课时作业11：细胞工程

细胞工程
一、选择题
1．(2018·北京海淀区高三二模)下列实验中，不能达成实验目的的是()
A．用H2O2酶探究pH对酶活性的影响
B．用Taq DNA聚合酶构建表达载体
C．用胰蛋白酶制备动物细胞悬液
D．用纤维素酶和果胶酶制备植物原生质体
答案 B
解析H2O2分解基本不受pH的影响，所以可以用H2O2酶探究pH对酶活性的影响，A不符合题意；构建表达载体不需要DNA聚合酶，Taq DNA聚合酶是PCR技术扩增目的基因所需的一种耐高温的酶，B符合题意；在制备动物细胞悬液时用胰蛋白酶是为了分解粘连在细胞之间的蛋白质，使之变成游离的单个细胞，C不符合题意；由于植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，所以需要用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，从而得到植物原生质体，D不符合题意。

2．(2018·四川广安、眉山、内江、遂宁高三第三次诊断)科研人员通过人工授粉实现白菜(2n ＝20)和紫甘蓝(2n＝18)的种间杂交，将获得的幼胚经离体培养得到幼苗甲，再用秋水仙素处理甲的顶芽获得幼苗乙。

下列叙述正确的是()
A．将幼苗甲培育成幼苗乙的遗传学原理是基因重组
B．杂交得到幼苗甲表明白菜和紫甘蓝之间没有生殖隔离
C．幼苗甲体细胞中染色体数目发生改变属于不遗传的变异
D．幼苗乙长大成熟后细胞减数分裂中可以形成19个四分体
答案 D
解析根据题意分析，幼苗乙是由幼苗甲经过秋水仙素处理后获得的，其原理是染色体数目的变异，A错误；幼苗甲中分别含有白菜和紫甘蓝中的一个染色体组，不含同源染色体，高度不育，说明白菜和紫甘蓝之间存在生殖隔离，B错误；幼苗甲是由白菜和紫甘蓝杂交获得的，其原理是基因重组，属于可遗传变异，C错误；幼苗乙含有白菜的10对染色体和紫甘蓝的9对染色体，因此幼苗乙长大成熟后细胞减数分裂中可以形成19个四分体，D正确。

3．(2018·六安一中月考)下图表示利用棉花叶肉细胞原生质体培养进行遗传改良的过程，据图分析错误的是()
A．①过程需在适宜条件下用纤维素酶和果胶酶的混合物处理
B．②过程能定向诱导原生质体产生优良性状的突变
C．③过程中叶肉细胞失去了其特有的结构和功能
D．④过程需用适宜配比的生长素和细胞分裂素处理
答案 B
解析紫外线照射可诱导原生质体发生突变，但突变是不定向的。

4．利用某些调控细胞分化的因子，可诱导人胚胎干细胞分化为多种组织细胞。

该过程与植物组织培养的共同点是()
A．细胞全能性都得到体现
B．都有信息分子与受体结合的过程
C．都要分散成单个细胞培养
D．都需要蔗糖作为培养基的碳源
答案 B
解析诱导人胚胎干细胞分化为多种组织细胞的过程不能体现细胞的全能性，A错误；诱导人胚胎干细胞分化为多种组织细胞的过程中有控制细胞分化的因子与细胞膜上的受体结合的过程，植物组织培养过程中有植物激素与受体结合的过程，B正确；植物组织培养过程中不需要将细胞分散成单个细胞培养，C错误；诱导人胚胎干细胞分化为多种组织细胞的过程，需要以葡萄糖作为培养基的碳源，D错误。

5．(2018·湖南省教育联盟高三4月联考)2018年3月14日物理学家霍金去世，他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”。

有研究表明该病是由于突变的基因使神经元合成了某种毒蛋白，从而阻碍了轴突内营养物质的流动。

也有最新研究结果表明，利用诱导多功能干细胞(IPS细胞)制作前驱细胞，然后移植给渐冻症实验鼠，能延长其寿命。

下列相关描述错误的是()
A．将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换，可以起到一定的治疗作用
B．植入神经干细胞，使受损的运动功能得到恢复，也可以起到一定的治疗作用
C．诱导多功能干细胞分化成多种细胞的过程中核遗传物质不完全相同
D．诱导多功能干细胞的分化实质是基因的选择性表达，细胞种类增多
答案 C
解析替换毒蛋白基因，导致神经元不能合成破坏神经元的毒蛋白，从而达到治疗的目的，A项正确；植入神经干细胞，可增殖分化形成相应的运动神经元，使受损的运动功能得到恢复，B项正确；诱导多功能干细胞分化成多种细胞属于细胞分化过程，细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞中的遗传物质不变，故C项错误、D项正确。

二、非选择题
6．蓝莓中富含的花青素能有效地改善视力，下面为科学家利用植物组织培养的方法大量培养蓝莓的具体流程的文字图解。

请回答下列问题：
(1)用于离体培养的蓝莓组织叫做________________，该技术的原理是___________________。

(2)配制MS培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有______________________的功能。

常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是_________________________________ ________________________________________________。

(3)图中蓝莓组织要经过消毒处理后才能进行培养。

其①过程中，细胞的分化程度会________(填“升高”“降低”或“不变”)。

(4)愈伤组织经过②③过程重新分化成根或丛芽的过程叫做________________。

(5)蓝莓花青素在60 ℃以下的热稳定性较好，将含花青素的粗品经真空干燥(可使水的沸点降低40 ℃)制成成品。

采用该方法的主要原因是________________________________________ _______________________________________________________________________________。

答案(1)外植体植物细胞的全能性(2)提供能量和维持渗透压生长素和细胞分裂素的用量及比例不同(3)降低(4)再分化(5)避免干燥时温度过高导致花青素分解
解析(1)植物组织培养的原理是植物细胞的全能性，用于离体培养的组织叫做外植体。

(2)配制MS培养基时，应加入一定量的琼脂、蔗糖、无机盐、维生素、有机物等营养物质，蔗糖除作为碳源外，还具有提供能量和维持渗透压的功能。

常用的培养基有脱分化培养基、生根培养基和生芽培养基，这三种培养基的主要差异是生长素和细胞分裂素的用量及比例不同。

(3)图中①过程是脱分化形成愈伤组织的过程，高度分化的细胞恢复分裂能力，则分化程度会降低。

(4)图中②③过程是愈伤组织经过再分化形成丛芽或根的过程。

(5)含花青素的粗品经真空干燥(可使水的沸点降至40 ℃)制成成品，采用该方法的主要原因是避免干燥时温度过高导致花青素分解。

7．(2018·福州高三下学期质检)莴苣易受软腐病菌的感染，野生甘蓝具有软腐病的抗性基因。

用一定剂量的紫外线处理莴苣原生质体可使其染色体片段化，并丧失增殖能力。

再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的野生甘蓝原生质体融合，以获得抗软腐病杂种植株。

流程如下图：
据图回答下列问题：
(1)过程①所需的酶是____________________________________________________________。

(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的__________存在，这一特征可作为初
步筛选杂种细胞的标志。

进一步对杂种植株进行__________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

(3)为研究野生甘蓝的A基因与抗性是否有关，科研人员提取野生甘蓝的DNA，将氨苄青霉素的抗性基因(N基因)插入A基因中，替换A基因的中间片段，如图。

为达到上述目的，用限制酶处理后，在A1片段与N基因、N基因与A3片段间要有________________________。

要使改造后的A基因能表达出N基因所编码的蛋白质，插入的N基因前端应包含____________________。

PCR扩增改造后的A基因，转入野生甘蓝细胞中，并用加入________________的培养基筛选，获得的甘蓝细胞，其愈伤组织培育后发现也非常容易感染软腐病，表明A基因是______________________。

答案(1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体软腐病菌(3)互补的黏性末端启动子氨苄青霉素抗性基因
解析(1)过程①表示原生质体的制备，要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁。

(2)用于融合的两个细胞，一个是莴苣的叶肉细胞，一个是抗性甘蓝的根部细胞，其中供体细胞特有的结构是叶绿体，可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。

进一步对杂种植株进行软腐病菌接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

(3)将氨苄青霉素的抗性基因(N基因)插入A基因中，需要用限制酶分别处理获得氨苄青霉素的抗性基因和A1、A3片段，且在A1片段与N基因、N基因与A3片段间要有互补的黏性末端，才能达到目的。

要使改造后的A基因能表达出N基因所编码的蛋白质，插入的N基因前端应包含启动子。

PCR扩增改造后的A基因，转入野生甘蓝细胞中，并用加入氨苄青霉素的培养基筛选，获得的甘蓝细胞，其愈伤组织培育后发现也非常容易感染软腐病，表明A基因是抗性基因。

8．(2018·芜湖高三5月模拟)科研工作者欲将某抗盐基因导入原生质体培育抗盐大豆。

请回答下列问题：
(1)为获得大量抗盐基因，可通过________技术进行扩增，该技术需要2种引物的原因是_______________________________________________________________________________。

(2)导入抗盐基因的叶肉细胞原生质体应放在_________________________________________ (填“高渗”“等渗”或“低渗”)溶液中。

原生质体需再生出________________，经脱分化获得____________，再分化获得抗盐植株。

该过程的原理是_____________________________。

(3)利用带有标记的抗盐基因探针与________________________________进行分子杂交，检测
抗盐基因在受体细胞中是否转录成功。

在个体水平上检测抗盐基因是否成功表达的方法是_______________________________________________________________________________。

答案(1)PCR DNA双链反向平行，复制时两条链均为模板(2)等渗新的细胞壁愈伤组织植物细胞的全能性(3)从转基因植株提取的RNA浇灌一定浓度的盐溶液(或移栽到高盐环境中进行实验)
解析(1)扩增目的基因可采用PCR技术。

由于DNA双链反向平行，复制时两条链均为模板，因此PCR技术中需要两种引物。

(2)由于原生质体无细胞壁，将其放入高渗溶液中会失水，低渗溶液中会吸水涨破，因此导入抗盐基因的叶肉细胞原生质体应放在等渗溶液中。

将原生质体培养成植株，需要再生出新的细胞壁，然后脱分化获得愈伤组织，再分化才能获得抗盐植株。

该过程的原理是植物细胞的全能性。

(3)检测抗盐基因是否转录成功，采用分子杂交技术，即利用带有标记的抗盐基因探针与从转基因植株提取的RNA进行分子杂交，如能形成杂交带，则说明抗盐基因在受体细胞中已转录成功。

在个体水平上检测抗盐基因是否成功表达，需要在个体水平上检测其是否能抗高盐环境，即将该个体浇灌一定浓度的盐溶液(或移栽到高盐环境中进行实验)，观察它的生长情况。

9．(2018·安阳高三第三次模拟)中国科学家成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题，率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型，实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。

据此回答下列问题：
(1)克隆猴的诞生，体现了动物细胞的______________具有全能性。

相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难的原因是________________________________________ _______________________________________________________________________________。

克隆过程中一般利用未受精的去核卵母细胞作为受体细胞，原因是______________________ _______________________________________________________________________________。

(2)克隆猴培养过程中需要用__________________酶处理，使细胞从瓶壁上分离下来。

为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加____________等天然成分，以滋养细胞支持生长。

培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是____________________。

克隆猴除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到________(答出两种技术)。

答案(1)细胞核动物细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活卵母细胞体积大，易操作，营养丰富，卵母细胞的细胞质中含有激活体细胞核全能性的物质(或卵母细胞的细胞质易激发体细胞核全能性的表达)(2)胰蛋白(或胶原蛋白)动物血清维持培养液的pH早期胚胎培养技术、胚胎移植技术
解析(1)克隆猴的诞生体现了动物细胞的细胞核具有全能性。

由于动物细胞难以脱分化，体细胞核内虽然有全套基因，但大部分基因在分化后就不再表达，很难被激活，因此相对于植物组织培养而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难。

克隆过程(核移植)中一般利用未受精的去核卵母细胞作为受体细胞，原因是卵母细胞体积大，易操作，营养丰富，卵母细胞的
细胞质中含有激活体细胞核全能性的物质(或卵母细胞的细胞质易激发体细胞核全能性的表达)。

(2)克隆猴培养过程(动物细胞培养)中需要用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理，使细胞从瓶壁上分离下来。

为了提高动物细胞克隆形成率，可以选择适宜的培养基、添加动物血清等天然成分，以滋养细胞支持生长。

动物细胞培养中添加CO2的作用是维持培养液的pH。

克隆猴(核移植)除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外，还必须用到胚胎工程中的早期胚胎培养技术、胚胎移植技术等。

10．科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图所示。

请据图回答下列问题：
(1)由过程①获得的A为__________________________________________________________。

(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的细胞核，目的是___________________________ _______________________________________________________________________________。

受体应选用__________________期的卵母细胞。

(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生____________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

(4)利用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为_______________________________________________________________________________。

答案(1)含目的基因的表达载体(2)保证克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞减数第二次分裂中(或MⅡ中)(3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的胎儿成纤维细胞可进行传代培养
解析(1)在基因工程中，构建基因表达载体后才能将目的基因导入受体细胞。

(2)核移植技术选用的受体细胞是处于减数第二次分裂中期(MⅡ中期)的卵母细胞，需去掉受体卵母细胞的细胞核，以保证得到的克隆动物的核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。

(3)胚胎移植时受体动物对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎的存活提供了可能。

(4)由于整合有目的基因的胎儿成纤维细胞具有增殖能力，可进行传代培养，所以理论上可利用动物细胞培养技术和核移植技术获得无限个转基因绵羊。