细胞工程

1．(2016·吉林长春二模)为培育出含β­胡萝卜素的“黄金大米”，科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题：

(1)甲方案中，β­胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是________________。若研究人员已知β­胡萝卜素基因序列，可采用________方法获得β­胡萝卜素基因。②过程中可用________技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了β­胡萝卜素基因。

(2)乙方案中，在体细胞杂交前需要用________酶除去细胞壁获得原生质体，诱导体细胞融合的化学试剂常用________。通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过________两个过程，依据的原理是________。在培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加________。

(3)与传统育种方法相比，甲、乙两套方案共同的优点是______________________________________。

解析：(1)玉米的基因能在水稻体内表达的原因是所有生物共用一套遗传密码。若已知基因序列，可采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入水稻体细胞中可用DNA分子杂交技术。(2)在植物体细胞杂交前需要用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体，诱导体细胞融合的化学试剂常用聚乙二醇。乙方案中通过⑤获得“黄金大米”幼苗需要经过脱分化和再分化两个过程，依据的原理是植物细胞的全能性，在培养过程中，除了在培养基中添加营养物质外，还需要添加植物激素。(3)与传统育种方法相比，两套方案共同的优点是克服远缘杂交不亲和的障碍。

答案：(1)所有生物共用一套遗传密码(密码子)　人工合成　DNA分子杂交

(2)纤维素酶和果胶　聚乙二醇　脱分化和再分化　(植物)细胞的全能性　(植物)激素(生长素和细胞分裂素)

(3)克服远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)

2．下面为“番茄—马铃薯”的培育过程示意图，请据图回答下列问题：

(1)若运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)能否得到可育的杂种植株？为什么？_______________________________________________。

(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，运用的技术手段是________，依据的原理是________，其中过程②称为________技术，与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为________，过程④相当于________，过程⑤涉及的细胞分裂方式为________。

(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。

(4)柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养进行到________(填字母编号)阶段即可。

解析：(1)番茄和马铃薯属于两种植物，存在生殖隔离，不能通过有性杂交产生后代。(2)过程②是把a、b两个原生质体融合在一起，所以称为原生质体融合。过程③是在融合的原生质体外再生一层细胞壁，而细胞壁的形成与高尔基体有关。过程④的结果是形成了愈伤组织，所以④为脱分化。(3)“番茄—马铃薯”属于异源多倍体中的异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，要实现其工业化生产需将柴油树细胞培养到愈伤组织，然后进行提取。

答案：(1)不能。不同种的植物存在生殖隔离　(2)植物组织培养　植物细胞的全能性　原生质体融合　高尔基体　脱分化　有丝分裂　(3)六　(4)e

3．某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。

请回答下列有关动物细胞培养的问题：

(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。

(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是_______________________________________________。

细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是_______________________________________________。

(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长________。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用________处理。

(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的________。

(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入________，B组细胞培养液中加入等量的无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。

解析：(1)甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞，细胞周期短。在相同条件下，培养相同的时间，甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中必须加入动物血清，血清中含有血清蛋白、生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是调节培养液的pH。(3)甲为肿瘤细胞，能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞(正常肝细胞)在培养瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。为得到更多的肝细胞，需要定期地用胰蛋白酶使细胞脱离瓶壁，进行传代培养。(4)培养液中加入抗生素来抑制和杀灭细菌，抗生素对动物细胞没有影响。(5)设计一组加入抗癌药物的实验组，一组不加药物的对照组，通过检测药物影响X基因的表达过程，即转录形成mRNA、翻译形成蛋白质的量来检验药效。

答案：(1)多　(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质　维持培养液的pH　(3)停止　多　胰蛋白酶　(4)抗生素　(5)Y　mRNA　蛋白质

4．根据以下资料回答问题。

资料：美国科学家已经在实验室中成功培育出膀胱，并顺利移植到7名患者体内。该培育过程是：从患者的膀胱上取下普通邮票一半大小的活细胞样本，膀胱从外到内由三层构成，即肌肉、胶原质和膀胱上皮。将活细胞样本中胶原质剥下，将肌肉细胞和膀胱上皮细胞分别置于不同的培养皿中培养，约一周后将这些细胞放在一些海绵形状的可生物降解的由胶原质制成的“支架”上继续培养，再过7周左右，原先的数万个细胞已经繁殖到15亿个左右，布满“支架”，膀胱上皮在内，肌肉在外。医生将“新膀胱”移植到患者膀胱的上面。这样新器官会继续生长并与老器官“重组”取代老器官中丧失功能的部分。培育过程如下图所示。

(1)a过程属于细胞工程中的________，其培养基与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者含有________。

(2)b过程由数万个细胞繁殖到15亿个细胞是________的结果，上述过程中不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的________，________环境。

(3)新器官与老器官的“重组”________(是、不是)基因重组，因为新器官与老器官的________相同。

(4)“新膀胱”移植后，________(会、不会)成为抗原，因为新老器官具有________蛋白质等物质。

(5)除上述方法外，还可将患者的体细胞核移入去核的________中，这是利用体细胞________技术，形成相应组织、器官。

解析：(1)图中a过程为动物细胞培养过程，动物细胞培养基成分与植物组织培养的培养基含有的营养成分的主要不同点是前者中含动物血清。(2)动物细胞培养时，不但需要无菌、无毒的环境，适宜的营养，还需要适宜的温度、pH及气体环境。(3)由于新器官与老器官的遗传物质相同，新器官与老器官的“重组”不是基因重组。(4)因为新老器官细胞具有相同的表面抗原等物质，“新膀胱”移植后不会成为抗原。(5)利用体细胞核移植技术将患者的体细胞核移入去核的卵母细胞中，重组细胞经培养也可形成相应组织、器官。

答案：(1)动物细胞培养　动物血清

(2)有丝分裂(细胞分裂)　温度和pH　气体

(3)不是　遗传物质

(4)不会　相同的

(5)卵母细胞　核移植

5.右图为细胞融合过程示意图，请据图回答：

(1)若A、B是植物细胞，则其融合形成的D细胞培养成植株，还要应用________技术。

(2)若A、B是动物细胞，则一般取自________或幼龄动物器官、组织，然后用胰蛋白酶使其分散开来。A、B到C的过程中，常用的不同于植物细胞工程的方法是用________诱导细胞融合。

(3)若该过程用于制备干扰素，A为小鼠________细胞，在获得此细胞之前，应给小鼠注射相应的抗原，此时的B为________细胞。

(4)从A、B到C的过程中，可形成________种类型的C细胞(仅考虑两个细胞间的融合)。若该过程用于制备单克隆抗体，应筛选出符合要求的D细胞，方法是用特定的________培养基培养，筛选出的D细胞称为________；常用的培养方法有体外培养和体内培养两种，前者是在________培养基中培养，后者是在________内增殖。

解析：若A、B是植物细胞，则D代表杂种植株，若A、B是动物细胞，进行细胞培养时首先要用胰蛋白酶将器官、组织块分散成单个细胞，选用的材料一般为胚胎、幼龄动物的器官或组织，是因为这些部位的细胞代谢旺盛，细胞分裂能力强；如欲通过杂交细胞产生干扰素，类比“单克隆抗

体的制备”方法，应融合效应T细胞和骨髓瘤细胞；能够产生单克隆抗体的是杂交瘤细胞，需用特定的选择培养基进行筛选，经抗体专一检测后大量克隆，以便进行体内或体外的单抗生产。

答案：(1)植物组织培养　(2)胚胎　灭活的病毒

(3)效应T　骨髓瘤

(4)3　选择　杂交瘤细胞　液体　动物的腹腔

6．(2016·云南玉溪一中期中)应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品，是生物科学技术转化为生产力的重要体现。请据图回答下列问题：

(1)在培育转基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是________________，②过程常用的方法是________。

(2)转基因牛可通过分泌乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有________，其作用是能够被________识别和结合，从而启动转录过程。

(3)PrG基因的产物能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是________细胞，Ⅲ代表的细胞具有____________________________的特点。

(4)在抗虫棉培育过程中，需将抗虫基因(Bt毒蛋白基因)插入Ti质粒的________上，通过农杆菌的转化作用就可以使抗虫基因进入棉花受体细胞。要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用________方法进行检测。

解析：(1)DNA重组技术至少需要三种工具：限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA连接酶、载体，题图①过程需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶。将重组质粒导入受精卵常用的方法是显微注射法。(2)基因表达载体的组成为目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因等，在基因表达载体中人生长激素基因的尾端含有终止子，首端有启动子，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。(3)抗体是由效应B细胞分泌的，Ⅲ细胞为含prG的浆细胞，所以该细胞既能无限增殖又能产生特定抗体。(4)要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用抗原—抗体杂交法进行检测。

答案：(1)限制酶和DNA连接酶　显微注射法

(2)启动子　RNA聚合酶

(3)浆(效应B)　既能无限增殖，又能产生特定抗体

(4)T－DNA　抗原—抗体杂交