人教版生物高中選修3課時素養(yǎng)評價2-2-1動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)

課時素養(yǎng)評價七動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題6分,共24分)1.某研究小組為測定藥物對體外培養(yǎng)細胞的毒性,準(zhǔn)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)。下列說法正確的是 ()A.在利用兩種肝組織塊制備肝細胞懸液時,也可用胃蛋白酶處理B.細胞培養(yǎng)應(yīng)在含5%CO2的恒溫培養(yǎng)箱中進行,CO2的作用是刺激細胞的呼吸C.甲、乙細胞在持續(xù)的原代培養(yǎng)過程中,乙會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象D.僅用該培養(yǎng)液也能用來培養(yǎng)乙肝病毒【解析】選C。胃蛋白酶最適pH接近2,呈酸性,而細胞培養(yǎng)液的pH接近中性,所以不能用胃蛋白酶處理,A項錯誤;細胞培養(yǎng)過程中,5%CO2的作用是調(diào)節(jié)細胞培養(yǎng)液的pH,B項錯誤;乙是正常肝細胞,存在細胞接觸抑制現(xiàn)象,在原代培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)停止增殖的現(xiàn)象,需要傳代培養(yǎng)獲得細胞株和細胞系,C項正確;病毒沒有細胞結(jié)構(gòu),不能獨立生活,必須依賴活細胞生存,應(yīng)該用活細胞來培養(yǎng)病毒,D項錯誤。2.下列關(guān)于細胞工程的敘述,正確的是 ()A.培養(yǎng)人的漿細胞能產(chǎn)生單克隆抗體B.用人工薄膜包裝胚狀體可以制成人工種子C.動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理不同D.用于核移植的供體細胞一般都選用傳至50代以內(nèi)的細胞【解析】選B。生產(chǎn)單克隆抗體時一般不直接培養(yǎng)漿細胞,主要原因是漿細胞不能無限增殖,A錯誤;用人工薄膜包裝胚狀體可以制成人工種子,B正確;動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理相同,都是利用了細胞膜的流動性,C錯誤;10代以內(nèi)的細胞一般能保持正常的二倍體核型,因此,在體細胞核移植中,為保證供體細胞正常的遺傳基礎(chǔ),通常采用10代以內(nèi)的細胞,D錯誤。3.動物細胞體外培養(yǎng)時,通常要在培養(yǎng)基中補充一定濃度的某些物質(zhì)。如圖是血清對正常細胞和癌細胞培養(yǎng)影響的實驗結(jié)果。從該圖提供的信息可以獲得的正確結(jié)論有 ()①有無血清對正常細胞培養(yǎng)的影響不同②正常細胞與癌細胞的增殖速率相同③培養(yǎng)基中補充血清有助于正常細胞的培養(yǎng)④培養(yǎng)基中是否補充血清對癌細胞的培養(yǎng)影響不大A.②③④ B.①③④C.①②③ D.①②④【解析】選B。正常細胞在有血清和無血清培養(yǎng)時,同一培養(yǎng)時間下細胞數(shù)目不同,說明有無血清對正常細胞培養(yǎng)的影響不同,①正確;正常細胞與癌細胞在有血清和無血清時曲線均不重疊,說明正常細胞與癌細胞的增殖速率不同,②錯誤;正常細胞在有血清的條件下,同一培養(yǎng)時間的細胞數(shù)目均比無血清時多,說明培養(yǎng)基中補充血清有助于正常細胞的培養(yǎng),③正確;癌細胞在有血清和無血清培養(yǎng)時,細胞數(shù)目變化趨勢一致,說明培養(yǎng)基中是否補充血清對癌細胞的培養(yǎng)影響不大,④正確。4.生物技術(shù)的發(fā)展速度很快,已滅絕生物的“復(fù)生”將不再是神話。如果世界上最后一只野驢剛死亡,下列提供的“復(fù)生”野驢個體的方法中能夠成功的是()A.將野驢的體細胞取出,利用細胞培養(yǎng)技術(shù),可培育成新個體B.將野驢的體細胞兩兩融合,再經(jīng)組織培養(yǎng)培育成新個體C.取出野驢的體細胞核移植到母家驢的去核卵細胞中,經(jīng)孕育培養(yǎng)成新個體D.將野驢的一個基因?qū)爰殷H的受精卵中,培育成新個體【解析】選C。野驢的體細胞的全能性已經(jīng)受到限制,不能經(jīng)培養(yǎng)形成新個體;將野驢的一個基因?qū)爰殷H的受精卵中,培育成的是帶有野驢基因的家驢;野驢的體細胞核中具有發(fā)育成野驢的全部基因,因此通過核移植技術(shù),可使野驢“復(fù)生”。二、非選擇題(共6小題,共76分)5.(10分)(2019·孝感高二檢測)請回答下列有關(guān)細胞培養(yǎng)的問題:(1)動物細胞培養(yǎng)利用(填“液體”或“固體”)培養(yǎng)基并在的培養(yǎng)箱中進行,這是對動物體的的模擬。用于植物組織培養(yǎng)的固體培養(yǎng)基大多由無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分、激素和四部分組成;利用發(fā)酵罐進行人參、三七等細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)時,用(填“液體”或“固體”)培養(yǎng)基。

(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中,通常在條件下保存細胞,因為在該條件下。

(3)在動物細胞培養(yǎng)過程中,將動物組織塊分散成單個細胞、使貼壁生長的細胞脫落都常用處理。

【解析】(1)固體培養(yǎng)基:在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑,或用麩皮等固體原料配制。常用的凝固劑是瓊脂,瓊脂固體培養(yǎng)基廣泛應(yīng)用于植物組織培養(yǎng)、微生物的分離培養(yǎng)、菌種鑒定和保存等;液體培養(yǎng)基:由各種營養(yǎng)成分加水配成,組分均一,適于動物細胞培養(yǎng)及各類微生物的營養(yǎng)生長,廣泛應(yīng)用于實驗研究及大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中,有利于獲得大量菌體或代謝產(chǎn)物。根據(jù)兩種培養(yǎng)基的用途可知動物細胞培養(yǎng)需要用液體培養(yǎng)基,而植物組織培養(yǎng)需要用固體培養(yǎng)基,且動物細胞培養(yǎng)需要在含95%空氣和5%CO2混合氣體的培養(yǎng)箱中進行,這是對動物體的內(nèi)環(huán)境的模擬。由于植物組織培養(yǎng)用的是固體培養(yǎng)基,需要加入凝固劑瓊脂,除此之外,還需要加入無機營養(yǎng)成分、有機營養(yǎng)成分和激素;利用發(fā)酵罐進行人參、三七等細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)時,用液體培養(yǎng)基,以便于得到大量需要的產(chǎn)物。(2)在動物細胞培養(yǎng)過程中,通常在低溫(或冷凍、液氮)條件下保存細胞,因為在該條件下細胞中酶的活性降低,細胞新陳代謝的速率降低。(3)在動物細胞培養(yǎng)過程中,當(dāng)貼壁細胞分裂生長到細胞表面相互接觸時,細胞會停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。要使貼壁的細胞從瓶壁上分離下來,需要用酶處理,可用的酶是胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)。答案:(1)液體含95%空氣和5%CO2混合氣體內(nèi)環(huán)境瓊脂液體(2)低溫(或冷凍、液氮)細胞中酶的活性降低,細胞新陳代謝的速率降低(3)胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)6.(14分)(2020·北京高二檢測)淀粉樣蛋白前體(APP)是細胞膜上的跨膜蛋白,在多種腫瘤細胞中表達異常。實驗人員采用RNA干擾技術(shù),靶向干擾鼻咽癌細胞中APP表達的方法來研究APP的生物學(xué)功能。(1)培養(yǎng)鼻咽癌細胞。細胞培養(yǎng)時,通常在培養(yǎng)液中加入適量的以補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì),待細胞貼壁長成單層后用處理,分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。

(2)將上述鼻咽癌細胞分成三組,分別用人工脂雙層包裹的siAPPA、siAPPB、NC的脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染細胞。其中siAPPA、siAPPB是不同的靶向干擾APP表達的RNA序列,NC是無義RNA序列,由這三種RNA的功能推測它們的一定不同;利用脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染讓外源RNA進入癌細胞依據(jù)的是。

(3)部分實驗結(jié)果如圖:①由圖1結(jié)果可知,細胞中βactin蛋白的表達量相對穩(wěn)定,在實驗中可作為,以排除細胞培養(yǎng)操作、點樣量、檢測方法等無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響。實驗結(jié)果支持靶向干擾APP表達成功,判斷依據(jù)是。②分析圖2結(jié)果可知,實驗組的細胞周期比對照組,說明干擾APP的表達可以。

(4)實驗人員進一步研究發(fā)現(xiàn),干擾APP表達后鼻咽癌細胞的轉(zhuǎn)移能力顯著降低,作出此判斷的依據(jù)是。

【解析】(1)動物細胞培養(yǎng)時,通常在培養(yǎng)液中加入適量的動物血清,以提供血清中細胞生活必需的一些未知成分,補充合成培養(yǎng)基中缺乏的物質(zhì);由于細胞在培養(yǎng)過程中會出現(xiàn)接觸抑制,所以待細胞貼壁長成單層后就要用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理,使細胞相互分離,同時使細胞從培養(yǎng)瓶壁上脫落下來,分散成單個細胞后,再分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。(2)siAPPA、siAPP—B和NC是不同的RNA,功能不同,因此這三種RNA中的核糖核苷酸序列(堿基序列)不同;分別用含有siAPPA、siAPPB、NC的脂質(zhì)體(人工脂雙層)轉(zhuǎn)染癌細胞時,通過膜的流動性,讓外源RNA進入癌細胞內(nèi)。(3)①由圖甲結(jié)果可知,分別轉(zhuǎn)入siAPPA、siAPPB和NC的細胞中βactin蛋白的表達量相對穩(wěn)定,在實驗中可作為標(biāo)準(zhǔn)進行對照,排除了細胞培養(yǎng)操作、點樣量、檢測方法等無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響;轉(zhuǎn)入siAPPA和siAPPB的實驗組中的細胞內(nèi)APP表達量比NC組少,但是不影響βactin蛋白的表達,說明轉(zhuǎn)入的siAPPA和siAPPB能靶向干擾癌細胞中APP的表達。②由圖2結(jié)果可知,轉(zhuǎn)入siAPPA和siAPPB的實驗組中的細胞比作為對照的NC組細胞數(shù)量少,說明癌細胞的增殖受到了一定程度的抑制,相同時間內(nèi)細胞的分裂次數(shù)減少,細胞周期比對照組長。(4)細胞膜表面的糖蛋白減少,癌細胞之間的黏著性下降是癌細胞容易發(fā)生擴散和轉(zhuǎn)移的重要原因。干擾APP表達后鼻咽癌細胞的轉(zhuǎn)移能力顯著降低,推測可能的原因是干擾APP表達后,鼻咽癌細胞細胞膜上糖蛋白增多,細胞黏著性增強,癌細胞不易發(fā)生擴散和轉(zhuǎn)移。答案:(1)動物血清胰蛋白酶(膠原蛋白酶)(2)核糖核苷酸序列(堿基序列)膜的流動性(細胞膜的流動性)(3)參照(標(biāo)準(zhǔn)或?qū)φ?siAPPA、siAPPB組APP表達量低于NC組長抑制鼻咽癌細胞的增殖(4)干擾APP表達后鼻咽癌細胞細胞膜上糖蛋白增多,細胞黏著性增強,不易發(fā)生擴散和轉(zhuǎn)移7.(10分)現(xiàn)有A和B兩個肉牛品種,A品種牛的細胞組成可表示為A細胞核、A細胞質(zhì);B品種牛則為B細胞核、B細胞質(zhì)。(1)如果要獲得一頭克隆牛,使其細胞由A細胞核和B細胞質(zhì)組成,基本步驟是:從A品種牛體內(nèi)取出體細胞,進行體外培養(yǎng)。然后再從培養(yǎng)細胞中取出注入B品種牛的卵母細胞,經(jīng)過某種刺激和培養(yǎng)后,可形成胚胎,該胚胎被稱為,將該胚胎移入代孕母牛的中,通過培育可達到目的。

(2)克隆牛的產(chǎn)生說明具有全能性?？寺∨５男誀钪饕憩F(xiàn)品種牛的特征。由A、B兩品種雜交得到的牛與克隆牛相比,雜交牛細胞核的遺傳物質(zhì)來自個親本,細胞質(zhì)主要來自性親本,克隆牛和雜交牛的遺傳物質(zhì)組成(填“相同”或“不同”)。

【解析】(1)依據(jù)題意可知要獲得由A細胞核和B細胞質(zhì)組成的重組細胞,需要提取A細胞核,然后與去掉B細胞核的B細胞質(zhì)進行重組,得到重組細胞,進一步培養(yǎng)得到重組胚胎,再進行胚胎移植,移植到代孕母牛的子宮里進行培育。(2)克隆動物利用動物細胞細胞核的全能性,得到的新個體的性狀主要由細胞核決定,與供核母牛的性狀基本一致,雜交牛是由精子和卵細胞融合得到的受精卵發(fā)育來的,細胞核來自兩個親本,由于精子含有很少的細胞質(zhì),受精卵的細胞質(zhì)主要來自卵細胞,所以雜交牛和克隆牛的遺傳物質(zhì)不同。答案:(1)細胞核去核重組胚胎子宮(2)動物體細胞核A兩雌不同【互動探究】(1)上題中的雜交牛和克隆牛的生殖方式分別是什么?它們的遺傳物質(zhì)分別來自幾個親本?提示:①雜交牛:有性生殖,遺傳物質(zhì)來自兩個親本,分別繼承父本和母本一半的核基因。②克隆牛:無性生殖,遺傳物質(zhì)來自兩個親本,供核親本提供全部的核基因,提供細胞質(zhì)的親本提供質(zhì)基因。(2)已知公?；蛐蜑锳A,母?；蛐蜑锳a,則二者雜交后代(即雜交牛)基因型和性別分別是什么?母牛體細胞作為供體(核)細胞,則克隆牛的基因型和性別又分別是什么?提示:①雜交牛:AA或Aa,公牛或母牛;②克隆牛:Aa,母牛。8.(12分)下圖所示為用兩棲動物的未受精卵所做的實驗圖解,據(jù)圖回答下列問題:(1)蝌蚪腸上皮細胞核中含有青蛙發(fā)育所需的。重新組合的細胞相當(dāng)于青蛙的細胞,經(jīng)過和形成組織和器官。本實驗結(jié)果說明具有全能性。

(2)圖中A過程采用的技術(shù)手段稱為技術(shù)。為了獲得腸上皮細胞,應(yīng)先獲取腸上皮組織,剪碎后加入處理,然后進行細胞培養(yǎng)獲得腸上皮細胞。

(3)圖中培養(yǎng)過程所用的營養(yǎng)液與植物組織培養(yǎng)基成分的主要不同是。

(4)通過圖示過程產(chǎn)生新個體的生殖方式是,A過程中采用卵細胞作為受體細胞的優(yōu)點有①,易于操作;②含有能促進細胞核的物質(zhì);③含量多,為重組細胞早期發(fā)育提供營養(yǎng)。

【解題關(guān)鍵】解答本題需關(guān)注以下兩點:(1)圖示信息:實驗圖解表示采用顯微注射法將細胞核注入去核卵細胞中,獲得重組細胞的過程。(2)關(guān)鍵信息:重組細胞進行胚胎發(fā)育形成蝌蚪,再經(jīng)變態(tài)發(fā)育形成成蛙?！窘馕觥?1)蝌蚪腸上皮細胞是由受精卵有絲分裂形成的,其細胞核中含有青蛙發(fā)育所需的全部基因(全部遺傳物質(zhì));重新組合的細胞相當(dāng)于青蛙的受精卵細胞,經(jīng)過細胞分裂和分化形成組織和器官。本實驗采用了核移植技術(shù),這說明蝌蚪腸上皮細胞的細胞核具有全能性。(2)題圖中A過程采用的技術(shù)手段稱為核移植技術(shù)。動物細胞培養(yǎng)過程中,分散細胞時用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理,然后進行細胞培養(yǎng)獲得腸上皮細胞。(3)動物細胞培養(yǎng)液與植物組織培養(yǎng)基成分的主要不同是前者必須含有動物血清、血漿等。(4)通過圖示過程產(chǎn)生新個體的生殖方式是無性生殖。卵細胞體積大,易于操作;含有能促進細胞核全能性表達的物質(zhì);卵黃含量多,為重組細胞早期發(fā)育提供營養(yǎng),因此常采用卵細胞作為受體細胞。答案:(1)全部基因(全部遺傳物質(zhì))受精卵細胞分裂分化動物細胞核(2)核移植胰蛋白酶或膠原蛋白酶(3)前者必須含有動物血清、血漿等(4)無性生殖卵細胞體積大全能性表達卵黃9.(14分)(2020·包頭高二檢測)轉(zhuǎn)基因豬在異常器官移植、生物反應(yīng)器和疾病模型等方面有廣泛應(yīng)用。如圖為轉(zhuǎn)基因豬的培育過程,請分析回答:(1)體外培養(yǎng)豬胎兒成纖維細胞,需定期更換培養(yǎng)液,防止對細胞自身造成傷害。當(dāng)細胞貼滿瓶壁時,可分瓶進行培養(yǎng),讓其繼續(xù)增殖,通常選用10代以內(nèi)的細胞進行核移植,目的是保持細胞正常的

。

(2)為便于檢測與篩選,用紅色熒光蛋白基因作為基因參與構(gòu)建基因表達載體,將其導(dǎo)入豬胎兒成纖維細胞中,篩選發(fā)紅色熒光的細胞與期的去核卵母細胞融合,使供體核進入受體卵母細胞,利用物理或化學(xué)的方法激活重組細胞,使其完成形成重組胚胎。

(3)與成年動物細胞相比,用胚胎細胞克隆動物的成功率較高,原因是。

【解析】(1)動物細胞培養(yǎng)過程中,需要不斷地更換培養(yǎng)液,以防止細胞代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成傷害。成纖維細胞貼壁分裂生長到表面相互接觸時,就會停止分裂,可以用胰蛋白酶處理后分瓶培養(yǎng),即進行傳代培養(yǎng)。10代以內(nèi)的細胞能夠保持正常的二倍體核型,適宜進行核移植。(2)圖中紅色熒光蛋白基因是標(biāo)記基因;核移植時,選取處在減數(shù)第二次分裂中期的去核卵母細胞作為受體細胞;利用物理或化學(xué)的方法激活重組細胞,使其完成細胞分裂和發(fā)育進程形成重組胚胎。(3)胚胎細胞的分化程度低于成年動物的體細胞,恢復(fù)其全能性相對容易,故與成年動物體細胞相比,用胚胎細胞克隆動物的成功率較高。答案:(1)細胞代謝產(chǎn)物積累傳代二倍體核型(2)標(biāo)記減數(shù)第二次分裂中細胞分裂和發(fā)育進程(3)胚胎細胞的分化程度低于成年動物的體細胞,恢復(fù)其全能性相對容易10.(16分)現(xiàn)有甲、乙兩種可能有一定致畸、致癌作用的化學(xué)物質(zhì),利用動物細胞培養(yǎng)的方法能夠檢測它們是否有毒性,并比較二者毒性的強弱,請完成下列實驗報告。(1)實驗材料:小白鼠胚胎。(2)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、細胞培養(yǎng)箱、載玻片、蓋玻片、光學(xué)顯微鏡、小白鼠正常體細胞有絲分裂高倍顯微鏡照片等。(3)實驗原理:

,

根據(jù)這些變異細胞占全部培養(yǎng)細胞的百分?jǐn)?shù)(以下稱Q值),可判斷該化學(xué)物質(zhì)的毒性。(4)實驗步驟:①制備細胞懸液:把小白鼠胚胎放在培養(yǎng)皿中并剪碎,再轉(zhuǎn)入錐形瓶中,加入胰蛋白酶液處理,使胚胎組織分散成單個細胞,再加入動物細胞培養(yǎng)液,制成細胞懸液。②進行細胞培養(yǎng):a.取A、B、C3個潔凈的培養(yǎng)瓶,分別加入。

b.向A、B兩個培養(yǎng)瓶中分別加入,并將培養(yǎng)瓶搖勻;C瓶,作為對照。

c.把3個培養(yǎng)瓶放在的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。

③制作臨時裝片:a.當(dāng)細胞繁殖到大約第8代時,同時從細胞培養(yǎng)箱中取出3個培養(yǎng)瓶,用處理,使培養(yǎng)的細胞從瓶壁上脫落,再加入迅速固定細胞,將細胞固定在不同的分裂時期。

b.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液,滴在與培養(yǎng)瓶有相同編號的載玻片中央,加1～2滴一定濃度的染色,3～5min后,蓋上蓋玻片,制成臨時裝片。

④鏡檢和統(tǒng)計:把臨時裝片放在顯微鏡下,尋找處于期的細胞,并與小白鼠正常有絲分裂高倍顯微鏡照片對比以確認(rèn)發(fā)生上述變異的細胞,同時統(tǒng)計該時期變異的細胞占細胞總數(shù)的百分?jǐn)?shù)(Q值)。

(5)實驗結(jié)果:培養(yǎng)瓶ABCQ值1.3%12.5%0.1%(6)實驗結(jié)論: