作受體細胞;可用DNA分子雜交技術(shù)檢測懷菊的抗病毒基因(目的基因)是否導(dǎo)入了受體細胞。(3)植物體細胞雜交技術(shù)首先要獲得這兩種植物細胞的原生質(zhì)體,用聚乙二醇誘導(dǎo)處理后,誘導(dǎo)實驗材料再生出細胞壁,再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出雜種植株。(4)植物體細胞雜交技術(shù)和基因工程的共同特點是定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和障礙)。 3.(2018湖北宜昌入學(xué)考試)細胞工程在現(xiàn)代生物科技中具有重要地位,請回答下列有關(guān)細胞工程技術(shù)的問題。 (1)在動物細胞培養(yǎng)時,通常在合成培養(yǎng)基中加入適量血清,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。細胞培養(yǎng)應(yīng)在含5% CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行,CO2的作用是　　　　　　　　　　　　。 (2)運用細胞工程技術(shù)可培育生物新品種,下列操作過程中能形成愈傷組織的是　　　　　。 ①植物組織培養(yǎng)　②植物體細胞雜交?、蹌游锛毎囵B(yǎng) ④轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng) (3)供培養(yǎng)的細胞有甲、乙兩種,甲細胞為肝腫瘤細胞,乙細胞為正常肝細胞。研究表明癌細胞基因M過量表達與肝腫瘤的發(fā)生密切相關(guān),要試驗一種抗腫瘤藥物N對甲細胞生長的影響,可將　　　細胞分為A、B兩組,A組細胞培養(yǎng)液中加入　　　　,B組細胞培養(yǎng)液中加入無菌生理鹽水。經(jīng)培養(yǎng)后,從A、B兩組收集等量細胞,通過分別檢測基因M在A、B兩組細胞中控制合成　　　　或　　　　水平的差異,確定N的藥效。 (4)植物體細胞雜交的目的是獲得新的雜種植株。利用植物體細胞雜交的方法培育作物新品種的過程中,遺傳物質(zhì)的傳遞　　　　　　(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾的遺傳規(guī)律,原因是　 　　　　　　　　　　　。 答案 (1)血清可以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)　維持培養(yǎng)液的pH (2)①②④ (3)甲　N　mRNA　蛋白質(zhì) (4)不遵循　生物在進行有性生殖的過程中才遵循孟德爾遺傳規(guī)律,植物體細胞雜交育種過程不屬于有性生殖 解析 動物細胞培養(yǎng)時加入適量血清可以補充培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì)。培養(yǎng)過程中5%CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。植物組織培養(yǎng)中離體的植物細胞、組織或器官經(jīng)脫分化可形成愈傷組織,植物體細胞雜交技術(shù)包含植物組織培養(yǎng)過程,轉(zhuǎn)基因植物的培養(yǎng)也離不開植物組織培養(yǎng)過程,因此三者均能形成愈傷組織。要試驗一種抗腫瘤藥物N對甲細胞生長的影響,實驗自變量為有無抗腫瘤藥物N,因變量為甲細胞的生長情況,而由“癌細胞基因M過量表達與肝腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)”可知,也可通過檢測基因M在A、B兩組細胞中控制合成mRNA或蛋白質(zhì)水平的差異來確定N的藥效。 4.自然界中的生殖細胞融合能產(chǎn)生有性后代,細胞工程中體細胞雜交技術(shù)被廣泛應(yīng)用于培育雜種植株和生產(chǎn)單克隆抗體等方面。請回答以下相關(guān)問題。 (1)若a、b分別為動物的精子和卵細胞,則產(chǎn)生a、b的分裂方式是　　　　　　　　　。 (2)若a、b表示植物的體細胞,兩者融合完成的標(biāo)志是　　　　　　　　　　　　　　。由d細胞形成雜種植株的原理是　　　　　　　　　　　　　,其中使用了植物組織培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)的中心環(huán)節(jié)是形成愈傷組織,然后誘導(dǎo)它再分化形成植株,再分化的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)生產(chǎn)單克隆抗體時一般不直接培養(yǎng)效應(yīng)B細胞,主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若用15N標(biāo)記的氨基酸培養(yǎng)能產(chǎn)生單克隆抗體的細胞,放射性物質(zhì)在細胞的細胞器中出現(xiàn)的先后順序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)減數(shù)分裂 (2)形成新的細胞壁　植物細胞的全能性　基因選擇性表達 (3)效應(yīng)B細胞不能無限增殖　核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體 解析 (1)精子和卵細胞的形成方式是減數(shù)分裂,精子與卵細胞的結(jié)合稱作受精作用。(2)雜種植物細胞融合成功的標(biāo)志是再生出新的細胞壁。雜種細胞具有全能性,在適宜的條件下可以發(fā)育成雜種植株;細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達。(3)骨髓瘤細胞能無限增殖但不能產(chǎn)生抗體,漿細胞能產(chǎn)生抗體但不能無限增殖。二者融合的細胞稱雜交瘤細胞,具備雙親細胞的遺傳物質(zhì),能夠無限增殖,同時能夠產(chǎn)生抗體。15N標(biāo)記的氨基酸可用于抗體的合成,抗體屬于分泌蛋白,在細胞的細胞器中出現(xiàn)的順序依次是核糖體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體。 5.近年來,由于食品安全、環(huán)境污染等問題的加重,胃癌的發(fā)病率不斷增加。常見的切除、化療、放療等治療手段對患者身體的副作用較大,而“生物導(dǎo)彈”(借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用,能將藥物定向帶到癌細胞所在位置)的定向治療為胃癌患者帶來了福音。下圖是“生物導(dǎo)彈”——抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程。 回答下列問題。 (1)幽門螺旋桿菌的感染與胃癌的發(fā)生密切相關(guān),與人體細胞相比,幽門螺旋桿菌在細胞結(jié)構(gòu)上最顯著的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)從免疫學(xué)的角度分析,圖中給實驗小鼠注射的甲是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,從小鼠的　　　　(免疫器官)中可獲得相應(yīng)的B淋巴細胞。 (3)誘導(dǎo)細胞融合形成細胞乙的原理是　　　　　　　　　　　　　　　。若只考慮細胞的兩兩聯(lián)合,理論上乙有　　　種類型,符合要求的細胞的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)丙需進行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測,經(jīng)多次篩選后可獲得數(shù)量較多的能分泌所需抗體的丁,細胞丁可在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng),也可以注射到小鼠　　　　內(nèi)進行體內(nèi)培養(yǎng),從而獲得大量的單克隆抗體。該抗胃癌單克隆抗體與從動物血清中分離的抗體相比,最主要的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案 (1)沒有核膜包被的細胞核 (2)能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原　脾臟 (3)細胞膜的流動性　3　既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體 (4)腹腔　特異性強,靈敏度高,并可大量制備 解析 (1)幽門螺旋桿菌是原核生物,與人體細胞相比,幽門螺旋桿菌在細胞結(jié)構(gòu)上最顯著的特點是沒有核膜包被的細胞核。(2)從免疫學(xué)的角度分析,圖中給實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結(jié)合的抗原,從小鼠的脾臟中可獲得相應(yīng)的B淋巴細胞。(3)誘導(dǎo)細胞融合形成細胞乙的原理是細胞膜的流動性。若只考慮細胞的兩兩融合,理論上乙有3種,若A代表B淋巴細胞,B代表骨髓瘤細胞,則有AA型、BB型、AB型,符合要求的細胞的特點是既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。(4)經(jīng)過篩選后的雜交瘤細胞,可在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng),也可以注射到小鼠腹腔內(nèi)進行體內(nèi)培養(yǎng),從而獲得大量的單克隆抗體。該抗胃癌單克隆抗體與從動物血清中分離的抗體相比,最主要的優(yōu)點是特異性強,靈敏度高,可大量制備。 6.(2018吉林長春調(diào)研)絮凝性細菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物能與石油污水中的懸浮顆粒和有機物等形成絮狀沉淀,起到凈化污水的作用。為進一步提高對石油污水的凈化效果,將絮凝性細菌和石油降解菌融合,構(gòu)建目的菌株,其流程如下。據(jù)圖回答下列問題。 (1)溶菌酶的作用是　　　　　　　　　　　。PEG的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)篩選既能分泌具有絮凝活性的高分子化合物,又能在以　　　　為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長的AB融合菌,并選擇效果最好的作為目的菌株。該菌株的同化作用類型應(yīng)為　　　　型,屬于生態(tài)系統(tǒng)中的哪種成分?　　　　　。 (3)為探究目的菌株發(fā)酵不同時間后發(fā)酵液的絮凝效果,將目的菌株進行發(fā)酵培養(yǎng),定時取發(fā)酵液,加入石油污水中,還應(yīng)設(shè)置　　　　　　　　　　　　　　　　　為對照組。 答案 (1)溶解(或去除、去掉、破壞)細胞壁　誘導(dǎo)(或促進)(不同的)原生質(zhì)體融合 (2)石油　異養(yǎng)　分解者 (3)不加發(fā)酵液的石油污水(或不含目的菌株的石油污水) 解析 (1)細菌所具有的細胞壁妨礙了細菌細胞的融合,所以溶菌酶的作用是將其細胞壁進行溶解,以獲得原生質(zhì)體。PEG是促進細胞融合的促融劑,其作用是誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。 (2)應(yīng)選擇能分泌具有絮凝活性的活性高分子化合物,又具有降解石油能力的AB融合菌作為目的菌株,因此目的菌株能在以石油為唯一碳源的培養(yǎng)基上生長,其同化作用類型應(yīng)為異養(yǎng)型,屬于生態(tài)系統(tǒng)中的分解者。 (3)為探究目的菌株發(fā)酵不同時間后發(fā)酵液的絮凝效果,設(shè)置的對照組實驗應(yīng)是不加發(fā)酵液(沒有目的菌株)的石油污水。 7.(2018湖南師大附中月考)下圖所示是生物學(xué)技術(shù)制備抗體的兩個途徑模式簡圖,請回答下列問題。 (1)過程①得到的Y細胞稱為　　　　　　　　。 (2)過程④需要　　　　酶,過程⑥需要用　　　　處理受體細胞。 (3)若抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同,兩者的空間結(jié)構(gòu)是否相同?　　　　。為什么?　 　。 (4)如果想用棉花生產(chǎn)該種抗體,則過程⑥的受體細胞通常選用　　　　　　　,經(jīng)過篩選后再侵染棉花體細胞,轉(zhuǎn)化成功后通過　　　　　　　　　　　　技術(shù)獲得能產(chǎn)生抗體的轉(zhuǎn)基因棉花植株。 答案 (1)雜交瘤細胞 (2)逆轉(zhuǎn)錄　Ca2+(或CaCl2) (3)不同　抗體2的形成沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,抗體1的形成經(jīng)過了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工 (4)農(nóng)桿菌　植物組織培養(yǎng) 解析 分析題圖可知,圖中①是動物細胞融合,②是動物細胞培養(yǎng),③是分離提取mRNA,④是逆轉(zhuǎn)錄形成目的基因,⑤是構(gòu)建重組質(zhì)粒,⑥是將目的基因?qū)氪竽c桿菌。 (1)過程①表示將經(jīng)免疫的B細胞與骨髓瘤細胞融合得到Y(jié)細胞,即雜交瘤細胞。 (2)過程④表示逆轉(zhuǎn)錄形成目的基因,過程⑥表示將目的基因?qū)氪竽c桿菌,需要用Ca2+(或CaCl2)處理受體細胞,使其處于感受態(tài),易于吸收外源DNA。 (3)抗體2的形成沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,抗體1的形成經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,所以若抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同,兩者的空間結(jié)構(gòu)不同。 (4)如果想用棉花生產(chǎn)該種抗體,則利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,即過程⑥的受體細胞通常選用農(nóng)桿菌,經(jīng)過篩選后再侵染棉花體細胞,轉(zhuǎn)化成功后通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得能產(chǎn)生抗體的轉(zhuǎn)基因棉花植株。 8.下圖是利用單克隆抗體技術(shù)制備三聚氰胺特異性抗體的過程,請據(jù)圖回答問題。 (1)單克隆抗體的制備過程中要用到　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　技術(shù)。 (2)由于三聚氰胺分子量過小,不足以激活高等動物的免疫系統(tǒng),因此在制備抗體前必須對其進行①過程,下列物質(zhì)中不適合作“擴容”抗原分子的是　　　　。 A.蛋白質(zhì)　　　　　　　 B.多糖 C.磷脂　　 D.核苷酸 (3)②過程會使小鼠產(chǎn)生能分泌相應(yīng)　　　　的B淋巴細胞,此過程屬于特異性免疫中的　　　　免疫。 (4)單克隆抗體的制備所基于的免疫學(xué)基本原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)③過程動物細胞特有的促融方法是用　　　　　　　　　,④過程用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選,會使　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的細胞死亡;選出的雜交瘤細胞還需進行　　　　　　　　　　　　　　　　,才能獲得產(chǎn)三聚氰胺抗體的雜交瘤細胞株。 答案 (1)動物細胞培養(yǎng)　動物細胞融合 (2)D (3)抗體　體液 (4)每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體 (5)滅活的病毒　未融合的親本細胞和融合的具有同種細胞核　克隆化培養(yǎng)和抗體檢測 解析 (1)分析圖示可知,單克隆抗體的制備過程中要用到動物細胞培養(yǎng)技術(shù)和動物細胞融合技術(shù)。 (2)抗原具有大分子性,要想使三聚氰胺“擴容”為抗原分子,所選物質(zhì)的分子量必須足夠大,蛋白質(zhì)和多糖是大分子物質(zhì),適合作“擴容”抗原分子;磷脂分子量較大,也能滿足“擴容”要求;核苷酸為有機小分子物質(zhì),分子量非常小,不適合作“擴容”抗原分子。 (3)②過程是將抗原分子注射到小鼠體內(nèi),會使小鼠產(chǎn)生能分泌相應(yīng)抗體的B淋巴細胞,此過程屬于特異性免疫中的體液免疫。 (4)單克隆抗體的制備所基于的免疫學(xué)基本原理是每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體,因此大量培養(yǎng)雜交瘤細胞可以得到單克隆抗體。 (5)③過程是誘導(dǎo)免疫的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合,動物細胞特有的促融方法是用滅活的病毒。④過程用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選,在該培養(yǎng)基上,未融合的親本細胞和融合的具有同種細胞核的細胞都會死亡。選出的雜交瘤細胞還需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,才能獲得產(chǎn)生三聚氰胺抗體的雜交瘤細胞株。