专题一 第3讲 细胞工程
[基础等级评价]
1．(精选考题·江苏高考改编)明党参是我国珍稀药用植物，对其进行保护性开发利用的方法有( )
①设计细胞培养反应器，实现药用成分的工厂化生产
②大量培养愈伤组织，直接提取药用成分
③大规模栽培组织培养苗，获取药用成分
④利用组织培养获得胚状体，制成人工种子
A．①②③ B．①③④ C．②④ D．①②③④
解析：对于珍稀植物的保护性开发利用，可借助植物组织培养技术。植物组织培养可通过大量培养愈伤组织，并设计细胞反应器实现其药用成分的工厂化生产并从中提取药用成分；也可通过培育试管苗或人工种子进行扩大培养进而对其实现快速繁殖。
答案：D
2．(精选考题·四川高考)某实验室做了下图所示的实验研究。
下列相关叙述正确的是( )
A．与纤维母细胞相比，过程①形成的诱导干细胞的全能性较低
B．过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程
C．每个Y细胞只产生一种抗体，故过程③不需用选择性培养基进行筛选
D．过程④产生的单抗，不需细胞膜上载体蛋白的协助就能释放到细胞外
解析：过程①形成的诱导干细胞的全能性高于纤维母细胞；过程②是诱导干细胞在形态结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，遗传物质不发生变化；Y细胞为B淋巴细胞，经过过程③进行细胞融合后，需要进行筛选；过程④产生的单抗，以分泌小泡的形式分泌到细胞外，不需要膜上载体蛋白的协助。
答案：D
3．下面是关于植物组织培养及其应用的示意图，关于此生物技术叙述合理的是( )
A．利用植物组织培养技术制造人工种子，应选用图a中的Ⅲ
B．利用物理或化学的手段诱导Ⅳ阶段细胞发生基因突变，培育突变新品种的效果最好
C．通常人工种子中被包入的固氮菌在生态系统中属于消费者
D．人工种子中的胚状体与正常种子中的胚都是新个体的幼体，都具有一个亲本的遗传物质
解析：图a中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别表示离体的细胞(组织或器官)、愈伤组织、胚状体和植物体，制造人工种子应选Ⅲ(胚状体)；培育突变新品种，应选择分裂旺盛、易发生基因突变的Ⅱ(愈伤组织)细胞；通常人工种子中被包入的固氮菌是自生固氮菌，在生态系统中属于分解者；正常种子中的胚是由受精卵发育而来的，具备两个亲本的遗传物质和性状。
答案：A
4．(精选考题·重庆抽测)如图为单克隆抗体生产过程示意图，下列叙述正确的是( )
A．B淋巴细胞是从小白鼠的胸腺中分离出来的
B．杂交瘤细胞能无限增殖和产生特定的抗体
C．图中②过程可以用适量的灭活的仙台病毒作诱导剂
D．单克隆抗体的分泌证明生物膜在结构和功能上是一个统一的整体
解析：B淋巴细胞在骨髓中分化形成，T淋巴细胞是在胸腺中分化形成；②过程为动物细胞融合，一般采用灭活的仙台病毒作诱导剂；经筛选的杂交癌细胞能无限增殖和产生特定抗体；单克隆抗体的分泌不能证明生物膜在结构和功能上是一个统一的整体。
答案：C
5．现将“细胞工程”中动、植物细胞培养技术列表比较如下，你认为哪一比较项目有错误( )
比较项目
原理
培养基区别
结果
培养目的
植物组织培养
细胞的全能性
需加植物激素
培育成植株
快速繁殖，培育无病毒植株等
动物细胞培养
细胞的全能性
需加动物血清
培育成细胞系或细胞株
获得细胞或细胞的产物等
A.原理 B．培养基区别 C．结果 D．培养目的
解析：动物细胞培养的原理是细胞增殖，其培养目的是获得细胞或细胞产物，而不是使动物细胞实现其全能性表达——这与植物组织培养原理不同。
答案：A
6．请根据图1和图2回答下列问题：
试管苗
图1
(1)在图1的②和③所示过程中，与①过程相比所不同的必需外界条件是________；图1所示的植物细胞工程的手段是________________。
(2)图1过程培养得到的试管苗所用的培养基与动物细胞培养液相比，需去除________而添加________。与无土栽培技术所用的营养液在成分上相比较，最大的区别是前者必须要有适宜浓度和一定比例的________。
(3)图2中的④过程，常采用不同于植物体细胞杂交的诱导方法是用________作诱导剂，不同细胞能够融合的原因是________________________________。
(4)用小家鼠骨髓瘤细胞和____________融合，得到杂交瘤细胞，用以制备____________。植物细胞融合与此过程不同之处在于________________________。
解析：(1)图1为植物组织培养过程，其中②③过程必需的外界条件是光照，由愈伤组织经细胞分裂和分化形成幼苗。(2)植物组织培养需要含有一定量有机物和植物激素的培养基，而动物细胞培养基是液体培养基，不需要琼脂，但需要动物血清。无土栽培的培养液是不需要有机物和植物激素的。(3)促进动物细胞融合的诱导剂常采用灭活的病毒，融合的原理是细胞膜具有一定的流动性。(4)骨髓瘤细胞和效应B细胞融合得到杂交瘤细胞，用以制备单克隆抗体。植物细胞融合与此过程不同之处在于要有去除细胞壁再生成新的细胞壁的过程。
答案：(1)光照 植物组织培养 (2)琼脂 动物血清 有机物和植物激素 (3)灭活的(仙台)病毒 细胞膜具有流动性 (4)效应B细胞 单克隆抗体 要去除细胞壁再生成新的细胞壁
[发展等级评价]
(限时30分钟，满分100分)
一、选择题(每小题5分，共60分)
1．以下能说明细胞具有全能性的实验是( )
A．扦插的月季枝条生根后长成的月季植株
B．用矮秆抗病小麦种子培育出的小麦植株
C．给去核蛙卵植入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪
D．将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株
解析：细胞的全能性是指已经分化的细胞具有发育成完整植株的能力。月季扦插后长成月季植株是营养生殖的一种。B选项是正常的有性生殖现象。C选项是动物克隆，只能体现细胞核的全能性。D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株，体现了细胞的全能性。
答案：D
2．愈伤组织进行分化并产生出植物的各种组织和器官，进而发育成完整的植株，通常需要适合的( )
①光照 ②温度 ③营养物质 ④激素
A．①③ B．②④ C．①③④ D．①②③④
解析：愈伤组织再分化为芽、根及试管苗的发育需适宜的光照、温度、营养物质及激素。
答案：D
3．(精选考题·兰州质检)下列有关生物工程的应用，叙述错误的一项是( )
A．利用细胞工程技术可以大量制备高纯度的抗乙肝病毒的抗体
B．利用植物组织培养技术，能够获得单倍体植株
C．将白菜和甘蓝的体细胞进行杂交，获得的白菜—甘蓝将是高度不育的
D．利用基因工程和发酵工程让酵母菌生产乙肝疫苗
解析：利用动物细胞工程中的单克隆技术可大量制备高纯度的抗乙肝病毒的抗体；利用植物组织培养技术，如花药的离体培养可获得单倍体植株；通过体细胞杂交获得的白菜—甘蓝是异源四倍体，存在同源染色体，是可育的；通过基因工程可将目的基因导入酵母菌，然后通过发酵工程可获得大量所需疫苗。
答案：C
4．(精选考题·南宁模拟)下列关于植物体细胞杂交的叙述，错误的是( )
A．不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
B．原生质体仍具有再生细胞壁、连续分裂并长成完整植株的能力
C．参与杂种细胞的细胞壁形成的细胞器主要是线粒体和核糖体
D．植物体细胞杂交技术可克服不同种植物之间杂交不亲和的障碍
解析：原生质体融合后，不同细胞的细胞核将发生融合现象，属于体细胞杂交。原生质体是去除了细胞壁的植物细胞，其仍然具有进行各种生理活动的能力，也具有重新形成细胞壁、进行细胞分裂和生长发育的能力。由于体细胞杂交技术是在促融剂和人工条件下完成的，能够克服自然条件下远源杂交不亲和的障碍。在细胞壁形成中，高尔基体与组成细胞壁的物质的合成、分泌等复杂过程都有关系，线粒体提供所需的能量，所以参与细胞壁形成的最主要的细胞器是高尔基体和线粒体。
答案：C
5．下图为植物体细胞杂交过程，下列说法正确的是( )
B―→愈伤组织胚状体目的植株
A．A代表纤维素酶和果胶酶，利用酶的专一性除去甲、乙细胞的细胞壁
B．B为融合后的原生质体，在生长素和细胞分裂素的作用下，发生脱分化过程形成愈伤组织
C．C过程表示再分化过程，没有细胞分裂，在激素的作用下分化出根和芽
D．C和D过程为植物组织培养过程
解析：图中B为杂种细胞，而不代表原生质体，之后的过程为植物组织培养。C代表再分化过程，这一过程中同时进行着细胞分裂。
答案：A
6．玉米是一种主要的农作物，为了提高玉米的产量，科学家在玉米育种中和栽培中作了大量的研究。如图是关于玉米培养的过程，据图判断下列说法中，错误的是( )
A．从繁殖原理上分析，A→D属于无性生殖
B．E→F过程中获得的植株若直接应用于大田生产一般没有使用价值
C．E→G不能体现细胞的全能性
D．植株D和G中的染色体组数不同
解析：A→D的原理是植物组织培养，属于无性生殖。G植株中染色体组数目小于D。E→G的原理是细胞全能性，所以C错误。
答案：C
7．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，如右图所示，
a、b、c表示现代工程技术，①、②、③表示其结果，请据
图回答，下列说法不正确的是( )
A．a是核移植技术，①反映了动物的体细胞也具有全能性
B．b是体外受精技术，②具有更强的适应性和变异力
C．c是动物细胞融合技术，③最可能代表单克隆抗体
D．图中所示的三项技术，属于动物细胞工程技术
解析：核移植技术说明了动物体细胞的细胞核具有全能性，而不是体细胞具有全能性，图中所示三项技术都属于动物细胞工程技术。
答案：A
8．(精选考题·达州质检)用单克隆抗体研制而成的“生物导弹”由两部分组成，一是“瞄准装置”，二是杀伤性“弹头”。下列对此叙述不正确的是( )
A．“弹头”具有选择性杀伤肿瘤细胞的功能
B．“瞄准装置”是指识别肿瘤细胞的单克隆抗体
C．“生物导弹”既可以消灭肿瘤细胞，又不会伤害健康细胞
D．“生物导弹”的制备利用了细胞工程技术
解析：弹头具有杀伤性没有选择性，起选择性的是“瞄准装置”单克隆抗体。
答案：A
9．生产单克隆抗体时，需要对培养细胞进行选择的是(↓表示选择)( )
解析：在单克隆抗体制备过程中有两次选择：杂交瘤细胞的选择、产生特异性抗体的杂交瘤细胞群的选择。
答案：C
10．下列与应用动物细胞工程技术获取单克隆抗X抗体相关的表述中错误的是( )
①将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞 ②从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 ③利用促细胞融合因子使两种细胞发生融合 ④将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔培养 ⑤筛选出能产生抗X抗体的杂交瘤细胞 ⑥从腹水中提取抗体
A．实验顺序应当是①②③⑤④⑥
B．④产生的众多细胞可称为克隆
C．③过程获得的细胞均可无限增殖
D．④过程也可在液体培养基中进行
解析：利用促细胞融合因子使两种细胞融合(若只考虑两两融合)，可产生三种类型的细胞：B淋巴细胞—B淋巴细胞、B淋巴细胞—骨髓瘤细胞(杂交瘤细胞)、骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞，这三种细胞不是都可以无限增殖的。
答案：C
11．利用动物细胞融合技术可以获得杂交瘤细胞，下列针对单个杂交瘤细胞的叙述不正确的是( )
A．经筛选过程方可获得
B．具有双亲细胞的遗传物质
C．可分泌多种特异性抗体
D．体外培养条件下可大量繁殖
解析：杂交瘤细胞的制备是动物细胞融合技术的应用，其过程是从已免疫的小鼠体内取出B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，通过物理、化学或生物的方法使之融合形成杂交瘤细胞，再经过筛选与培养增殖，可得到能产生单一抗体的杂交瘤细胞，经过体内或体外培养可获得单一抗体。C项“可分泌多种特异性抗体”是错误的。
答案：C
12．如图为细胞融合过程示意图，则下列叙述正确的是( )
A．若A和B是不同植物的体细胞，则该图表示植物体细胞杂交过程
B．若A和B是不同植物的体细胞，则D一定是杂种细胞
C．若A和B分别代表动物细胞，则常用的、不同于植物细胞的手段是用灭活病毒诱导细胞融合
D．A、B融合后，可以用鉴别培养基从C中选出D细胞
解析：植物体细胞杂交包括植物细胞的融合以及之后的组织培养过程，最终得到新个体。A和B融合可以生成AA、BB或AB三种类型的细胞，所以D不全是杂种细胞。可以用选择培养基从C中选择出D细胞。动物细胞融合与植物细胞融合的区别是动物细胞融合可以用灭活的病毒促进细胞融合而植物细胞融合只能用物理或化学的方法。
答案：C
二、非选择题(共40分)
13．(16分)在植物的生长和组织培养过程中，植物激素具有重要的作用，用愈伤组织做了如下实验。请回答有关问题：
(1)实验一：将含生长素的琼脂块插入愈伤组织中，一段时间后出现的现象是________________________。某同学由此得出实验结论：生长素可以促进细胞分化，但此结论不够严谨，还需设计一组________实验加以证明。实验步骤如下：取相同的愈伤组织，________________。若现象是________________________________，则证明上述结论成立。
(2)实验二：将丁香幼苗插入愈伤组织中，实验结果如上图所示。由此推测丁香幼苗可能产生了________________。若要确定此物质的化学成分，可直接从丁香幼苗中________，再进一步________。
(3)以烟草为实验材料，探究植物激素在愈伤组织分化过程中的作用，实验结果如下表。
生长素浓度∶细胞分裂素浓度
实验结果
2∶0.02
愈伤组织分化出根
2∶0.2
愈伤组织生长
2∶0.5
愈伤组织分化出芽
由此结果可以得出的结论是：愈伤组织的分化是________________共同作用的结果，且________会影响愈伤组织细胞分化的方向。
解析：(1)愈伤组织是组织细胞脱分化形成的，可以再分化出幼根和芽，图中显示愈伤组织分化形成维管组织。通过实验可以得出结论：生长素可以促进细胞分化，但是实验设计中必须有对照实验。
(2)由实验一得出生长素可以促进细胞分化，实验二中愈伤组织分化形成维管组织，说明丁香幼苗可能产生了生长素，在教材中已经学习了“幼嫩组织可以产生生长素”这个知识点，在答题时要利用所学知识分析。要确定其化学成分，必须先提取这些物质后再进行化学成分鉴定。
(3)通过表中数据及结果可以得出，生长素浓度和细胞分裂素浓度的比例不同，愈伤组织分化的结果不同，即生长素和细胞分裂素的浓度比例影响分化的方向。
答案：(1)愈伤组织分化形成维管组织 空白对照 将不含生长素的琼脂块插入愈伤组织 愈伤组织不分化
(2)生长素 提取这些物质 鉴定其化学成分 (3)生长素和细胞分裂素 生长素和细胞分裂素的浓度比例
14．(12分)下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是________。
(2)图甲中②过程常在_________________诱导下完成，④过程与体外培养相比，其优点是________________________________________________________________________。
(3)单克隆抗体能定向攻击癌细胞，主要是利用其________________________。
(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗？____________________。原因是________________________________________________________________________。
解析：无论是细胞培养还是克隆，都需要动物细胞培养技术；动物细胞的融合需要聚乙二醇等诱导，体内培养不需要特定的培养基和严格的外界条件；单克隆抗体具有特异性强，灵敏度高等特点；生物的性状由细胞核基因和细胞质基因共同决定。
答案：(1)动物细胞培养 (2)聚乙二醇(或灭活的病毒，物理方法如离心、振动、电刺激也可) 不需特定的培养基，不需严格的外界环境条件 (3)具有特异性 (4)不是 卵细胞细胞质的遗传物质也能控制某些性状
15．(12分)如图是“白菜—甘蓝”杂种植株的培育过程。据图回答。
(1)过程①和②应在温和条件下用 处理植物细胞。③过程使用的诱导剂是 。上述育种方法与传统杂交育种方法相比优点在于 。
(2)与④过程密切相关的具有单层膜结构的细胞器是________。完成⑤和⑥过程需要采用的细胞工程技术是__________________________________________________。
(3)经⑥过程得到的不同组织细胞中，蛋白质的种类和数量差异较大，根本原因是________________的结果。
(4)设白菜细胞中的染色体数目为M，甘蓝细胞中的染色体数目为N，则获得的“白菜—甘蓝”染色体数应该是________________。
(5)如利用白菜根尖分生区细胞培育成一棵白菜，该白菜叶片是否具有叶绿体？_____ 。
(6)对上述培育过程说法不正确的是(多选)
A．图示“白菜—甘蓝”植株不能产生种子
B．愈伤组织的代谢类型一定是自养需氧型
C．上述过程中包含着有丝分裂、细胞分化和减数分裂等过程
D．“白菜—甘蓝”杂种植株具有白菜和甘蓝的遗传特性
解析：判断一个生物是否可育的标准是看它的细胞中有无同源染色体，能否进行正常的减数分裂产生配子。如果是两个不同的二倍体物种的花粉细胞融合，则产生的植株是不育的、不能产生种子，要使其可育可用秋水仙素处理，使染色体数目加倍即可。如果是两个不同的二倍体物种的体细胞杂交形成的杂种植株是可育的、能产生种子。
答案：(1)纤维素酶、果胶酶 聚乙二醇 克服远源杂交的不亲和性(障碍)
(2)高尔基体 植物组织培养
(3)基因选择性表达
(4)M＋N (5)是 (6)ABC
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