人教版生物高中选修3课时素养评价2-2-1动物细胞培养和核移植技术

课时素养评价七动物细胞培养和核移植技术(30分钟100分)一、选择题(共4小题,每小题6分,共24分)1.某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性,准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法正确的是 ()A.在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,也可用胃蛋白酶处理B.细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是刺激细胞的呼吸C.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙会出现停止增殖的现象D.仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒【解析】选C。胃蛋白酶最适pH接近2,呈酸性,而细胞培养液的pH接近中性,所以不能用胃蛋白酶处理,A项错误;细胞培养过程中,5%CO2的作用是调节细胞培养液的pH,B项错误;乙是正常肝细胞,存在细胞接触抑制现象,在原代培养过程中会出现停止增殖的现象,需要传代培养获得细胞株和细胞系,C项正确;病毒没有细胞结构,不能独立生活,必须依赖活细胞生存,应该用活细胞来培养病毒,D项错误。2.下列关于细胞工程的叙述,正确的是 ()A.培养人的浆细胞能产生单克隆抗体B.用人工薄膜包装胚状体可以制成人工种子C.动物细胞融合与植物原生质体融合的原理不同D.用于核移植的供体细胞一般都选用传至50代以内的细胞【解析】选B。生产单克隆抗体时一般不直接培养浆细胞,主要原因是浆细胞不能无限增殖,A错误;用人工薄膜包装胚状体可以制成人工种子,B正确;动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同,都是利用了细胞膜的流动性,C错误;10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型,因此,在体细胞核移植中,为保证供体细胞正常的遗传基础,通常采用10代以内的细胞,D错误。3.动物细胞体外培养时,通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。如图是血清对正常细胞和癌细胞培养影响的实验结果。从该图提供的信息可以获得的正确结论有 ()①有无血清对正常细胞培养的影响不同②正常细胞与癌细胞的增殖速率相同③培养基中补充血清有助于正常细胞的培养④培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大A.②③④ B.①③④C.①②③ D.①②④【解析】选B。正常细胞在有血清和无血清培养时,同一培养时间下细胞数目不同,说明有无血清对正常细胞培养的影响不同,①正确;正常细胞与癌细胞在有血清和无血清时曲线均不重叠,说明正常细胞与癌细胞的增殖速率不同,②错误;正常细胞在有血清的条件下,同一培养时间的细胞数目均比无血清时多,说明培养基中补充血清有助于正常细胞的培养,③正确;癌细胞在有血清和无血清培养时,细胞数目变化趋势一致,说明培养基中是否补充血清对癌细胞的培养影响不大,④正确。4.生物技术的发展速度很快,已灭绝生物的“复生”将不再是神话。如果世界上最后一只野驴刚死亡,下列提供的“复生”野驴个体的方法中能够成功的是()A.将野驴的体细胞取出,利用细胞培养技术,可培育成新个体B.将野驴的体细胞两两融合,再经组织培养培育成新个体C.取出野驴的体细胞核移植到母家驴的去核卵细胞中,经孕育培养成新个体D.将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中,培育成新个体【解析】选C。野驴的体细胞的全能性已经受到限制,不能经培养形成新个体;将野驴的一个基因导入家驴的受精卵中,培育成的是带有野驴基因的家驴;野驴的体细胞核中具有发育成野驴的全部基因,因此通过核移植技术,可使野驴“复生”。二、非选择题(共6小题,共76分)5.(10分)(2019·孝感高二检测)请回答下列有关细胞培养的问题:(1)动物细胞培养利用(填“液体”或“固体”)培养基并在的培养箱中进行,这是对动物体的的模拟。用于植物组织培养的固体培养基大多由无机营养成分、有机营养成分、激素和四部分组成;利用发酵罐进行人参、三七等细胞产物的工厂化生产时,用(填“液体”或“固体”)培养基。

(2)在动物细胞培养过程中,通常在条件下保存细胞,因为在该条件下。

(3)在动物细胞培养过程中,将动物组织块分散成单个细胞、使贴壁生长的细胞脱落都常用处理。

【解析】(1)固体培养基:在液体培养基中加入凝固剂,或用麸皮等固体原料配制。常用的凝固剂是琼脂,琼脂固体培养基广泛应用于植物组织培养、微生物的分离培养、菌种鉴定和保存等;液体培养基:由各种营养成分加水配成,组分均一,适于动物细胞培养及各类微生物的营养生长,广泛应用于实验研究及大规模工业生产中,有利于获得大量菌体或代谢产物。根据两种培养基的用途可知动物细胞培养需要用液体培养基,而植物组织培养需要用固体培养基,且动物细胞培养需要在含95%空气和5%CO2混合气体的培养箱中进行,这是对动物体的内环境的模拟。由于植物组织培养用的是固体培养基,需要加入凝固剂琼脂,除此之外,还需要加入无机营养成分、有机营养成分和激素;利用发酵罐进行人参、三七等细胞产物的工厂化生产时,用液体培养基,以便于得到大量需要的产物。(2)在动物细胞培养过程中,通常在低温(或冷冻、液氮)条件下保存细胞,因为在该条件下细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低。(3)在动物细胞培养过程中,当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时,细胞会停止分裂增殖,这种现象称为细胞的接触抑制。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来,需要用酶处理,可用的酶是胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。答案:(1)液体含95%空气和5%CO2混合气体内环境琼脂液体(2)低温(或冷冻、液氮)细胞中酶的活性降低,细胞新陈代谢的速率降低(3)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)6.(14分)(2020·北京高二检测)淀粉样蛋白前体(APP)是细胞膜上的跨膜蛋白,在多种肿瘤细胞中表达异常。实验人员采用RNA干扰技术,靶向干扰鼻咽癌细胞中APP表达的方法来研究APP的生物学功能。(1)培养鼻咽癌细胞。细胞培养时,通常在培养液中加入适量的以补充合成培养基中缺乏的物质,待细胞贴壁长成单层后用处理,分瓶继续培养。

(2)将上述鼻咽癌细胞分成三组,分别用人工脂双层包裹的siAPPA、siAPPB、NC的脂质体转染细胞。其中siAPPA、siAPPB是不同的靶向干扰APP表达的RNA序列,NC是无义RNA序列,由这三种RNA的功能推测它们的一定不同;利用脂质体转染让外源RNA进入癌细胞依据的是。

(3)部分实验结果如图:①由图1结果可知,细胞中βactin蛋白的表达量相对稳定,在实验中可作为,以排除细胞培养操作、点样量、检测方法等无关变量对实验结果的影响。实验结果支持靶向干扰APP表达成功,判断依据是。②分析图2结果可知,实验组的细胞周期比对照组,说明干扰APP的表达可以。

(4)实验人员进一步研究发现,干扰APP表达后鼻咽癌细胞的转移能力显著降低,作出此判断的依据是。

【解析】(1)动物细胞培养时,通常在培养液中加入适量的动物血清,以提供血清中细胞生活必需的一些未知成分,补充合成培养基中缺乏的物质;由于细胞在培养过程中会出现接触抑制,所以待细胞贴壁长成单层后就要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,使细胞相互分离,同时使细胞从培养瓶壁上脱落下来,分散成单个细胞后,再分瓶继续培养。(2)siAPPA、siAPP—B和NC是不同的RNA,功能不同,因此这三种RNA中的核糖核苷酸序列(碱基序列)不同;分别用含有siAPPA、siAPPB、NC的脂质体(人工脂双层)转染癌细胞时,通过膜的流动性,让外源RNA进入癌细胞内。(3)①由图甲结果可知,分别转入siAPPA、siAPPB和NC的细胞中βactin蛋白的表达量相对稳定,在实验中可作为标准进行对照,排除了细胞培养操作、点样量、检测方法等无关变量对实验结果的影响;转入siAPPA和siAPPB的实验组中的细胞内APP表达量比NC组少,但是不影响βactin蛋白的表达,说明转入的siAPPA和siAPPB能靶向干扰癌细胞中APP的表达。②由图2结果可知,转入siAPPA和siAPPB的实验组中的细胞比作为对照的NC组细胞数量少,说明癌细胞的增殖受到了一定程度的抑制,相同时间内细胞的分裂次数减少,细胞周期比对照组长。(4)细胞膜表面的糖蛋白减少,癌细胞之间的黏着性下降是癌细胞容易发生扩散和转移的重要原因。干扰APP表达后鼻咽癌细胞的转移能力显著降低,推测可能的原因是干扰APP表达后,鼻咽癌细胞细胞膜上糖蛋白增多,细胞黏着性增强,癌细胞不易发生扩散和转移。答案:(1)动物血清胰蛋白酶(胶原蛋白酶)(2)核糖核苷酸序列(碱基序列)膜的流动性(细胞膜的流动性)(3)参照(标准或对照)siAPPA、siAPPB组APP表达量低于NC组长抑制鼻咽癌细胞的增殖(4)干扰APP表达后鼻咽癌细胞细胞膜上糖蛋白增多,细胞黏着性增强,不易发生扩散和转移7.(10分)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品种牛则为B细胞核、B细胞质。(1)如果要获得一头克隆牛,使其细胞由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,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,细胞质主要来自性亲本,克隆牛和杂交牛的遗传物质组成(填“相同”或“不同”)。

【解析】(1)依据题意可知要获得由A细胞核和B细胞质组成的重组细胞,需要提取A细胞核,然后与去掉B细胞核的B细胞质进行重组,得到重组细胞,进一步培养得到重组胚胎,再进行胚胎移植,移植到代孕母牛的子宫里进行培育。(2)克隆动物利用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,与供核母牛的性状基本一致,杂交牛是由精子和卵细胞融合得到的受精卵发育来的,细胞核来自两个亲本,由于精子含有很少的细胞质,受精卵的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两雌不同【互动探究】(1)上题中的杂交牛和克隆牛的生殖方式分别是什么?它们的遗传物质分别来自几个亲本?提示:①杂交牛:有性生殖,遗传物质来自两个亲本,分别继承父本和母本一半的核基因。②克隆牛:无性生殖,遗传物质来自两个亲本,供核亲本提供全部的核基因,提供细胞质的亲本提供质基因。(2)已知公牛基因型为AA,母牛基因型为Aa,则二者杂交后代(即杂交牛)基因型和性别分别是什么?母牛体细胞作为供体(核)细胞,则克隆牛的基因型和性别又分别是什么?提示:①杂交牛:AA或Aa,公牛或母牛;②克隆牛:Aa,母牛。8.(12分)下图所示为用两栖动物的未受精卵所做的实验图解,据图回答下列问题:(1)蝌蚪肠上皮细胞核中含有青蛙发育所需的。重新组合的细胞相当于青蛙的细胞,经过和形成组织和器官。本实验结果说明具有全能性。

(2)图中A过程采用的技术手段称为技术。为了获得肠上皮细胞,应先获取肠上皮组织,剪碎后加入处理,然后进行细胞培养获得肠上皮细胞。

(3)图中培养过程所用的营养液与植物组织培养基成分的主要不同是。

(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是,A过程中采用卵细胞作为受体细胞的优点有①,易于操作;②含有能促进细胞核的物质;③含量多,为重组细胞早期发育提供营养。

【解题关键】解答本题需关注以下两点:(1)图示信息:实验图解表示采用显微注射法将细胞核注入去核卵细胞中,获得重组细胞的过程。(2)关键信息:重组细胞进行胚胎发育形成蝌蚪,再经变态发育形成成蛙。【解析】(1)蝌蚪肠上皮细胞是由受精卵有丝分裂形成的,其细胞核中含有青蛙发育所需的全部基因(全部遗传物质);重新组合的细胞相当于青蛙的受精卵细胞,经过细胞分裂和分化形成组织和器官。本实验采用了核移植技术,这说明蝌蚪肠上皮细胞的细胞核具有全能性。(2)题图中A过程采用的技术手段称为核移植技术。动物细胞培养过程中,分散细胞时用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理,然后进行细胞培养获得肠上皮细胞。(3)动物细胞培养液与植物组织培养基成分的主要不同是前者必须含有动物血清、血浆等。(4)通过图示过程产生新个体的生殖方式是无性生殖。卵细胞体积大,易于操作;含有能促进细胞核全能性表达的物质;卵黄含量多,为重组细胞早期发育提供营养,因此常采用卵细胞作为受体细胞。答案:(1)全部基因(全部遗传物质)受精卵细胞分裂分化动物细胞核(2)核移植胰蛋白酶或胶原蛋白酶(3)前者必须含有动物血清、血浆等(4)无性生殖卵细胞体积大全能性表达卵黄9.(14分)(2020·包头高二检测)转基因猪在异常器官移植、生物反应器和疾病模型等方面有广泛应用。如图为转基因猪的培育过程,请分析回答:(1)体外培养猪胎儿成纤维细胞,需定期更换培养液,防止对细胞自身造成伤害。当细胞贴满瓶壁时,可分瓶进行培养,让其继续增殖,通常选用10代以内的细胞进行核移植,目的是保持细胞正常的

。

(2)为便于检测与筛选,用红色荧光蛋白基因作为基因参与构建基因表达载体,将其导入猪胎儿成纤维细胞中,筛选发红色荧光的细胞与期的去核卵母细胞融合,使供体核进入受体卵母细胞,利用物理或化学的方法激活重组细胞,使其完成形成重组胚胎。

(3)与成年动物细胞相比,用胚胎细胞克隆动物的成功率较高,原因是。

【解析】(1)动物细胞培养过程中,需要不断地更换培养液,以防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成伤害。成纤维细胞贴壁分裂生长到表面相互接触时,就会停止分裂,可以用胰蛋白酶处理后分瓶培养,即进行传代培养。10代以内的细胞能够保持正常的二倍体核型,适宜进行核移植。(2)图中红色荧光蛋白基因是标记基因;核移植时,选取处在减数第二次分裂中期的去核卵母细胞作为受体细胞;利用物理或化学的方法激活重组细胞,使其完成细胞分裂和发育进程形成重组胚胎。(3)胚胎细胞的分化程度低于成年动物的体细胞,恢复其全能性相对容易,故与成年动物体细胞相比,用胚胎细胞克隆动物的成功率较高。答案:(1)细胞代谢产物积累传代二倍体核型(2)标记减数第二次分裂中细胞分裂和发育进程(3)胚胎细胞的分化程度低于成年动物的体细胞,恢复其全能性相对容易10.(16分)现有甲、乙两种可能有一定致畸、致癌作用的化学物质,利用动物细胞培养的方法能够检测它们是否有毒性,并比较二者毒性的强弱,请完成下列实验报告。(1)实验材料:小白鼠胚胎。(2)药品用具:胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、细胞培养箱、载玻片、盖玻片、光学显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂高倍显微镜照片等。(3)实验原理:

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根据这些变异细胞占全部培养细胞的百分数(以下称Q值),可判断该化学物质的毒性。(4)实验步骤:①制备细胞悬液:把小白鼠胚胎放在培养皿中并剪碎,再转入锥形瓶中,加入胰蛋白酶液处理,使胚胎组织分散成单个细胞,再加入动物细胞培养液,制成细胞悬液。②进行细胞培养:a.取A、B、C3个洁净的培养瓶,分别加入。

b.向A、B两个培养瓶中分别加入,并将培养瓶摇匀;C瓶,作为对照。

c.把3个培养瓶放在的细胞培养箱中培养。

③制作临时装片:a.当细胞繁殖到大约第8代时,同时从细胞培养箱中取出3个培养瓶,用处理,使培养的细胞从瓶壁上脱落,再加入迅速固定细胞,将细胞固定在不同的分裂时期。

b.静置一段时间后,分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬液,滴在与培养瓶有相同编号的载玻片中央,加1～2滴一定浓度的染色,3～5min后,盖上盖玻片,制成临时装片。

④镜检和统计:把临时装片放在显微镜下,寻找处于期的细胞,并与小白鼠正常有丝分裂高倍显微镜照片对比以确认发生上述变异的细胞,同时统计该时期变异的细胞占细胞总数的百分数(Q值)。

(5)实验结果:培养瓶ABCQ值1.3%12.5%0.1%(6)实验结论: