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细胞工程1.下图为植物体细胞杂交过程示意图,据图回答下列问题。(1)步骤是去除,该步骤最常用的方法是。(2)步骤常用的化学试剂是,目的是。(3)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,运用的技术手段是,其中步骤相当于,步骤相当于再分化。(4)植物体细胞杂交的目的是获得杂种植株。从理论上讲,该杂种植株是可育的,这项研究对于培养作物新品种方面的重大意义在于。答案 (1)细胞壁使用纤维素酶和果胶酶处理(酶解法)(2)聚乙二醇(PEG)诱导原生质体融合(3)植物组织培养脱分化(4)克服远缘杂交不亲和的障碍解析 (1)步骤是用酶解法去壁的过程,利用酶的专一性,用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁,获得原生质体A和B。(2)步骤是诱导原生质体融合的过程,常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG)。(3)图中杂种细胞培育成为杂种植株的过程,利用了植物组织培养技术,其中为脱分化形成愈伤组织,相当于再分化。(4)图示体细胞杂交技术最大的优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍。2.我国菊花主要有杭菊、怀菊、贡菊等8种,是药食兼优的代表性植物。研究发现,杭菊具有明显的抗炎作用,怀菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。结合所学知识回答下列问题。(1)欲培育兼有明显抗炎、抗病毒疗效的菊花新品种,用杭菊和怀菊杂交的方法是做不到的,原因是。(2)基因工程方法为培育上述新品种提供了可能性,在实施基因工程过程中,最关键的步骤是。受体细胞的选择直接关系到实验的成功与否以及新生植株的品质,我们一般选取未开花的幼枝的芽尖,理由有、。若想确定杭菊的受体细胞中是否导入了怀菊的抗病毒基因,常用的检测方法是。(3)如果利用植物体细胞杂交的方法培育“杭菊怀菊”杂种植株,首先要获得这两种植物细胞的,然后用聚乙二醇诱导处理,诱导实验材料再生出,最后利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)理论上利用植物体细胞杂交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的优良菊花,这两项技术的共同特点有。答案 (1)二者存在生殖隔离(2)基因表达载体的构建不带病毒或带病毒极少分化程度低或易诱导脱分化和再分化(答案必须是两个方面)DNA分子杂交技术(3)原生质体细胞壁(4)定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和的障碍)解析 (1)杭菊和怀菊属于两个不同的物种,二者之间存在生殖隔离,所以二者之间不能进行有性杂交。(2)基因工程的关键步骤是基因表达载体的构建;由于幼枝的芽尖具有不带病毒或带病毒极少、分化程度低或易诱导脱分化和再分化的特点,所以通常选取未开花的幼枝的芽尖作受体细胞;可用DNA分子杂交技术检测怀菊的抗病毒基因(目的基因)是否导入了受体细胞。(3)植物体细胞杂交技术首先要获得这两种植物细胞的原生质体,用聚乙二醇诱导处理后,诱导实验材料再生出细胞壁,再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。(4)植物体细胞杂交技术和基因工程的共同特点是定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和障碍)。3.(2018湖北宜昌入学考试)细胞工程在现代生物科技中具有重要地位,请回答下列有关细胞工程技术的问题。(1)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。(2)运用细胞工程技术可培育生物新品种,下列操作过程中能形成愈伤组织的是。植物组织培养植物体细胞杂交动物细胞培养转基因植物的培养(3)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。研究表明癌细胞基因M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N对甲细胞生长的影响,可将细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入,B组细胞培养液中加入无菌生理盐水。经培养后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测基因M在A、B两组细胞中控制合成或水平的差异,确定N的药效。(4)植物体细胞杂交的目的是获得新的杂种植株。利用植物体细胞杂交的方法培育作物新品种的过程中,遗传物质的传递(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔的遗传规律,原因是。答案 (1)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液的pH(2)(3)甲NmRNA蛋白质(4)不遵循生物在进行有性生殖的过程中才遵循孟德尔遗传规律,植物体细胞杂交育种过程不属于有性生殖解析 动物细胞培养时加入适量血清可以补充培养基中缺乏的物质。培养过程中5%CO2的作用是维持培养液的pH。植物组织培养中离体的植物细胞、组织或器官经脱分化可形成愈伤组织,植物体细胞杂交技术包含植物组织培养过程,转基因植物的培养也离不开植物组织培养过程,因此三者均能形成愈伤组织。要试验一种抗肿瘤药物N对甲细胞生长的影响,实验自变量为有无抗肿瘤药物N,因变量为甲细胞的生长情况,而由“癌细胞基因M过量表达与肝肿瘤的发生密切相关”可知,也可通过检测基因M在A、B两组细胞中控制合成mRNA或蛋白质水平的差异来确定N的药效。4.自然界中的生殖细胞融合能产生有性后代,细胞工程中体细胞杂交技术被广泛应用于培育杂种植株和生产单克隆抗体等方面。请回答以下相关问题。(1)若a、b分别为动物的精子和卵细胞,则产生a、b的分裂方式是。(2)若a、b表示植物的体细胞,两者融合完成的标志是。由d细胞形成杂种植株的原理是,其中使用了植物组织培养技术,该技术的中心环节是形成愈伤组织,然后诱导它再分化形成植株,再分化的原理是。(3)生产单克隆抗体时一般不直接培养效应B细胞,主要原因是。若用15N标记的氨基酸培养能产生单克隆抗体的细胞,放射性物质在细胞的细胞器中出现的先后顺序是。答案 (1)减数分裂(2)形成新的细胞壁植物细胞的全能性基因选择性表达(3)效应B细胞不能无限增殖核糖体、内质网、高尔基体解析 (1)精子和卵细胞的形成方式是减数分裂,精子与卵细胞的结合称作受精作用。(2)杂种植物细胞融合成功的标志是再生出新的细胞壁。杂种细胞具有全能性,在适宜的条件下可以发育成杂种植株;细胞分化的实质是基因选择性表达。(3)骨髓瘤细胞能无限增殖但不能产生抗体,浆细胞能产生抗体但不能无限增殖。二者融合的细胞称杂交瘤细胞,具备双亲细胞的遗传物质,能够无限增殖,同时能够产生抗体。15N标记的氨基酸可用于抗体的合成,抗体属于分泌蛋白,在细胞的细胞器中出现的顺序依次是核糖体、内质网、高尔基体。5.近年来,由于食品安全、环境污染等问题的加重,胃癌的发病率不断增加。常见的切除、化疗、放疗等治疗手段对患者身体的副作用较大,而“生物导弹”(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)的定向治疗为胃癌患者带来了福音。下图是“生物导弹”抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程。回答下列问题。(1)幽门螺旋杆菌的感染与胃癌的发生密切相关,与人体细胞相比,幽门螺旋杆菌在细胞结构上最显著的特点是。(2)从免疫学的角度分析,图中给实验小鼠注射的甲是,从小鼠的(免疫器官)中可获得相应的B淋巴细胞。(3)诱导细胞融合形成细胞乙的原理是。若只考虑细胞的两两联合,理论上乙有种类型,符合要求的细胞的特点是。(4)丙需进行克隆化培养和专一抗体检测,经多次筛选后可获得数量较多的能分泌所需抗体的丁,细胞丁可在体外条件下大规模培养,也可以注射到小鼠内进行体内培养,从而获得大量的单克隆抗体。该抗胃癌单克隆抗体与从动物血清中分离的抗体相比,最主要的优点是。答案 (1)没有核膜包被的细胞核(2)能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原脾脏(3)细胞膜的流动性3既能无限增殖,又能产生特异性抗体(4)腹腔特异性强,灵敏度高,并可大量制备解析 (1)幽门螺旋杆菌是原核生物,与人体细胞相比,幽门螺旋杆菌在细胞结构上最显著的特点是没有核膜包被的细胞核。(2)从免疫学的角度分析,图中给实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原,从小鼠的脾脏中可获得相应的B淋巴细胞。(3)诱导细胞融合形成细胞乙的原理是细胞膜的流动性。若只考虑细胞的两两融合,理论上乙有3种,若A代表B淋巴细胞,B代表骨髓瘤细胞,则有AA型、BB型、AB型,符合要求的细胞的特点是既能无限增殖,又能产生特异性抗体。(4)经过筛选后的杂交瘤细胞,可在体外条件下大规模培养,也可以注射到小鼠腹腔内进行体内培养,从而获得大量的单克隆抗体。该抗胃癌单克隆抗体与从动物血清中分离的抗体相比,最主要的优点是特异性强,灵敏度高,可大量制备。6.(2018吉林长春调研)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀,起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果,将絮凝性细菌和石油降解菌融合,构建目的菌株,其流程如下。据图回答下列问题。(1)溶菌酶的作用是。PEG的作用是。(2)筛选既能分泌具有絮凝活性的高分子化合物,又能在以为唯一碳源的培养基上生长的AB融合菌,并选择效果最好的作为目的菌株。该菌株的同化作用类型应为型,属于生态系统中的哪种成分?。(3)为探究目的菌株发酵不同时间后发酵液的絮凝效果,将目的菌株进行发酵培养,定时取发酵液,加入石油污水中,还应设置为对照组。答案 (1)溶解(或去除、去掉、破坏)细胞壁诱导(或促进)(不同的)原生质体融合(2)石油异养分解者(3)不加发酵液的石油污水(或不含目的菌株的石油污水)解析 (1)细菌所具有的细胞壁妨碍了细菌细胞的融合,所以溶菌酶的作用是将其细胞壁进行溶解,以获得原生质体。PEG是促进细胞融合的促融剂,其作用是诱导原生质体融合。(2)应选择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融合菌作为目的菌株,因此目的菌株能在以石油为唯一碳源的培养基上生长,其同化作用类型应为异养型,属于生态系统中的分解者。(3)为探究目的菌株发酵不同时间后发酵液的絮凝效果,设置的对照组实验应是不加发酵液(没有目的菌株)的石油污水。7.(2018湖南师大附中月考)下图所示是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图,请回答下列问题。(1)过程得到的Y细胞称为。(2)过程需要酶,过程需要用处理受体细胞。(3)若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同,两者的空间结构是否相同?。为什么?。(4)如果想用棉花生产该种抗体,则过程的受体细胞通常选用,经过筛选后再侵染棉花体细胞,转化成功后通过技术获得能产生抗体的转基因棉花植株。答案 (1)杂交瘤细胞(2)逆转录Ca2+(或CaCl2)(3)不同抗体2的形成没有经过内质网和高尔基体的加工,抗体1的形成经过了内质网和高尔基体的加工(4)农杆菌植物组织培养解析 分析题图可知,图中是动物细胞融合,是动物细胞培养,是分离提取mRNA,是逆转录形成目的基因,是构建重组质粒,是将目的基因导入大肠杆菌。(1)过程表示将经免疫的B细胞与骨髓瘤细胞融合得到Y细胞,即杂交瘤细胞。(2)过程表示逆转录形成目的基因,过程表示将目的基因导入大肠杆菌,需要用Ca2+(或CaCl2)处理受体细胞,使其处于感受态,易于吸收外源DNA。(3)抗体2的形成没有经过内质网和高尔基体的加工,抗体1的形成经过内质网和高尔基体的加工,所以若抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同,两者的空间结构不同。(4)如果想用棉花生产该种抗体,则利用农杆菌转化法,即过程的受体细胞通常选用农杆菌,经过筛选后再侵染棉花体细胞,转化成功后通过植物组织培养技术获得能产生抗体的转基因棉花植株。8.下图是利用单克隆抗体技术制备三聚氰胺特异性抗体的过程,请据图回答问题。(1)单克隆抗体的制备过程中要用到和技术。(2)由于三聚氰胺分子量过小,不足以激活高等动物的免疫系统,因此在制备抗体前必须对其进行过程,下列物质中不适合作“扩容”抗原分子的是。A.蛋白质B.多糖C.磷脂D.核苷酸(3)过程会使小鼠产生能分泌相应的B淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的免疫。(4)单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是。(5)过程动物细胞特有的促融方法是用,过程用特定的选择性培养基筛选,会使的细胞死亡;选出的杂交瘤细胞还需进行,才能获得产三聚氰胺抗体的杂交瘤细胞株。答案 (1)动物细胞培养动物细胞融合(2)D(3)抗体体液(4)每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体(5)灭活的病毒未融合的亲本细胞和融合的具有同种细胞核克隆化培养和抗体检测解析 (1)分析图示可知,单克隆抗体的制备过程中要用到动物细胞培养技术和动物细胞融合技术。(2)抗原具有大分子性,要想使三聚氰胺“扩容”为抗原分子,所选物质的分子量必须足够大,蛋白质和多糖是大分子物质,适合作“扩容”抗原分子;磷脂分子量较大,也能满足“扩容”要求;核苷酸为有机小分子物质,分子量非常小,不适合作“扩容”抗原分子。(3)过程是将抗原分子注射到小鼠体内,会使小鼠产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞,此过程属于特异性免疫中的体液免疫。(4)单克隆抗体的制备所基于的免疫学基本原理是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体,因此大量培养杂交瘤细胞可以得到单克隆抗体。(5)过程是诱导免疫的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,动物细胞特有的促融方法是用灭活的病毒。过程用特定的选择性培养基筛选,在该培养基上,未融合的亲本细胞和融合的具有同种细胞核的细胞都会死亡。选出的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和抗体检测,才能获得产生三聚氰胺抗体的杂交瘤细胞株。
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