2021高考生物一轮复习 课后限时集训40 细胞工程 新人教版

-1-课后限时集训40细胞工程1．(2019·哈三中高三二模)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员通过培养紫草细胞生产紫草素。为了获取紫草素，某制药公司利用植物组织培养技术，从培养的愈伤组织中提取这种有效成分。请回答下列问题：(1)培养时，通常选择新生的芽作为外植体，这是因为______________。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生________、________，最终形成完整的植株。(2)假设紫草与另一种植物A均为二倍体药用植物(紫草细胞中有2n条染色体，A植物细胞中有2m条染色体)。某药物研究所拟利用植物体细胞杂交技术培育同时含有两种有效成分的新型药用植物。为了得到原生质体需用________酶和________酶去除两植物的细胞壁，然后诱导其融合形成杂种细胞。(3)融合形成的杂种细胞在有丝分裂后期含有________条染色体。杂种细胞培育成的新型药用植物为________倍体，在这个过程中所利用的生物学原理是____________________________。[解析](1)由于新生芽的细胞分化程度低，容易诱导脱分化，因此组织培养时常以此作为外植体。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生愈伤组织和丛芽，最终形成完整的植株。(2)去掉植物的细胞壁，常用纤维素酶和果胶酶处理。(3)因为紫草和植物A均为二倍体，因此融合的杂种细胞中含染色体2(n＋m)条，后期的染色体数目为4(n＋m)条。新型药用植物为四倍体。依据的原理是植物细胞具有全能性。[答案](1)细胞分化程度低，容易诱导脱分化愈伤组织丛芽(2)纤维素果胶(3)4(n＋m)四植物细胞具有全能性2．(2019·淄博市高三一模)马铃薯是重要的经济作物，植物细胞工程在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要应用。请回答下列问题：(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用________(填“茎尖”或“叶片”)，不选另一个的理由是_________________________。(2)植物组织培养常用到愈伤组织培养基、生芽培养基和生根培养基。在愈伤组织培养基上，外植体经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织是一团________。在再分化阶段，生长素和细胞分裂素参与了细胞分化方向的调节，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中________。(3)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好，但二者存在杂交不亲和性。利用野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种质的思路是-2-_______________。(4)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时，应从__________________________(至少答出2点)等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制______________________(至少答出3点)等培养条件。[解析](1)培育脱毒马铃薯时，一般选择茎尖作为外植体，而叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低，一般不能作为外植体。(2)植物组织培养过程，外植体经过脱分化形成的愈伤组织是一团具有分生能力(高度液泡化的)薄壁细胞。再分化形成芽和根的过程中，生长素和细胞分裂素的比例是有一定的要求的，与生根培养基相比，一般情况下生芽培养基中生长素含量低、细胞分裂素含量高。(3)由题意可知，两种马铃薯之间存在生殖隔离，但是各有其优点，则可以通过体细胞杂交技术将两者的优点在同一后代中得以体现，即将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养培养成植株。(4)在植物组织培养时，为了减少污染，应该从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)等培养条件。[答案](1)茎尖叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低(2)具有分生能力(高度液泡化的)薄壁细胞生长素含量低、细胞分裂素含量高(3)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养培养成植株(4)外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)3．(2019·乌鲁木齐市高三模拟)科研人员分别利用大葱茎尖分生组织、鳞茎愈伤组织及其再生苗为材料，探究在植物组织培养过程中细胞内染色体数目的变化，并以种子繁殖的普通大葱根尖为对照，实验结果见下表。请分析回答：(1)植物组织培养对外植体进行无菌处理时，一般先用________溶液处理30s，然后立即用无菌水清洗，再用次氯酸钠溶液处理并立即用无菌水清洗。这样操作的目的是-3-__________________________。(2)利用大葱茎尖分生组织培养成幼苗，需要依次经过________形成愈伤组织和________形成试管苗的过程。(3)分析实验数据，发现适宜用于大葱快速繁殖的材料是________，而适宜用于选育大葱新品种的材料是____________________。[解析](1)植物组织培养对外植体进行无菌处理时，一般先用酒精溶液消毒30s，然后立即用无菌水清洗2～3次，再用次氯酸钠溶液处理30min，并立即用无菌水清洗2～3次。这样操作既对外植体表面进行消毒，又保持了外植体细胞的活性。因为酒精和次氯酸钠对外植体细胞有毒害作用。(2)利用大葱茎尖分生组织培养成幼苗，属于植物组织培养技术，需要依次经过脱分化形成愈伤组织和再分化形成试管苗的过程。(3)分析表中数据，发现在植物组织培养过程中大葱茎尖分生组织培养苗细胞染色体数目不变，适宜用于大葱快速繁殖；而鳞茎愈伤组织(及其再生苗)在植物组织培养过程中细胞内染色体变化多，适宜用于选育大葱新品种。[答案](1)酒精既对外植体表面进行消毒，又保持了外植体细胞的活性(2)脱分化再分化(3)茎尖分生组织鳞茎愈伤组织4．(2019·宜宾市高三质检)肺脏是人体的呼吸器官，对气体交换和抵御病原体入侵至关重要。肺脏一旦受损，人体正常生命活动也将受到影响。中国科学院生物化学与细胞生物学研究所周斌、季红斌研究团队与广州生物医药与健康研究院彭广敦研究团队合作证实在人体中存在一种参与肺脏再生的肺多能干细胞，它可以“按需分化”，完成肺脏内部的“跨界维修”。回答下列问题。(1)在人体内，肺多能干细胞“按需分化”是人体细胞中基因________的结果。(2)在体外培养肺多能干细胞时，除提供无菌、无毒、营养齐全等的条件，还需要________作为气体环境。此外还需定期更换营养液，其目的是____________________________________________。(3)当肺多能干细胞培养经过多次传代后，其________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(4)肺多能干细胞能在体外培养成功，在医学上的意义是_________________________________(答出一点即可)。[解析](1)在人体内，肺多能干细胞“按需分化”是人体细胞中基因选择性表达的结果。(2)在体外培养肺多能干细胞时，除提供无菌、无毒、营养齐全等的条件，还需要95%的空气和5%的CO2作为气体环境。定期更换营养液的目的是防止细胞的某些代谢产物积累对细胞自身的毒害作用。-4-(3)当肺多能干细胞培养经过多次传代后，其遗传物质的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。(4)肺多能干细胞能在体外培养成功，在医学上可应用于修复损伤的肺细胞、治疗肺部疾病、再生肺等。[答案](1)选择性表达(2)95%的空气和5%的CO2防止细胞的某些代谢产物积累对细胞自身的毒害作用(3)遗传物质(4)修复损伤的肺细胞、治疗肺部疾病、再生肺等(合理即可)5．(2019·江西临川一中高三模拟)研究人员成功地获得了一种野生型濒危生物——东方盘羊的克隆后代，他们在实验中将2只死后的雌性野生盘羊的细胞核注入到去核的家羊卵母细胞中构建了重组细胞，并最终获得了健康的克隆子代，该研究可应用到濒危动物和珍稀动物的保护领域。回答下列问题：(1)核移植的理论基础是____________________，该试验获得的健康的子代的性状更加接近于________(填“东方盘羊”或“家羊”)，理由是___________________________________________。(2)体外培养的重组细胞需要培养到______________期时才可以移植到代孕母羊中，这是动物克隆技术的最后一道“工序”，这道“工序”称为______________________。(3)为了降低克隆难度，核移植的供体细胞最好取自东方盘羊的________(填“胚胎干细胞”或“体细胞”)，原因是____________。[解析](1)核移植的理论基础是细胞核的全能性，由于重组细胞的主要遗传物质来自细胞核，而细胞核是东方盘羊提供的，故试验获得的健康的子代的性状更加接近于东方盘羊。(2)体外培养的重组细胞需要培养到桑椹胚或囊胚期时才可以移植到代孕母羊中，这是动物克隆技术的最后一道“工序”，这道“工序”称为胚胎移植。(3)为了降低克隆难度，核移植的供体细胞最好取自东方盘羊的胚胎干细胞，原因是胚胎干细胞的分化程度低，全能性高。[答案](1)细胞核的全能性东方盘羊重组细胞的主要遗传物质来自细胞核，而细胞核是东方盘羊提供的(2)桑椹胚或囊胚胚胎移植(3)胚胎干细胞胚胎干细胞的分化程度低，全能性高6．(2019·晋冀鲁豫名校高三模拟)我国科学家利用添加RNA酶抑制剂的提取液，从舞蹈症(人类单基因遗传病)患者的某细胞中提取出mRNA，利用mRNA合成致病基因(cDNA)，然后将cDNA整合到猪胎儿成纤维细胞的染色体上，再通过细胞核移植等技术成功培育出全球首例“舞蹈症”转基因模型猪。回答下列问题：(1)在提取液中添加RNA酶抑制剂的目的是____________________________。利用mRNA合成cDNA的原理是________________________________________。(2)在进行核移植过程之前，卵母细胞要进行去核处理的原因是-5-____________________________。去核时，需进行显微操作，用微型吸管一并吸出__________________________。(3)构建的重组细胞在体外培养的条件一般是________________________(答3点)和无菌、无毒的环境。为保证体外培养重组细胞的无菌、无毒环境，除对培养液和所有培养用具进行无菌处理外，通常还要进行的操作是____________________和____________________________。(4)培养舞蹈症转基因模型猪的应用前景是______________________________________。[解析](1)根据题意，科学家通过提取mRNA，通过逆转录形成cDNA，因此在提取液中添加RNA酶抑制剂的目的是防止RNA被降解。利用mRNA合成cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则合成cDNA。(2)在进行核移植过程之前，卵母细胞要进行去核处理，以保证转基因模型猪的核遗传物质全部来自含有目的基因的成纤维细胞。核移植的受体细胞一般选用MⅡ中期卵母细胞，通过显微操作技术去除次级卵母细胞的细胞核，由于减数第二次分裂的次级卵母细胞的细胞核的位置靠近第一极体，用微型吸管可一并吸出细胞核和第一极体。(3)细胞体外培养除需要提供一定的营养、适宜的温度和pH、无菌无毒的环境外，还需要一定的气体环境，因此构建的重组细胞在体外培养的条件需要满足一定的营养、温度和pH、气体环境和无菌、无毒的环境。为保证体外培养重组细胞的无菌、无毒环境，除对培养液和所有培养用具进行无菌处理外，通常还要进行的操作是在培养液中加入一定量的抗生素，以防止培养过程中的感染，以及定期更换培养液。(4)培养舞蹈症转基因模型猪可用于追踪研究舞蹈症的发病