2024届人教版高考生物一轮复习细胞工程作业（单项版）含答案

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课时分层作业(四十)　细胞工程

1．(2022·宁夏模拟)某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如图所示。

若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目为40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目为60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过________________次免疫后才能有符合要求的。达到要求的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________________小鼠，理由是_______________。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是________________。
(3)杂交瘤细胞中有________________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经过多次传代培养后都不能存活，原因是________________。
[解析]　本题以杂交瘤细胞为背景，考查了动物细胞融合、细胞分裂和细胞分化。(1)在第四次免疫后，Y的血清抗体效价大于16 000，所以最少需要经过四次免疫。由图可知，血清抗体效价均达到16 000以上时，Y的效价最大，最适合用于制备B淋巴细胞。(2)B细胞与骨髓瘤细胞在一起融合时，可能发生B细胞与骨髓瘤细胞融合，B细胞之间的融合，骨髓瘤细胞之间的融合和B细胞与骨髓瘤细胞融合。由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，故体系中会出现多种类型的细胞。(3)由于核膜也具有流动性，故小鼠免疫过的B淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个杂交的细胞核。B细胞有40条染色体，骨髓瘤细胞有60条染色体，融合后的杂交瘤细胞有100条染色体。(4)未融合的B淋巴细胞是已分化的细胞，不能无限增殖，所以多次培养后不能存活。
[答案]　(1)四　Y　Y小鼠的血清抗体效价最高　(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞　细胞融合是随机的，且融合率达不到100%　(3)1　100　(4)不能无限增殖
2．(2022·黑龙江哈尔滨模拟)在体细胞克隆猴的培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10 s之内对卵母细胞进行去核操作，在15 s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。有评论者认为：该研究的研究者利用“聪明的化学方法和操作技巧”，攻克了多年来导致体细胞克隆猴失败的障碍。培育克隆猴的流程如图所示，请结合图示回答问题。

注：Kdm4d为组蛋白去甲基酶，TSA为组蛋白脱乙酰酶抑制剂，二者可以调节基因的表达，促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率。
(1)采集卵子之前，需给母猴注射适量的________________，以增加排卵。卵母细胞需培养到________(时期)，再通过_________法去除细胞核，得到去核卵母细胞。
(2)重构胚的发育类似正常的早期胚胎发育，培养液的成分除了有机盐、氨基酸、无机盐等营养物质以外，还需添加________。代孕母猴对移入子宫的重构胚________________，这为胚胎在受体内的________提供了可能。
(3)①的实质是____________。胚胎分割可以增加胚胎数量，在对囊胚进行分割时要注意________________。
(4)评论者所说的培育过程中用到的“聪明的化学方法和操作技巧”，你认为具体体现在什么地方？
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　(1)用促性腺激素处理，能促使卵巢产生更多的卵细胞，使其超数排卵。卵母细胞培养到减数第二次分裂中期，含有激发细胞核全能性的物质，便于重组细胞的发育。通过显微操作去掉卵母细胞的细胞核。(2)人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，在使用合成培养基时，通常需加入血清、血浆等一些天然成分。代孕母猴对移入子宫的重构胚不发生免疫排斥反应，胚胎能够和受体建立生理和组织联系，正常发育。(3)①是胚胎移植，实质是早期胚胎在生理条件相同的条件下空间位置的转移。分割囊胚时要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。(4)根据题意，“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率；“操作技巧”是指10 s之内对卵母细胞进行去核操作，在15 s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里。
[答案]　(1)促性腺激素　减数第二次分裂中期　显微操作　(2)血清或血浆　不发生免疫排斥反应　存活　(3)早期胚胎在生理条件相同的条件下空间位置的转移　将内细胞团均等分割　(4)“聪明的化学方法”是指对重构胚的处理用了TSA以及将组蛋白去甲基化酶Kdm4d的mRNA注入了重构胚，这可以促进囊胚的发育和提高代孕母猴的妊娠率；“操作技巧”是指10 s之内对卵母细胞进行去核操作，在15 s之内将体细胞注入去核的卵母细胞里
3．(2022·河南开封模拟)“大蒜”是我国第一只自主培育的克隆猫。工程师从刚死亡的宠物猫“大蒜”的大腿内侧取了一块皮下组织，通过与卵母细胞构建重组细胞，成功地克隆出猫科动物。如图为克隆猫“大蒜”培育过程的示意图。回答下列问题：

(1)构建重组细胞前，需对从宠物猫“大蒜”腿部取得的组织细胞进行培养，过程①培养体细胞时，首先要保证细胞处于________的环境中，以防止污染。在实际操作中，常将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，与图中过程②③相比，这种操作的优点是________________________________。
(2)进行过程⑥前需不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测？请做出判断并说明理由。______________________。
(3)为充分利用早期胚胎，可将图中克隆胚胎进行分割，胚胎分割时应注意________________，该要求的目的是_______________________。
(4)胚胎干细胞在形态上具有的特点是____________。为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应__________________。
[解析]　(1)动物细胞培养时，首先要保证被培养的细胞处于无毒、无菌的环境，即对培养液和培养用具进行无菌处理，以防止污染。与图中过程②③相比，将供体细胞直接注入去核卵母细胞，再诱导形成重组细胞，可避免取核过程对细胞核(核遗传物质)造成损伤。(2)胚胎移植的生理学基础之一是受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体的存活提供了可能，因此进行过程⑥前不需要对克隆胚胎进行免疫排斥检测。(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团进行均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，胚胎分割技术可用于提高胚胎的利用率。(4)胚胎干细胞在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上具有发育的全能性。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，能维持不分化的状态，因此为保证体外培养的胚胎干细胞保持不分化状态，培养时应将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添加抑制因子。
[答案]　(1)无菌、无毒　可避免取核过程对细胞核(核遗传物质)造成损伤　(2)不需要，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应　(3)将内细胞团均等分割　保证分割后的胚胎恢复和进一步发育　(4)体积小、细胞核大、核仁明显　将其培养在饲养层细胞上或在培养液中添加抑制因子
4．(2022·甘肃嘉峪关模拟)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1－GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

回答下列问题：
(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是________。使用这两种酶进行酶切是为了保证______________，也是为了保证________________。
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。
(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________________中、体外培养、胚胎移植等。
(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。
[解析]　(1)要保证目的基因在受体细胞中能够正确表达，目的基因的首端应有启动子，尾端应有终止子。甲是将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端而获得的L1－GFP融合基因，据此结合题意并分析图示可知：该团队在将甲插入质粒P0时，如果用E2或E3，则目的基因不完整，而使用E1和E4这两种限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确连接，因此，使用的两种限制酶是E1和E4。(2)构建的真核表达载体P1中含有GFP基因，而GFP基因的表达产物“某种荧光蛋白(GFP)”在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。若在导入P1的牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了表达。基因的表达过程包括转录和翻译。(3)若要获得含有甲的牛，可采用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞，并将该重组细胞在体外培养成重组胚胎，再经过胚胎移植等获得含有甲的牛。(4)PCR是多聚酶链式反应的缩写，是一种在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。若利用PCR方法检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，则应分别以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。
[答案]　(1)E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接　(2)转录　翻译　(3)细胞核　去核卵母细胞　(4)核DNA
5．(2022·宁夏六盘山模拟)草莓生产上传统的繁殖方式易将所感染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的基本过程如图，请回答下列问题。
外植体愈伤组织芽、根―→植株
(1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取________________作为外植体，其依据是________________________。
(2)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术的特点有____________(答出2点即可)。
(3)过程①中配制好的培养基中，常常需要添加________________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2～5 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是____________________。
(4)过程②要进行照光培养，其作用是__________________。
(5)离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，说明该叶肉细胞具有该植物全部的____________。
(6)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过________________包装得到人工种子，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。
[解析]　(1)由于茎尖(或根尖)病毒少，甚至无病毒，因此通常选择茎尖或根尖通过植物组织培养技术获得脱毒苗。(2)与常规的种子繁殖方法相比，植物微型繁殖技术的特点有繁殖速度快、后代不发生性状分离，保持品种的优良特性等。(3)过程①脱分化配制好的培养基中，需要加入植物激素；在植物组织培养时，若外植体消毒不彻底，将会在接种后的2～5 d发现外植体边缘局部有污染。(4)过程②为再分化过程，再分化过程芽发育成叶，叶肉细胞中的叶绿素的合成需要光照，故该过程需要进行照光培养。(5)离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养，最终能够形成完整的植株，证明叶肉细胞具有全能性，即该叶肉细胞具有该植物全部的遗传信息。(6)通过组织培养技术，可把植物组织细胞培养成胚状体，再通过人工种皮(人工薄膜)包装得到人工种子，这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。
[答案]　(1)茎尖(或根尖)　茎尖(或根尖)病毒少，甚至无病毒　(2)繁殖速度快；后代性状稳定，不发生性状分离　(3)植物激素　外植体消毒不彻底　(4)促进叶肉细胞中叶绿素的合成　(5)遗传信息　(6)人工种皮(人工薄膜)
6．(2022·河南洛阳一中检测)动物细胞工程技术在农牧业生产、医药卫生等领域有着广泛的用途。请回答下列问题：
(1)动物细胞工程技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、__________________、生产单克隆抗体等，其中________________是其他动物细胞工程技术的基础。
(2)用幼龄动物的组织进行动物细胞培养时，需要先对动物组织块________处理，再用________处理分散成单个细胞。
(3)在进行动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的______________。
(4)目前用哺乳动物体细胞克隆动物，实际上是通过核移植来实现的，哺乳动物核移植可以分为________________和________________。
(5)诱导动物细胞融合的因素有________________、________________、电激等。利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为制造________________开辟了新途径。
[解析]　(1)动物细胞工程技术手段有动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养是其他动物细胞工程技术的基础。(2)用幼龄动物的组织进行动物细胞培养时，需要先剪碎动物组织块，再用胰蛋白酶处理分散成单个细胞制成单细胞悬液，然后进行培养。(3)在进行动物细胞培养过程中，经常表现为接触抑制的特征，即当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时，细胞就会停止分裂增殖。(4)目前用哺乳动物体细胞克隆动物，实际上是通过核移植来实现的，哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植两种类型。(5)诱导动物细胞融合的手段有物理、化学和生物因素，即聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等方法。利用动物细胞融合技术而发展起来的杂交瘤技术，为单克隆抗体的制备开辟了新途径。
[答案]　(1)动物细胞融合　动物细胞培养　(2)剪碎　胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　(3)接触抑制　(4)胚胎细胞核移植　体细胞核移植　(5)聚乙二醇(或PEG)　灭活的病毒　单克隆抗体

7．(2022·宁夏银川一中月考)根据所学知识，回答与分子克隆、动物克隆和植物克隆有关的问题：
(1)PCR技术用于体外复制DNA片段，属于分子克隆技术，它的原理是DNA双链复制，利用PCR扩增目的基因的前提是_____________________。
(2)目前动物克隆所用的技术是________，就是通过显微操作将供体的细胞核移入去核的________中，使后者不经过受精即可被激活、分裂并发育成新个体。
(3)克隆哺乳动物的获得过程除了细胞核移植技术之外，还要用到哪些主要技术？_________________________。
(4)利用带侧芽的茎段可以获得丛状苗，利用茎段诱导产生愈伤组织也可获得丛状苗，前者总培养时间________，是大多数植物快速繁殖的常用方法。后者的优点是__________________。
(5)与发芽培养基相比，配制丛状苗生根培养基时，可根据实际情况适当添加________________，促进丛状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化、发育形成根。
[解析]　(1)PCR技术利用的原理是DNA双链复制，前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列。(2)目前动物克隆所用的技术是动物细胞核移植技术；就是通过显微操作将供体的细胞核移入去核的(次级)卵母细胞中，使后者不经过受精即可被激活、分裂并发育成新个体。(3)克隆哺乳动物的获得过程除了细胞核移植技术之外，还要用到动物细胞培养(早期胚胎培养)、胚胎移植等技术。(4)利用带侧芽的茎段可以获得丛状苗，利用茎段诱导产生愈伤组织也可获得丛状苗，前者总培养时间短，因为不需要经历脱分化的过程，是大多数植物快速繁殖的常用方法；后者的优点是不仅可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。(5)植物器官的分化需要一定的营养物质和适宜的激素配比，配制丛状苗生根培养基时，可根据实际情况适当添加生长素(或生长素类似物)，促进丛状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化、发育形成根。
[答案]　(1)有一段已知目的基因的核苷酸序列　(2)细胞核移植　(次级)卵母细胞　(3)动物细胞培养(早期胚胎培养)、胚胎移植　(4)短　既可以保持优良品种的遗传特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖　(5)生长素(或生长素类似物)
8．(2022·北京丰台区模拟)A型流感病毒会引起肺的炎性损伤，为研究中药二氢丹参酮(DHTI)对上述损伤的治疗作用，科研人员进行了如下实验：
(1)检测DHTI的细胞毒性：科研人员将犬肾细胞置于含水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、________的细胞培养液，培养在37 ℃、含5%CO2的培养箱中。将DHTI药物用DMSO溶解按预定的浓度梯度依次分组，加入培养的细胞中处理24 h，检测结果如图所示，DHTI在浓度为________时无细胞毒性。

(2)将培养细胞依次分为正常组、接种流感病毒组和DHTI治疗组，检测方法为提取各组总RNA，逆转录为______，设计特异性________，用PCR的方法检测三组流感病毒基因M与NP的表达量及几种细胞炎性因子的表达量。若DHTI有疗效，则实验结果应为_________________________________。
(3)科研人员建立体内小鼠流感病毒感染模型，测定肺损伤程度，结果显示DHTI对流感病毒感染小鼠的肺损伤有一定治疗作用，但效果不如预期。为达到对肺损伤更好的治疗作用，科研人员制备了抗PA­X蛋白(A型流感病毒复制需要的一种蛋白)的单克隆抗体，然后展开DHTI与PA­X单抗联合应用研究：
①制备PA­X单抗时，可用________________免疫的小鼠的B细胞与________融合，继而筛选出相应的杂交瘤细胞，大量培养获得相应抗体。
②DHTI与PA­X单抗联合应用治疗肺损伤，实验结果说明DHTI与PA­X单抗联合应用比各自单独使用更好地治疗流感病毒引起的肺损伤。选出实验的分组处理____________________。
a．正常鼠　b．模型鼠　c．正常鼠＋DHTI　d．模型鼠＋DHTI　e．正常鼠＋PA­X单抗　f．模型鼠＋PA­X单抗　g．正常鼠＋DHTI与PA­X单抗联合　h．模型鼠＋DHTI与PA­X单抗联合
[答案]　(1)血清　10 μM　(2)cDNA　引物　(流感病毒基因M与NP的表达量及几种细胞炎性因子的表达量)流感病毒组大于DHTI治疗组，大于正常组　(3)①PA­X蛋白　骨髓瘤细胞　②abdfh
(教师用书独具)
(2021·广东选择考适应性测试)2019年中国科学院神经科学研究所利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建了世界首例核心节律基因BMAL1敲除猕猴模型，并成功用基因敲除猴的体细胞通过克隆技术培育了5只克隆疾病猴，为节律紊乱相关疾病机理的研究提供了比较理想的动物模型。CRISPR/Cas9基因编辑系统由单链向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白组成。回答下列问题：
(1)科学家常用________法将CRISPR/Cas9基因编辑系统导入猕猴细胞，编辑系统利用sgRNA来识别靶基因DNA，并引导Cas9蛋白剪切DNA，使靶基因发生改变，实现基因敲除。sgRNA能识别靶基因DNA的原因是_____________
____________________________________________________________________。
(2)在体外培养猕猴体细胞时，需要一定比例的O2和CO2，故通常采用________或____________________(填实验器材)，将其置于CO2培养箱中进行培养。所使用的培养基属于________(填“合成”或“天然”)培养基，培养基除了灭菌外，还需要通过___________________来保证无菌无毒环境。
(3)进行体细胞克隆选择去核卵母细胞作为受体细胞，可能原因是
__________________________(答出两点)。
(4)克隆猴被用于人类疾病研究与治疗中所具有的突出优点是__________。
[解析]　(1)将目的基因注入动物细胞常用显微注射法，sgRNA的本质是RNA，靶基因DNA的本质是DNA分子，都是由核苷酸组成的长链，遵循碱基互补配对原则，所以二者能够识别的原因是sgRNA的碱基序列能与靶基因DNA的碱基序列发生互补结合。(2)动物细胞培养可以在培养皿和松盖培养瓶中进行，将其置于CO2培养箱中进行培养。所使用的培养基需要明确各种化学成分，所以是合成培养基，培养基需要添加一定量的抗生素(可以杀菌)并定期更换培养液来保证无菌无毒环境。(3)去核卵母细胞的体积较大，易于进行实验操作；含有较多的营养物质，可以满足早期胚胎发育的需要；含有使已经分化的细胞核恢复分裂能力的物质，因此进行体细胞克隆时，可以作为受体细胞。(4)猴子与人的亲缘关系近；克隆动物能减少个体差异的影响，所以克隆猴被用于人类疾病研究与治疗。
[答案]　(1)显微注射　sgRNA的碱基序列能与靶DNA的碱基序列发生互补结合　(2)培养皿　松盖培养瓶　合成　添加一定量的抗生素并定期更换培养液　(3)去核卵母细胞的体积较大，易于进行实验操作；含有较多的营养物质，可以满足早期胚胎发育的需要；含有使已经分化的细胞核恢复分裂能力的物质　(4)亲缘关系近；克隆动物能减少个体差异的影响