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2019-2020年高考生物一輪規(guī)范訓(xùn)練 10.38細胞工程及克隆技術(shù)（含解析） 1．（xx湖州月考）人工種子的培育過程如圖所示，請回答下列問題： (1)制作人工種子依據(jù)的原理是____________________，是經(jīng)過__________________技術(shù)培育而成的。 (2)包埋胚狀體的膠質(zhì)可以看作是種子的哪部分結(jié)構(gòu)？ ________________________________________________________________________。 (3)某二倍體植物基因型為DdTt，利用這種生物技術(shù)采用花藥離體培養(yǎng)的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工種子，這種種子萌發(fā)形成的個體為________________，基因型為______________________。 (4)如果外植體為植物的莖尖，通過①的處理可使細胞彼此分離，可加入下列哪種試劑。(　　) A．15%的鹽酸 B．淀粉酶 C．果膠酶 D．胰蛋白酶 (5)②表示脫分化過程，其實質(zhì)是_____________________________________________； ③表示再分化的過程，其實質(zhì)是______________________________________________。 (6)從上面所述胚狀體的類型分析，人工種子萌發(fā)長成的植株是否可育？_____________ ___________________________________________________________。 【答案】(1)植物細胞的全能性　植物組織培養(yǎng) (2)種皮及提供營養(yǎng)的胚乳或子葉 (3)單倍體　DT、Dt、dT、dt　(4)C (5)使細胞恢復(fù)分裂　基因的選擇性表達 (6)若是由花粉(或三倍體植物的營養(yǎng)器官)發(fā)育而來的則不可育，若是由莖尖、根尖等營養(yǎng)器官發(fā)育而來的則可育 【解析】(1)人工種子能發(fā)育成完整的植株，說明其細胞內(nèi)含有個體發(fā)育的全部基因，因此原理是細胞的全能性，經(jīng)過植物組織培養(yǎng)得以表達。(2)包埋胚狀體的膠質(zhì)有保護胚狀體的作用，同時又可以給胚狀體提供營養(yǎng)物質(zhì)，所以可以視作是種皮及胚乳。(3)由花藥(或花粉)等配子發(fā)育成的個體稱為單倍體，其基因型為配子基因型，即DT、Dt、dT、dt四種。(4)使植物細胞彼此分離可以使用果膠酶，因為植物細胞壁的主要成分是果膠。(5)脫分化實質(zhì)上是恢復(fù)分裂能力，而再分化就是分化，即基因選擇性表達。(6)由題目信息可知，人工種子的胚狀體可來自莖尖、芽尖、子房、花粉等，如果來自花粉，得到的個體是單倍體，單倍體一般高度不育。 2．（xx蘭州模擬）某研究組對秈稻開展了組織培養(yǎng)及相關(guān)研究，請回答下列問題： (1)2,4D常用于秈稻愈傷組織的誘導(dǎo)，對形態(tài)的發(fā)生有一定的抑制作用。為促進愈傷組織再分化，在配制分化培養(yǎng)基時需________(填“升高”“保持”或“降低”)2,4D的濃度。 (2)當(dāng)秈稻愈傷組織在只含有細胞分裂素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)時，出現(xiàn)具有分生能力的綠色芽點，但不能繼續(xù)出芽，通常在培養(yǎng)基中添加____________________，以促進幼苗形成。 (3)研究中用顯微鏡可以觀察到的現(xiàn)象是__________(填下列序號)。 ①綠色芽點細胞排列松散?、趧?cè)诤系亩i稻和稗草雜交細胞發(fā)生質(zhì)壁分離?、叟郀铙w細胞中有葉綠體　④分化的愈傷組織內(nèi)各細胞的形態(tài)大小一致 (4)經(jīng)組織培養(yǎng)篩選獲得的秈稻葉綠素突變體，其葉綠素a與葉綠素b的比值顯著大于對照組，葉綠素總量不變。某同學(xué)用________(填序號：①綠色?、诩t色　③藍紫色?、茳S色)光照射突變體和對照葉片，檢測到兩者光合放氧速率差異不大。若取等量色素提取液進行層析，會發(fā)現(xiàn)突變體第________條色素帶(自上而下)窄于對照組。 (5)胚乳(3n)由一個精子與兩個極核受精發(fā)育而成。若用秈稻種子的胚乳誘導(dǎo)愈傷組織培育三倍體，需適時剔除胚，以免胚的存在影響愈傷組織細胞的__________，還可避免再生苗中混有__________________。 【答案】(1)降低　(2)適量的生長素　(3)③　(4)①④　4 (5)增殖與分化　二倍體幼苗 【解析】(1)因為2,4－D對形態(tài)的發(fā)生有一定的抑制作用，常用于誘導(dǎo)形成愈傷組織，故在愈傷組織的再分化培養(yǎng)基中要降低2,4－D的濃度。(2)愈傷組織再分化產(chǎn)生幼苗時，需要細胞分裂素和生長素的共同作用。(3)愈傷組織的細胞排列松散，而綠色芽點的細胞是具有分生能力的細胞，排列緊密；剛?cè)诤系亩i稻和稗草雜交細胞還未形成新的細胞壁和大的液泡，因此不會發(fā)生質(zhì)壁分離；胚狀體的細胞是已經(jīng)分化的具有生根發(fā)芽能力的細胞，其中有的細胞含有葉綠體；分化后的細胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上會發(fā)生穩(wěn)定性的變化。(4)葉綠素主要吸收紅光和藍紫光，故在綠光和黃光的照射下，突變體和對照組的葉片光合作用無明顯差異。突變體的葉綠素a與葉綠素b的比值大于對照組，而葉綠素的總量不變，則葉綠素a的含量增多、葉綠素b的含量減少，故色素分離的結(jié)果是濾紙條自上而下的第4條色素帶窄于對照組。(5)胚乳細胞中含3個染色體組，胚細胞中含2個染色體組，胚具有分裂和分化的能力，其存在可能會影響胚乳細胞誘導(dǎo)形成的愈傷組織細胞的增殖與分化，故需剔除，這樣還可避免愈傷組織再分化形成的三倍體幼苗中混有二倍體幼苗。 3．細胞工程是按照人們的意愿通過某種工程手段改變細胞內(nèi)遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的綜合科學(xué)技術(shù)。 (1)科學(xué)家從紅豆杉的體細胞中分離出具有獨特抗腫瘤的物質(zhì)——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4 000 kg，但全世界紫杉醇的產(chǎn)量是250 kg，供求嚴重失衡，導(dǎo)致一些地區(qū)紅豆杉資源遭到嚴重破壞?，F(xiàn)在可以采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)解決這一問題。 ①植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是___________________________________________。 ②在得到紅豆杉的______________后，經(jīng)過消毒就可以在培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。人工合成的培養(yǎng)基中除水、蔗糖、維生素、有機添加物外，______________是其生長必需的，________是植物細胞脫分化及再分化不能缺少的調(diào)節(jié)物質(zhì)。從該生產(chǎn)的目的看，得到________就可以提取紫杉醇。 (2)德國科學(xué)家豪森是xx年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎?wù)咧?。他的研究證實宮頸癌和人乳頭狀瘤病毒(HPV)之間存在聯(lián)系，為宮頸癌疫苗的研制奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)在宮頸癌疫苗已經(jīng)開發(fā)出來，使宮頸癌成為人類可以預(yù)防和根除的第一種惡性腫瘤。 ①理論上講，將純化的HPV在________________中培養(yǎng)、增殖，收獲病毒后用滅活劑殺死，但要確保滅活HPV的________不被破壞，并且能被人的免疫細胞識別。這樣就能得到預(yù)防宮頸癌的疫苗了。 ②HPV疫苗的作用是使一部分淋巴細胞在反應(yīng)階段形成________，當(dāng)________病毒再次入侵時，機體能產(chǎn)生更強的特異性免疫反應(yīng)，包括___________________________ _____________________________________________。 【答案】(1)①植物細胞的全能性　②離體組織、細胞(或外植體)礦質(zhì)元素(或無機鹽)　植物激素　愈傷組織 (2)①哺乳動物或人的活細胞　抗原決定簇 ②記憶細胞　HPV　體液免疫和細胞免疫 【解析】植物組織培養(yǎng)的原理是細胞的全能性；其過程是：離體組織、細胞愈傷組織根、芽―→植株。若要獲得細胞產(chǎn)物，只需得到愈傷組織即可。病毒必須在宿主細胞內(nèi)才能增殖，HPV的宿主細胞為哺乳動物或人的活細胞。HPV疫苗可以引起機體發(fā)生免疫反應(yīng)，產(chǎn)生相應(yīng)的記憶細胞和抗體，保持對該抗原的記憶。 4．現(xiàn)有甲、乙兩種可能有一定致畸、致癌作用的化學(xué)物質(zhì)，利用動物細胞培養(yǎng)的方法能夠鑒定它們是否有毒性，并比較二者毒性的強弱。請完成下列實驗報告。 Ⅰ.實驗材料：小白鼠胚胎。 Ⅱ.藥品用具：胰蛋白酶液、動物細胞培養(yǎng)液、動物細胞固定液、適宜濃度的龍膽紫溶液、滴管、培養(yǎng)皿、剪刀、錐形瓶、細胞培養(yǎng)箱、載玻片、蓋玻片、光學(xué)顯微鏡、小白鼠正常體細胞有絲分裂高倍顯微鏡照片。 Ⅲ.實驗原理：___________________________________________________， 根據(jù)這些變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)(以下稱Q值)，可判斷該化學(xué)物質(zhì)的毒性。 Ⅳ.實驗步驟： (1)制備細胞懸液 把小白鼠胚胎放在培養(yǎng)皿中剪碎，轉(zhuǎn)入錐形瓶中，加入胰蛋白酶液處理，使胚胎組織離散成單個細胞，再加入動物細胞培養(yǎng)液，制成細胞懸液。 (2)進行細胞培養(yǎng) ①取A、B、C三個潔凈的培養(yǎng)瓶，_____________________________ ___________________________________________________________________________。 ②________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)制作臨時裝片 ①當(dāng)細胞繁殖到第8代左右時，同時從細胞培養(yǎng)箱中取出三個培養(yǎng)瓶，用胰蛋白酶液處理，使培養(yǎng)的細胞從瓶壁上脫落，再加入動物細胞固定液迅速殺死細胞，并將細胞固定在不同的分裂時期。 ②靜置一段時間后，分別從各培養(yǎng)瓶底部吸取適量的細胞懸液。滴在與培養(yǎng)瓶有相同編號的載玻片中央，加1～2滴適宜濃度的____________染色，3～5 min后，蓋上蓋玻片，制成臨時裝片。 (4)鏡檢和統(tǒng)計 把臨時裝片放在顯微鏡下，按照____________________的順序觀察，尋找處于__________________期的細胞，并與________________________________________對比以確認發(fā)生上述變異的細胞，同時統(tǒng)計該期變異的細胞占細胞總數(shù)的百分數(shù)(Q值)。 Ⅴ.實驗結(jié)果： 培養(yǎng)瓶 A B C Q值 1.3% 12.5% 0.1% Ⅵ.實驗結(jié)論：_____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】Ⅲ.將有毒物質(zhì)加入細胞培養(yǎng)液后，培養(yǎng)的動物細胞會發(fā)生染色體數(shù)量和結(jié)構(gòu)變異(答出有毒物質(zhì)使細胞發(fā)生變異即可) Ⅳ.(2)①分別加入等量的細胞懸液?、谙駻、B兩個培養(yǎng)瓶中分別加入等量的化學(xué)物質(zhì)甲、乙，并將培養(yǎng)瓶搖勻；C瓶不作處理，作為對照?、郯?個培養(yǎng)瓶放在37℃(或適宜溫度)的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng) (3)②龍膽紫溶液 (4)先用低倍鏡后用高倍鏡　有絲分裂中　小白鼠正常體細胞有絲分裂中期的高倍顯微鏡照片 Ⅵ.甲、乙兩種化學(xué)物質(zhì)均有毒性，且乙的毒性比甲的毒性大 5．(xx湖北八校聯(lián)考)下圖是某實驗室做的通過動物纖維母細胞等獲得單抗的實驗研究。據(jù)圖回答相關(guān)問題。 (1)X、Y、Z細胞的名稱分別是__________、__________、__________。 (2)①過程類似于植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的__________過程。與成纖維細胞相比，誘導(dǎo)干細胞的全能性較______。②過程的實質(zhì)是______________________。 (3)③過程中需用到的生物誘導(dǎo)劑是____________。 (4)④處需要篩選，其目的是________________。 (5)若用含放射性32P標(biāo)記的核苷酸的培養(yǎng)基培養(yǎng)Z細胞，能檢測到放射性32P的細胞器是________、________。 【答案】(1)骨髓瘤細胞　抗原刺激過的B淋巴細胞 雜交瘤細胞 (2)脫分化　高　基因的選擇性表達 (3)滅活的病毒 (4)篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞 (5)核糖體　線粒體 【解析】(1)由于單抗是由雜交瘤細胞產(chǎn)生的，根據(jù)示意圖可知，Z是雜交瘤細胞，X細胞是由誘導(dǎo)干細胞形成的，因此為骨髓瘤細胞，Y細胞是由病毒刺激產(chǎn)生的漿細胞。(2)①過程是將高度分化的纖維母細胞誘導(dǎo)形成誘導(dǎo)干細胞，類似于植物組織培養(yǎng)技術(shù)中的脫分化過程，與纖維母細胞相比，誘導(dǎo)干細胞的全能性較高。②過程的實質(zhì)是基因的選擇性表達。(3)③過程中的誘導(dǎo)方法有物理法、化學(xué)法和生物法，需用到的生物誘導(dǎo)劑是滅活的病毒。 6．xx年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎分別授予美國人馬里奧卡佩基、奧利弗史密斯和英國人馬丁埃文斯。三位科學(xué)家的獲獎原因是其研究為“基因靶向”技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。所謂“基因靶向”技術(shù)(人們大都稱之為基因“敲除”技術(shù))是指利用細胞脫氧核糖核酸(DNA)可與外源性DNA同源序列發(fā)生同源重組的性質(zhì)，定向改造生物某一基因的技術(shù)。借助這一從20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的技術(shù)，人們得以按照預(yù)先設(shè)計的方式對生物遺傳信息進行精細改造。有了“基因靶向”這一高精度瞄準(zhǔn)鏡，科學(xué)家就可以精確瞄準(zhǔn)任何一個基因，使其失去活性，進而研究該基因的功能。請回答下列問題： (1)“敲除”一種基因需要分兩步來完成：第一步是利用化學(xué)“剪刀”，例如用某種酶切除哺乳動物染色體中有某種功能的基因。第二步是用修改過的基因取代原有基因。這里的“某種酶”應(yīng)該是________________酶。用修改過的基因取代原有基因時還需要________酶。 (2)假如要“敲除”小鼠的胰島素基因，請設(shè)計出實驗步驟： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 給出一種檢驗胰島素基因是否被“敲除”的方法：_______________________ _________________________________________________________________________。 (3)利用細胞工程也可獲得可供老鼠移植之用的“敲除排斥基因”的老鼠，其過程大致如下圖所示： ①促進卵細胞融合最常用的試劑是_____________________________________。 ②重組細胞培養(yǎng)成胚胎的過程所用的培養(yǎng)基，從物理性質(zhì)上看屬于__________________，培養(yǎng)基中至少要加入水、無機鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、促生長因子、微量元素和________等物質(zhì)，同時要創(chuàng)造適宜溫度、pH和無菌條件，其中需要無菌環(huán)境的原因是_______________________________________________________。 【答案】(1)限制性核酸內(nèi)切　DNA連接 (2)用限制性核酸內(nèi)切酶切除小鼠胚胎干細胞中的胰島素基因，用修改過的基因取代胰島素基因　用胰島素基因探針檢驗胰島素基因是否被“敲除” (3)①滅活的病毒和聚乙二醇　②液體培養(yǎng)基　動物血清　細菌等微生物生長繁殖快，消耗營養(yǎng)物質(zhì)多，同時產(chǎn)生有害代謝產(chǎn)物，毒害動物細胞 【解析】(1)限制性核酸內(nèi)切酶是基因“剪刀”，DNA連接酶是基因“針線”。(2)“敲除”一種基因需要分兩步來完成：第一步是利用限制性核酸內(nèi)切酶切除哺乳動物染色體中有某種功能的基因，第二步是用修改過的基因取代原有基因。基因探針可檢驗?zāi)康幕颉?3)滅活的病毒和聚乙二醇是動物細胞融合最常用的試劑。動物細胞培養(yǎng)基的成分有水、無機鹽、葡萄糖、氨基酸、維生素、動物血清等，需在無菌條件下進行。 7．(xx聊城模擬)克隆羊的成功轟動世界，它不僅奠定了克隆性治療疾病的基礎(chǔ)，又解決了器官移植中供體不足的問題，同時也給人類帶來了一些過去尚未遇到的問題。下圖為人類對克隆羊技術(shù)的拓展和應(yīng)用，請據(jù)圖回答： (1)圖中所涉及的現(xiàn)代生物技術(shù)有________、________和________等。若讓動物1能夠產(chǎn)生出人體胰島素，還需要的技術(shù)是________。 (2)圖中兩個克隆動物長大后，各方面特征與原型動物相同，這說明______________具有全能性，早期胚胎發(fā)育在______階段以前的細胞是全能細胞。 (3)使用培養(yǎng)基進行胚胎干細胞培養(yǎng)時，通常要加入______________等天然成分，除了保證被培養(yǎng)細胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環(huán)境中，還需要保證細胞生活所需的________________。 (4)圖中從“內(nèi)細胞團到胚胎干細胞”的培養(yǎng)過程中，一般用____________處理內(nèi)細胞團，使之分散成單個細胞。 【答案】(1)動物核移植　胚胎移植　動物細胞培養(yǎng)　基因工程(或DNA重組技術(shù))　(2)體細胞核　桑椹胚　(3)血清、血漿　溫度和pH　(4)胰蛋白酶