2019-2020年高中生物專題2細胞工程2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)練習新人教版選修.doc

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2019-2020年高中生物專題2細胞工程2.2.1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)練習新人教版選修 1．對某種動物的肝腫瘤細胞進行細胞培養(yǎng)，下列說法正確的是(　　) A．取單個肝腫瘤細胞進行培養(yǎng)，獲得細胞群的方法不屬于克隆培養(yǎng)法 B．細胞培養(yǎng)過程中不需考慮細菌的污染問題 C．該培養(yǎng)液也能用來培養(yǎng)乙肝病毒 D．在原代培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)的細胞最終也會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象 解析：A選項的描述屬于細胞層次的克隆，A項錯誤。培養(yǎng)液受細菌污染后，其中營養(yǎng)成分要發(fā)生改變，不利于細胞的培養(yǎng)，B項錯誤。病毒的生存離不開細胞，用培養(yǎng)液不能培養(yǎng)病毒，C項錯誤。一般的細胞繁殖10代后，將停止增殖，D項正確。 答案：D 2．動物細胞培養(yǎng)過程的順序是(　　) ①原代培養(yǎng)?、趥鞔囵B(yǎng)?、塾靡鹊鞍酌柑幚斫M織，形成分散的細胞懸液 A．①②③　　　　 B．①③② C．②①③ D．③①② 解析：動物細胞培養(yǎng)過程的程序為選取幼齡動物或早期胚胎組織作培養(yǎng)材料→用胰蛋白酶處理組織，制備細胞懸液→原代培養(yǎng)→傳代培養(yǎng)。 答案：D 3．用于動物細胞培養(yǎng)的組織和細胞大都取自胚胎或出生不久的幼齡動物的器官或組織，其主要原因是這樣的組織或細胞(　　) A．容易產(chǎn)生各種變異 B．具有更高的全能性 C．取材十分方便 D．分裂增殖的能力強 解析：用于培養(yǎng)的細胞大都取自胚胎或幼齡動物的器官或組織，主要因為胚胎或幼齡動物的器官或組織分裂能力旺盛。 答案：D 4．某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性，準備對某種動物的肝腫瘤細胞(甲)和正常肝細胞(乙)進行動物細胞培養(yǎng)。下列敘述正確的是(　　) A．制備肝細胞懸液時，可用胃蛋白酶處理肝組織塊 B．恒溫培養(yǎng)箱中的CO2濃度維持在5%左右，以促進細胞呼吸 C．為了保證細胞培養(yǎng)所需的無毒環(huán)境，需大量添加各種抗生素 D．本實驗應設(shè)置對照實驗，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小 解析：在利用肝組織塊制備肝細胞懸液時，常用胰蛋白酶，不能使用胃蛋白酶，因為胃蛋白酶需要在強酸環(huán)境下才能起作用，但這樣的環(huán)境不適于細胞生存，A項錯誤；細胞培養(yǎng)應在含CO2恒溫培養(yǎng)箱中進行，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH值，B項錯誤；抗生素是用來殺菌的，不是殺病毒的，C項錯誤；本實驗應設(shè)置對照實驗，用添加甲藥物、乙藥物的培養(yǎng)液分別培養(yǎng)細胞，根據(jù)變異細胞占培養(yǎng)細胞的比例，以檢測藥物對甲、乙的毒性大小，D項正確。 答案：D 5．如圖表示動物細胞培養(yǎng)程序圖，請據(jù)圖回答下列問題。 ↓ ②________ ③處理組織分散成單個細胞 ↓ ④制成________ ↓ ⑤轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進行培養(yǎng) ↓ ⑥處理貼壁細胞分散成單個細胞，制成________ ↓ ⑦轉(zhuǎn)入培養(yǎng)液中進行培養(yǎng) (1)過程②表示________________________________________。 (2)過程③和⑥用________處理組織或貼壁細胞分散成單個細胞，這樣做的目的是_______________________________________ ________________________________。 (3)④和⑥的過程都要把分散的細胞制成__________________。 (4)過程⑤進行的細胞培養(yǎng)是________，細胞適于____生長增殖。 (5)過程⑦進行的細胞培養(yǎng)是________，一般傳至______代后就不易傳下去了，傳至________繼續(xù)培養(yǎng)時，增殖會逐漸緩慢，以至于完全停止，部分細胞的________會發(fā)生改變。繼續(xù)培養(yǎng)時，少部分細胞發(fā)生了________，朝著等同于________的方向發(fā)展。 解析：進行動物細胞培養(yǎng)時，首先將組織塊剪碎，用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理，使其分散成許多單個細胞，然后，用培養(yǎng)液將分散的細胞稀釋制成細胞懸液，再將細胞懸液放入培養(yǎng)瓶內(nèi)，置于適宜環(huán)境中培養(yǎng)。懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。以后，細胞進行有絲分裂，數(shù)目不斷增多。當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。人們通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為原代培養(yǎng)。貼滿瓶壁的細胞需要重新用胰蛋白酶等處理，然后分別繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)過程通常被稱為傳代培養(yǎng)。 答案：(1)剪碎組織　(2)胰蛋白酶　解除由于接觸對細胞生長和繁殖的抑制　(3)細胞懸液　(4)原代培養(yǎng)　貼壁　(5)傳代培養(yǎng)　10　10～50代　細胞核型　突變　癌細胞 A級　基礎(chǔ)鞏固 1．動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的重要區(qū)別在于(　　) A．培養(yǎng)基不同 B．動物細胞培養(yǎng)不需要在無菌條件下進行 C．動物細胞可以傳代培養(yǎng)，而植物細胞不能 D．動物細胞能夠大量培養(yǎng)，而植物細胞只能培養(yǎng)成植株 解析：此題考查的是動物細胞培養(yǎng)與植物組織培養(yǎng)的區(qū)別與聯(lián)系。動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基不同，動物細胞一般用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，而植物組織培養(yǎng)一般用固體培養(yǎng)基，與植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基相比，動物細胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基中還要加動物血清等，A項正確。它們都是在無菌條件下進行的，都可以傳代培養(yǎng)，且都能夠大量培養(yǎng)。B、C、D項的敘述有誤。 答案：A 2．下列關(guān)于動物細胞培養(yǎng)的說法正確的是(　　) A．連續(xù)細胞系不具有異倍體核型 B．動物組織細胞間的膠原纖維可用纖維素酶水解 C．原代培養(yǎng)細胞、有限細胞系比無限細胞系、腫瘤細胞更容易克隆 D．提高動物細胞克隆形成率需要以滋養(yǎng)細胞支持生長及激素刺激等條件 解析：連續(xù)細胞系大多數(shù)具有異倍體核型；動物組織細胞間的膠原纖維的主要成分是膠原蛋白，可以用胰蛋白酶酶解，不能用纖維素酶水解；在進行細胞克隆時，原代細胞、有限細胞系通常不如無限細胞系、腫瘤細胞。 答案：D 3．一只羊的卵細胞被另一只羊的體細胞核移植后，這個卵細胞經(jīng)過多次分裂，再植入第三只羊的子宮內(nèi)發(fā)育，結(jié)果產(chǎn)下了一只羊羔，這種克隆技術(shù)具有多種用途，但是不能(　　) A．有選擇地繁殖某一性別的家畜 B．繁殖家畜中的優(yōu)秀個體 C．用于保存物種 D．改變動物的基因型 解析：目前的克隆技術(shù)是將動物的一個細胞的細胞核植入一個去核的卵細胞，經(jīng)過試管培養(yǎng)一段時間后，再移入另一個體的子宮內(nèi)發(fā)育、分娩的技術(shù)。通過該技術(shù)能夠保持親本的優(yōu)良性狀，保持性別不變，也能夠用于保存物種，但不能改變動物的基因型。 答案：D 4．據(jù)英國《衛(wèi)報》披露，紐卡斯爾大學研究人員不久前成功實現(xiàn)一項生殖醫(yī)學技術(shù)，將患有線粒體疾病婦女的受精卵中的細胞核移植到健康婦女捐獻的去核卵子中，最終產(chǎn)下了健康的嬰兒。下列敘述錯誤的是(　　) A．此項技術(shù)的基礎(chǔ)是動物的細胞和組織培養(yǎng) B．此項技術(shù)的原理與克隆羊“多莉”完全相同 C．健康婦女捐獻的卵子的細胞質(zhì)具有調(diào)控移入細胞核發(fā)育的作用 D．嬰兒出生后具有患病夫婦以及捐獻健康卵子的婦女三方的遺傳特征 解析：動物克隆技術(shù)的基礎(chǔ)是動物細胞和組織培養(yǎng)，A項正確；此項技術(shù)用的受精卵的細胞核，而克隆羊用的是高度分化的乳腺細胞，分化程度不同，B項錯誤；卵細胞的細胞質(zhì)具有調(diào)控移入細胞核發(fā)育的作用，C項正確；該嬰兒細胞的核基因由形成受精卵的夫婦提供，質(zhì)基因由提供去核卵子的婦女提供，D項正確。 答案：B 5．2015年2月3日，英國國會表決同意允許醫(yī)學界利用3個人的基因共同育子，成為全世界第一個準許“三親育子”的國家?！叭H育子”技術(shù)是將父母細胞核基因與一位婦女捐贈者的健康線粒體結(jié)合在一起，引入的基因只占嬰兒總基因的0.1%。這項技術(shù)旨在防止因線粒體基因缺陷引起的嚴重遺傳疾病。下列相關(guān)描述正確的是(　　) A．線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病，傳女不傳男 B．“三親育子”可能會用到人工授精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)等 C．通過“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”的健康線粒體基因不一定能傳給其后代 D．若父親患有線粒體基因缺陷病，需要通過“三親育子”技術(shù)避免將有缺陷的基因傳給下一代 解析：線粒體基因缺陷引起的遺傳病是母系遺傳病，是由母親的卵細胞傳給子代的，表現(xiàn)為母親患病子女都患病，A項錯誤；“三親育子”技術(shù)主要利用的是胚胎工程技術(shù)，目前在生產(chǎn)實踐中應用較多的是體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植，B項錯誤；通過“三親育子”技術(shù)得到的“三親嬰兒”如果是個女孩，其健康線粒體基因可以通過卵細胞傳給其后代，如果是個男孩，其健康線粒體基因一般不能通過精子傳給子代，C項正確；精子的線粒體都集中在尾部，且受精時只有精子的頭部進入卵細胞，故男子的線粒體基因一般不能通過精子傳給子代，若父親患有線粒體基因缺陷病，子代一般不會患病，D項錯誤。 答案：C B級　能力訓練 6．現(xiàn)有甲、乙兩種可能有一定毒性的化學物質(zhì)，實驗室研究人員欲通過動物細胞培養(yǎng)的方法來鑒定它們是否有毒性，并比較二者毒性的強弱。請你以一個研究人員的身份參與此項研究，完成下列實驗報告并回答有關(guān)問題。 實驗原理：有毒物質(zhì)能誘導細胞產(chǎn)生變異，根據(jù)這種變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分數(shù)(以下稱Q值)，可判斷該化學物質(zhì)的毒性。 實驗材料：活的小白鼠胚胎。 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、培養(yǎng)瓶、恒溫箱、載玻片、蓋玻片、顯微鏡、小白鼠正常體細胞有絲分裂各時期高倍顯微照片。 實驗步驟： (1)制備細胞懸浮液：把活的小白鼠胚胎放在培養(yǎng)皿中剪碎，轉(zhuǎn)入錐形瓶中，加入______________處理，使胚胎組織分散成單個細胞，再加入動物細胞培養(yǎng)液，制成細胞懸浮液。 (2)進行細胞培養(yǎng)： ①取A、B、C三個潔凈的培養(yǎng)瓶，________________，加入等量的細胞懸浮液。 ②向A培養(yǎng)瓶中加入化學物質(zhì)甲，向B培養(yǎng)瓶中加入___________，向C瓶內(nèi)加入等量的生理鹽水，并將培養(yǎng)瓶搖勻。 ③在實驗中，C培養(yǎng)瓶起什么作用？_______________________ ________________________。 (3)制作臨時裝片： ①當細胞增殖到大約第8代時，同時從恒溫箱中取出三個培養(yǎng)瓶，用胰蛋白酶液處理，使培養(yǎng)的細胞____________________，再加入動物細胞固定液以便迅速殺死細胞并固定細胞。 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浮液，滴在與培養(yǎng)瓶有相同編號的載玻片的中央，用_______________染色，3～5 min后，蓋上蓋玻片。 (4)鏡檢和統(tǒng)計： 把臨時裝片放在顯微鏡下，先用低倍鏡后用高倍鏡，尋找處于________________期的細胞，并與C組對比以確認發(fā)生變異的細胞，同時統(tǒng)計__________________________________________________ ______________________________________________________。 (5)結(jié)果與結(jié)論：經(jīng)研究人員實驗得知：A、B、C三個培養(yǎng)瓶的Q值依次為：QA＝1.3%、QB＝12.5%、QC＝0.1%，由此可知該實驗的結(jié)論是________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：有毒物質(zhì)使細胞發(fā)生變異，根據(jù)實驗材料中的龍膽紫(堿性染料，可以將染色體染成深色)可知，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。實驗設(shè)計時要遵循對照原則和單一變量原則，所以本實驗要設(shè)計三組實驗，單一變量是有毒物質(zhì)的有無和有毒物質(zhì)的種類。實驗步驟為：(1)制備細胞懸液。(2)進行細胞培養(yǎng)：取A、B、C三個潔凈的培養(yǎng)瓶，分別加入等量的細胞懸液；向A、B兩個培養(yǎng)瓶中分別加入等量的化學物質(zhì)甲、乙，并將培養(yǎng)瓶搖勻；C瓶不作處理，作為對照；把3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)制作臨時裝片，該過程中要用龍膽紫對染色體進行染色便于觀察。(4)鏡檢和統(tǒng)計(先用低倍鏡后用高倍鏡)：把臨時裝片放在顯微鏡下，尋找處于有絲分裂中期(該時期細胞中染色體形態(tài)穩(wěn)定，數(shù)目清晰，是觀察染色體形態(tài)和數(shù)目的最佳時期)的細胞，并與小白鼠正常體細胞有絲分裂高倍顯微鏡照片對比以確認發(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)。根據(jù)表中結(jié)果可知，甲、乙兩種化學物質(zhì)均有一定毒性，且乙的毒性比甲的毒性大。 答案：(1)胰蛋白酶液 (2)①消毒滅菌?、诘攘康幕瘜W物質(zhì)乙?、蹖φ? (3)①從瓶壁上脫落?、谶m宜濃度的龍膽紫溶液 (4)細胞有絲分裂中　該期變異的細胞占該期細胞總數(shù)的百分數(shù)(Q值) (5)實驗的結(jié)論是：甲、乙都是有毒性的，且乙的毒性大于甲 7．卡羅林斯卡醫(yī)學院2012年10月8日宣布，將xx年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予約翰格登和山中伸彌，以表彰他們在“體細胞重編程技術(shù)”領(lǐng)域做出的革命性貢獻。請回答下列問題。 (1)約翰格登于1962年通過實驗把蝌蚪已分化體細胞的細胞核移植進入卵母細胞質(zhì)中，并成功培育出“克隆青蛙”。由于動物細胞的全能性會隨著動物細胞________程度的提高而逐漸受到限制，分化潛能逐漸變?nèi)?，直到今天也還不能用類似__________________(植物細胞工程的技術(shù)手段)的方法獲得完整的動物個體。因此，約翰格登培育“克隆青蛙”，實際是通過________(動物細胞工程的技術(shù)手段)來實現(xiàn)的。 (2)山中伸彌于xx年把4個關(guān)鍵基因通過逆轉(zhuǎn)錄病毒轉(zhuǎn)入小鼠的成纖維細胞，使其變成多功能干細胞。在該技術(shù)中，逆轉(zhuǎn)錄病毒是這4個關(guān)鍵基因進入成纖維細胞的________(基因工程工具)，它能夠攜帶外源基因進入受體細胞，并整合到其染色體________上。 (3)所謂“體細胞重編程技術(shù)”即將成年體細胞重新誘導回早期干細胞狀態(tài)，即獲得iPS細胞。iPS細胞與胚胎干細胞一樣，具有發(fā)育的________，即可以分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。 (4)目前獲得iPS細胞的方法除上述兩種之外，常見的還有以下兩種：一是誘導成年體細胞與胚胎干細胞______產(chǎn)生四倍體細胞；二是應用__________________技術(shù)(動物細胞工程的技術(shù)手段)將生殖細胞置于特定條件下進行培養(yǎng)。 解析：(1)動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和增殖。根據(jù)題意分析可知：由于動物細胞的全能性會隨著動物細胞分化程度的提高而逐漸受到限制，所以不能用類似植物組織培養(yǎng)的方法獲得完整的動物個體；培育的“克隆青蛙”，實際是通過核移植來實現(xiàn)的，表明動物細胞的細胞核具有全能性。(2)在基因工程中常用的運載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物、動植物病毒。所以逆轉(zhuǎn)錄病毒是基因進入成纖維細胞的載體，并整合到其染色體DNA上。(3)胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性，能分化為動物體內(nèi)任何一種組織細胞。(4)成年體細胞與胚胎干細胞屬于2個二倍體細胞，融合而成四倍體；將生殖細胞置于特定條件下進行培養(yǎng)需要用到動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，通過培養(yǎng)，增殖產(chǎn)生大量的iPS細胞。 答案：(1)分化　植物組織培養(yǎng)　(動物體細胞)核移植　(2)載體　DNA　(3)全能性　(4)融合　動物細胞培養(yǎng) 8．美國威斯康星州的一個奶牛場有一頭奶牛，年產(chǎn)奶量達30.8 t，我國奶牛產(chǎn)奶量年平均水平僅為3～4 t。某人用該高產(chǎn)奶牛的耳朵細胞，采用核移植技術(shù)獲得高產(chǎn)奶牛(如下圖)。 (1)目前完成①的方法有______________、________________、________________、化學物質(zhì)處理等。 (2)③過程中選擇去核卵母細胞作為受體細胞的原因是 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (3)④過程所利用的技術(shù)是_____________________________。 其原理是______________________________________________ __________________________。 (4)該實驗的成功說明已分化的耳朵細胞的細胞核中含有與________一樣的全套基因，這種繁殖方式屬于______________。 解析：進行動物體細胞核移植需用去核的卵母細胞作受體細胞，對構(gòu)建的重組細胞需經(jīng)歷動物細胞培養(yǎng)，并誘導形成早期胚胎。重組細胞能夠培育為動物體，表明動物細胞核具有全能性；克隆動物屬無性繁殖。 答案：(1)顯微操作去核　梯度離心　紫外光短時間照射 (2)卵母細胞體積大，易操作，營養(yǎng)物質(zhì)豐富，且細胞質(zhì)中含有激發(fā)細胞核全能性表達的物質(zhì) (3)動物細胞培養(yǎng)　細胞增殖 (4)受精卵　無性繁殖 9．慢病毒載體是指以人類免疫缺陷病毒－1為來源的一種病毒載體。慢病毒載體系統(tǒng)主要由包裝載體和轉(zhuǎn)移載體組成，包裝載體攜帶的基因能夠控制合成病毒顆粒蛋白；轉(zhuǎn)移載體上除有基因載體必需的元件外，還有目的基因、病毒包裝、逆轉(zhuǎn)錄和整合所需基因。當轉(zhuǎn)移載體和包裝載體同時轉(zhuǎn)染包裝細胞后，進行病毒成分的合成和包裝，最終收獲到攜帶目的基因的“假病毒顆?！薄Ｏ聢D是科研人員利用慢病毒載體系統(tǒng)培育轉(zhuǎn)基因熒光鼠的主要過程。請分析回答。 (1)基因工程中運用的基因載體必需的元件有啟動子、終止子、____________、____________等。 (2)過程②利用了“假病毒顆?！本哂衉_______和能將DNA整合到受體細胞染色體DNA上特點。與正常病毒相比較，這種“假病毒顆?！钡闹饕攸c是______________________________________ _____________________________________________________。 (3)科學家利用ES細胞培育出轉(zhuǎn)基因動物依據(jù)的主要原理是________________________，在利用合成培養(yǎng)基培養(yǎng)ES細胞時，還要加入____________等天然成分。 (4)經(jīng)鑒定，某嵌合小鼠產(chǎn)生的配子中有帶有外源基因，請寫出利用該嵌合小鼠培育純合轉(zhuǎn)基因小鼠的思路。 _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)基因表達載體必須具有的元件有啟動子、終止子、標記基因、目的基因、復制原點等。(2)病毒具有侵染性，利用其特點可作為基因工程中的運載體將目的基因?qū)胧荏w細胞；假病毒顆粒與正常病毒相比具有在宿主細胞中不能增殖的特點。(3)ES細胞是胚胎干細胞，具有發(fā)育的全能性；培養(yǎng)ES細胞需運用動物細胞培養(yǎng)技術(shù)，培養(yǎng)時需加入動物的血清和血液等天然成分。(4)讓這只嵌合小鼠與普通小鼠雜交獲得F1，再讓F1中的轉(zhuǎn)基因小鼠相互交配，鑒定、篩選出純合轉(zhuǎn)基因小鼠。 答案：(1)復制原點　標記基因 (2)侵染性　在宿主細胞中不能增殖(不具致病性) (3)ES細胞具有發(fā)育的全能性　血漿、血清 (4)讓這只嵌合小鼠與普通小鼠雜交獲得F1，再讓F1中的轉(zhuǎn)基因小鼠相互交配，鑒定、篩選出純合轉(zhuǎn)基因小鼠