特训14 现代生物科技专题的综合应用1．下图是某科研所以小鼠为材料制备某抗原的单克隆抗体及研究胚胎干细胞分化条件的流程图。请回答下列相关问题：(1)①过程需用________________处理以将组织块分散成单个细胞。图中选用的A细胞一般是传代__________的细胞。图中去核卵母细胞是通过____________法去除卵母细胞中的核得到的。(2)胚胎干细胞在形态上的特点是________________________________。③过程需要向培养液中加入________________，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质，从而诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)④过程常用的生物诱导因素是________________。④过程中产生的融合细胞的类型有__________________________________________________________________________________________________________________________________(用X、Y细胞表述)。(4)简述⑤过程中要进行哪两次筛选？________________________________________________________________________________________________________________。答案 (1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶 10代以内 显微操作 (2)体积小、细胞核大、核仁明显 分化诱导因子 (3)灭活的病毒 X自身融合细胞、Y自身融合细胞、X—Y融合细胞 (4)一次是通过具有筛选作用的培养基筛选出杂交瘤细胞，另一次是通过抗原—抗体杂交筛选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞解析 (1)动物细胞培养时，常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将组织块分散成单个细胞。用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。核移植过程中采用显微操作法去除卵母细胞中的细胞核。(2)胚胎干细胞的形态特点是体积小、细胞核大、核仁明显。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态。向培养液中加入分化诱导因子，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)动物细胞融合常用的生物诱导因素是灭活的病毒。由X、Y细胞产生的融合细胞有X自身融合细胞、Y自身融合细胞、X—Y融合细胞。(4)单克隆抗体的制备需要进行两次筛选，第一次筛选是通过具有筛选作用的培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选是通过抗原—抗体杂交筛选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞。2．基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用，请据图回答下列问题：5\n获取目的基因与载体结合①,重组载体②,受体细胞筛选,重组体③,愈伤组织④,胚状体萌发,植物体(1)①②过程采用最多的是农杆菌转化法，原因是农杆菌中Ti质粒上的______________可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上；检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术，要用______________________________作探针。(2)图中③④过程需在无菌条件下进行，培养基中除加入营养物质外，还需添加__________________等物质，作用是______________________。(3)若要获取转基因植物人工种子，需培养到__________阶段，再进行人工种皮的包裹；如用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产，培养到________阶段即可。(4)若采用植物体细胞杂交技术获得新的植物体，细胞间杂交一般采用____________作为诱导剂诱导细胞融合。答案 (1)TDNA(或可转移的DNA) 放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段 (2)植物激素(植物生长调节剂) 促进细胞分裂、生长、分化 (3)胚状体 愈伤组织 (4)聚乙二醇解析 (1)农杆菌中的Ti质粒是基因工程中常用的载体，它之所以具有运载作用，是因为Ti质粒上有一段可转移的DNA片段，即TDNA能够与目的基因一起整合到受体细胞的染色体DNA上；在分子水平上检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术，要用放射性同位素标记的目的基因作探针，如果出现DNA杂交带，则表示目的基因导入了受体细胞。(2)图中③④过程分别表示植物组织培养过程的脱分化和再分化过程，培养基中必须加入植物激素，以便调节脱分化和再分化的过程，有利于新生植物体的构建。(3)植物组织培养过程在不同的阶段有不同的培养用途，如要获得大量的细胞产物，则培养到愈伤组织阶段即可，如要制备人工种子，则要培养到胚状体阶段。(4)植物体细胞杂交中，细胞间的诱导融合有物理方法和化学方法，化学方法通常用聚乙二醇作为诱导剂。3．(2022·安徽重点中学联考)通过胚胎工程建立的转基因动物模型，常用于基因表达调控的研究、良种动物的筛选以及基因药物的产生等。制备转基因鼠的流程如图所示，请回答下列有关问题：(1)体外受精时，人工采集的动物精子必须经过________处理才能完成图示中的①过程，完成②过程常采用的方法是______________。(2)在哺乳动物胚胎发育过程中，囊胚的下一阶段是________。小鼠胚胎干细胞可由囊胚的____________分离培养获得。5\n(3)图示中甲为处于____________________期的去核卵母细胞。以成熟体细胞为供体进行⑤过程成功率很低，而以胚胎干细胞为供体成功率会显著提高，原因是________________________________。(4)图中重组细胞需要利用________________技术培养到适宜时期才能移入另一只经____________处理、未经配种的代孕母鼠体内。答案 (1)获能 显微注射法 (2)原肠胚 内细胞团 (3)减数第二次分裂中(减Ⅱ中) 胚胎干细胞分化程度低，全能性高 (4)早期胚胎培养 同期发情解析 (1)体外受精时，人工采集的精子经获能处理后才能与成熟的卵子(处于减数第二次分裂中期)结合形成受精卵。将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法。(2)在哺乳动物胚胎发育过程中，囊胚的下一阶段是原肠胚。囊胚中内细胞团经分离培养可获得胚胎干细胞。(3)核移植过程中所用的卵母细胞应培养到减数第二次分裂中期时去核。与成熟体细胞相比，胚胎干细胞分化程度低，全能性高，而成熟体细胞分化程度高，恢复其全能性十分困难，故以动物胚胎干细胞为供体的核移植成功率会显著提高。(4)对于通过核移植技术获得的重组细胞，需要利用早期胚胎培养技术培养到适宜时期才能进行移植，在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行同期发情处理。4．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。培育过程如图所示，据图回答下列问题：(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”______(选填“是”或“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，________(选填“会”或“不会”)成为抗原，因为新老器官具有______________蛋白质等物质。5\n(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，形成相应的组织、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含有动物血清。(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的组织、器官。5．(2022·武汉调研)为探究某种植物愈伤组织的培养条件，某研究小组配制了含有两种浓度2,4－D的培养基，然后接种初始重量相同的幼苗子叶切块并分别培养在光照及黑暗条件下，一段时间后，测量愈伤组织的生长量，结果如图。请回答下列问题：(1)在该实验中，自变量是_____________________________________________。进行植物组织培养的实验，要严格控制杂菌污染的原因是________________________________________________________________________________________。(2)由图中实验数据分析，在培养基中添加2,4－D的作用是________________________。(3)幼苗子叶切块转变成愈伤组织的过程称________。为大量获得该植物的愈伤组织，适宜采取____________(填“黑暗”或“光照”)培养。(4)光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源，原因是_________________________________________________________________________________________________。答案 (1)光照的有无、2,4－D的浓度 杂菌可以在培养基上生长争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长 (2)促进愈伤组织的生长 (3)脱分化 黑暗(4)在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段，细胞中均不含叶绿体，无法利用光能进行光合作用5\n解析 (1)实验中的自变量有光照的有无(黑暗或光照)、2,4－D的浓度。培养基中的杂菌会与植物组织竞争营养物质，另外杂菌产生的有些物质对植物组织的生长有毒害作用或抑制作用，因此，植物组织培养时需要进行无菌操作，严格控制杂菌污染。(2)根据图中实验数据可知，2,4－D能够促进愈伤组织的生长。(3)由外植体形成愈伤组织的过程称为脱分化。图中显示，在黑暗条件下，愈伤组织生长量大于光照条件下，说明该植物的愈伤组织更适合黑暗培养。(4)在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织增殖的过程中，细胞中不含有叶绿体，因而细胞不能利用光能。6．(2022·命题专家原创卷)下图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程，请回答下列有关问题：(1)在过程Ⅰ中，必须先利用__________________酶去除细胞壁，获得具有活力的原生质体；再进行原生质体间的融合，常使用的化学诱导剂是____________。(2)图中A需要先经过脱分化形成__________________，再经过________过程才能形成具凤梨风味的绿草莓植株。由A培育至具有凤梨风味的绿草莓幼苗的过程需要无菌环境，其目的是____________________。(3)培育草莓脱毒苗时，一般选取________作为外植体，其依据是________________________________________________________________________。(4)利用该技术培育成的具凤梨风味的绿草莓植株是可育的，其原因是________________________________________________________________________。答案 (1)纤维素酶和果胶 聚乙二醇(PEG) (2)愈伤组织 再分化 避免微生物的污染 (3)茎尖(或芽尖或根尖) 该部位病毒极少，甚至无病毒 (4)在减数分裂过程中，染色体联会正常，能产生正常的生殖细胞解析 (1)欲得到所需的原生质体，常用纤维素酶和果胶酶去除正常植物细胞的细胞壁。诱导原生质体间的融合常使用的化学诱导剂是聚乙二醇(PEG)。(2)诱导融合成功后获得的融合细胞，经过脱分化形成愈伤组织，然后经过再分化形成完整的植株。植物组织培养过程中要保持无菌条件，以避免微生物的污染。(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，故培育脱毒苗时，一般选取茎尖(或芽尖或根尖)等分生组织。(4)利用该技术培育成的具凤梨风味的绿草莓植株含有同源染色体，减数分裂过程中联会正常，能产生正常的生殖细胞，故该植株可育。5
