2025导与练生物高考一轮复习人教版第十单元　生物技术与工程含答案

2025导与练生物高考一轮复习(人教版）第十单元生物技术与工程第40讲发酵工程基础巩固练1.(2024·山东聊城模拟)“煪(qiu)糜、糖化、发酵、压榨、陈储”是即墨老酒生产的五个环节。“煪糜”,将泡好的大黄米放入锅中不断添浆加温熬煮、搅拌而制成红棕色、铮亮、黏稠的粥;“糖化”,将煪好的糜降温到适当的温度后加入陈伏麦曲并不断搅拌,使其均匀地混合在一起;“发酵”,将糖化好的糜放上酵母发酵。下列说法错误的是(A)A.“煪糜”的主要目的是除去发酵产品中的杂菌,利于酵母菌繁殖B.“糖化”阶段降温的目的是防止杀死陈伏麦曲中的微生物C.发酵初期要适当提供O2,发酵过程中需调节pH并保持适宜的温度D.“陈储”有利于老酒中醇与酸发生反应,使酒更加芳香解析:“煪糜”的目的是便于淀粉酶发挥作用,利于糖化过程;“煪糜”后,温度较高,通常需要进行冷却,再加入陈伏麦曲,其目的是防止温度过高杀死酒曲中的微生物;发酵初期要适当提供O2,让酵母菌进行有氧呼吸,增加酵母菌的数量,有利于活化酵母,发酵过程中需调节pH并保持适宜的温度,以免影响发酵;“陈储”是将榨出的酒放入罐内存放,有利于老酒中醇与酸发生酯化反应,使酒更加芳香。2.(2023·山东潍坊二模)《礼记·月令》中记载:“仲冬之月,乃命大酋,秫稻必齐,曲蘖必时,湛炽(清洁煮沸)必洁,水泉必香,陶器必良,火齐必得。兼用六物,大酋监之,毋有差贷。”这是一套比较完整的酿酒工艺流程,对于酿酒时节、原料选择等都有严格规定,更对我国酿酒技术的发展有着深远的影响。下列说法正确的是(C)A.“秫稻必齐”可为酿酒提供丰富的糖,随着发酵的进行糖含量会升高B.为防止二次污染,应在“湛炽”后立即接种酿酒的酒曲C.“陶器必良”可以确保酵母菌产生酒精的同时避免醋酸的产生D.在适宜的温度下发酵,发酵液的温度并不会随发酵的进行而改变解析:酿酒过程中,酵母菌进行无氧呼吸分解糖类产生酒精和二氧化碳,糖含量下降;在“湛炽”后立即接种酿酒的酒曲,会杀死酵母菌,应在冷却后加入酒曲;“陶器必良”是为了有良好的容器从而控制好发酵过程气体条件(无氧条件),可以确保酵母菌产生酒精的同时避免醋酸的产生;在发酵的过程中,酵母菌进行呼吸作用,产生的热能会使发酵液的温度升高。3.(2024·河南高考适应性考试)黄豆酱是人们喜爱的传统美食,它以黄豆为主要原料,经米曲霉(好氧菌)、酵母菌、乳酸菌等微生物发酵而成。劳动人民在制作过程中不断改进发酵技术,总结出以下经验。①选用具有高蛋白酶活性的米曲霉②用蒸煮后的大豆与米曲霉混合堆积③将初步发酵后含米曲霉等微生物的曲料摊薄,并适当通风④在装坛时,添加适量食盐⑤发酵过程中,需保持发酵坛密封⑥发酵过程中,需定期搅拌下列叙述错误的是(D)A.①和④对黄豆酱风味的形成起重要作用,利于提升品质B.②和⑥可以促使微生物和物料充分混合,提高发酵效率C.③有利于米曲霉和酵母菌进行有氧呼吸并快速大量增殖D.⑤中乳酸菌主要集中于发酵坛上部而米曲霉集中于下部解析:米曲霉分泌蛋白酶能够将黄豆中的蛋白质分解,而食盐一方面可以抑制杂菌生长,一方面可以调味,故①和④对黄豆酱风味的形成起重要作用,利于提升品质;米曲霉是好氧菌,且能够分泌蛋白酶将黄豆中的蛋白质分解,故②和⑥可以促使微生物和物料充分混合,提高发酵效率;米曲霉是好氧菌,而酵母菌也可以进行有氧呼吸,故③有利于米曲霉和酵母菌进行有氧呼吸并快速大量增殖;乳酸菌属于厌氧菌,米曲霉是好氧菌,故⑤中米曲霉主要集中于发酵坛上部而乳酸菌集中于下部。4.(2023·重庆模拟)下图1为谷氨酸发酵装置示意图,图2为谷氨酸产生机理图,谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等。下列对谷氨酸发酵的叙述,正确的是(D)A.菌体是异养厌氧型微生物B.培养基属于化学成分已知的液体培养基C.谷氨酸的形成与搅拌速度无关D.提高产物产量的关键是改变菌体膜的通透性解析:发酵过程需通入无菌空气,需提供有机营养物质,故菌体是异养需氧型微生物;谷氨酸发酵的培养基成分有豆饼水解液、玉米浆、尿素、磷酸氢二钾、硫酸镁、生物素等,该培养基中包含多种天然物质,化学成分不确定;谷氨酸发酵的菌体为需氧型,搅拌可以增加溶氧量,故谷氨酸的形成与搅拌速度有关;当谷氨酸过量时,会抑制谷氨酸脱氢酶的活性,导致谷氨酸的合成量减少,若细胞膜的通透性好,有利于代谢产物分泌出来,避免了谷氨酸对谷氨酸脱氢酶活性的抑制,从而提高产物产量。5.(2024·吉林高考适应性考试)鸡蛋表面污染的细菌会逐渐侵入蛋内,缩短鸡蛋保质期。对某地不同季节及不同养殖模式下生产的鸡蛋取样,按每克鸡蛋用1mL无菌生理盐水清洗鸡蛋表面,收集清洗液,培养计数结果如下表。下列叙述错误的是(A)季节菌落数/(个·g-1)半封闭式养殖模式全封闭式养殖模式夏季3.92×1047.24×103冬季7.60×1041.24×104A.表中数据是对清洗液稀释1×102倍后涂板获得的B.稀释涂布平板法得到的鸡蛋表面菌落数比实际数略少C.比较两种养殖模式可知鸡蛋表面的细菌主要来自环境D.冬季鸡舍更需要消毒以减少鸡蛋表面的细菌污染解析:假设表中数据是对清洗液稀释1×102倍后涂板获得的,设平板上统计的菌落数为X,夏季全封闭式养殖模式时,由X÷0.1×102=7.24×103,可得X=7.24,即统计的平板菌落数应为7.24,此结果远偏离30～300的计数标准,同理冬季全封闭式养殖模式时,计算可得平板菌落数为12.4,亦偏离30～300的计数标准。6.(2024·山东淄博模拟)从土壤中分离某种微生物的培养基配方如图,该培养基中,果胶被刚果红染成红色。将土壤稀释液接种在该培养基上,培养一段时间后,平板上出现多个周围有透明圈的菌落。下列分析错误的是(D)A.该培养基可用于分离产果胶酶的微生物B.培养基配方中的X应为琼脂C.KH2PO4和Na2HPO4能维持培养基的pHD.周围出现透明圈的菌落全部为同一种微生物的克隆解析:该培养基的唯一碳源为果胶,能够生长的细菌是能分解果胶的细菌,因此该培养基可用于分离产果胶酶的微生物;该平板培养基为固体培养基,琼脂为凝固剂,因此培养基配方中的X应为琼脂;KH2PO4、Na2HPO4在提供无机盐的同时还能维持培养基pH稳定;能产生果胶酶的微生物不止一种,通常情况下,用此培养基筛选出来的微生物种类不一定相同。7.大肠杆菌是人和动物肠道寄生菌,在一定条件下会引起胃肠道等局部组织感染。检验水样中大肠杆菌数目是否符合生活饮用水卫生标准,常用滤膜法测定,其操作流程如图。伊红—亚甲蓝琼脂培养基可用来鉴别大肠杆菌,生长在此培养基上的大肠杆菌菌落呈深紫色,并有金属光泽。下列对实验操作的分析错误的是(D)A.测定前,滤杯和滤瓶可用干热灭菌法灭菌处理B.过滤操作要在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染C.将过滤完的滤膜紧贴在伊红—亚甲蓝琼脂培养基上,完成大肠杆菌的接种操作D.伊红—亚甲蓝琼脂培养基属于选择培养基,只有大肠杆菌能正常生长并形成深紫色菌落解析:伊红—亚甲蓝琼脂培养基属于鉴别培养基,没有选择作用。8.(2023·山东济南模拟)噬菌斑是在固体培养基上由一个噬菌体增殖并裂解宿主菌后形成透明的溶菌空斑,不同噬菌体噬菌斑的形态大小不同。工作人员将0.1mL稀释106倍的噬菌体样品与敏感细菌混合后平铺在平板上培养一段时间,得到如图所示结果。下列叙述错误的是(B)A.噬菌体样品应有足够的稀释度,以保证初期一个细菌最多被一个噬菌体吸附B.根据培养基上噬菌斑的数量可以计算出敏感细菌和噬菌体的数量C.若平均每个平板的噬菌斑数量为150,则该样品中实际噬菌体数可能高于1.5×109个/mLD.根据培养基上噬菌斑的形状等特征可判断是否需要进一步纯化噬菌体解析:由题意“噬菌斑是在固体培养基上由一个噬菌体增殖并裂解宿主菌后形成透明的溶菌空斑”可知,噬菌体样品应有足够的稀释度,以保证初期一个细菌最多被一个噬菌体吸附;分析题意可知,噬菌斑是噬菌体增殖并裂解宿主菌后形成的,不是细菌增殖造成的,所以不能计算出敏感细菌的数量;若平均每个平板的噬菌斑数量为150,则该样品中计算出噬菌体数量为150÷0.1×106=1.5×109(个/mL),但实际过程中,可能有的噬菌体没有吸附侵染到细菌内,所以该样品中实际噬菌体数可能高于1.5×109个/mL;由题意“不同噬菌体噬菌斑的形态大小不同”可知,根据培养基上噬菌斑的形状等特征可判断是否需要进一步纯化噬菌体。9.(2023·辽宁鞍山二模)玉米芯残渣含有大量的木质纤维素(由纤维素、半纤维素和木质素组成),通常被焚烧处理,不但造成严重的环境污染,还导致大量能量浪费。某科研团队从树林土壤中筛选得到野生的季也蒙毕赤酵母,并进行多次筛选以期获得优良菌株。优良菌株以玉米芯残渣为原料可发酵生产洁净燃料——乙醇。下图1为筛选过程,请分析回答下列问题。(1)图1中对土壤菌液进行系列梯度稀释的目的是。稀释后将菌液接种到以作为唯一碳源的培养基中进行培养。待长出菌落后,提取其基因组DNA进行扩增并测序,鉴定为季也蒙毕赤酵母。

(2)发酵生产时需先将玉米芯残渣进行预处理,该过程会产生许多抑制物。因此,研究人员在图1②的液体培养基中加入抑制物,并在③多次筛选时不断提高抑制物的浓度,目的是

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培养过程中从②的液体培养基中定期取样并用法进行菌落计数,评估菌株增殖状况。此外,选育优良菌株的育种方法还有。

A.杂交育种 B.诱变育种C.多倍体育种 D.基因工程育种(3)刚果红是一种染料,它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物,但并不与水解后的葡萄糖等发生这种反应,从而在纤维素分解菌周围出现透明圈。将经过多次实验后所获得的4种优良菌株接种到含纤维素、刚果红、高浓度抑制物的固体培养基中,结果如图2。可选择菌株作为目标菌株进行发酵生产,原因是

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解析:(1)稀释的目的是保证每个菌落都是由一个细胞发育而来,以保证计数的准确性。季也蒙毕赤酵母以玉米芯残渣为原料可发酵生产洁净燃料,说明季也蒙毕赤酵母可以分解木质纤维素,因此需将季也蒙毕赤酵母接种到以木质纤维素为唯一碳源的培养基中进行培养。待长出菌落后,提取其基因组DNA进行扩增并测序,鉴定为季也蒙毕赤酵母。(2)发酵生产时需先将玉米芯残渣进行预处理,该过程会产生许多抑制物,为了筛选出对抑制物不敏感的优良菌株,可在图1②的液体培养基中加入抑制物,并在③多次筛选时不断提高抑制物的浓度。对菌落进行计数,常用稀释涂布平板法。诱变育种的原理是基因突变,基因工程能按照人们意愿获得人们所需要的新的生物类型,所以还可以通过B诱变育种和D基因工程育种获得优良菌株。(3)由图2可知,B的菌落最小,透明圈最大,说明其分解纤维素的能力最强,所以可选择菌株B作为目标菌株进行发酵生产,原因是菌落直径与透明圈直径比值最小。答案:(1)(便于涂布平板后)得到单菌落木质纤维素(2)筛选对抑制物不敏感的优良菌株稀释涂布平板BD(3)B菌落直径与透明圈直径比值最小综合提升练10.(多选)(2023·河北秦皇岛二模)泡菜的出现可谓历史悠久,它在古代称为菹,据东汉许慎《说文解字》解释“菹菜者,酸菜也”。下列关于泡菜的叙述错误的是(BCD)A.制作泡菜应选用新鲜蔬菜的原因是其亚硝酸盐含量低B.发酵坛表面可能出现一层由乳酸菌繁殖形成的白膜C.随着泡菜发酵的进行,泡菜中亚硝酸盐含量持续下降D.若制作的泡菜“咸而不酸”,可能与发酵温度高有关解析:由于新鲜蔬菜亚硝酸盐含量低,因此制作泡菜应选用新鲜蔬菜;在泡菜制作过程中,泡菜发酵液的营养丰富,其表面往往含有适量的氧气,适合酵母菌生长繁殖,产膜酵母生长繁殖会在泡菜坛液面形成一层白膜;随着泡菜发酵的进行,泡菜中亚硝酸盐的含量先上升,后下降;若制作的泡菜“咸而不酸”,可能与食盐浓度过高、发酵温度过低有关。11.(多选)(2024·山东德州模拟)当某单一营养缺陷型菌株所需的营养大类确定后,就要确定其生长所需的特殊营养物质。首先对特殊营养物质进行编组,如表是对15种特殊营养物质进行的编组,编组完成后,将沾有组合特殊营养物质的滤纸片放在涂有试验菌甲、乙、丙的培养基上,培养并观察其生长情况,三种试验菌的生长谱如图所示。据图分析,下列叙述正确的是(ABD)组别组合特殊营养物质A12345B26789C37101112D48111314E59121415A.实验中所用的培养基应为不含特殊营养物质的基本培养基B.试验菌甲、乙自身分别不能合成特殊营养物质13、2C.若单缺的特殊营养物质为10、11中的一种,则在培养基上均会出现两个生长圈D.试验菌丙的生长谱结果可能是由于所加营养物质浓度过高,产生了抑菌圈解析:本实验要确定某单一营养缺陷型菌株所需的特殊营养物质,该菌在不含特殊营养物质的基本培养基上不能生存,加入特殊营养物质才能生存;与其他组(A、B、C、E组)相比,组D含有特殊营养物质13,试验菌甲在D上能生存,在其他组上不能生存,因此推测试验菌甲不能合成特殊营养物质13;同理,A和B组共同含有的特殊营养物质是2,试验菌乙在A和B上能生存,在其他组上不能生存,因此推测试验菌乙不能合成特殊营养物质2;与其他组相比,组A含有特殊营养物质1,据此推测试验菌丙不能合成特殊营养物质1,这三种菌都能合成10和11,因此无论培养基中是否缺乏该营养,都能生存,因此若单缺的特殊营养物质为10、11中的一种,则在培养基上均会出现5个生长圈;试验菌丙的生长谱结果可能是由于所加营养物质浓度过高,抑制了滤纸片周围的菌种的生长,因此产生了抑菌圈。12.(多选)(2023·山东青岛三模)如图是研究人员从土壤中采集样品,进行纤维素分解菌的筛选过程示意图,下列说法错误的是(BD)A.步骤②的培养过程可增加纤维素分解菌的浓度B.步骤③使用蔗糖培养基,其中应添加琼脂和纤维素C.可根据选择培养基上菌落的大小、形状和颜色等进行初步筛选D.步骤④得到的纤维素分解菌可用显微镜直接计数,活菌数量往往比计数结果高解析:步骤②是富集培养,可增加纤维素分解菌的浓度;步骤③使用以纤维素为唯一碳源的培养基,其中应添加琼脂作为凝固剂;不同的微生物形成的菌落特征一般不同,纤维素分解菌的初步筛选可以根据菌落的大小、形状和颜色等进行;筛选出的纤维素分解菌可用显微镜直接计数,由于该方法不能区分死菌与活菌,因此活菌实际数量往往比统计结果低。13.(2023·湖南永州三模)乳酸菌是一类能利用可发酵的糖产生大量乳酸的细菌,在自然界中分布广泛,相当多的乳酸菌对人、畜的健康起着有益的作用。随着人们对乳酸菌认识的深入,它在食品加工、医药卫生等领域已显示出其重要的应用价值。某兴趣小组尝试探究泡菜腌制过程中乳酸菌数量和亚硝酸盐含量的变化,结果如下图。回答下列有关问题。(1)乳酸菌在传统发酵食品制作中可用于、泡菜的腌制等。泡菜制作过程一般需要密封发酵,原因是

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(2)某同学欲从新鲜的泡菜滤液中分离纯化某种乳酸菌,首先需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,原因是

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(3)发酵3天后,亚硝酸盐含量呈下降趋势,原因是

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除发酵时间外,影响泡菜中亚硝酸盐含量的因素有(答出两点即可)。

(4)若采用活菌计数法统计泡菜滤液中乳酸菌的数量,为保证每个平板上长出的菌落数在30～300个之间,则对发酵第4天的滤液样品应至少稀释倍。(每次涂布时,均取0.1mL菌液,滴加到培养基表面)

解析:(1)乳酸菌在传统发酵食品制作中可用于乳制品(或酸奶)的发酵、泡菜的腌制等。泡菜制作过程一般需要密封发酵,其目的是制造无氧环境,因为乳酸菌为厌氧细菌,密封可为乳酸菌的正常呼吸过程创造条件。(2)某同学欲从新鲜的泡菜滤液中分离纯化某种乳酸菌,由于新鲜的泡菜滤液中含有的乳酸菌较多,为了获得单菌落,需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释,当稀释到足够浓度时,可通过涂布平板法获得单菌落。(3)发酵3天后,随着发酵液中酸度增加,乳酸菌产生的乳酸越来越多,对其他杂菌的繁殖起到抑制作用,导致亚硝酸盐的生成量小于降解量,进而亚硝酸盐含量呈下降趋势。除发酵时间外,腌制方法、温度高低、食盐用量等都会影响泡菜中亚硝酸盐的含量。(4)结合图示可以看出滤液中乳酸菌的数量约为7.5×108个/mL,若要在每个平板上涂布0.1mL稀释液后的菌液,且每个平板上长出的菌落数在30～300个之间,则菌液稀释的倍数至少为7.5×108÷3000=2.5×105倍。可见为保证每个平板上长出的菌落数在30～300个之间,则对发酵第4天的滤液样品应至少稀释106倍。答案:(1)乳制品(或酸奶)的发酵乳酸菌为厌氧细菌,密封可为乳酸菌发酵创造无氧环境(2)泡菜滤液中乳酸菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落(3)随着发酵液中酸度增加,其他杂菌的繁殖受到抑制,导致亚硝酸盐的生成量小于降解量腌制方法、温度高低、食盐用量(4)106第41讲植物细胞工程基础巩固练1.(2024·吉林高考适应性考试)《本草纲目》记载,樱桃具有利脾、止泻的功效。樱桃中的槲皮素等酚类化合物具有抗氧化活性。我国已经利用组织培养技术繁育樱桃优良品种,满足人们食用和药用需要。下列叙述错误的是(D)A.应用微型繁殖技术可获得大量樱桃脱毒苗B.可以选用樱桃幼嫩的芽原基和叶原基作外植体C.富含色氨酸的培养基有利于樱桃幼嫩的芽合成生长素D.应用樱桃细胞培养可工厂化生产初生代谢物槲皮素解析:植物微型繁殖技术具有高效、快速的特点,因此可以利用该技术获得大量樱桃脱毒苗;植物微型繁殖技术中,可选用植物幼嫩的芽原基和叶原基作外植体;色氨酸是合成生长素的原料,因此富含色氨酸的培养基有利于樱桃幼嫩的芽合成生长素;应用樱桃细胞培养可工厂化生产次生代谢物槲皮素。2.(2023·山东日照三模)长春新碱是存在于夹竹桃长春花属植物体内的一种次生代谢物,具有高抗肿瘤活性。利用植物组织培养生产长春新碱的基本过程如下图所示。下列叙述正确的是(C)A.为提高愈伤组织的诱导速率,诱导时应给予适当时间和强度的光照B.悬浮振荡培养前,需用胰蛋白酶从愈伤组织中分离出具活性的单个细胞C.植物组织培养时易发生突变,需筛选出高产突变体才能用来制备生物反应器D.工厂化生产中可以通过优化pH、温度等条件,提高单个细胞中长春新碱含量解析:光照不利于愈伤组织形成,因此形成愈伤组织的过程中不需要光照;在动物细胞培养过程中,需用胰蛋白酶将组织分散成单个细胞,制成细胞悬液,防止接触抑制,在植物组织培养时不用胰蛋白酶;在植物组织培养过程中,愈伤组织易受到培养条件和外界环境的影响而发生突变,突变进而发育成为新品种,所以可通过从中筛选获得高产的突变体制备生物反应器;工厂化生产长春新碱,优化生物反应器的pH、温度等条件,通过促进细胞快速增殖来提高长春新碱的产量,不是提高单个细胞的长春新碱含量。3.(2024·山东日照月考)某杂种植株的获取过程如图所示。下列叙述正确的是(D)A.叶片消毒后,可用自来水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害B.过程①中,应将叶片置于含有纤维素酶和果胶酶的低渗溶液中C.过程③中,可使用聚乙二醇或灭活的病毒来诱导原生质体融合D.过程④中,脱分化过程中不需要光照而后续再分化中需要光照解析:叶片消毒后,可用无菌水冲洗以避免消毒时间过长产生毒害;过程①为酶解法去除细胞壁的过程,应置于较高渗溶液中,防止原生质体被破坏;过程③为促融过程,可使用聚乙二醇诱导融合,但灭活的病毒诱导是诱导动物细胞融合特有的方法;过程④为植物组织培养过程,脱分化过程中不需要光照,而后续再分化中需要光照诱导合成叶绿素。4.柑橘类水果深受人们喜爱,但大多种类多籽。利用“默科特”橘橙二倍体叶肉原生质体和“早金”甜橙单倍体愈伤组织培育三倍体柑橘。下列相关叙述错误的是(A)A.用盐酸解离获得“默科特”橘橙二倍体叶肉原生质体B.常用花药离体培养获得“早金”甜橙单倍体愈伤组织C.用电融合法或PEG法均可诱导两种原生质体融合D.三倍体柑橘不能通过有性繁殖扩大种植面积解析:制备植物原生质体的方法是酶解法,即利用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得,若用盐酸处理会将细胞杀死,不能获得原生质体。5.(2024·辽宁沈阳模拟)科研人员利用野生型清水紫花苜蓿和里奥百脉根为材料培育抗动物鼓胀病的新型牧草,研究主要流程如图。下列说法正确的是(D)注:IOA可抑制植物细胞呼吸第一阶段,R6G可阻止线粒体的功能。A.用酶解法获得原生质体,需控制处理时间,以免酶破坏细胞膜B.②过程需要利用选择培养基筛选出杂种愈伤组织C.③过程可利用高Ca2+—高pH、灭活的病毒或植物激素进行诱导D.图示技术打破了生殖隔离,再生植株发生了染色体变异解析:细胞壁成分是纤维素和果胶,用纤维素酶和果胶酶获得原生质体,细胞膜无纤维素和果胶,由于酶具有专一性,不会破坏细胞膜;②过程是脱分化形成愈伤组织,不需要选择培养基筛选;植物愈伤组织形成再生植株不能使用高Ca2+—高pH和灭活的病毒诱导;图示技术是植物体细胞杂交技术,该技术可克服远缘杂交不亲和的障碍,使远缘杂交成为可能,其原理是染色体变异。6.动物肠道中的双歧杆菌含有的磷酸解酮酶有助于提高谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的量。如图为新型谷氨酸棒状杆菌的育种过程。下列相关叙述正确的是(B)A.①过程需要纤维素酶和果胶酶B.②过程可以利用聚乙二醇诱导完成C.新菌种同时具有双歧杆菌和谷氨酸棒状杆菌的染色体D.实验室培养出的新菌种可直接加入发酵罐内进行发酵解析:细菌细胞壁的主要成分不是纤维素和果胶,去除细菌的细胞壁不能用纤维素酶和果胶酶;②过程表示原生质体融合,聚乙二醇既可以诱导植物原生质体融合和动物原生质体融合,也可以诱导细菌原生质体融合;两种生物均为原核生物,没有染色体,因此融合后的新菌种也没有染色体;发酵用微生物需扩大培养后,再加入发酵罐中进行发酵。7.(2023·辽宁本溪模拟)束顶病毒是香蕉的严重病害之一,常用感病植株的茎尖作外植体以获得脱毒苗。科研人员进行相关实验的结果如下表所示,下列相关叙述错误的是(D)茎尖预处理茎尖数量成活茎尖数脱毒茎尖数脱毒率/%未低温保存3230826.67超低温保存60332060.61A.获得脱毒苗利用植物细胞具有全能性的原理B.培养基中常添加生长素、细胞分裂素等激素C.结果显示超低温保存茎尖可以提高脱毒率D.用光学显微镜观察病毒颗粒检测茎尖脱毒率解析:植物顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少,甚至无病毒,因此用茎尖进行组织培养能够获得脱毒苗,获得脱毒苗利用的是植物组织培养技术,其原理是植物细胞具有全能性;培养基中需要添加生长素、细胞分裂素等激素,通过调控生长素和细胞分裂素的比例能促进植物细胞的脱分化和再分化;由表可知,超低温保存后脱毒率(60.61%)远高于未超低温保存(26.67%);光学显微镜无法观察到病毒,故不能用光学显微镜观察病毒颗粒检测茎尖脱毒率。8.(2023·山东泰安二模)草莓是无性繁殖的作物,它感染的病毒很容易传播给后代。病毒在草莓体内逐年积累,会导致产量降低,品质变差。下图是育种工作者选育高品质草莓的流程图。下列说法正确的是(D)A.通常采用70%的酒精和5%次氯酸钠溶液对甲进行灭菌处理B.Ⅱ过程常采用显微注射法将SMYELVCP导入草莓细胞C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ过程都属于细胞工程的操作,体现了植物细胞的全能性D.判断两种选育方法的效果时,只有方法二需要通过病毒接种实验解析:植物组织培养过程中,需要用体积分数为70%酒精和质量分数为5%次氯酸钠溶液对甲(外植体)进行消毒,不是灭菌;Ⅱ过程表示将目的基因(SMYELVCP)导入植物细胞(草莓细胞),常采用农杆菌转化法,显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方法;Ⅱ和Ⅲ过程表示通过转基因技术获得抗病毒草莓,属于基因工程技术的操作;无病毒苗应根据植株性状检测,不需要接种病毒,抗病毒苗需要通过病毒接种的方式来判断选育的效果,因此只有方法二需要通过病毒接种实验。综合提升练9.(多选)(2024·辽宁模拟)水竹是单子叶禾本科植物,易管理和培植,干净而雅致。下图为通过植物组织培养大量获得水竹幼苗的过程。下列叙述正确的是(AB)A.①过程为脱分化,②过程为再分化,②过程的实质是基因的选择性表达B.在水竹植物组织培养过程中,经过筛选可能获得有用的突变体C.愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化、有一定形态和功能的薄壁细胞D.选择水竹的叶和根尖分生区作为外植体诱导形成愈伤组织的难度相同解析:由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程,称为脱分化;脱分化产生的愈伤组织继续进行培养,又可以重新分化成根或芽等器官,这个过程叫作再分化,①过程为脱分化,②过程为再分化,②过程的实质是基因的选择性表达。在水竹植物组织培养过程中,如果受到外界压力和培养条件的影响而产生突变,从而可能获得突变体,通过对突变体进行筛选,便有可能获得有用的突变体。愈伤组织的细胞排列疏松而无规则,是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。植物组织培养是利用细胞的全能性,细胞分化程度越低全能性越容易表达,故选择水竹的叶和根尖分生区作为外植体诱导形成愈伤组织的难度不同,根尖比叶更容易。10.(多选)(2023·辽宁沈阳模拟)利用山金柑愈伤组织细胞(2n)和早花柠檬叶肉细胞(2n)进行体细胞杂交可以得到品质高、抗逆性强的杂种植株。下图是7组杂种植株核DNA和线粒体DNA来源鉴定的结果。下列分析正确的是(CD)A.获得的融合原生质体需放在无菌水中以防止杂菌污染B.用灭活病毒诱导两种细胞原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性C.可通过观察融合后细胞的颜色对杂种细胞进行初步筛选解析:获得的融合原生质体不可放置在无菌水中,否则会导致吸水涨破;病毒可诱导动物细胞融合,但不能诱导植物细胞原生质体融合;由于愈伤组织细胞不含叶绿体,而叶肉细胞含有叶绿体,因此可通过观察融合后细胞的颜色进行初步筛选;由图可知,杂种植株的线粒体DNA只来自山金柑,核DNA只来自早花柠檬,因此仍是二倍体。11.(多选)(2024·河北唐山模拟)红豆杉为珍稀植物,能产生高抗癌活性物质——紫杉醇,如图表示红豆杉的培育及生产紫杉醇的流程。下列相关叙述正确的是(BCD)A.红豆杉茎尖需要消毒后倒插入脱分化培养基中B.生长素和细胞分裂素的相对含量决定愈伤组织的生长和发育C.用液体培养基扩大培养愈伤组织生产紫杉醇需要利用植物细胞培养技术D.同一株植物不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同解析:脱分化接种时,外植体的形态学上下端不能颠倒,具体操作是外植体的形态学下端插入脱分化培养基中,所以外植体不能倒插入培养基;生长素与细胞分裂素比值高时,有利于根的分化,比值低时,有利于芽的分化,比值适中时,促进愈伤组织的形成,故在培养基中生长素和细胞分裂素的相对含量决定愈伤组织的生长和发育;离体培养单个细胞或细胞团的技术就是植物细胞培养技术,扩大培养愈伤组织常用液体培养基;同一植株不同部位的组织细胞经诱导培养获得的植株基因型不一定相同,如花粉粒培养获得的愈伤组织细胞内染色体数目是正常体细胞的一半。12.(2023·辽宁沈阳模拟)科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株,其培育过程如图所示:请据图回答下列问题。(1)过程①有时会使用蜗牛消化道提取液来降解植物细胞的细胞壁,其可能含有的成分是,此过程利用了酶的性;形成c常用化学试剂诱导。

(2)④⑤过程的技术原理是,该技术操作过程所需的培养基中除添加营养物质外,还需要添加植物激素,其目的是诱导外植体;过程⑤需要照光培养,其作用是

。

(3)植物细胞工程常用于细胞产物的工厂化生产,与传统的从植物体内提取相比,其突出优点是

。

解析:(1)过程①是制备原生质体,由于细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,根据酶的专一性可知,去除细胞壁常用的酶是纤维素酶和果胶酶,所以蜗牛消化道提取液含有的成分可能是纤维素酶和果胶酶,诱导原生质体融合时所用的化学促融剂是聚乙二醇(PEG)。(2)过程④是杂种细胞形成愈伤组织的过程,表示脱分化,⑤是愈伤组织形成植物体的过程,表示再分化,其原理为植物细胞具有全能性;植物激素在植物组织培养中的作用是调节细胞分裂与分化,在脱分化和再分化过程中起关键作用;过程⑤要进行照光培养,照光的作用是诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用。(3)该技术具有快速高效、不占用耕地,而且几乎不受季节、天气等外部环境条件的限制等的优点。答案:(1)纤维素酶和果胶酶专一PEG(聚乙二醇)(2)植物细胞具有全能性脱分化和再分化诱导叶绿素的形成,使试管苗能够进行光合作用(3)不占用耕地,几乎不受季节、天气等的限制第42讲动物细胞工程基础巩固练1.(2024·山东潍坊模拟)悬浮培养的动物细胞会因细胞密度过大、有害代谢产物积累等因素而分裂受阻。生产上常用灌流式培养避免这些现象出现。灌流式培养是在细胞培养管内,一边不断注入新鲜培养基,一边将培养液的上清液不断移出。下列相关叙述错误的是(A)A.灌流式培养的细胞会贴壁生长,但不会出现接触抑制现象B.灌流是在细胞密度达到一定浓度或营养物质低于一定浓度时进行C.过高的灌流速率会导致营养物质不能得到充分利用,造成培养基浪费D.配制灌流式培养所需培养基时应考虑细胞生存的液体环境的渗透压解析:灌流式培养的动物细胞不出现贴壁生长现象,通常也无接触抑制现象;悬浮培养的动物细胞会因细胞密度过大、有害代谢产物积累等因素而分裂受阻,而灌流是在细胞密度达到一定浓度或营养物质低于一定浓度时进行;过高的灌流速率使培养的细胞没有及时利用营养物质,会导致营养物质不能得到充分利用,造成培养基浪费;动物细胞的细胞外液的渗透压是相对稳定且适宜的,配制灌流式培养所需培养基时应考虑细胞生存的液体环境的渗透压。2.(2023·山东济宁三模)我国科学家将体外培养的猕猴胎儿成纤维细胞注入去核卵母细胞中,诱导细胞融合,然后将激活形成的重组胚胎移植到受体猴体内,发育产生了克隆猴“中中”和“华华”。科学家在克隆猴的过程中注射了组蛋白去甲基化酶Kdm4d,并同时使用了此前科学家在其他哺乳动物中使用的组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA,大大优化了克隆方法,最终获得灵长类动物克隆的首次成功。下列叙述错误的是(D)A.融合细胞中的线粒体来自两个不同亲本B.去除染色体—纺锤体复合物可获得去核卵母细胞C.表观遗传限制了猕猴成纤维细胞核全能性的表达D.克隆猴技术可用于发展生殖性克隆人解析:融合细胞是由成纤维细胞与去核卵母细胞诱导形成,则融合细胞中的线粒体来自两个不同亲本;将卵母细胞培养到中期Ⅱ后进行去核操作,“去核”即去除卵母细胞中的纺锤体—染色体复合物;科学家在重组胚胎中注射了组蛋白去甲基化酶Kdm4d和组蛋白脱乙酰酶抑制剂TSA,抑制了表观遗传,从而获得了克隆猴,由此可见,表观遗传限制了猕猴成纤维细胞核全能性的表达;在克隆人的问题上,我国政府的态度是禁止生殖性克隆人,坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)。3.(2023·山东烟台模拟)在某靶向膜蛋白抗体药物的研发过程中,利用脂质体将含有膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒导入宿主动物细胞进行增殖,最终获得膜蛋白胞外段,以此作为抗原对小鼠进行免疫,进而制备相应的单克隆抗体。下列叙述错误的是(C)A.含膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒需被包裹在脂质体内部B.对贴壁生长的动物细胞进行传代培养时,需使用胰蛋白酶处理C.经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外培养时可持续分泌单克隆抗体D.将抗膜蛋白单克隆抗体与药物偶联,可以用来靶向治疗某些疾病解析:含膜蛋白胞外段基因的病毒颗粒被包在脂质体双分子层中,即脂质体内部;动物细胞传代培养时需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴壁生长的细胞,使之脱落;经特定抗原免疫过的B淋巴细胞在体外无增殖能力,无持续分泌单克隆抗体能力;单克隆抗体本身不能杀伤肿瘤细胞,能利用其特异性将药物作用于病变细胞,起到靶向治疗的作用。4.(2023·山东烟台一模)科学家通过两个关键因子诱导DNA去甲基化,将人类多能干细胞转化为8细胞阶段全能性胚胎样细胞(8CL细胞),相比于诱导多能干细胞(iPS细胞),它不仅能分化成胎盘组织,还有潜力发育成更成熟的器官。下列说法错误的是(D)A.DNA去甲基化未改变靶基因的碱基排序,利于基因的表达B.体外培养时,细胞密度、有害代谢物等可影响8CL细胞的增殖C.利用iPS细胞诱导产生的器官进行移植,理论上可避免免疫排斥反应D.制备8CL细胞的过程,细胞的形态、结构和功能不发生改变解析:DNA去甲基化其碱基排序未改变,利于基因的表达;体外培养时,8CL细胞的增殖受细胞密度、有害代谢物等的影响;iPS细胞来自自身,利用iPS细胞诱导产生的器官进行移植,理论上可避免免疫排斥反应;制备8CL细胞的过程,细胞发生了分化,细胞的形态、结构和功能均发生改变。5.我国培育出了首例携带赖氨酸基因的转基因克隆奶牛,培育过程如图。在转基因克隆奶牛的乳汁中可获得高赖氨酸含量蛋白,下列叙述错误的是(D)A.使用的供体牛胚胎成纤维细胞一般选用传代10代以内的细胞B.MⅡ期的卵母细胞通过显微操作去核C.去核卵母细胞的细胞质可使体细胞核的全能性得以表达D.赖氨酸基因仅存在于转基因克隆牛乳腺细胞中并成功表达解析:由题图可知,含有赖氨酸基因的重组细胞经过有丝分裂和分化得到早期胚胎,进而发育成转基因动物,赖氨酸基因存在于转基因克隆牛的所有细胞中。6.(2024·山东济宁模拟)为了解决杂交瘤细胞在传代培养中出现来自B淋巴细胞的染色体丢失的问题,研究者除了用抗原刺激之外,还用EBV(一种病毒颗粒)感染动物B淋巴细胞,并使之成为“染色体核型稳定”的细胞株。上述细胞株能够在HAT选择培养基中存活,但对乌本苷(Oua)敏感,图示为该实验操作示意图。下列叙述合理的是(A)A.杂交瘤细胞产生的抗体能针对相应抗原而不针对EBVB.导致EBV转化细胞和骨髓瘤细胞死亡的原因完全相同C.HAT培养基和Oua筛选去除的均是未融合的EBV转化细胞D.灭活病毒诱导细胞融合的原理是促进骨髓瘤细胞和B细胞的核融合解析:由题意可知,本实验中EBV的作用是使B细胞染色体核型更稳定,而不是刺激B细胞分化成浆细胞产生抗体,所以该杂交瘤细胞产生的抗体能针对相应抗原而不针对EBV;EBV转化细胞由于不能增殖而死亡,骨髓瘤细胞由于对乌本苷(Oua)敏感而死亡,原因不同;HAT培养基筛选去除的是未融合和同种核融合的骨髓瘤细胞,乌本苷(Oua)对未融合的EBV转化细胞起筛选作用;灭活的病毒诱导细胞融合的原理是病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞相互凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,细胞发生融合,即主要促进骨髓瘤细胞和B淋巴细胞膜的融合。7.一系列实验证明细胞膜具有流动性,荧光抗体免疫标记实验就是其中的一个典型例子。下图表示了人细胞、鼠细胞融合的过程,研究中分别将带有绿色荧光、能与人体细胞膜上HLA抗原特异性结合的抗体和带有红色荧光、能与小鼠细胞膜上H2抗原特异性结合的抗体放入细胞培养液中,对人细胞、鼠细胞进行标记。下列有关该实验的叙述不正确的是(C)A.要使实验现象明显,可以适当提高细胞培养液的温度B.选取不同生物细胞进行融合是因为不同生物细胞表面抗原差异较大C.实验表明不同种生物细胞可以杂交,而同种生物细胞不能进行融合D.实验结果可以直接证明细胞膜上的蛋白质分子可以运动解析:细胞膜的流动性与温度有关,可适当提高温度,使分子热运动加快,代谢也加快,细胞膜流动加速;因为采用了免疫荧光标记法,而同类生物细胞膜上的蛋白质相似程度很大,因而难以找到特异性蛋白,采用异种生物细胞可以达到这一目的;因为不同细胞的细胞膜结构基本相似,因而同种或不同种生物细胞可以相互融合;细胞膜融合实验表明了细胞膜的磷脂分子与蛋白质分子均是可以运动的。8.(2023·山东青岛三模)6磷酸葡萄糖脱氢酶(G6PD)有F和S两种类型,分别由一对等位基因XF和XS编码。基因型为XFXS的女性体细胞中的两个X染色体,会有一个随机失活。将基因型为XFXS的女性皮肤组织用胰蛋白酶处理后先进行细胞的原代培养,再对不同的细胞分别进行单克隆培养。分别对原代培养和单克隆培养的细胞进行G6PD蛋白电泳检测,结果如图所示。下列说法错误的是(D)A.该过程用到的主要细胞工程技术是动物细胞培养B.用胰蛋白酶处理皮肤组织可使其分散成单个细胞C.原代培养细胞电泳图有2个条带是因为同时检测了多个细胞D.单克隆培养的细胞1、2、4、5、8、9与3、6、7所含基因不同解析:无论是原代培养还是单克隆培养,用到的主要细胞工程技术是动物细胞培养;动物细胞之间的蛋白质,被胰蛋白酶或胶原蛋白酶分解,分散成单个细胞;结合题干,基因型为XFXS的女性体细胞中的两个X染色体,会有一个随机失活,一个细胞中6磷酸葡萄糖脱氢酶电泳后只显示一个条带,原代培养的细胞电泳有2个条带,故同时检测了多个细胞;单克隆培养的细胞,是通过有丝分裂得到的增殖的细胞,故单克隆培养的细胞1、2、4、5、8、9与3、6、7所含基因相同,表达的基因不相同。9.如图为体细胞核移植的操作过程,据图回答下列问题。(1)经体细胞核移植得到的克隆动物与提供体细胞核的动物的性状(填“一定”或“不一定”)完全相同,理由是

。

(2)图中克隆动物的产生过程涉及的现代生物工程技术有动物体细胞核移植、(答出两个)。

(3)图中克隆胚胎的将来发育成动物的胎盘和胎膜。克隆胚胎能在代孕母体内存活,从免疫学的角度解释,其原因是

。

(4)胚胎干细胞可来源于。胚胎干细胞具有很强的分裂和分化能力,分化的实质是发生了。请你列举一个胚胎干细胞的用途:

。

解析:(1)经体细胞核移植得到的克隆动物与提供体细胞核的动物的性状不一定完全相同,原因是去核卵母细胞的细胞质中含有少量的遗传物质,可能会影响性状。(2)克隆动物的产生过程一般是先进行体细胞及卵母细胞的培养,当卵母细胞培养到MⅡ期时进行核移植,形成重构胚,经早期胚胎培养后,进行胚胎移植,该过程中利用的生物工程技术有动物体细胞核移植、动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植等。(3)囊胚时期沿透明带内壁扩展和排列的、个体较小的细胞称为滋养层细胞,它们将来发育成胎盘和胎膜。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应,这为克隆胚胎能在代孕母体内存活提供了可能。(4)胚胎干细胞可来源于早期胚胎。分化是使细胞在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,本质上是发生了基因的选择性表达。通过诱导胚胎干细胞进行定向分化从而进行自体器官移植,可以解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题,胚胎干细胞还可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究等。答案:(1)不一定去核卵母细胞的细胞质中含有少量的遗传物质,可能会影响性状(合理即可)(2)动物细胞培养、早期胚胎培养、胚胎移植(答出两个即可)(3)滋养层细胞受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应(4)早期胚胎基因的选择性表达通过诱导胚胎干细胞进行定向分化从而进行自体器官移植,解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题;用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究(其他答案合理即可)综合提升练10.(多选)(2023·河北衡水模拟)iPS细胞被称为诱导多能干细胞,可通过转入相关因子来制备。iPS细胞最初是由成纤维细胞转化而来,后来发现已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导成该类细胞。下列说法正确的是(AB)A.导入的物质可以是DNA、蛋白质,还可用小分子物质来诱导B.iPS细胞的体外培养需要在无菌的CO2培养箱中进行C.T细胞、B细胞能被诱导为iPS细胞,说明体内细胞的分化是可逆的D.与胚胎干细胞相比,iPS细胞的优点是分裂能力强,分化程度低解析:目前科学家已尝试采用多种方法来制备iPS细胞,包括借助载体将特定的基因导入细胞中,直接将特定的蛋白导入细胞中或者用小分子化合物等来诱导形成iPS细胞;iPS细胞的体外培养是利用动物细胞培养技术,需要在无菌的CO2培养箱中进行培养;T细胞、B细胞能被诱导为iPS细胞,说明离体的已分化的细胞经过诱导可转化为能分裂、分化的状态;胚胎干细胞和iPS细胞均具有分裂能力强、分化程度低的特点。11.(多选)(2023·河北邢台期末)为了检测药物X、Y和Z的抗癌效果,在细胞培养板的每个孔中加入相同数量的肺癌细胞使其贴壁生长。实验组分别加入等体积相同浓度的溶于二甲基亚矾(溶剂)的药物X、Y或Z,培养过程及结果如图所示。下列叙述错误的是(BD)实验结果见下表:组别细胞数目/(个/孔)对照7.8×106药物X6.7×104药物Y5.3×105药物Z8.0×106A.对照组中需加入等体积的二甲基亚矾溶剂即可B.细胞培养液中通常需要加入一定量的抗生素防止病毒污染C.计数时可用胰蛋白酶处理贴壁细胞,使肺癌细胞脱落下来D.根据实验结果,三种药物均具有抗癌效果,但药物X的抗癌效果最好解析:加入等体积的二甲基亚矾溶剂作为空白对照,排除体积和溶剂等无关因素的影响;抗生素具有杀菌(不是杀病毒)作用,为防止培养液被污染,可在培养液中加入一定量的抗生素;要使贴壁细胞从瓶壁上分离下来,需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理;分析实验结果,加入药物X的癌细胞个数是6.7×104,加入药物Y的癌细胞个数是5.3×105,说明药物X的抗癌效果比药物Y好,加入药物Z的癌细胞个数是8.0×106,与空白对照相比无抗癌作用。12.(多选)(2023·辽宁沈阳联考)骨髓瘤细胞由于缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT-),在HAT培养液中会出现DNA合成障碍而无法生长。下图为用于生产单克隆抗体的某杂交瘤细胞制备过程,下列叙述错误的是(ABD)A.图中杂交瘤细胞无须再筛选,可直接生产单克隆抗体B.选择免疫的B细胞制备杂交瘤细胞主要是因为它可在HAT培养液中生长增殖C.灭活的病毒可使细胞膜上部分分子重新排布而诱导细胞融合D.单克隆抗体可直接消灭靶细胞,因而可用于癌症的治疗解析:由于从免疫的动物体内提取的B淋巴细胞有多种,因此形成的杂交瘤细胞不一定产生所需的抗体,故图中杂交瘤细胞还需要进行抗体阳性检测,以进一步筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞;免疫的B细胞含有次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶,但其自身不增殖,选择免疫的B细胞制备杂交瘤细胞主要是因为其能产生特异性抗体;灭活的病毒表面含有的糖蛋白和一些酶能够与细胞膜上的糖蛋白发生作用,使细胞互相凝聚,细胞膜上的蛋白质分子和脂质分子重新排布,细胞膜打开,诱导B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合;单克隆抗体可与抗原发生特异性结合,从而使其携带的药物靶向性杀死癌细胞,单克隆抗体不能直接消灭靶细胞。13.(2024·河北唐山模拟)S蛋白是某病毒早期检测和监控疾病进程的重要指标。研究人员按照下图所示流程研制抗S蛋白的单克隆抗体。请回答下列有关问题。(1)免疫小鼠时,一般需要多次间隔注射S蛋白,目的是。(2)图中细胞生存的适宜pH为7.2～7.4,维持pH相对稳定的措施有

(写出2种)。图中细胞培养要使用液体培养基,理由是

。

(3)在筛选2中,需要将杂交瘤细胞适当稀释至约10个/mL,且每孔滴入0.1mL细胞稀释液,其目的是

。

专家指出,即使有抗S蛋白单克隆抗体也不能替代该病毒疫苗接种,简要说明理由:

。

(4)研究抗S蛋白单克隆抗体的灵敏度,结果如下表所示,请据表分析医学检测中出现“假阴性”结果的原因是

。

样品检测结果S蛋白标准品(10U/mL)+++蛋白标准品(5U/mL)+蛋白标准品(2.5U/mL)-该病毒培养物+++患者血清++患者血清稀释100倍-正常人血清-注:“+”表示阳性,“-”表示阴性。解析:(1)由“多次间隔注射”,并联系“二次免疫”,可知多次间隔注射S蛋白,目的是刺激机体产生免疫反应,获得更多的能产生抗S蛋白抗体的B淋巴细胞。(2)动物细胞生存的适宜pH为7.2～7.4,维持pH相对稳定的措施有向培养基中加入pH缓冲液、放入CO2培养箱中培养等。液体培养基与动物细胞生存的液体环境相近,有利于动物细胞直接与液体环境进行物质交换(或有利于动物细胞吸收营养物质和排出代谢废物),故细胞培养要使用液体培养基。(3)分析题中的数据“约10个/mL,且每孔滴入0.1mL细胞稀释液”,得出每个孔只有1个细胞,达到单克隆培养的目的,从而获得由单个细胞繁殖而来的细胞群,提高抗体的纯度。该病毒疫苗主要针对健康人群,起免疫预防作用;抗S蛋白单克隆抗体主要针对已感染该病毒患者,起免疫治疗作用,二者作用不同,不能互相替代。(4)分析题表数据,对比不同浓度标准品、不同浓度患者血清的检测结果,得出医学检测中出现“假阴性”结果的原因是该病毒数量较少,血清中S蛋白浓度过低,单克隆抗体无法将其检验出来。答案:(1)获得更多的能产生抗S蛋白抗体的B淋巴细胞(2)向培养基中加入pH缓冲液、放入CO2培养箱中培养液体培养基与动物细胞生存的液体环境相近,有利于动物细胞直接与液体环境进行物质交换(或有利于动物细胞吸收营养物质和排出代谢废物)(3)使每个孔内不多于一个细胞,以达到单克隆培养病毒疫苗主要针对健康人群,起免疫预防作用;抗S蛋白单克隆抗体主要针对已感染该病毒患者,起免疫治疗作用,二者作用不同,不能互相替代(4)该病毒数量较少,血清中S蛋白浓度过低,单克隆抗体无法将其检验出来第43讲胚胎工程基础巩固练1.(2023·山东烟台二模)科研人员利用类囊胚发现了胚胎早期发育的基本机制:外胚层细胞可分泌诱导因子,诱导滋养层细胞的自我更新和分化;滋养层细胞具有侵袭和浸润的功能,可通过分泌的细胞因子、生长因子和激素等行使妊娠识别作用以及使胚胎侵入子宫内膜的作用。下列说法错误的是(B)A.滋养层细胞具有增殖和分化的能力,将来发育成胎膜和胎盘B.滋养层细胞分泌的细胞因子可能参与局部的免疫调节,使受体不对外来异种生物胚胎产生免疫排斥反应C.滋养层细胞具有侵袭和浸润的功能,有利于胚胎的着床D.对囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良转基因动物解析:滋养层细胞具有增殖和分化的能力,将来发育成胎膜和胎盘,进而实现胚胎与母体之间的联系;滋养层细胞分泌的细胞因子可能参与局部的免疫调节,使受体不对外来同种生物胚胎产生免疫排斥反应;滋养层细胞具有侵袭和浸润的功能,促使胚胎侵入子宫内膜,进而有利于胚胎的着床;内细胞团具有发育的全能性,因而对囊胚的内细胞团进行转基因改造可获得优良转基因动物。2.(2024·河北邯郸模拟)研究发现,小鼠四倍体胚胎具有发育缺陷,只能发育成胎盘等胚胎以外的结构。ES细胞能够诱导分化成胎儿所有的细胞类型,但很难分化成胎盘。四倍体胚胎与ES细胞嵌合体会使二者发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中四倍体胚胎只能发育成胚外组织。下列叙述正确的是(D)A.嵌合体中的ES细胞可诱导分化成各种类型的细胞B.由嵌合体得到的ES小鼠的遗传物质来自四倍体胚胎和ES细胞C.嵌合体胚胎移植时,可通过对受体注射免疫抑制剂来提高移植成功率D.不同生物进行胚胎移植的时间不同,但都不晚于囊胚期解析:ES细胞能够诱导分化成胎儿所有的细胞类型,但ES细胞很难分化成胎盘,可见嵌合体中的ES细胞不能诱导分化成各种类型的细胞;四倍体胚胎与ES细胞嵌合体会使二者发育潜能相互补偿,可得到ES小鼠,其中四倍体胚胎只能发育成胚外组织,所以嵌合体发育成的ES小鼠基因型与供体细胞ES细胞的基因型相同,遗传物质来自ES细胞;嵌合体胚胎发育至桑葚胚或囊胚期再移入与之生理状态相同的小鼠子宫内就可继续发育,外来胚胎移入子宫不会引起免疫排斥,因此无须对受体注射免疫抑制剂来提高移植成功率。3.(2023·湖南张家界二模)常见的辅助生殖技术有两种:一种叫人工授精,即通过人工的方法,把精液或者精子送到雌性的生殖道,达到增加怀孕概率的目的;第二种辅助生殖技术是试管动物,主要涉及体外受精、胚胎体外培养和胚胎移植等技术。下列叙述错误的是(A)A.人工授精后形成的早期胚胎立即与母体子宫建立联系B.辅助生殖技术不一定会用到胚胎移植C.与克隆动物不同,试管动物的培育属于有性生殖D.人工授精和试管动物技术都要注意受体的生殖周期解析:人工授精后形成的早期胚胎在一定时间内并未与母体子宫建立组织上的联系;如果是人工授精的方式进行辅助生殖技术,就不需要胚胎移植;克隆技术属于无性繁殖,试管动物的培育涉及精卵结合,属于有性生殖;受体的生殖周期将影响人工授精和试管动物技术的成功率。4.(2024·山东淄博模拟)科研人员从小鼠的皮肤细胞中提取出干细胞,并将这些干细胞重新编程为原始态的胚胎干细胞(ESCs)。通过表达相关基因,将ESCs分化成为原始内胚层细胞和滋养层干细胞,并混合胚胎干细胞,将这三种细胞按照一定比例置入培养基培育3天,构建出胚胎模型,然后将其置于“人造机械子宫”中进行培养。这个小鼠的“合成胚胎”与自然胚胎非常相似,拥有一颗跳动的“心脏”、胎盘、卵黄囊,以及形成中的血管组织等,最终这个“合成胚胎”在存活了8天后死亡。下列说法正确的是(C)A.ESCs分化成原始内胚层细胞和滋养层干细胞的过程不受基因控制B.“合成胚胎”具有与自然胚胎相同的结构和功能C.“人造机械子宫”应为无菌、无毒并添加有血清的液体环境D.早期胚胎培养技术为将来合成器官组织用于移植和治疗疾病提供了新途径解析:ESCs分化成原始内胚层细胞和滋养层干细胞的过程是细胞的分化过程,受基因的控制;“合成胚胎”在存活了8天后死亡,与自然胚胎的结构和功能不同;“人造机械子宫”应为无菌、无毒的液体环境,动物细胞的培养还应该添加血清;胚胎工程为将来合成器官组织用于移植和治疗疾病提供了新途径,但仅靠早期胚胎培养技术难以实现。5.(2023·湖南长沙联考)动物细胞培养是动物克隆的基础,如下图所示,a、b、c表示现代生物工程技术,①②③分别表示其结果。下列说法正确的是(B)A.a如果是核移植技术,则①体现了动物细胞的全能性B.b如果是体外受精技术,②的产生属于有性生殖,该技术为良种家畜快速大量繁殖提供了可能C.c如果是胚胎分割技术,③中个体的基因型和表型一定相同D.①②③中的受体(代孕母体)均需经过一定的激素处理,以达到超数排卵和同期发情的目的解析:a如果是核移植技术,则①体现了动物细胞核的全能性;b如果是体外受精技术,②的产生属于有性生殖,该过程可获得大量的胚胎,因而可为良种家畜快速大量繁殖提供了可能;胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,但表型不一定完全相同,因为表型还受环境的影响;①②③过程中均需要胚胎移植技术,其中的受体均需注射相关激素,以达到同期发情的目的,但不需要对受体进行超数排卵。6.(2023·山东潍坊模拟)我国研究人员首次进行了大熊猫异种克隆的研究工作,利用兔得到克隆大熊猫幼崽,标志着异种核质相容的问题得到解决。下图是该研究的流程图。下列说法正确的是(B)A.诱导超数排卵时选用孕激素,可以特异性地作用于性腺B.步骤甲可以将大熊猫供体细胞注入兔去核的MⅡ期卵母细胞中C.核移植成功后培育得到的重组胚胎在囊胚和原肠胚时期移入兔子宫为宜D.利用胚胎分割将桑葚胚的内细胞团和滋养层细胞均等分割,可以得到同卵多胎解析:诱导超数排卵时选用促性腺激素,由于性腺上有其受体,故可作用于性腺;步骤甲可以将大熊猫供体细胞通过显微注射法注入兔去核的MⅡ期卵母细胞中;核移植成功后培育得到的重组胚胎在桑葚胚或囊胚时期移入兔子宫为宜;利用胚胎分割将囊胚期的内细胞团细胞均等分割,可以得到同卵多胎。7.(2023·辽宁沈阳模拟)第三代试管婴儿技术(PGD/PGS)是对早期胚胎细胞进行基因诊断和染色体检测后再进行胚胎移植,流程如图所示。图中检测包括PGD、PGS(PGD是指胚胎植入前的基因诊断,PGS是指胚胎植入前的染色体数目和结构检测)。下列叙述正确的是(A)A.采集的卵子需培养至MⅡ期才能与获能的精子进行受精B.PGD和PGS技术可分别用于筛选唐氏综合征和红绿色盲C.进行胚胎移植前需要对夫妻双方进行免疫检查D.取“理想胚胎”的内细胞团细胞进行PGS检测以确定婴儿性别解析:体外受精时,需要将所采集到的卵母细胞在体外培养至MⅡ期,才可以与获能的精子完成受精作用;PGD是指胚胎植入前的基因诊断,可用于筛选红绿色盲,PGS是指胚胎植入前的染色体数目和结构检测,可用于筛选唐氏综合征;受体子宫对外来胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因此进行胚胎移植前不需要对夫妻双方进行免疫检查;取“理想胚胎”的滋养层细胞进行PGS检测可以确定婴儿性别。8.原肠运动是指囊胚细胞有规则地移动,使未来的内胚层和中胚层细胞迁入胚胎内部,而未来的外胚层细胞铺展在胚胎的表面,从而形成原肠胚,是早期胚胎发育最特殊的阶段,细胞会从几百个增加到几千、几万个。下列说法正确的是(B)A.卵裂期胚胎中细胞数量不断增加,胚胎总体积不断增大B.如果早期胚胎不能正常孵化,胚胎就无法继续发育C.取原肠胚外胚层细胞做染色体分析鉴定胚胎的性别D.囊胚细胞在胚胎早期发育时的分化程度是最大的解析:卵裂期胚胎中细胞数量不断增加,胚胎总体积并不增加;取滋养层细胞进行性别鉴定;原肠胚阶段在胚胎早期发育时分化程度最大。9.(2023·湖北武汉模拟)我国在灵长类转基因动物研究方面达到世界领先水平。如图是转基因猕猴培育过程示意图,据图回答下列问题。(1)过程②中常用法将目的基因导入受精卵。

(2)如果过程⑤在体外进行,那么卵母细胞需要培养到期,精子需要获能。受精过程中(填结构名称)发生的生理反应阻止多精入卵。

(3)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可采用胚胎分割技术,在对囊胚阶段的胚胎分割时,要注意。(4)⑤精子和卵子在体外受精后,需将受精卵培养到时期再进行过程⑦。过程⑥中的卵裂期胚胎总体积的变化情况为。解析:(1)过程②表示将目的基因导入受精卵,常采用的方法为显微注射法。(2)⑤过程表示体外受精,在体外进行,需要将所采集到的卵母细胞在体外培养到MⅡ期,才可以与获能精子完成受精作用。受精过程中透明带和卵细胞膜发生的生理反应阻止多精入卵。(3)若要同时获得多只与此转基因猕猴相同的小猴,可对早期胚胎进行胚胎分割,对囊胚期的胚胎进行分割时,需要对囊胚的内细胞团进行均等分割,否则会影响分割后胚胎的进一步发育。(4)⑤精子和卵子在体外受精后,需将受精卵培养到桑葚胚或囊胚时期再进行过程⑦,过程⑦为胚胎移植,过程⑥表示早期胚胎培养,卵裂期是在透明带内进行的,细胞进行有丝分裂,细胞数量不断增加,但胚胎总体积并不增加。答案:(1)显微注射(2)MⅡ透明带和卵细胞膜(3)将内细胞团均等分割(4)囊胚或桑葚胚不增加综合提升练10.(多选)(2023·河北石家庄联考)胚胎工程理论的发展和技术的应用提高了良种奶牛的繁育速度,保证了我国高品质牛奶的充足供应。如图表示繁殖良种奶牛以及获取胚胎干细胞的流程,下列叙述正确的是(BD)A.体外受精与体内受精不同的是体外受精前精子需要获能B.进行①胚胎分割后获得的2个健康胚胎的遗传性状相同C.可从早期囊胚(b)中的滋养层细胞获得胚胎干细胞(e)D.进行②胚胎移植时能否成功,与供体和受体的生理状态有关解析:体内受精时,精子在雌性动物的生殖道内获能,体外受精前精子需要在专门的获能液中获能;进行①胚胎分割属于无性生殖,故分割后获得的2个健康胚胎的遗传性状相同;可从早期囊胚(b)中的内细胞团细胞获得胚胎干细胞;进行②胚胎移植时能否成功,与供体和受体的生理状态有关。11.(多选)(2024·河北邯郸模拟)科学家利用基因编辑与克隆技术培育了十余种基因编辑猪,用于异种器官移植研发。基因编辑猪的培育流程如图所示,下列叙述正确的是(AB)A.可对1号猪注射促性腺激素以收集更多的卵母细胞B.对2号猪的细胞进行基因编辑时,可除去抗原决定基因C.为提高胚胎移植成功率,可对2号猪和3号猪进行同期发情处理D.若不考虑变异,4号猪的性状与2号猪完全相同解析:促性腺激素可促进卵泡的发育和排卵,对1号猪注射促性腺激素促进其超数排卵,可收集更多的卵母细胞;除去2号猪细胞的抗原决定基因,可减轻器官移植时的免疫排斥反应;为提高胚胎移植成功率,应对1号猪和3号猪进行同期发情处理;4号猪的细胞核遗传物质来自经过基因编辑的2号猪的细胞核,细胞质遗传物质来自1号猪,故4号猪的性状与2号猪不完全相同。12.(多选)(2024·辽宁朝阳月考)某研究院使用单倍体胚胎干细胞和基因编辑技术创造出了一种特殊的“染色体融合”小鼠,他们利用3种不同染色体的整合方案人为编辑染色体,将实验小鼠标准的40条染色体改造为38条。图中展示的是该操作的流程,其中1过程是进行染色体整合,2过程是将一个细胞注入另一个细胞。下列相关叙述中错误的是(BCD)A.1过程中发生的变异为染色体结构和数量变异B.2过程利用的方法是显微注射,随机将3种不同染色体整合细胞进行融合C.4是内细胞团,将来发育为胎膜和胎盘D.在进行5前需要对受体小鼠进行免疫检测,防止小鼠对移植胚胎的排斥解析:1过程中发生了染色体数量的变异,从20条变为19条,且在融合的过程中,进行“染色体融合”,存在染色体结构的变异;2过程的目的是使染色体数量加倍,使用方法是显微注射,需要对两个相同的单倍体细胞进行融合操作;4是滋养层细胞,将来发育为胎膜和胎盘;小鼠子宫对外来胚胎一般不发生免疫排斥,所以不需要进行免疫检测。13.(2023·湖南长沙模拟)荷斯坦奶牛的产奶量很高,某良种公司引进了纯种荷斯坦奶牛,欲利用现代生物工程技术实现优良品种的快速繁殖,其操作流程设计如下图,请回答下列问题。(1)胚胎工程的理论基础是

。

(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,通过途径1繁育小牛时,可以对供体进行处理,但毕竟供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行以提高胚胎的利用率,相对于途径1、2,途径3在提供胚胎数量方面具有更大优势的理由是

。

(3)为了繁育更多的母牛,除了途径3外,途径1、2都需要对早期胚胎进行性别鉴定。LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应,根据扩增产物的有无进行性别鉴定的方法。表LAMP法胚胎性别鉴定结果判定类别反应液Ⅰ管反应液Ⅱ管结果判定样品1++雄性样品2-+雌性样品3+-需重做样品4--需重做注:“+”表示有扩增产物,“-”表示无扩增产物。根据LAMP法性别鉴定的原理,在反应液Ⅰ管中加入的是的引物,反应液Ⅱ管中加入的是

的引物,样品3、4需要重做的原因是

。

解析:(1)胚胎工程的理论基础是哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律。(2)为了充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,可以对供体进行超数排卵处理,使其产生更多的卵细胞。由于供体母牛提供的卵子总量有限,因而可通过途径2,对早期胚胎进行胚胎分割以提高胚胎的利用率。途径3中供体1提供细胞核,供体2提供细胞质,经过核移植技术形成重组细胞,并发育形成早期胚胎,再移植到受体子宫发育成小牛,与途径1、2相比,途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供,来源广泛。(3)LAMP法是利用可特异性识别牛胚胎细胞中存在的雄性特异核酸序列的引物及可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物进行核酸的扩增反应,即反应液管中加入的是特异性识别雄性特异核酸序列的引物或者是可特异性识别雌雄共同核酸序列的引物,样品1判定结果是雄性,样品1的反应液Ⅰ管和Ⅱ管都有扩增产物;样品2判定结果是雌性,样品2的反应液Ⅱ管有扩增产物,Ⅰ管没有,因此判断反应液Ⅰ管中加入的是特异性识别雄性特异核酸序列的引物,反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物。无论雌雄,反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物,肯定会有扩增产物存在,但表格中没有扩增产物,因此样品3、4需要重做。答案:(1)哺乳动物受精和早期胚胎发育的规律(2)超数排卵胚胎分割途径3中供体1可提供大量的体细胞,而卵母细胞可由体质健康和繁殖能力强的本地牛提供,来源广泛(3)特异性识别雄性特异核酸序列特异性识别雌雄共同核酸序列反应液Ⅱ管中加入的是特异性识别雌雄共同核酸序列的引物,理论上无论雌雄,反应液Ⅱ管都能扩增出产物第44讲基因工程的基本工具和基本操作程序基础巩固