2020_2021学年高中生物专题2细胞工程2.1动物细胞培养和核移植技术课时提升训练含解析新人教版选修320210313159

1、动物细胞培养和核移植技术(20分钟50分)1.(10分)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。(1)由过程获得的A为_。(2)在核移植之前,必须先去掉受体卵母细胞的核,目的是_。受体应选用_期卵母细胞。(3)采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_。【解析】本题主要考查基因工程操作步骤、核移植技术。(1)由题图信息可知,表示将人凝血因子IX基因与运载体结合,获得含有人凝血因子IX基因的基因表达载体A。(2)为了保证重组细胞中的核遗传物质来自整合有目的基因的成纤维细胞,在核移植之前

2、,必须先去掉受体卵母细胞的细胞核。M期卵母细胞中不仅含有细胞核全能性表达需要的因子,而且细胞已达到成熟状态,所以受体选用M期卵母细胞。(3)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养,通过传代培养可产生大量整合有目的基因的成纤维细胞用于核移植,理论上可以采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆,最终获得无限个转基因绵羊。答案:(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞M(3)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养【补偿训练】现有A和B两个肉牛品种,A品种牛的细胞组成可表示为A细胞核、A细胞质,B品种牛的细胞组成则为B细胞核、B细胞质。(1)如果要获得一头克隆牛,使其

3、细胞由A细胞核和B细胞质组成,基本步骤是:从A品种牛体内取出体细胞,进行体外培养,然后再从培养细胞中取出_注入B品种牛的_卵母细胞中,经过某种刺激和培养后,可形成胚胎,该胚胎被称为_,将该胚胎移入代孕母牛的_中,通过培育可达到目的。(2)克隆牛的产生说明_具有全能性。克隆牛的性状主要表现_品种牛的特征。由A、B两品种杂交得到的牛与克隆牛相比,杂交牛细胞核的遗传物质来自_个亲本,细胞质主要来自_牛(填“公”或“母”),克隆牛和杂交牛的遗传物质组成_(填“相同”或“不同”)。【解析】(1)动物细胞核具有全能性,将A细胞核注入B品种牛处于减数第二次分裂中期的去核卵母细胞中,形成的胚胎称为重组胚胎,将

4、该胚胎移入代孕母牛的子宫中可发育成克隆动物。(2)克隆动物利用的是动物细胞细胞核的全能性,得到的新个体的性状主要由细胞核决定,与供核牛的性状基本一致。杂交牛是由精子和卵细胞融合得到的受精卵发育而来,细胞核中的遗传物质来自两个亲本,但细胞质主要来自卵细胞,所以杂交牛和克隆牛的遗传物质不同。答案:(1)细胞核去核重组胚胎子宫(2)动物体细胞核A两母不同2.(12分)(2018大连高二检测)随着科学技术的发展,人们可以根据人类的需求来改造生物的性状,在许多领域取得了可喜的成果,图中是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解,据图回答:(1)在此过程中涉及的细胞水平的现代生物技术主要有_。(2)如果的数量太少

5、常用_来扩增。在进入之前要构建基因表达载体,用到的工具酶有_。(3)图中一般经_处理可以得到。能实现进入的常用方法是_。(4)是生出的后代,而的遗传性状和荷斯坦奶牛最相似,原因是_。要实现批量生产血清白蛋白,则要求的性染色体组成是_。【解析】(1)分析图示可知,过程采用了动物细胞培养,去核的未受精的卵与荷斯坦奶牛组织细胞的细胞核结合为重组细胞的过程采用了核移植技术。(2)为基因工程,其中(血清白蛋白基因)属于基因工程中的目的基因,可采用PCR技术扩增目的基因。构建基因表达载体时,先用限制酶切割目的基因和载体,再用DNA连接酶进行连接。(3)图中所示的荷斯坦奶牛组织一般经胰蛋白酶处理可以得到所示

6、的单个细胞。在基因工程中,将所示的目的基因导入所示的受体动物细胞中,常用显微注射法。(4)生物的性状是由遗传物质DNA控制的,而DNA主要分布在细胞核中,而的细胞核来自荷斯坦奶牛,即个体的遗传物质主要来自荷斯坦奶牛,所以的遗传性状和荷斯坦奶牛最相似。图中是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白,要求为雌性,因此性染色体组成是XX。答案:(1)动物细胞培养、核移植技术(2)PCR技术限制酶和DNA连接酶(3)胰蛋白酶显微注射法(4)个体的遗传物质主要来自荷斯坦奶牛XX3.(14分)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。这种技术为那些急需器官移植的患者带来福音。回答下列问题:(1)

7、科学家从患者的膀胱上取下一小块活细胞样本,将其中的肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养。在培养之前,需用_处理以分散细胞,细胞在培养皿中的培养过程属于_代培养。与植物组织培养相比,动物细胞培养的培养基的主要不同点是含有_。(2)约1周后将培养皿中培养的细胞放在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,形成新膀胱。细胞数目大量增加,其增殖方式是_,这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过_。(3)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。新器官与老器官的重

8、组_(填“是”或“不是”)基因重组;新膀胱移植后,_(填“会”或“不会”)引起免疫排斥反应。(4)除上述方法外,还可将患者的体细胞核移入去核的_中,利用体细胞_技术,形成相应组织、器官用于疾病的治疗。【解析】本题主要考查动物细胞培养过程。(1)动物细胞培养之前要用胰蛋白酶处理以分散细胞,动物细胞培养的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动物血清或血浆。(2)动物细胞培养涉及的是细胞的有丝分裂。这些细胞形成肌肉和膀胱上皮的过程中要经过细胞分化。(3)新器官与老器官的遗传物质相同,因此新器官与老器官的重组不属于基因重组。新老器官具有相同的蛋白质等物质,因此新膀胱移植后,

9、不会成为抗原。(4)除上述方法外,还可采用体细胞核移植的方法形成相应的组织、器官,即将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中形成重组细胞,进一步培育形成相应的组织、器官。答案:(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)原动物血清或血浆(2)有丝分裂细胞分化(3)不是不会(4)卵母细胞细胞核移植4.(14分)研究人员利用成年鼠嗅黏膜制备的嗅黏膜细胞,在添加不同血清浓度下培养并测量其细胞生长(增殖)情况,获得实验结果如图。请据图分析回答:(1)将获取的嗅黏膜加入0.25%酶液中,用剪刀充分剪碎,并用吸管吹吸多次,该操作的生物学意义是_,以便制成嗅黏膜细胞悬液。该过程中,所使用酶液的主要成分是_。(2)将获得的嗅黏

10、膜细胞悬液及时离心,将分离获得的嗅黏膜细胞加入适量的培养液,摇匀后再离心获取嗅黏膜细胞,这样操作的意义主要是去除_,以避免其对嗅黏膜细胞正常的生命活动造成影响。将获得的嗅黏膜细胞用特定培养基置于培养箱内培养。进行原代培养时,细胞增殖的方式是_。(3)根据实验可知,当培养液中血清浓度为40%80%时,随血清浓度升高,对细胞生长的促进作用表现为_。据图推测,与40%的血清浓度培养条件相比,10%的血清浓度对细胞生长的促进作用可能表现为_。【解析】(1)在动物细胞培养过程中,首先将获取的动物组织用剪刀充分剪碎,然后加入胰蛋白酶,使组织中的细胞分散成单个细胞,即制成细胞悬液。(2)为了去除胰蛋白酶,以避免其对嗅黏膜细胞正常的生命活动造成影响,可以将获得的嗅黏膜细胞悬液及时离心,将分离获得的嗅黏膜细胞加入适量的培养液,摇匀后再离心获取嗅黏膜细胞。进行原代培养时,细胞增殖的方式是有丝分裂。(3)分析曲线图,以血清浓度为0%作为空白对照,当培养液中血清浓度为40%80%时,随血清浓度升高,对细胞生长的促进作用表现为下降。据图推测,20%的血清浓