2021版高考生物一輪復習 課后限時集訓41 細胞工程 蘇教版

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1、 課后限時集訓41 細胞工程 1．(2019·哈三中高三二模)紫草素是紫草細胞的代謝產(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，通常選擇新生的芽作為外植體，這是因為____________________。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(紫草細胞中有2n條染色體，A植物細胞中有2m條染色體)。某藥物研

2、究所擬利用植物體細胞雜交技術(shù)培育同時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________酶去除兩植物的細胞壁，然后誘導其融合形成雜種細胞。 (3)融合形成的雜種細胞在有絲分裂后期含有________條染色體。雜種細胞培育成的新型藥用植物為________倍體，在這個過程中所利用的生物學原理是____________________________。 [解析]　(1)由于新生芽的細胞分化程度低，容易誘導脫分化，因此組織培養(yǎng)時常以此作為外植體。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，誘導其依次產(chǎn)生愈傷組織和叢芽，最終形成完整的植株。 (2)

3、去掉植物的細胞壁，常用纖維素酶和果膠酶處理。 (3)因為紫草和植物A均為二倍體，因此融合的雜種細胞中含染色體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)的原理是植物細胞具有全能性。 [答案]　(1)細胞分化程度低，容易誘導脫分化　愈傷組織　叢芽　(2)纖維素　果膠　(3)4(n＋m)　四　植物細胞具有全能性 2．(2019·淄博市高三一模)馬鈴薯是重要的經(jīng)濟作物，植物細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，外植體宜選用________(填“莖尖”或“葉片”)，不選另一個的理由是_______________

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________。在再分化階段，生長素和細胞分裂素參與了細胞分化方向的調(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，通過細胞工程改進馬鈴薯栽培種種質(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

5、率。在植物組織培養(yǎng)時，應(yīng)從__________________________(至少答出2點)等方面制定措施，減少污染；在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時，注意優(yōu)化培養(yǎng)環(huán)境，控制__________(至少答出3點)等培養(yǎng)條件。 [解析]　(1)培育脫毒馬鈴薯時，一般選擇莖尖作為外植體，而葉肉細胞帶病毒(病毒載量大)、細胞的全能性低，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具有分生能力(高度液泡化的)薄壁細胞。再分化形成芽和根的過程中，生長素和細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、細胞分裂素含量高。 (3)由題意可知

6、，兩種馬鈴薯之間存在生殖隔離，但是各有其優(yōu)點，則可以通過體細胞雜交技術(shù)將兩者的優(yōu)點在同一后代中得以體現(xiàn)，即將野生馬鈴薯種細胞與馬鈴薯栽培種細胞融合，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，為了減少污染，應(yīng)該從外植體消毒、培養(yǎng)基及器械滅菌、實驗人員無菌操作等方面制定措施；在培養(yǎng)室中培養(yǎng)時，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　葉肉細胞帶病毒(病毒載量大)、細胞的全能性低　(2)具有分生能力(高度液泡化的)薄壁細胞　生長素含量低、細胞分裂素含量高　(3)將野生馬鈴薯種細胞與馬鈴薯栽培種細胞融合，經(jīng)植物組織培養(yǎng)培養(yǎng)成植株　

7、(4)外植體消毒、培養(yǎng)基及器械滅菌、實驗人員無菌操作　溫度、光照、濕度、氣體環(huán)境(O2、CO2) 3．(2019·全國卷Ⅲ)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。 →→→ 　?、佟　　　　、凇　　　　　　、? →→ ?、堋?　　　⑤　　　　　　?、? 回答下列問題。 (1)利用胡蘿卜根段進行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有__________________。 (2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是__________________。 (3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是 _______

8、_____________________________________________。 在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細胞的________過程，最終可形成試管苗。 (4)步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是__________________。 (5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于________繁殖。 [解析]　(1)分化的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有全能性。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊時要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織。(3)決定植物細胞脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟

9、⑤(誘導愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長素和細胞分裂素的比例不同，故步驟⑤到步驟⑥需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過細胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟⑥需要光照培養(yǎng)，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。 [答案]　(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成層容易誘導形成愈傷組織　(3)誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)　(4)誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用　(5)

10、遺傳特性　無性 4．20世紀70年代以后，以基因工程為代表的一大批生物技術(shù)成果進入人類的生產(chǎn)和生活，發(fā)揮了極大的作用。但是，與其他高新技術(shù)一樣，生物技術(shù)既可以造福人類，也可能在使用不當時給人類帶來負面影響甚至災(zāi)難。根據(jù)所學知識回答下列有關(guān)問題： (1)1996年7月5日誕生的克隆羊大大促進了克隆技術(shù)的發(fā)展，但是多利也陸續(xù)表現(xiàn)出一些“早衰”跡象。對于克隆動物的“早衰”原因，目前大體有如下的兩種觀點： A．克隆動物的遺傳物質(zhì)和普通動物有本質(zhì)上的差異(如端粒過短、基因異常等)，因此其早衰是一種本質(zhì)現(xiàn)象，不可避免。 B．克隆動物的遺傳物質(zhì)是正常的，目前的早衰跡象是一些技術(shù)問題造成的，或者是發(fā)育

11、中由于變異而出現(xiàn)的偶然現(xiàn)象，是可以避免的。 請在以下研究結(jié)果后的橫線上，寫出其支持的上述觀點的標號： ①美國科學家采用細胞核移植技術(shù)，連續(xù)培育出6代克隆鼠，每一代的端粒長度都比上一代略長。支持________。 ②在上述連續(xù)克隆實驗中，每一代克隆都比上一代更加困難，總體成功率低于一般水平。支持________。 ③美國哈佛醫(yī)學院一個研究團隊通過多種手段修復染色體組蛋白上的某些異常，可以將小鼠克隆的成功率從不到1%提高到8%左右。支持________。 (2)多個克隆動物研究團隊發(fā)現(xiàn)，利用胚胎干細胞作為細胞核供體進行克隆的成功率大大高于利用體細胞作為核供體進行克隆。該實驗中所用的胚胎干

12、細胞通常來源于________，你認為這個結(jié)果所支持的觀點和理由是__________________________。 [解析]　(1)①美國科學家采用細胞核移植技術(shù)連續(xù)培育出6代克隆鼠，每一代的端粒長度都比上一代略長，說明克隆過程并不一定會導致端?？s短，因此支持B觀點。 ②在上述連續(xù)克隆實驗中，每一代克隆都比上一代更加困難，總體成功率低于一般水平，此現(xiàn)象不排除存在的一種可能性，即克隆成功的實驗動物，都來自那些染色體端粒本身就特別長的細胞，但隨著克隆代數(shù)的增加，染色體端粒逐漸變短，說明克隆動物的“早衰”，是因其遺傳物質(zhì)和普通動物有本質(zhì)上的差異，所以支持A觀點。 ③美國哈佛醫(yī)學院一個研究

13、團隊通過多種手段修復染色體組蛋白上的某些異常，可以將小鼠克隆的成功率從不到1%提高到8%左右，說明克隆動物的成功率與采用的技術(shù)手段有關(guān)，因此支持B觀點。 (2)由于胚胎干細胞的染色體端粒長度高于體細胞，所以利用胚胎干細胞作為細胞核供體進行克隆的成功率大大高于利用體細胞作為核供體進行克隆，此結(jié)果支持A觀點(或由于體細胞是胚胎干細胞分化而來，其基因與胚胎干細胞沒有差別，所以利用胚胎干細胞作為細胞核供體進行克隆的成功率大大高于利用體細胞作為核供體進行克隆，此結(jié)果支持B觀點)。 [答案]　(1)①B?、贏?、跙　(2)早期胚胎或原始性腺　支持A觀點，理由是：胚胎干細胞的染色體端粒長度高于體細胞(其

14、他對DNA改變作出的合理猜測也可)或支持B觀點，理由是：體細胞是胚胎干細胞分化而來，其基因與胚胎干細胞沒有差別(答案中指明兩者DNA一致即可) 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，他們在實驗中將2只死后的雌性野生盤羊的細胞核注入到去核的家羊卵母細胞中構(gòu)建了重組細胞，并最終獲得了健康的克隆子代，該研究可應(yīng)用到瀕危動物和珍稀動物的保護領(lǐng)域?；卮鹣铝袉栴}： (1)核移植的理論基礎(chǔ)是____________________，該試驗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___________

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

16、近于東方盤羊。 (2)體外培養(yǎng)的重組細胞需要培養(yǎng)到桑椹胚或囊胚期時才可以移植到代孕母羊中，這是動物克隆技術(shù)的最后一道“工序”，這道“工序”稱為胚胎移植。 (3)為了降低克隆難度，核移植的供體細胞最好取自東方盤羊的胚胎干細胞，原因是胚胎干細胞的分化程度低，全能性高。 [答案]　(1)細胞核的全能性　東方盤羊　重組細胞的主要遺傳物質(zhì)來自細胞核，而細胞核是東方盤羊提供的　(2)桑椹胚或囊胚　胚胎移植　(3)胚胎干細胞　胚胎干細胞的分化程度低，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)患者的某細胞中提取出mRNA，利用

17、mRNA合成致病基因(cDNA)，然后將cDNA整合到豬胎兒成纖維細胞的染色體上，再通過細胞核移植等技術(shù)成功培育出全球首例“舞蹈癥”轉(zhuǎn)基因模型豬。回答下列問題： (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)在進行核移植過程之前，卵母細胞要進行去核處理的原因是____________________________。去核時，需進行顯微操作，用微型吸管一并吸出__________________________。 (3)構(gòu)建的重組細胞在體外培養(yǎng)的條件一般是_____________(答3

18、點)和無菌、無毒的環(huán)境。為保證體外培養(yǎng)重組細胞的無菌、無毒環(huán)境，除對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理外，通常還要進行的操作是____________________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，按照堿基互補配對原則合成cDNA。 (2)在進行核移植過程之前，卵母細胞要進行去核

19、處理，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胞。核移植的受體細胞一般選用MⅡ中期卵母細胞，通過顯微操作技術(shù)去除次級卵母細胞的細胞核，由于減數(shù)第二次分裂的次級卵母細胞的細胞核的位置靠近第一極體，用微型吸管可一并吸出細胞核和第一極體。 (3)細胞體外培養(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)重組細胞的無菌、無毒環(huán)境，除對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進行無菌處理外，通常還要進行的操作是在培養(yǎng)液中加入一定量的抗生素，以防止培養(yǎng)過程中的感染

20、，以及定期更換培養(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胞　細胞核和第一極體　(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

21、下列問題： 注：V1基因是無限增殖的調(diào)控基因。 (1)細胞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，請再寫出一種目前應(yīng)用動物細胞工程技術(shù)生產(chǎn)的生物制品：______________________。

22、 [解析]　(1)依題意并分析圖示可知：從免疫的小鼠體內(nèi)分離出的細胞A是漿細胞。單克隆抗體具有的顯著優(yōu)點是特異性強、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)進行擴增。 (3)大腸桿菌為原核生物，其細胞中沒有內(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；雜交瘤細胞中有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，所以雜交瘤細胞產(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值的

23、生物制品，都可以應(yīng)用動物細胞工程技術(shù)來生產(chǎn)。 [答案]　(1)漿細胞　特異性強、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．(2020·山東省等級考模擬)基因定點整合可替換特定基因，該技術(shù)可用于單基因遺傳病的治療。苯丙酮尿癥是由PKU基因突變引起的，將正常PKU基因定點整合到PKU基因突變的小鼠胚胎干細胞的染色體DNA上，替換突變基因，可用來研究該病的基因治療過程。定點整合的過程是：從染色體DNA上

24、突變PKU基因兩側(cè)各選擇一段DNA序列HB1和HB2，根據(jù)其堿基序列分別合成HB1和HB2，再將兩者分別與基因HSV－tk1、HSV－tk2連接，中間插入正常PKU基因和標記基因neor，構(gòu)建出如圖所示的重組載體。重組載體和染色體DNA中的HB1和HB2序列發(fā)生交換，導致兩者之間區(qū)域發(fā)生互換，如圖所示。 (1)構(gòu)建重組載體時，常用的工具酶有______________________。該實驗用小鼠胚胎干細胞作為PKU基因的受體細胞以培育出轉(zhuǎn)基因小鼠，除了胚胎干細胞能大量增殖外，還因為胚胎干細胞______________________。 (2)為獲得小鼠的胚胎干細胞，可將小鼠囊胚中的

25、________取出，并用__________________________處理使其分散成單個細胞進行培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中大部分細胞會貼附在培養(yǎng)瓶的表面生長，這種現(xiàn)象稱為________。 (3)用圖中重組載體轉(zhuǎn)化胚胎干細胞時，會出現(xiàn)PKU基因錯誤整合。錯誤整合時，載體的兩個HSV－tk中至少會有一個與neor一起整合到染色體DNA上。已知含有neor的細胞具有G418的抗性。HSV－tk1、HSV－tk2的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)而使細胞死亡。轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞依次在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，在雙重選擇下存活下來的是_________________

26、___的胚胎干細胞，理由是_________________________。 (4)將篩選得到的胚胎干細胞培育成小鼠，從個體生物學水平檢測，若小鼠______________________，說明PKU基因成功表達。 [解析]　(1)構(gòu)建基因表達載體時，需要使用的工具酶為限制酶和DNA連接酶；胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性，且能大量增殖，常被用作受體細胞。 (2)胚胎干細胞可來自囊胚的內(nèi)細胞團，內(nèi)細胞團細胞間相互黏連，可用胰蛋白酶處理使其分散成單個細胞；動物細胞培養(yǎng)過程會出現(xiàn)貼壁生長。 (3)由題意可知，含有neor的細胞具有G418的抗性，故在含G418的培養(yǎng)液存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細

27、胞中含neor；HSV－tk1、HSV－tk2的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)而使細胞死亡，故能在含DHPG的培養(yǎng)液中存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中不含HSV－tk。 (4)苯丙酮尿癥患者體內(nèi)缺乏一種酶，導致體內(nèi)苯丙氨酸不能轉(zhuǎn)化為酪氨酸，而大量轉(zhuǎn)化為苯丙酮酸，在體內(nèi)積累，隨尿液排出，若轉(zhuǎn)基因小鼠的尿液中不含大量苯丙酮酸，說明PKU基因正常表達。 [答案]　(1)限制酶、DNA連接酶　具有發(fā)育的全能性　(2)內(nèi)細胞團　胰蛋白酶或膠原蛋白酶　貼壁生長　(3)正確整合(含neor而不含HSV－tk) 　能在含有G418的培養(yǎng)液存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中含neor，能在含DHPG的培養(yǎng)液中存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中不含HSV－tk　(4)尿液中不含大量苯丙酮酸 8