2022屆高考生物一輪復(fù)習(xí)第2講細(xì)胞工程練習(xí)含解析新人教版選修320210605296

第2講細(xì)胞工程1．(2021·湖北高考模擬)下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良草莓品系的過程，請回答下列有關(guān)問題：(1)圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。(2)請簡述I過程的基本方法：先利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體；然后借助一定的技術(shù)手段(物理或化學(xué)方法)誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。A培育至具有鳳梨風(fēng)味的綠草莓幼苗的過程，能(填“能”或“不能”)體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性。(3)研究人員根據(jù)已知的胰島素基因序列，可采用化學(xué)合成方法獲得胰島素基因。(4)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和細(xì)胞工程在改良動(dòng)植物類型過程中都有廣泛應(yīng)用，但是，胚胎工程只是指對動(dòng)物的配子或早期胚胎所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)。[解析](1)圖中涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有轉(zhuǎn)基因技術(shù)、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)、植物組織培養(yǎng)技術(shù)。(2)圖中I過程的基本方法是先用酶解法去除獲得具有活力的原生質(zhì)體、然后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合。圖中A培育至具有鳳梨風(fēng)味的綠草莓幼苗的過程，采用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。(3)由于已知胰島素基因序列，所以研究人員可根據(jù)已知的胰島素基因序列，采用化學(xué)合成的方法獲得胰島素基因。(4)胚胎工程只是指對動(dòng)物的配子或早期胚胎所進(jìn)行的多種顯微操作和處理技術(shù)，有胚胎移植和胚胎分割移植等。2．(2020·陜西高考模擬)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)是一種自身免疫病，致殘性強(qiáng)。研究表明，該病的病理改變與腫瘤壞死因子－a(TNF－a)密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗TNF－a單克隆抗體能有效治療RA。下圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)，該過程中需要的氣體條件是95%空氣和5%CO2。(2)圖中的抗原A是腫瘤壞死因子－a(TNF－a)，常用的促融劑是聚乙二醇(PEG)。圖中“()和抗體檢測”，括號(hào)內(nèi)應(yīng)填克隆化培養(yǎng)。(3)細(xì)胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有骨髓瘤細(xì)胞自身融合細(xì)胞、淋巴細(xì)胞自身融合細(xì)胞。體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%。(4)單克隆抗體主要的用途有：作為診斷試劑、用于治療疾病、用于運(yùn)載藥物(至少答出兩點(diǎn))。[解析](1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)，是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)。該過程中需要的氣體條件是95%空氣和5%CO2，以保證細(xì)胞代謝所必需的氧氣和培養(yǎng)液的pH。(2)要制備抗TNF－a單克隆抗體需要給小鼠注射腫瘤壞死因子－a(TNF－a)。常用物理或化學(xué)方法促融，最常用的化學(xué)促融劑是聚乙二醇(PEG)。在抗體檢測之前需要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)，以增加雜交瘤細(xì)胞數(shù)量。(3)細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%，所以細(xì)胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有骨髓瘤細(xì)胞自身融合細(xì)胞、淋巴細(xì)胞自身融合細(xì)胞。(4)單克隆抗體最廣泛的用途是作為診斷試劑；也可用于治療疾病、用于運(yùn)載藥物，主要是用于癌癥治療，也有少量是用于其他治療的。3．(2020·山東省泰安市生物模擬)埃博拉病毒(EBO)呈纖維狀，EBO衣殼外有包膜，包膜上有5種蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白)，其中GP蛋白最為關(guān)鍵，能被宿主細(xì)胞強(qiáng)烈識(shí)別。請回答下列問題：(1)要獲得編碼GP蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原體的RNA，并利用RNA經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，構(gòu)建cDNA文庫。cDNA文庫中的基因可以_(選填“可以”“不可以”“部分”)進(jìn)行物種間的基因交流。(2)為了從牛分泌的乳汁中提取GP蛋白，需將GP蛋白基因通過顯微注射法(方法)導(dǎo)入牛受精卵中。在基因?qū)肱Ｊ荏w細(xì)胞前，基因的首段必須含有使其僅能在牛的乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的(乳腺蛋白基因的)啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。轉(zhuǎn)基因牛是否培育成功，可以通過抗原－抗體雜交_技術(shù)從分子水平上進(jìn)行檢測。(3)以GP蛋白作為疫苗比利用毒性減弱的埃博拉病毒作疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身沒有感染能力，但保留了抗原特性_。(4)科研人員利用經(jīng)EBO免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞與小鼠的骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合以形成雜交瘤細(xì)胞，培養(yǎng)后可以獲得純凈的單一品種抗體，其特點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、并可能大量制備，可以用此抗體與藥物制成“生物導(dǎo)彈”抗擊EBO。[解析]以RNA為模板合成DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化；cDNA文件中的基因可以進(jìn)行物種間的基因交流。(2)將目的基因?qū)雱?dòng)物受體細(xì)胞一般采用顯微注射法。為了從牛分泌的乳汁中生產(chǎn)GP蛋白，在基因?qū)肱Ｊ荏w細(xì)胞前，基因的首段必須含有使其僅能在牛的乳腺細(xì)胞中特異性表達(dá)的(乳腺蛋白基因的)啟動(dòng)子，才能驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)錄過程。(3)以GP蛋白作為疫苗比基因疫苗更安全，其原因是GP蛋白自身沒有感染能力，但保留有抗原性。(4)科研人員利用經(jīng)EBO免疫后小鼠的B淋巴(效應(yīng)B或漿)細(xì)胞與鼠的骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行雜交，篩選后進(jìn)一步培養(yǎng)的是雜交瘤細(xì)胞，雜交瘤細(xì)胞既能產(chǎn)生單一抗體，又能在體外快速增殖?？梢杂秒s交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體與藥物制成“生物導(dǎo)彈”，抗擊埃博拉病毒。4．(2021·河北省衡水市高三大聯(lián)考)單倍體細(xì)胞中含有本物種配子染色體數(shù)的個(gè)體，培育單倍體植株利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)，我國在水稻等作物的單位體育種方面處于領(lǐng)先地位。回答下列與水稻單倍體育種相關(guān)的問題：(1)單倍體育種過程中要進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，該過程利用的外植體一般為花藥。接種前，要對外植體進(jìn)行消毒處理。處理時(shí)，既要使所用藥劑的濃度和處理時(shí)間能達(dá)到預(yù)期效果，還必須考慮到對外植體(材料)生活力的影響。(2)脫分化階段和再分化階段使用的培養(yǎng)基在激素的種類和配比等方面會(huì)存在差異。培養(yǎng)過程中，如有二倍體小幼苗出現(xiàn)，猜測可能是花藥壁細(xì)胞長成的。(3)單倍體植株的培育過程能(填“能”或“不能”)體現(xiàn)植物細(xì)胞的全能性，將單倍體幼苗移栽至大田后并未得到穩(wěn)定遺傳的農(nóng)作物優(yōu)良品種，原因是單倍體水稻植株中只含有一個(gè)染色體組，高度不育。(4)單倍體細(xì)胞中的DNA也可以參與基因庫的構(gòu)建，參與構(gòu)建的基因文庫屬于基因組文庫。[解析](1)單倍體育種采用的方法為花藥離體培養(yǎng)，組織培養(yǎng)過程需要在嚴(yán)格無菌條件下進(jìn)行，外植體也要進(jìn)行消毒，在消毒時(shí)，不僅要考慮消毒效果，還要考慮到外植體的耐受能力。(2)脫分化培養(yǎng)基和分化培養(yǎng)基的激素種類及配比有所區(qū)別，因此組織培養(yǎng)到一定階段要更換培養(yǎng)基?；ǚ哿６L成的水稻植株含有一個(gè)染色體組，但花藥壁細(xì)胞含有兩個(gè)染色體組，因此，如有二倍體小幼苗長出，最可能是花藥壁細(xì)胞長成的。(3)花粉粒發(fā)育成了單倍體植株，因此體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。水稻的單倍體中只含有一個(gè)染色體組，高度不育，不能正常結(jié)實(shí)，因此得不到穩(wěn)定遺傳的水稻優(yōu)良品種，需要用秋水仙素處理單倍體幼苗，獲得純合的可育的二倍體。(4)單倍體細(xì)胞中的DNA用限制酶切割后，導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存，可以參與基因組文庫的構(gòu)建。5．(2021·山東章丘四中高三)下圖是制備抗埃博拉病毒VP40蛋白的單克隆抗體的過程(1)過程①中選用EcoRⅠ和XhoⅠ兩種限制酶切割的優(yōu)點(diǎn)是防止自身環(huán)化，此外還要用到DNA連接酶。(2)過程②中首先需要用Ca2＋處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)，VP40基因進(jìn)入大腸桿菌后維持穩(wěn)定并表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。(3)與植物原生質(zhì)體融合相比，過程④特有的方法是用滅活的病毒處理。通常在選擇培養(yǎng)基中需加入抗生素，目的是防止培養(yǎng)過程中的污染。選擇培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體不是(填“是”或“不是”)單克隆抗體。(4)圖示過程應(yīng)用的生物技術(shù)有基因工程、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合。[解析](1)過程①中選用EcoRⅠ和XhoⅠ兩種限制酶切割可以使目的基因的兩端獲得不同的黏性末端，所以這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是防止目的基因自身環(huán)化，此外目的基因與運(yùn)載體結(jié)合還需DNA連接酶。(2)過程②是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，此過程首先需要用Ca2＋處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)，VP40基因進(jìn)入大腸桿菌后維持穩(wěn)定并表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。(3)植物原生質(zhì)體融合常用物理方法和化學(xué)方法，動(dòng)物細(xì)胞融合特有的方法是用滅活的病毒處理，通常在選擇培養(yǎng)基中需加入抗生素，目的是防止培養(yǎng)過程中的污染。選擇培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細(xì)胞，還需要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，經(jīng)過多次篩選才可以獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞，所以選擇培養(yǎng)基上存活的雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的抗體不是單克隆抗體。(4)圖示過程應(yīng)用的生物技術(shù)有：基因工程、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合。6．(2020·江蘇省南京師范大學(xué)附屬中學(xué)模擬)白細(xì)胞介素4(IL－4)是具有多種免疫學(xué)調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子，臨床及研究中需要大量高純度的IL－4，以及其高效檢測試劑。下圖是利用單克隆抗體技術(shù)制備抗IL－4特異性抗體的過程?；卮鹣嚓P(guān)問題。(1)在免疫系統(tǒng)組成中，IL－4屬于免疫活性物質(zhì)。研究人員從外周血中提取到IL－4蛋白分子的mRNA。將其反轉(zhuǎn)錄成cDNA，其中無(填“有”或“無”)啟動(dòng)子和終止子，并構(gòu)建特定表達(dá)載體，利用工程菌獲得用于臨床及研究需要的高純度的IL－4蛋白。(2)圖中所示的a培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的是骨髓瘤細(xì)胞，其與M細(xì)胞融合產(chǎn)生雙核或多核細(xì)胞。再經(jīng)有絲分裂才能形成兩個(gè)新的單核雜交細(xì)胞。(3)b培養(yǎng)瓶所示過程中，常用滅活的病毒誘導(dǎo)細(xì)胞融合，再用特定的方法對其中細(xì)胞進(jìn)行篩選。c中培養(yǎng)的細(xì)胞應(yīng)具有既能無限增殖，又能產(chǎn)生特定的抗體特點(diǎn)。經(jīng)d培養(yǎng)的細(xì)胞，其培養(yǎng)液中除了加基本的營養(yǎng)物以外，還需要加抗生素、動(dòng)物血清等，其中加動(dòng)物血清的目的是補(bǔ)充配制的培養(yǎng)基中缺乏的營養(yǎng)成分及一些激素。(4)從d或小鼠體內(nèi)抽取的抗IL－4抗體的特點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、可以大量制備。[解析](1)對于真核基因而言，轉(zhuǎn)錄形成mRNA中遺傳信息來自于基因中的外顯子中的遺傳信息，所以將mRNA反轉(zhuǎn)錄形成的是cDNA，不含啟動(dòng)子和終止子。(2)圖中a瓶中是骨髓瘤細(xì)胞，M是免疫過的B淋巴細(xì)胞，兩者融合產(chǎn)生雙核或多核細(xì)胞，再經(jīng)有絲分裂，進(jìn)一步形成兩個(gè)新的單核雜交細(xì)胞。(3)b培養(yǎng)瓶中誘導(dǎo)細(xì)胞融合常用滅活的病毒；c過程為對雜交瘤細(xì)胞進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，得到的雜交瘤細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特定的抗體。體外培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞時(shí)，培養(yǎng)液中需要加入動(dòng)物血清，以補(bǔ)充配制的培養(yǎng)基中缺乏的營養(yǎng)成分及一些激素。(4)從d或小鼠體內(nèi)抽取的抗IL－4抗體為單克隆抗體，具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、可以大量制備的特點(diǎn)。7．(2021·福建三明一中第一次月考)三七富含三七皂苷、三七多糖、三七素、黃酮等有效成分，具有止血、活血化瘀、消腫定痛、滋補(bǔ)強(qiáng)壯、抗疲勞、耐缺氧、抗衰老、降血脂、降血糖、提高機(jī)體免疫功能等眾多作用。為了獲取上述有效成分，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些有效成分。請回答下列問題：(1)培養(yǎng)時(shí)，通常選擇新生營養(yǎng)芽作為外植體，這是因?yàn)榧?xì)胞分化程度低，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為脫分化，此過程需要使用的生長調(diào)節(jié)劑是2，4－D(填“脫落酸”或“2，4－D”)。(2)多倍體的愈傷組織細(xì)胞產(chǎn)生的有效成分量常高于二倍體。為了獲得更多的有效成分，科研人員利用秋水仙素或低溫處理二倍體愈傷組織細(xì)胞，使其細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍。欲確定愈傷組織細(xì)胞中的染色體數(shù)目，通常需制成裝片，進(jìn)行顯微鏡觀察，此過程中需要對染色體染色，常用的染色劑是醋酸洋紅液(或龍膽紫溶液)。(3)為獲得多倍體的愈傷組織細(xì)胞，也可以先用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)細(xì)胞兩兩融合，形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成愈傷組織。若要得到多倍體植株，可在上述的基礎(chǔ)上，再經(jīng)再分化形成。[解析](1)新生營養(yǎng)芽細(xì)胞的分化程度低，容易誘導(dǎo)形成愈傷組織，進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)，選擇新生營養(yǎng)芽作為外植體容易獲得成功。外植體經(jīng)誘導(dǎo)后形成愈傷組織的過程稱為脫分化。2，4－D為生長素類似物，而生長素能夠促進(jìn)細(xì)胞伸長生長，脫落酸的主要作用之一是抑制細(xì)胞分裂，所以脫分化過程需要使用的生長調(diào)節(jié)劑是2，4－D。(2)秋水仙素或低溫可抑制紡錘體的形成，進(jìn)而使其細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍。染色體可被醋酸洋紅液或龍膽紫溶液等堿性染料染成深色，因此欲用顯微鏡觀察確定愈傷組織細(xì)胞中的染色體數(shù)目，常用醋酸洋紅液或龍膽紫溶液對染色體染色。(3)植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，因此可用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體。愈傷組織細(xì)胞經(jīng)過再分化可發(fā)育成植物體。8．(2021·山西省太原市山西大學(xué)附屬中學(xué)高三)已知細(xì)胞合成DNA有D和S兩條途徑，其中D途徑能被氨基嘌呤阻斷。人淋巴細(xì)胞中有這兩種DNA的合成途徑，但一般不分裂增殖。鼠骨髓瘤細(xì)胞中盡管沒有S途徑，但能不斷分裂增殖。將這兩種細(xì)胞在培養(yǎng)皿中混合，加促融劑促進(jìn)細(xì)胞融合，獲得雜種細(xì)胞，并生產(chǎn)單克隆抗體。請回答下列有關(guān)問題：(1)生產(chǎn)單克隆抗體時(shí)，一般不直接利用B淋巴細(xì)胞，主要原因是B淋巴細(xì)胞不能無限增殖。(2)①過程中，常用的與植物細(xì)胞融合相同的誘導(dǎo)劑是聚乙二醇。(3)②過程為細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中還需通入氣體物質(zhì)，其中通入CO2的目的是維持培養(yǎng)液的pH。(4)④表示雜交瘤細(xì)胞的擴(kuò)大培養(yǎng)，其既可在體外培養(yǎng)，也可注射到小鼠內(nèi)培養(yǎng)，體內(nèi)