第十一单元第二讲 细胞工程.docx

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第十一单元第二讲细胞工程

1．珙桐（2n＝40）被称为植物活化石，为进一步保护珙桐，保护生物的多样性，2012年中科院国家重点实验室科研小组来到贵州梵净山珙桐保护基地采集了珙桐材料进行相关的研究。

回答下列问题：

（1）为对珙桐进行扩大化培养，可取珙桐植株的分生组织进行植物组织培养，原因是________________________________________________________。

（2）为研究染色体数目与珙桐性状之间的关系，可以采用下列两种方式：

①取珙桐幼苗的叶肉细胞，用________酶去掉细胞壁，获得原生质体，让原生质体融合，形成四倍体的融合细胞。

融合细胞经过________形成________，再经过再分化获得四倍体的珙桐幼苗。

②将萌发的珙桐幼苗用秋水仙素处理，即可得到四倍体的珙桐幼苗，其中秋水仙素的作用是_________________________________________________。

（3）为增强珙桐抗虫特性，科学家需要将苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因导入珙桐中，使珙桐的抗虫性增强。

①用________酶从苏云金芽孢杆菌中获得目的基因；

②用农杆菌感染植物细胞，农杆菌内的________________可将目的基因转移并整合到珙桐细胞内的染色体DNA上；

③将受体细胞进行植物组织培养获得抗虫幼苗，其原理是______________；

④目的基因的检测有分子水平的检测和个体水平的检测，通常采用________技术检测目的基因是否导入受体细胞。

（4）目的基因一般只导入受体细胞同源染色体的一条上，可将含有目的基因的植株看成杂合子（Aa）。

研究发现，珙桐植株的另一对同源染色体上，显性基因B会抑制抗虫基因A的表达，使得珙桐不具有抗虫性状。

若用没有抗虫性状的植株（AaBb）自交，后代中性状分离比为________________。

解析：

（1）为对珙桐进行扩大化培养，可取珙桐植株的分生组织进行植物组织培养，原因是植物分生组织细胞含有毒素很少，甚至无毒。

（2）①取珙桐幼苗的叶肉细胞，用纤维素酶和果胶酶去掉细胞壁获得原生质体。

融合细胞经过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化获得四倍体的珙桐幼苗。

②秋水仙素在诱导染色体加倍过程中的作用是抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成。

（3）①用限制酶从苏云金芽孢杆菌中获取目的基因；

②用农杆菌感染植物细胞，农杆菌内的Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移并整合到珙桐细胞内的染色体DNA上；

③将受体细胞进行植物组织培养获得抗虫幼苗，其原理是植物细胞具全能性；

④目的基因的分子水平上的检测，通常采用DNA分子杂交法检测目的基因是否导入受体细胞。

（4）据题意分析，AaBb基因型的植株自交，后代中性状分离比为抗虫性状（3/16A_bb）∶不抗虫性状（1/16aabb、3/16aaB_、9/16A_B_）＝3∶13。

答案：

（1）植物分生组织细胞含有毒素很少，甚至无毒（细胞分化程度低，容易诱导形成愈伤组织）

（2）①纤维素酶和果胶　脱分化　愈伤组织

②抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使体细胞染色体数目加倍

（3）①限制　②Ti质粒上的TDNA　③植物细胞具全能性　④DNA分子杂交

（4）不抗虫∶抗虫＝13∶3

2．如图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图分析回答：

（1）图中所示过程的原理有：

_____________________________________。

（2）图中的①过程是________________________________________。

（3）植物体细胞融合成功的标志是______________________________，其产生与细胞内________（细胞器）有关。

（4）③和④过程分别是________和________的过程。

则该杂交植物有________个染色体组。

（5）该技术的最显著优势是：

_________________________________。

解析：

（1）植物体细胞杂交过程中有原生质体A和原生质体B的融合过程，其原理是细胞膜具有流动性；将杂种细胞培育成新的个体，其原理是植物细胞具全能性。

（2）图中的①过程是去除植物细胞壁，制备原生质体。

（3）植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，植物细胞壁的形成与高尔基体有关。

（4）杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成杂种植株。

图中杂种植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂种细胞培育成的新个体，含有四个染色体组。

（5）植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。

答案：

（1）细胞膜具有流动性、植物细胞具全能性

（2）（去壁）制备原生质体

（3）形成新的细胞壁　高尔基体

（4）脱分化　再分化　四

（5）克服远缘杂交不亲和的障碍

3．回答下列有关动物细胞培养的问题：

（1）在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________。

此时，瓶壁上形成的细胞层数是________。

要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是________。

（2）随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，该种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质（糖蛋白）的量________。

（3）现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_________________________________。

（4）检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到________期的细胞用显微镜进行观察。

（5）在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。

因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞________的速率降低。

（6）给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作________进行攻击。

解析：

（1）动物细胞培养过程中，有接触抑制的现象，当细胞在瓶壁上长满一层时，停止生长，此时需要用胰蛋白酶处理，使贴壁的细胞分离下来。

（2）细胞培养到40～50代时，有些细胞的遗传物质发生改变，变成不死性细胞（癌细胞）。

（3）细胞膜具有选择透过性，大分子物质不能通过，细胞死亡后，细胞膜的选择透过性消失，大分子物质可以自由进出细胞。

（4）观察染色体的数目和形态，应该选取有丝分裂中期的细胞进行观察。

（5）细胞在超低温的情况下，酶的活性降低，新陈代谢的速率降低，因此，需要在低温或冷冻的条件下保存。

（6）对于患者来说，移植的皮肤属于抗原，有可能引起排斥现象。

答案：

（1）相互接触　接触抑制　单层（或一层）　胰蛋白酶　

（2）衰老甚至死亡　不死性　降低　减少　（3）由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色（或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色）　（4）中　（5）冷冻（或超低温、液氮）　酶　新陈代谢　（6）抗原

4．（2016·湖北联考）如图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线（图中B、D两点表示经筛选后继续培养），请据图回答下面的问题：

（1）OA段的培养称为________培养，AB段可能发生了________现象，需要用________酶处理，以使组织细胞分散开来。

（2）动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行________，不同的是植物细胞还要进行________。

（3）为制备单克隆抗体，需将________注射到小鼠体内，以此获取________细胞，同时可选取图中________点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞，所选取细胞的细胞膜上的________比正常细胞显著减少。

为筛选出能够产生单克隆抗体的杂交细胞，可用________培养基达到目的。

解析：

据图中不同阶段细胞的增殖代数可知，AB段细胞不再增殖，但此时细胞仍有增殖能力，因此此时可能发生了接触抑制，故OA段为原代培养；D点细胞增殖代数达到了60次以上，故此时细胞发生了癌变，获得了无限增殖的能力。

答案：

（1）原代　接触抑制　胰蛋白

（2）增殖或分裂　脱分化和再分化

（3）抗原　浆　D　糖蛋白　选择

5．科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆（如图所示）。

请结合图示回答下列问题：

（1）在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用________酶处理。

（2）用于核移植的供体细胞，一般都选用传代10代以内的细胞，原因是___________________________________________________________。

（3）在进行原代培养时，细胞增殖的方式是________，此外，细胞增殖还表现出________和接触抑制等特点。

（4）将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是_______________________________________________________。

（5）将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是___________________________________________________________________。

（6）上述动物细胞工程中涉及的技术有________________________。

转基因奶牛的克隆成功，说明了动物________具有全能性。

解析：

（1）实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分散开来。

（2）传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。

（3）在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。

（4）去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。

（5）生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境因素的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。

（6）该克隆动物的培育过程中涉及核移植、动物细胞培养和胚胎移植等技术，说明了动物体细胞的细胞核具有全能性。

答案：

（1）胰蛋白

（2）该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变

（3）有丝分裂　贴壁生长

（4）使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞

（5）①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响

（6）核移植、动物细胞培养、胚胎移植技术　体细胞的细胞核

6．（2016·邯郸模拟）根据以下资料回答问题。

资料：

美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。

该培育过程是：

从患者的膀胱上取下普通邮票一半大小的活细胞样本，膀胱从外到内由三层构成，即肌肉、胶原质和膀胱上皮。

将活细胞样本中胶原质剥下，将肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养，约一周后将这些细胞放在一些海绵形状的可生物降解的由胶原质制成的“支架”上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满“支架”，膀胱上皮在内，肌肉在外。

医生将“新膀胱”移植到患者膀胱的上面。

这样新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功能的部分。

培育过程如图所示。

（1）a过程属于细胞工程中的________，其培养基与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有________。

（2）b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是________的结果，上述过程中不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的________，________环境。

（3）新器官与老器官的“重组”________（是、不是）基因重组，因为新器官与老器官的________相同。

（4）“新膀胱”移植后，________（会、不会）成为抗原，因为新老器官具有________蛋白质等物质。

（5）除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的________中，这是利用体细胞________技术，形成相应组织、器官。

解析：

（1）图中a过程为动物细胞培养过程，动物细胞培养基成分与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者中含动物血清。

（2）动物细胞培养时，不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的温度、pH及气体环境。

（3）由于新器官与老器官的遗传物质相同，新器官与老器官的“重组”不是基因重组。

（4）因为新老器官细胞具有相同的表面抗原等物质，“新膀胱”移植后不会成为抗原。

（5）利用体细胞核移植技术将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中，重组细胞经培养也可形成相应组织、器官。

答案：

（1）动物细胞培养　动物血清

（2）有丝分裂（细胞分裂）　温度和pH　气体

（3）不是　遗传物质

（4）不会　相同的

（5）卵母细胞　核移植

7．（2016·烟台模拟）人乳头状瘤病毒（HPV）与宫颈癌的发生密切相关，抗HPV的单克隆抗体可以准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生，以下是以HPV衣壳蛋白为抗原制备出单克隆抗体的过程，请据图回答：

（1）单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有________。

（2）若要分析细胞中染色体，可通过________________等过程制成装片，然后在显微镜下观察。

杂交瘤细胞中染色体数目与普通淋巴细胞相比具有的特点是_______________________________________________，在HAT培养基上存活的细胞可能包括________（填下列序号）。

①无抗体分泌的细胞

②抗HPV抗体的分泌细胞

③其他无关抗体的分泌细胞

（3）对于抗体检测呈________性的杂交克隆应尽早进行克隆化，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到3～10个/mL，每孔加入细胞稀释液________mL[0.1/（1/10）]，使每个孔内不多于一个细胞，达到单克隆培养的目的。

（4）由上述过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体，理由是______________。

（5）科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因（prG），该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。

除本题描述的一种制备单克隆抗体技术外，请再简要写出一种制备单克隆抗体的思路________________________________________________________________。

解析：

（2）利用显微镜观察有丝分裂过程中的染色体，需先制作临时装片；杂交瘤细胞中含有浆细胞和骨髓瘤细胞的染色体，所以比普通淋巴细胞的染色体数目多一倍；在HAT培养基上生存的细胞均为杂交细胞，这些杂交细胞中有分泌HPV抗体的细胞，有分泌其他抗体的细胞，也有不能分泌抗体的细胞。

（3）抗体检验呈阳性，说明该杂交瘤细胞可产生所需抗体；为保证每个小孔不多于一个细胞，根据浓度可推断加入细胞稀释液的量：

设加入细胞稀释液的最大量是X，则10个/mL×X＝1个，X＝0.1mL。

（4）小鼠形成抗体与人体抗体不同，故在人体内可引起免疫反应，所以上述过程生产出的单克隆抗体不能直接用于人体。

（5）根据所给信息可知，还可通过转基因技术或核移植技术获得既能大量增殖，又能产生特定抗体的杂交细胞。

答案：

（1）动物细胞培养、动物细胞融合

（2）解离、漂洗、染色和制片　染色体数目加倍　①②③

（3）阳　0.1

（4）小鼠形成的抗体对人体来说是抗原，存在着排异反应

（5）通过基因工程向浆细胞中导入prG；利用核移植技术将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中（答对其一即可）

8．（2015·安庆质检）人感染H7N9禽流感是由H7N9禽流感病毒引起的急性呼吸道传染病。

医学界正在致力于研究预防H7N9禽流感病毒的疫苗和单克隆抗体。

科学家决定采用基因敲除术将小鼠的Ig基因敲除，代之以人的Ig基因，然后用H7N9病毒去免疫小鼠，再经杂交瘤技术即可产生大量完全人源化抗体。

如图是某科研机构的实验方案。

请回答下列问题：

（1）此处基因敲除技术的受体细胞不是小鼠的受精卵，而是小鼠的________细胞，经技术处理后的该细胞，再重新植入小鼠脾脏中增殖。

（2）小鼠B淋巴细胞用B表示，小鼠骨髓瘤细胞用A表示，在培养液中，用灭活的动物病毒作促融剂，培养液中共有________种类型的融合细胞（只考虑两两融合）。

（3）第一次筛选是选出________型的细胞（用字母组合表示），筛选具体方法是在培养基中加入某种物质，抑制骨髓瘤细胞DNA的复制，而B细胞DNA复制虽不受影响，但增殖能力很有限，只有杂交瘤细胞可以借助B细胞DNA复制的途径继续增殖。

此种培养基称为________培养基。

（4）将能产生抗H7N9病毒的杂交瘤细胞在动物培养液中进行培养，其培养液与植物组织培养的MS培养基相比，特有成分是________。

（5）利用上述技术生产的单克隆抗体可制作成诊断盒，用于准确、快速诊断H7N9禽流感病毒的感染者，这种诊断运用了________杂交技术。

（6）有人设想，能否利用经H7N9病毒免疫后的小鼠效应T细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，大量生产单克隆干扰素，用于H7N9禽流感患者的有效治疗。

你觉得该方法________（填“可行”或“不可行”），因为_____________

____________________________________________________________________。

解析：

（1）从题图看，从基因敲除小鼠体内获得的是B淋巴细胞，所以基因敲除技术的受体细胞是小鼠的B淋巴细胞。

（2）在培养液中，用灭活的动物病毒作促融剂，培养液中共有3种类型的融合细胞：

AA、BB、AB。

（3）第一次筛选的目的是选出AB型细胞。

这种培养基称为选择培养基。

（4）动物细胞培养液中需要加入动物血清和血浆。

（5）单克隆抗体可制作成诊断盒，运用了抗原—抗体杂交技术。

（6）不能利用经H7N9病毒免疫后小鼠的效应T细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，因为骨髓瘤细胞是效应T细胞要攻击杀死的靶细胞，两者不可能融合成杂交瘤细胞。

答案：

（1）B淋巴　

（2）3　（3）AB　选择

（4）动物血清或血浆

（5）抗原—抗体

（6）不可行　骨髓瘤细胞是效应T细胞要攻击杀死的靶细胞，两者不可能融合成杂交瘤细胞