高頻考點12細胞工程和胚胎工程2021年2022年2023年考情分析1月6月1月6月1月6月動物細胞工程2分3分2分2分植物細胞工程大多作為哦情境出現，涉及知識較為簡單；動物細胞工程命題以單克隆抗體相關內容為主，側重對生命觀念和科學思維的考查；胚胎工程主要考查對相關內容的識記、理解和應用。植物細胞工程3分2分5分8分胚胎工程2分2分1分生物技術倫理2分分值合計5分5分4分5分12分3分該考點知識與現實生活息息相關。高考對該考點的考查，常以生活實際、現實熱點為切入點，考查考生學以致用、遷移應用的能力。設問的難度設置可分為兩個層級，一是基礎類設問，屬于送分題目，基本上依據教材所學即可答出；二是理解類設問，這類問題難度中等偏上，需要遷移教材知識，分析試題情景，將所學與所考有效“搭橋”才能解答。建議在復習，在抓好教材基礎的同時，將重點放在對理解類問題的強化上。植物組織培養培養基的組成：大量元素、微量元素、有機物、蔗糖及植物激素、瓊脂等。添加蔗糖的目的是提供營養和調節滲透壓。若生產人工種子，則培養到胚狀體階段；若提取細胞產物，則一般培養到愈傷組織階段；若培育新個體，則應培養到試管苗階段。2.植物體細胞雜交的關鍵原理：細胞膜的流動性、植物細胞的全能性。優點：克服遠緣雜交不親和的障礙。①酶解法——用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。②促融劑——常用聚乙二醇。③雜種細胞的形成標志——新細胞壁的形成。④培養雜種植株的技術——植物組織培養。⑤雜種植株培育成功的原理——離體的植物細胞具有全能性。3.核移植技術（克隆動物）動物細胞核移植技術是指將動物細胞的細胞核經移植到去核的卵母細胞中，使其重組并發育成新的胚胎，新胚胎最終發育為動物個體。用核移植的方法得到的動物為克隆動物。

（1）理論意義：證明①動物高度分化的細胞可恢復到類似受精卵的功能（細胞核具有全能性）；②細胞質具有調控細胞核基因表達的作用

（2）應用價值：促進優良種畜繁育；保護繁育瀕危動物；核移植胚胎干細胞用于誘導形成器官；轉基因動物克隆。（3）存在問題：①成功率低；②大多數克隆動物存在健康問題，表現出遺傳、生理缺陷。4.單克隆抗體的制備單個B淋巴細胞進行增殖獲得的細胞群，產生化學性質單一，物質特異性強的抗體，制備原理：=1\*GB3①免疫原理：一種效應B細胞只產生一種特異性抗體，但不能無限增殖。

=2\*GB3②骨髓瘤細胞可以無限增殖=3\*GB3③細胞融合原理：膜的流動性使細胞可相互融合，效應B細胞與骨髓瘤細胞融合產生的雜交瘤細胞保持了親代雙方的特性，既能產生特異性抗體，又可無限增殖。制備單克隆抗體的過程

單克隆抗體制備過程需經過兩次篩選：第一次篩選——篩選雜交細胞：B淋巴細胞與骨髓瘤細胞混合之后有三種情況，B淋巴細胞與B淋巴細胞融合、骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞融合、B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，只有B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合的細胞才是需要的雜種細胞。第二次篩選——篩選能產生抗體的雜交瘤細胞提取單克隆抗體的場所：若在體內培養雜交瘤細胞，即在小鼠或其他動物的腹腔中培養，則從腹水中提取。若在體外培養雜交瘤細胞，即在培養基中培養，則從培養液中提取。單克隆抗體的應用：=1\*GB3①作為診斷試劑：準確識別抗原（準確、高效、簡易、快速）；=2\*GB3②用于疾病治療和運載藥物（如治療癌癥的藥物“生物導彈”）題型01植物細胞工程1.利用植物細胞培養技術在離體條件下對單個細胞或細胞團進行培養使其增殖,可獲得植物細胞的某些次生代謝物。下列說法正確的是 ()A.利用該技術可獲得某些無法通過化學合成途徑得到的產物B.植物細胞體積小,故不能通過該技術進行其產物的工廠化生產C.次生代謝物是植物所必需的,但含量少,應選擇產量高的細胞進行培養D.該技術主要利用促進細胞生長的培養條件提高單個細胞中次生代謝物的含量答案A某些次生代謝物合成過程很復雜,難以通過化學合成途徑得到,而利用植物細胞培養技術可獲得,A正確;可以利用植物細胞培養技術大規模培養植物細胞,來大量獲取次生代謝物,B錯誤;次生代謝物不是植物生長所必需的,含量很低,C錯誤;該技術主要利用促進細胞增殖增加細胞數量,來提高次生代謝物的產量,D錯誤。2.人參皂苷是人參的主要活性成分。科研人員分別誘導人參根與胡蘿卜根產生愈傷組織并進行細胞融合,以提高人參皂苷的產率。下列敘述錯誤的是()A.細胞融合前應去除細胞壁B.高Ca2+—高pH溶液可促進細胞融合C.融合的細胞即為雜交細胞D.雜交細胞可能具有生長快速的優勢答案C植物細胞的細胞壁會阻礙細胞的融合,故植物細胞融合前應去除細胞壁,A正確;誘導植物細胞原生質體融合的方法有物理法、化學法,化學法包括PEG融合法、高Ca2+—高pH融合法等,B正確;細胞融合時既有同種細胞的融合,也有不同種細胞的融合,后者才是所需要的雜交細胞,C錯誤;雜交細胞具有雙方的遺傳物質,可能具有胡蘿卜細胞生長快速的優勢,D正確。3.藍莓細胞富含花青素等多酚類化合物。在藍莓組織培養過程中,外植體切口處細胞被破壞,多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物,這一過程稱為褐變。褐變會引起細胞生長停滯甚至死亡,導致藍莓組織培養失敗。下列敘述錯誤的是 ()A.花青素通常存在于藍莓細胞的液泡中B.適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率以減少褐變C.在培養基中添加合適的抗氧化劑以減少褐變D.宜選用藍莓成熟葉片為材料制備外植體答案D花青素等多酚類化合物通常存在于植物細胞的液泡中,在不同pH條件下使花和果實呈現不同的顏色,A正確;在組織培養過程中,適當增加培養物轉移至新鮮培養基的頻率,可以剔除易褐變的細胞,減輕多酚類物質對培養物的毒害作用,B正確;培養基中添加合適的抗氧化劑可以抑制多酚類化合物被氧化成褐色醌類化合物,從而減少褐變,C正確;藍莓成熟葉片中央液泡中富含多酚類化合物,易發生褐變,D錯誤。4.研究者擬通過有性雜交的方法將簇毛麥(2n=14)的優良性狀導入普通小麥(2n=42)中。用簇毛麥花粉給數以千計的小麥小花授粉,10天后只發現兩個雜種幼胚,將其離體培養,產生愈傷組織,進而獲得含28條染色體的大量雜種植株。以下表述錯誤的是()A.簇毛麥與小麥之間存在生殖隔離B.培養過程中幼胚細胞經過脫分化和再分化C.雜種植株減數分裂時染色體能正常聯會D.雜種植株的染色體加倍后能產生可育植株答案C簇毛麥與普通小麥是兩個物種,存在生殖隔離,A正確;在將雜種幼胚離體培養時,幼胚先脫分化形成愈傷組織,繼而再分化出根、莖和葉,長成新植株,B正確;形成的新植株含28條染色體,其中有7條染色體來自簇毛麥,有21條染色體來自普通小麥,在減數分裂過程中,染色體不能正常聯會,C錯誤;雜種植株的染色體加倍后,每一條染色體都有與其相同的染色體,在減數分裂過程中,染色體可以正常聯會,進而產生可育后代,D正確。5.兩種遠緣植物的細胞融合后會導致一方的染色體被排出。若其中一個細胞的染色體在融合前由于某種原因斷裂,形成的染色體片段在細胞融合后可能不會被全部排出,未排出的染色體片段可以整合到另一個細胞的染色體上而留存在雜種細胞中。依據該原理,將普通小麥與耐鹽性強的中間偃麥草進行體細胞雜交獲得了耐鹽小麥新品種,過程如圖所示。下列說法錯誤的是()A.過程①需使用纖維素酶和果膠酶處理細胞B.過程②的目的是使中間偃麥草的染色體斷裂C.過程③中常用滅活的病毒誘導原生質體融合D.耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段答案C分析題圖可知,①過程是去除植物細胞的細胞壁,該過程需要使用纖維素酶和果膠酶處理細胞,A正確;結合題干信息分析,過程②的目的是使中間偃麥草原生質體中的染色體發生斷裂,斷裂后的染色體片段可能能保留在雜種植株中,從而可能培養出耐鹽小麥,B正確;過程③是原生質體融合的過程,該過程必須借助一定的技術手段進行人工誘導,而人工誘導的方法有物理法和化學法,滅活的病毒用于動物細胞融合,C錯誤;結合題干信息和題圖中②的處理,可推斷耐鹽小麥的染色體上整合了中間偃麥草的染色體片段,D正確。14.(2023新課標,35,12分)根瘤菌與豆科植物之間是互利共生關系,根瘤菌侵入豆科植物根內可引起根瘤的形成,根瘤中的根瘤菌具有固氮能力。為了尋找抗逆性強的根瘤菌,某研究小組做了如下實驗:從鹽堿地生長的野生草本豆科植物中分離根瘤菌;選取該植物的莖尖為材料,通過組織培養獲得試管苗(生根試管苗);在實驗室中探究試管苗根瘤中所含根瘤菌的固氮能力。回答下列問題。(1)從豆科植物的根瘤中分離根瘤菌進行培養,可以獲得純培養物,此實驗中的純培養物是。

(2)取豆科植物的莖尖作為外植體,通過植物組織培養可以獲得豆科植物的試管苗。外植體經誘導形成試管苗的流程是:外植體愈傷組織試管苗。其中①表示的過程是,②表示的過程是。由外植體最終獲得完整的植株,這一過程說明植物細胞具有全能性。細胞的全能性是指。

(3)研究小組用上述獲得的純培養物和試管苗為材料,研究接種到試管苗上的根瘤菌是否具有固氮能力,其做法是將生長在培養液中的試管苗分成甲、乙兩組,甲組中滴加根瘤菌菌液,讓試管苗長出根瘤。然后將甲、乙兩組的試管苗分別轉入的培養液中培養,觀察兩組試管苗的生長狀況,若甲組的生長狀況好于乙組,則說明。

(4)若實驗獲得一種具有良好固氮能力的根瘤菌,可通過發酵工程獲得大量根瘤菌,用于生產根瘤菌肥。根瘤菌肥是一種微生物肥料,在農業生產中使用微生物肥料的作用是(答出2點即可)。

答案(1)根瘤菌(2)脫分化再分化細胞經分裂和分化后,仍然具有產生完整生物體或分化成其他各種細胞的潛能(3)不含氮根瘤菌具有固氮能力(4)增進土壤肥力,改良土壤結構,促進植物生長解析(1)根據題干信息“分離根瘤菌進行培養,可以獲得純培養物”可知,純培養物是根瘤菌。(2)已經分化的細胞可以經過脫分化,即失去其特有的結構和功能,轉變成未分化的細胞,進而形成不定形的薄壁組織團塊,即愈傷組織。愈傷組織經再分化形成芽、根等器官,發育成試管苗。細胞全能性的概念見答案。(3)具有固氮能力的固氮菌可以固定空氣中的氮氣,為植物的生長提供氮元素,故應將甲、乙兩組的試管苗分別轉入不含氮的培養液中培養,若甲組生長狀況更好,則說明甲組中滴加的根瘤菌具有固氮能力。(4)見答案。題型02動物細胞工程1.某團隊通過多代細胞培養,將小鼠胚胎干細胞的Y染色體去除,獲得XO胚胎干細胞,再經過一系列處理,使之轉變為有功能的卵母細胞。下列有關敘述錯誤的是()A.營養供應充足時,傳代培養的胚胎干細胞不會發生接觸抑制B.獲得XO胚胎干細胞的過程發生了染色體數目變異C.XO胚胎干細胞轉變為有功能的卵母細胞的過程發生了細胞分化D.若某瀕危哺乳動物僅存雄性個體,可用該法獲得有功能的卵母細胞用于繁育答案A傳代培養的胚胎干細胞增殖到貼滿瓶壁時會發生接觸抑制,A錯誤;據題干“將小鼠胚胎干細胞的Y染色體去除,獲得XO胚胎干細胞”可知,該過程中發生了染色體數目變異,B正確;XO胚胎干細胞轉變為有功能的卵母細胞過程中,細胞的形態、結構和生理功能發生了變化,即發生了細胞分化,C正確;若某瀕危哺乳動物僅存雄性個體,可以通過去除胚胎干細胞的Y染色體等一系列處理獲得有功能的卵母細胞,用于繁殖后代,D正確。2.甲狀旁腺激素(PTH)水平是人類多種疾病的重要診斷指標。研究者制備單克隆抗體用于快速檢測PTH,有關制備過程的敘述不正確的是()A.需要使用動物細胞培養技術B.需要制備用PTH免疫的小鼠C.利用抗原—抗體結合的原理篩選雜交瘤細胞D.篩選能分泌多種抗體的單個雜交瘤細胞答案D制備單克隆抗體時,需利用B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合得到雜交瘤細胞,篩選獲得的雜交瘤細胞既能迅速大量增殖,又能產生足夠數量的特定抗體,制備過程中,需要對雜交瘤細胞、骨髓瘤細胞等動物細胞進行動物細胞培養,A正確;單克隆抗體制備過程中,給小鼠注射特定抗原(PTH),使其發生免疫反應,從而獲得能產生特定抗體的B淋巴細胞,B正確;單克隆抗體制備過程中,利用抗原—抗體結合的原理進行第二次篩選,可獲得能分泌所需抗體的雜交瘤細胞,C正確;篩選出的單個雜交瘤細胞具有特異性,通常只能分泌一種抗體,D錯誤。3.如圖所示,將由2種不同的抗原分別制備的單克隆抗體分子,在體外解偶聯后重新偶聯可制備雙特異性抗體,簡稱雙抗。下列說法錯誤的是 ()A.雙抗可同時與2種抗原結合B.利用雙抗可以將蛋白類藥物運送至靶細胞C.篩選雙抗時需使用制備單克隆抗體時所使用的2種抗原D.同時注射2種抗原可刺激B細胞分化為產雙抗的漿細胞答案D雙抗是由兩種單抗解偶聯后重新偶聯制成的,具有雙特異性,可同時與2種抗原發生特異性結合,篩選時也需用相應的2種抗原進行檢驗,A、C正確;抗體可與抗原特異性結合,據此可利用雙抗將蛋白類藥物運送至靶細胞,B正確;同時注射2種抗原可使B細胞分化形成2種漿細胞,進而產生2種抗體,通常,1種漿細胞只能產生1種抗體,D錯誤。4.某興趣小組開展小鼠原代神經元培養的研究,結果發現其培養的原代神經元生長緩慢,其原因不可能的是 ()A.實驗材料取自小鼠胚胎的腦組織B.為了防止污染將培養瓶瓶口密封C.血清經過高溫處理后加入培養基D.所使用的培養基呈弱酸性答案A來自小鼠胚胎的腦組織神經元細胞分化程度低,生長較快;將培養瓶密封會導致神經元細胞缺氧而生長緩慢;高溫會使血清含有的促進細胞生長和增殖所需要的營養物質失活,而使神經元細胞生長緩慢;人的細胞外液pH近中性,弱酸性的環境會導致神經元細胞生長緩慢,故A項不是導致培養的原代神經元生長緩慢的原因。5.納米氧化亞銅是一種納米材料。為了探究納米氧化亞銅對貼壁生長細胞活性的影響,研究者在培養基中添加一定量的納米氧化亞銅,8小時后觀察到細胞萎縮,體積變小,細胞核變大,細胞膜內側出現納米氧化亞銅富集現象,培養瓶中大量貼壁細胞脫落,出現細胞懸浮。根據該實驗現象,能得出的正確結論是 ()A.納米氧化亞銅改變了細胞的貼壁生長習性B.納米氧化亞銅對該細胞生長有抑制作用C.納米氧化亞銅能通過自由擴散進入細胞D.納米氧化亞銅不影響細胞的新陳代謝答案A細胞貼壁生長會使細胞由于不斷增殖產生接觸抑制,而納米氧化亞銅會使貼壁細胞脫落,出現細胞懸浮,因此納米氧化亞銅改變了細胞的貼壁生長習性,A正確;根據題意可知納米氧化亞銅促進了細胞的衰老,B錯誤;由此題干信息“細胞膜內側出現納米氧化亞銅富集現象”,說明納米氧化亞銅能進入細胞,但不能由此推斷是通過自由擴散進入細胞的,C錯誤;納米氧化亞銅會促進細胞衰老,即影響了細胞的新陳代謝,D錯誤。6.航天員葉光富和王亞平在天宮課堂上展示了培養的心肌細胞跳動的視頻。下列相關敘述正確的是 ()A.培養心肌細胞的器具和試劑都要先進行高壓蒸汽滅菌B.培養心肌細胞的時候既需要氧氣也需要二氧化碳C.心肌細胞在培養容器中通過有絲分裂不斷增殖D.心肌細胞在神經細胞發出的神經沖動的支配下跳動答案B動物細胞培養液中的某些成分(如血清中的蛋白質)不耐高溫,A錯誤;O2是細胞代謝所必需的,CO2可維持培養液的pH,培養動物細胞的氣體環境為95%空氣和5%CO2,B正確;心肌細胞高度分化,高度分化的細胞一般不具有分裂能力,C錯誤;心肌細胞節律性收縮,受內臟運動神經控制,是不隨意的,在神經細胞釋放的神經遞質的作用下跳動,D錯誤。7.如圖表示利用細胞融合技術進行基因定位的過程,在人—鼠雜種細胞中人的染色體會以隨機方式丟失,通過分析基因產物進行基因定位。現檢測細胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4種酶活性,只有Ⅱ具有芳烴羥化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脫氫酶活性。下列相關敘述不正確的有 ()A.加入滅活仙臺病毒的作用是促進細胞融合B.細胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為人—人、人—鼠、鼠—鼠融合細胞C.芳烴羥化酶基因位于2號染色體上,乳酸脫氫酶基因位于11號染色體上D.胸苷激酶基因位于17號染色體上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色體上答案B誘導動物細胞融合的方法有滅活病毒誘導法,故加入滅活仙臺病毒的作用是促進動物細胞融合,A正確;題述三種融合細胞為雜種細胞,都保留了人的部分染色體,即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ細胞均為人—鼠融合細胞,B錯誤;根據題干和題圖可知,只有Ⅱ具有芳烴羥化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脫氫酶活性,由三種融合細胞所保留的人類染色體可知,Ⅱ中特有的染色體為2號染色體,Ⅲ中特有的染色體為17號染色體,Ⅰ、Ⅲ中共有而Ⅱ中沒有的染色體為X染色體,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中共有的染色體為11號染色體,因此芳烴羥化酶基因位于2號染色體上,胸苷激酶基因位于17號染色體上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色體上,乳酸脫氫酶基因位于11號染色體上,C、D正確。8.將黑色小鼠囊胚的內細胞團部分細胞注射到白色小鼠囊胚腔中,接受注射的囊胚發育為黑白相間的小鼠(Mc)。據此分析,下列敘述錯誤的是 ()A.獲得Mc的生物技術屬于核移植B.Mc表皮中有兩種基因型的細胞C.注射入的細胞會分化成Mc的多種組織D.將接受注射的囊胚均分為二,可發育成兩只幼鼠答案A核移植技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中,使這個重新組合的細胞發育成新胚胎,繼而發育成動物個體的技術。故題干所述將黑色小鼠囊胚的內細胞團部分細胞注射到白色小鼠囊胚腔中,使之發育成嵌合鼠不屬于核移植,A錯誤。Mc為黑白相間的小鼠,其表皮中具有黑色和白色兩種基因型的細胞,B正確。內細胞團細胞將發育成胎兒的各種組織,C正確;利用胚胎分割技術將接受注射的囊胚均分為二,可發育成兩只幼鼠,D正確。9.在克隆哺乳動物過程中,通常作為核移植受體細胞的是去核的()A.卵原細胞B.初級卵母細胞C.次級卵母細胞D.卵細胞答案CMⅡ時期的次級卵母細胞里含有促進細胞核全能性表達的物質,故克隆哺乳動物時常選用去核的MⅡ時期的次級卵母細胞作為核移植的受體細胞,C正確。10.小鼠胚胎干細胞經定向誘導可獲得多種功能細胞,制備流程如圖所示。下列敘述正確的是()A.為獲得更多的囊胚,采用激素注射促進雄鼠產生更多的精子B.細胞a和細胞b內含有的核基因不同,所以全能性高低不同C.用胰蛋白酶將細胞a的膜蛋白消化后可獲得分散的胚胎干細胞D.胚胎干細胞和誘導出的各種細胞都需在CO2培養箱中進行培養答案D哺乳動物雄性精液中精子數量很多,不需要額外注射激素促進精子的產生,為獲得更多的囊胚,應采用激素注射促進雌鼠產生更多的卵細胞,A錯誤。細胞a、b都是由同一個受精卵經有絲分裂而來的,遺傳物質相同,兩者全能性高低不同并不是由遺傳物質不同導致的;細胞a為內細胞團細胞,分化程度較低,細胞全能性較高,將來發育成胎兒的各種組織,細胞b為滋養層細胞,分化程度較高,細胞全能性較低,將來發育成胎膜和胎盤,B錯誤。胰蛋白酶可以催化細胞之間的蛋白質分解,進而可獲得分散的胚胎干細胞,C錯誤。胚胎干細胞和誘導出的各種細胞需置于含95%空氣加5%CO2的混合氣體的培養箱中進行培養,O2是細胞代謝所必需的,CO2的主要作用是維持培養液的pH,D正確。11.某病毒對動物養殖業危害十分嚴重。我國學者擬以該病毒外殼蛋白A為抗原來制備單克隆抗體,以期快速檢測該病毒,其主要技術路線如圖所示。回答下列問題:與小鼠骨髓瘤細胞融合前,已免疫的脾細胞(含漿細胞)(填“需要”或“不需要”)通過原代培養擴大細胞數量;添加脂溶性物質PEG可促進細胞融合,該過程中PEG對細胞膜的作用是

。

(2)在雜交瘤細胞篩選過程中,常使用特定的選擇培養基(如HAT培養基),該培養基對和生長具有抑制作用。

(3)單克隆抗體篩選中,將抗體與該病毒外殼蛋白進行雜交,其目的是。

(4)構建重組質粒需要使用DNA連接酶。下列屬于DNA連接酶底物的是。

答案(1)不需要改變細胞膜結構,使兩個細胞接觸處細胞膜的脂類分子發生疏散和重組,從而導致細胞膜相互親和,促進融合(2)未融合的親本細胞融合的具有同種核的細胞(3)篩選能分泌抗病毒外殼蛋白A單克隆抗體的雜交瘤細胞(4)④解析(1)已免疫脾細胞(含漿細胞)不需要通過原代培養擴大細胞數量;PEG可以改變細胞膜結構,使兩個細胞接觸處細胞膜的脂類分子發生疏散和重組,從而導致細胞膜相互親和,促進融合。(2)誘導細胞融合后,會出現雜交瘤細胞、未融合的親本細胞和融合的具有同種核的細胞,后兩種細胞在HAT培養基中不能生長,雜交瘤細胞可以生長。(3)雜交瘤細胞有多種,需用抗體陽性檢測篩選出能分泌抗病毒外殼蛋白A單克隆抗體的雜交瘤細胞。(4)DNA連接酶催化磷酸二酯鍵的形成,可催化一個DNA片段3'端的羥基與另一個DNA片段5'端的磷酸基團連接起來。12.以我國科學家為主的科研團隊將OSNL(即4個基因Oct4/Sox2/Nanog/Lin28A的縮寫)導入黑羽雞胚成纖維細胞(CEFs),誘導其重編程為誘導多能干細胞(iPS),再誘導iPS分化為誘導原始生殖細胞(iPGCs),然后將iPGCs注射到孵化2.5天的白羽雞胚血管中,最終獲得具有黑羽雞遺傳特性的后代,實驗流程如圖。回答下列問題。(1)CEFs是從孵化9天的黑羽雞胚中分離獲得的,為了獲得單細胞懸液,雞胚組織剪碎后需用處理。動物細胞培養通常需要在合成培養基中添加等天然成分,以滿足細胞對某些細胞因子的需求。

(2)體外獲取OSNL的方法有(答出1種即可)。若要在CEFs中表達外源基因的蛋白,需構建基因表達載體,載體中除含有目的基因和標記基因外,還須有啟動子和等。啟動子是識別和結合的部位,有了它才能驅動。(3)iPS細胞和iPGCs細胞的形態、結構和功能不同的根本原因是。

(4)誘導iPS細胞的技術與體細胞核移植技術的主要區別是

。(5)該實驗流程中用到的生物技術有(答出2點即可)。

答案(1)胰蛋白酶、膠原蛋白酶血清(2)基因文庫法、PCR技術、人工合成法(任答1種)終止子RNA聚合酶目的基因轉錄出mRNA,最終表達出所需要的蛋白質(3)基因的選擇性表達(4)誘導iPS細胞的技術是將已分化的細胞誘導為類似胚胎干細胞的一種細胞(iPS),再誘導iPS分化為誘導原始生殖細胞(iPGCs)的技術;體細胞核移植技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中,使這個重新組合的細胞發育成新胚胎,繼而發育成動物個體的技術(5)基因工程、動物細胞培養解析(1)動物細胞培養時,動物組織剪碎后需要用胰蛋白酶、膠原蛋白酶處理一段時間,以便獲得單個細胞。使用合成培養基培養動物細胞時,通常需要添加血清等天然成分,以滿足細胞對某些細胞因子的需求。(2)體外獲取目的基因的方法有多種,如基因文庫法、PCR技術、人工合成法。基因表達載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子等結構,啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位,有了啟動子才能驅動目的基因轉錄出mRNA,最終獲得所需要的蛋白質。(3)iPGCs細胞是由iPS細胞增殖、分化而來的,兩者在形態、結構和功能方面不同的根本原因是基因的選擇性表達。(4)誘導iPS細胞的技術與體細胞核移植技術存在明顯的區別,主要表現在誘導iPS細胞的技術是將已分化的細胞誘導為類似胚胎干細胞的一種細胞(iPS),再誘導iPS分化為誘導原始生殖細胞(iPGCs)的技術;而體細胞核移植技術是將動物一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞中,使這個重新組合的細胞發育成新胚胎,繼而發育成動物個體的技術。(5)分析題意可知,該實驗流程中用到的生物技術有基因工程、動物細胞培養等技術。題型03胚胎工程1.科學家采用體外受精技術獲得紫羚羊胚胎,并將其移植到長角羚羊體內,使后者成功妊娠并產仔,該工作有助于恢復瀕危紫羚羊的種群數量。此過程不涉及的操作是()A.超數排卵B.精子獲能處理C.細胞核移植D.胚胎培養答案C根據題干信息,題述過程主要涉及體外受精和胚胎移植技術,體外受精需要對精子進行獲能處理,同時需要對雌性個體使用外源促性腺激素進行超數排卵處理,A、B均有涉及;在進行胚胎移植前需要對早期胚胎進行培養,培養至桑葚胚或者囊胚階段進行胚胎移植,D有涉及;細胞核移植技術一般用于克隆動物,題述過程沒有涉及,故選C。2.下列關于動物細胞工程和胚胎工程的敘述正確的()A.通常采用培養法或化學誘導法使精子獲得能量后進行體外受精B.哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養不需要額外提供營養物質C.克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養、胚胎移植等過程D.將小鼠桑椹(葚)胚分割成2等份獲得同卵雙胎的過程屬于有性生殖答案C在體外受精前,需要對精子進行獲能處理,通常體外獲能的方法有培養法和化學誘導法,但精子獲能是精子獲得與卵細胞受精的能力,不是獲得能量,A錯誤;哺乳動物體外受精后的早期胚胎培養需要額外提供血清等一些天然成分,B錯誤;克隆牛技術涉及體細胞核移植、動物細胞培養、早期胚胎培養、胚胎移植等過程,C正確;胚胎分割是用機械方法將早期胚胎平均分割成二分胚、四分胚甚至八分胚,經培養后植入受體,以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術,該過程屬于無性生殖,D錯誤。3.經遺傳改造的小鼠胚胎干細胞注入囊胚,通過胚胎工程的相關技術可以獲得具有不同遺傳特性的實驗小鼠。下列說法錯誤的是()A.用促性腺激素處理雌鼠可以獲得更多的卵子B.體外受精前要對小鼠的精子進行獲能處理C.胚胎移植前要檢查胚胎質量并在囊胚或原腸胚階段移植D.遺傳改造的小鼠胚胎干細胞可以通過轉基因等技術獲得答案C用促性腺激素處理,可使雌鼠超數排卵,A正確;在體外受精前,要對小鼠的精子進行獲能處理,B正確;胚胎移植前要檢查胚胎質量,不同動物胚胎移植的時間不同,例如,牛、羊一般要培養到囊胚或桑椹胚階段才進行移植,小鼠和家兔等實驗動物可在更早的階段移植,C錯誤;通過轉基因技術可以對小鼠胚胎干細胞進行遺傳改造,D正確。4.某牧場引進一只產肉性能優異的良種公羊,為了在短時間內獲得具有該公羊優良性狀的大量后代,該牧場利用胚胎工程技術進行了相關操作。回答下列問題。(1)為了實現體外受精需要采集良種公羊的精液,精液保存的方法是。在體外受精前要對精子進行獲能處理,其原因是;精子體外獲能可采用化學誘導法,誘導精子獲能的藥物是(答出1點即可)。利用該公羊的精子進行體外受精需要發育到一定時期的卵母細胞,因為卵母細胞達到時才具備與精子受精的能力。

(2)體外受精獲得的受精卵發育成囊胚需要在特定的培養液中進行,該培養液的成分除無機鹽、激素、血清外,還含的營養成分有(答出3點即可)等。將培養好的良種囊胚保存備用。

(3)請以保存的囊胚和相應數量的非繁殖期受體母羊為材料進行操作,以獲得具有該公羊優良性狀的后代。主要的操作步驟是

。

答案(1)低溫冷凍保存(-196℃液氮中保存)精子不能直接與卵子受精,必須經獲能處理后才能獲得受精能力肝素、Ca2+載體MⅡ期(2)有機鹽、維生素、氨基酸、核苷酸(3)對非繁殖期受體母羊注射雌激素使其發情;取保存的囊胚,用分割針處理獲得滋養層細胞,對其進行DNA分析和性別鑒定,獲得狀態良好的雄性囊胚;將篩選得到的胚胎移植入受體母羊子宮內解析(1)精液或胚胎的保存方法為低溫冷凍保存,也可將精液或胚胎置于-196℃的液氮中保存。剛剛排出的精子不能立即與卵子受精,必須獲能后才可具備與卵子受精的能力,使精子獲能的方法有直接利用雌性動物的生殖道使精子獲能、將精子培養在人工配制的獲能液中使其獲能等;獲能液的成分因動物種類不同而有所差異,常見的有效成分包括肝素、Ca2+載體等。動物排出的卵子成熟程度不同,但都需要到MⅡ期時才具備與精子受精的能力。(2)哺乳動物胚胎的培養液成分一般比較復雜,主要包括無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等。(3)為獲得具有優良性狀的公羊后代,可利用胚胎工程的方法進行操作:對非繁殖期受體母羊進行發情處理,取囊胚的滋養層細胞做DNA分析和性別鑒定,檢測其質量,將篩選得到的狀態良好的雄性囊胚移植入受體母羊子宮內。【歸納總結】1.植物細胞工程2.動物細胞工程正確理解生物反應器3.動物細胞融合和單克隆抗體的制備4.胚胎工程1.(2022浙江1月選考,7,2分)農作物秸稈的回收利用方式很多,其中之一是將秸稈碎化后作為食用菌的栽培基質。碎化秸稈中纖維所起的作用,相當于植物組織培養中固體培養基的 ()A.瓊脂+蔗糖B.蔗糖+激素C.激素+無機鹽D.無機鹽+瓊脂答案A碎化秸稈作為食用菌栽培基質時,其富含的纖維一方面可用于維持基質的基本形態,另一方面在食用菌菌絲生長過程中被大量降解并提供碳源,故其作用相當于植物組織培養中固體培養基的瓊脂和蔗糖,故選A。2.(2022浙江6月選考,23,2分)下列關于菊花組織培養的敘述,正確的是()A.用自然生長的莖進行組培(組織培養)須用適宜濃度的乙醇和次氯酸鈉的混合液消毒B.培養瓶用專用封口膜封口可防止外界雜菌侵入并阻止瓶內外的氣體交換C.組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是蛭石帶菌量低且營養豐富D.不帶葉片的菊花幼莖切段可以通過器官發生的途徑形成完整的菊花植株答案D植物組織培養中對自然生長的莖進行消毒的步驟為“洗滌靈稀釋液浸泡2min→流水沖凈→75%酒精消毒30s→流水沖洗→10%次氯酸鈉溶液消毒10min或0.1%氯化汞溶液消毒5~7min→無菌水多次沖洗”,A錯誤;用專用封口膜封口的目的是防止外界雜菌侵入,且保證瓶內外的氣體交換,B錯誤;組培苗鍛煉時采用蛭石作為栽培基質的原因是其具有透氣性和保水性,C錯誤。3.(2020浙江7月選考,15,2分)下列關于病毒的敘述,錯誤的是()A.有的病毒經滅活處理后,可用于細胞工程中介導動物細胞的融合B.適當增加機體內參與免疫的細胞數量與活性,可提高對新型冠狀病毒的抵御能力C.在某人的分泌物中檢測到新型冠狀病毒,推測該病毒的增殖不依賴于宿主細胞D.用高溫高壓處理病毒使其失去感染能力,原因之一是病毒的蛋白質發生了熱變性答案C動物細胞工程中,可利用滅活的病毒誘導動物細胞融合,A正確;新型冠狀病毒作為病原體,可激發機體特異性免疫,適當增加機體內參與免疫的細胞數量和活性,例如注射免疫活性物質,刺激機體免疫細胞活化,可提高機體清除病原體的能力,B正確;病毒為專一性活細胞內寄生生物,只能在宿主細胞內進行增殖,C錯誤;高溫高壓滅菌的原理之一是蛋白質在高溫條件下變性,其空間結構被破壞,活性徹底喪失,使得病原體失去侵染、繁殖和致病的能力,D正確。4.(2023浙江1月選考,12,2分)在家畜優良品種培育過程中常涉及胚胎工程的相關技術。下列敘述錯誤的是()A.經獲能處理的精子才能用于體外受精B.受精卵經體外培養可獲得早期胚胎C.胚胎分割技術提高了移植胚胎的成活率D.胚胎移植前需對受體進行選擇和處理答案C胚胎分割技術可提高胚胎利用率,不能提高移植胚胎的成活率,C錯誤;經獲能后的精子才能用于體外受精,A正確;受精卵經體外培養可獲得早期胚胎,早期胚胎需移植到受體子宮內繼續發育,同時受體需與供體生殖器官生理變化相同,以確保能接受移植的胚胎,故胚胎移植前需對受體進行選擇,并進行同期發情處理,B、D正確。5.(2023浙江1月選考,24,15分)甲植物細胞核基因具有耐鹽堿效應,乙植物細胞質基因具有高產效應。某研究小組用甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交相關研究,基本過程包括獲取原生質體、誘導原生質體融合、篩選融合細胞、雜種植株再生和鑒定,最終獲得高產耐鹽堿再生植株。回答下列問題:(1)根據研究目標,在甲、乙兩種植物細胞進行體細胞雜交前,應檢驗兩種植物的原生質體是否具備的能力。為了便于觀察細胞融合的狀況,通常用不同顏色的原生質體進行融合,若甲植物原生質體采用幼苗的根為外植體,則乙植物可用幼苗的為外植體。

(2)植物細胞壁的主要成分為和果膠,在獲取原生質體時,常采用相應的酶進行去壁處理。在原生質體融合前,需對原生質體進行處理,分別使甲原生質體和乙原生質體的失活。對處理后的原生質體在顯微鏡下用計數,確定原生質體密度。兩種原生質體1∶1混合后,通過添加適宜濃度的PEG進行融合;一定時間后,加入過量的培養基進行稀釋,稀釋的目的是。

(3)將融合原生質體懸浮液和液態的瓊脂糖混合,在凝固前倒入培養皿,融合原生質體分散固定在平板中,并獨立生長、分裂形成愈傷組織。同一塊愈傷組織所有細胞源于。下列各項中能說明這些愈傷組織只能來自雜種細胞的理由是哪幾項?(A.甲、乙原生質體經處理后失活,無法正常生長、分裂B.同種融合的原生質體因甲或乙原生質體失活而不能生長、分裂C.培養基含有抑制物質,只有雜種細胞才能正常生長、分裂D.雜種細胞由于結構和功能完整可以生長、分裂)

(4)愈傷組織經可形成胚狀體或芽。胚狀體能長出,直接發育形成再生植株。

(5)用PCR技術鑒定再生植株。已知甲植物細胞核具有特異性DNA序列a,乙植物細胞質具有特異性DNA序列b;M1、M2為序列a的特異性引物,N1、N2為序列b的特異性引物。完善實驗思路:Ⅰ.提取純化再生植株的總DNA,作為PCR擴增的。

Ⅱ.將DNA提取物加入PCR反應體系,為特異性引物,擴增序列a;用同樣的方法擴增序列b。

Ⅲ.得到的2個PCR擴增產物經后,若每個PCR擴增產物在凝膠中均出現了預期的個條帶,則可初步確定再生植株來自雜種細胞。

答案(1)再生植株葉片(2)纖維素細胞質、細胞核血細胞計數板終止原生質體融合(3)一個融合原生質體ABD(4)再分化根和芽(5)模板M1、M2電泳1解析(1)根據研究目標需要得到再生植株,故進行植物體細胞雜交操作前,應先檢驗兩種植物的原生質體是否具備再生植株的能力。為了便于觀察細胞融合的狀況,通常用不同顏色的原生質體進行融合,若甲植物原生質體采用幼苗的根為外植體,則乙植物可采用綠色幼苗的葉片為外植體。(2)植物細胞壁的主要成分為纖維素和果膠。為使獲得的雜種細胞具有耐鹽堿效應(甲植物的細胞核基因)和高產效應(乙植物的細胞質基因),在原生質體融合前要分別使甲原生質體的細胞質和乙原生質體的細胞核失活。融合后的原生質體密度可在顯微鏡下用血細胞計數板計數法測定。用適宜濃度的PEG促進融合后,需加入過量的培養基進行稀釋,通過降低PEG濃度,終止原生質體融合。(3)由于甲、乙原生質體分別破壞了細胞質和細胞核,未融合的原生質體和同種融合的原生質體都不能正常生長、分裂,只有雜種細胞具有完整的核質結構,可以正常生長、分裂,因此這些愈傷組織只能來自雜種細胞。(4)愈傷組織經再分化可形成胚狀體或芽。胚狀體能長出根和芽,直接發育形成再生植株。(5)PCR技術鑒定再生植株時,再生植株的總DNA作為PCR擴增的模板,使用特異性引物M1和M2獲得擴增序列a,使用特異性引物N1和N2獲得擴增序列b,若兩個擴增序列在凝膠中均只有一個條帶,則可初步確定再生植株只含甲的細胞核基因和乙的細胞質基因,即來自雜種細胞。6.[2022浙江6月選考,29(二),8分]回答與植物轉基因和植物克隆有關的問題:(1)在用農桿菌侵染的方法進行植物轉基因過程中,通常要使用抗生素,其目的一是抑制生長,二是篩選轉化細胞。當選擇培養基中抗生素濃度時,通常會出現較多假陽性植株,因此在轉基因前需要對受體進行抗生素的檢測。

(2)為提高培育轉基因植株的成功率,植物轉基因受體需具有較強的能力和遺傳穩定性。對培養的受體細胞遺傳穩定性的早期檢測,可通過觀察細胞內形態是否改變進行判斷,也可通過觀察分裂期染色體的,分析染色體組型是否改變進行判斷。

(3)植物轉基因受體全能性表達程度的高低主要與受體的基因型、培養環境、繼代次數和長短等有關。同時也與受體的取材有關,其中受體為時全能性表達能力最高。

答案(每空1分)(1)農桿菌過低敏感性(2)再生細胞核形態特征和數量(3)培養時間受精卵解析(1)農桿菌一般不攜帶抗生素抗性基因,基因工程操作中,常將目的基因插入Ti質粒(經人工改造,含抗生素抗性基因)的T-DNA中,再將重組質粒轉入農桿菌中,這樣使用含相應抗生素的培養基培養可以抑制不含重組質粒的農桿菌的生長,從而篩選出攜帶重組質粒的農桿菌。當選擇培養基中抗生素濃度過低時,會導致抗生素不足以抑制不含抗性基因的細胞的生長繁殖,從而出現較多的假陽性植株,因此在轉基因前需要對受體進行抗生素的敏感性檢測。(2)植物轉基因受體獲得目的基因后需培養成完整植株并可使目的基因穩定存在并遺傳給下一代等,因此轉基因受體需具有較強的再生能力和遺傳穩定性。受體細胞的遺傳物質主要分布在細胞核中,通過觀察細胞核的形態是否改變,可對受體細胞的遺傳穩定性進行早期檢測;染色體是遺傳物質的主要載體,通過觀察分裂期染色體的形態特征和數量,分析染色體組型是否改變也可對受體細胞遺傳穩定性進行早期檢測。(3)植物轉基因受體全能性的表達程度受多種因素的影響,如培養環境、繼代次數