- 植物细胞工程
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如图所示为科学家利用番茄叶细胞和马铃薯叶细胞杂交培育“番茄-马铃薯”植株的过程,请回答下列问题.
(1)①②过程使用了______酶,以使植物原生质体相互分离,此处使用的溶液浓度较大,以保证植物细胞会发生______,以保护原生质体不被破坏;在动物细胞培养技术中,使细胞分离开来的酶是______.
(2)过程③在化学药剂______的作用下会发生细胞融合;动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是______.
(3)过程______属于脱分化,过程______属于再分化,细胞发生分化的根本原因是______.
(4)过程⑤⑥⑦的细胞工程技术是______,其培养时选用的材料通常是分生组织,原因是______.
(5)植物体细胞杂交的研究在______方面,取得了巨大突破.
正确答案
解析
解:(1)①②为去壁过程,该过程需要采用酶解法,即使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁;在动物细胞培养技术中,用胰蛋白酶或胶原蛋白酶使组织细胞分离开来.
(2)③是诱导原生质体融合的过程,该过程可采用化学方法(聚乙二醇),动物细胞融合的方法与植物细胞不相同的是用灭活的病毒做诱导剂.
(3)图中⑤为脱分化过程,⑥为再分化过程;细胞发生分化的根本原因是基因的选择性表达.
(4)形成杂种细胞后还需要采用植物组织培养技术将其培育成杂种植株,因此图中过程⑤⑥⑦为植物组织培养过程,其原理是植物细胞具有全能性;植物组织培养时选用的材料通常是分生组织,原因是分生组织的全能性高,易培养形成愈伤组织.
(5)植物体细胞杂交的研究克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍方面,取得了巨大突破.
故答案为:
(1)纤维素酶和果胶 质壁分离 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
(2)聚乙二醇 用灭活的病毒做诱导剂
(3))⑤⑥基因的选择性表达
(4)植物组织培养 全能性高,易培养形成愈伤组织
(5)克服不同生物远缘杂交不亲和
科学家用植物细胞杂交方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了“番茄-马铃薯”杂种植株,如图所示,其中①~⑤表示过程,英文字母表示细胞、组织或植株.据图回答下列问题:
(1)实现过程②的技术是______,在此之前需使用______酶处理细胞以除去细胞壁.如果将已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中,细胞是何形状?______.过程②若是在神舟六号飞船上则更易进行,这是因为______.与过程③密切相关的具有单层膜结构的细胞器为______.
(2)在利用杂种细胞培育成为杂种植株的过程中,依据的原理是______,其中过程④相当于______过程,⑤涉及的细胞分裂方式为______.
(3)若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞内有n条染色体,则“番茄-马铃薯”细胞内含______条染色体;若利用杂种细胞培育出的“番茄-马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于______倍体.
(4)如果形成c细胞的a、b细胞是同一种番茄的细胞,那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是______.
(5)若将该方案用在SARS的研究和治疗上,则从理论上讲c细胞的制备可采用______细胞和______的融合.如果分析出了产生的抗体的氨基酸序列,则可采用______方法,以______为原料合成出该SARS抗体的基因.
正确答案
解析
解:(1)过程②是利用物理或化学方法(如聚乙二醇试剂)诱导原生质体融合,在此之前使需用纤维素酶和果胶酶处理细胞以除去细胞壁.已除去细胞壁的植物细胞放入等渗溶液中,细胞呈圆球状,飞船上无重力的干扰,更易进行细胞的融合,在植物细胞中,高尔基体与细胞壁的形成有关.
(2)将离体的杂种细胞培育成杂种植株需要采用植物组织培养技术,该技术的原理是植物细胞具有全能性;图中④是脱分化过程,⑤是再分化过程,该过程中细胞通过有丝分裂方式增殖.
(3)“番茄--马铃薯”细胞是由番茄体细胞和马铃薯体细胞经过融合而成的,因此具有番茄和马铃薯的全部遗传物质.若番茄细胞内有m条染色体,马铃薯细胞含n条染色体,则“番茄--马铃薯”细胞内含m+n条染色体;若杂种细胞培育成为“番茄--马铃薯”植株为四倍体,此杂种植株的花粉是生殖细胞,由生殖细胞直接发育而来的生物体,不管含有一个或多个染色体组,都是单倍体.
(4)如果形成c细胞的a、b细胞都是番茄细胞,则c具有番茄细胞两倍的染色体.那么更简单的得到番茄植株f的处理方法是可以用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗,可以使细胞中染色体数目增倍.
(5)若将该方案用在SARS的研究和治疗上,则从理论上讲c细胞的制备可采用小鼠的骨髓瘤细胞和SARS患者或康复者的B淋巴细胞(相应的免疫能力的B淋巴细胞)的融合.如果分析出了产生的抗体的氨基酸序列,则可采用化学合成方法,以脱氧核苷酸为原料合成出该SARS抗体的基因.
故答案为:
(1)原生质体融合 纤维素酶和果胶 圆球形 飞船上无重力的干扰,更易进行细胞的融合 高尔基体
(2)细胞的全能性 脱分化 有丝分裂
(3)m+n 单
(4)用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
(5)小鼠的骨髓瘤 SARS患者或康复者的B淋巴细胞 化学合成 脱氧核苷酸
野牛马铃薯品种的植株具有较强的抗病、抗虫、抗盐碱、抗寒能力,但块茎不能食用.俄、德、芬兰专家共同做实验研究,用野生马铃薯与马铃薯的体细胞进行杂交,培育出了生活能力强的杂交系马铃薯.据图分析回答问题:
(1)①过程所用的酶应该包括______.
(2)②过程需要用到聚乙二醇(PEG),其目的是______.诱导融合成功的标是______.
(3)请用文字和箭头表示出④⑤技术过程的实验流程:______.由此可以看出植物细胞具有发育成个体的可能性,这是______的表现.
(4)请说明运用此植物体细胞杂交法的最大的好处:______.
正确答案
解析
解:(1)细胞壁由纤维素和果胶组成,可采用纤维素酶和果胶酶将其水解.
(2)细胞融合时常用聚乙二醇作为诱导剂,诱导原生质体融合.原生质体融合后经过一次有丝分裂产生出细胞壁标志着杂种细胞的形成;
(3)由④→⑤是杂种细胞经过脱分化、再分化形成幼苗的过程,体现植物细胞具有全能性.
(4)植物体细胞杂交不通过有性生殖,故可以克服有性生殖远缘杂交不亲和障碍,培育出兼有两物种品质的优良物种.
故答案为:
(1)纤维素酶和果胶酶
(2)诱导原生质体融合 生出细胞壁
(3)融合细胞愈伤组织
幼苗 植物细胞全能性
(4)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍
下列关于生物工程的相关叙述,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、用 PCR 技术提取目的基因,需要已知目的基因的部分起始核苷酸序列,以便制备引物,而并非所有的目的基因人类都已知其核苷酸序列,A错误;
B、植物体细胞杂交过程中,需采用物理或化学方法诱导两种植物的原生质体融合,进而形成杂种细胞,B错误;
C、动物细胞培养时,通常取10代以内的细胞使用或保存,原因是这些细胞仍保持正常的二倍体核型,C错误;
D、转基因动物、克隆动物、试管动物的培养过程,都要先通过动物细胞培养技术形成早期胚胎,再用胚胎移
植技术,将早期胚胎植入代孕母畜体内完成后期的胚胎发育过程,才能成功,D正确.
故选:D.
在细胞工程──原生质体融合育种技术中,其技术的重要一环是将植物细胞的细胞壁除去,通常采用的方法是酶解破壁法.你认为普通的植物细胞去除细胞壁所用的酶应选择( )
正确答案
解析
解:植物细胞壁的组成成分是纤维素和果胶,如果要除植物细胞的细胞壁,最好选用纤维素酶和果胶酶.
故选:C.
基因型为Aa植株的花粉和基因型为Bb植株的花粉,除去细胞壁后,进行原生质体融合,可以得到多少种基因型不同的细胞(不考虑三个及三个以上的细胞融合)( )
正确答案
解析
解:基因型为Aa的植株能产生两种类型的花粉,即含有A基因的花粉和含有a基因的花粉;基因型为Bb的植株也能产生两种类型的花粉,即含有B基因的花粉和含有b基因的花粉.将这些花粉除去细胞壁后得到原生质体,将这些原生质体进行融合,若仅考虑两两融合,可以得到10种基因型的融合细胞,即AA、BB、aa、bb、Aa、AB、Ab、aB、ab、Bb.
故选:C.
如图是植物体细胞杂交示意图,请据此回答:
(1)图中植物体细胞融合的过程是(填编号)______.
(2)在②过程中,可用的化学诱导剂是______,可用的物理方法是______.若在容器中放置若干ab结构,诱导完成且假设所有细胞都发生了融合,然后经③过程,形成的d细胞的类型有______种(这里仅考虑2个原生质体的相互融合),从中选出______进行培养.
(3)f称为______,该植株具有______.
正确答案
解析
解:(1)据图分析可知②表示人工诱导原生质体融合的过程.
(2)步骤②是人工诱导原生质体融合的过程,诱导植物细胞融合的方法有物理法和化学法,常用的化学试剂是聚乙二醇(PEG),可用的物理方法是离心、震动、电刺激.
若只考虑两两结合的情况,会出现3种类型的融合细胞,即a细胞自身融合形成的细胞,b自身融合形成的细胞及a和b细胞相融合形成的杂种细胞;利用选择培养基筛选出杂种细胞.
(3)f植物体细胞杂交获得的杂种植株,该具有两个亲本的优良性状.
故答案为:
(1)②
(2)聚乙二醇(PEG) 离心、震动、电刺激 3 杂种细胞
(3)杂种植株 两个亲本的优良性状
下列哪种物质适于去除高等植物细胞壁而不损伤细胞的内部结构( )
正确答案
解析
解:植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶,根据酶的专一性原理,用纤维素酶和果胶酶处理既能去除细胞壁,也不会损伤细胞的内部结构.
故选:D.
下列关于细胞工程的叙述,不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电激可诱导植物原生质体融合或动物细胞融合,A正确;
B、去除植物细胞壁用纤维素酶和果胶酶处理,将动物组织分散成单个细胞需胰蛋白酶处理,B正确;
C、小鼠骨髓瘤细胞和经抗原免疫的B淋巴细胞融合可制备单克隆抗体,C正确;
D、植物细胞融合不可以用灭活的病毒诱导,用灭活的病毒诱导是动物细胞融合特有的方法,D错误.
故选:D.
如图表示生物工程相关技术操作流程示意图,A、B、C、D表示有关细胞或结构,序号①到⑤表示有关操作过程和处理方法,请据图回答以下问题:
(1)若如图表示植物体细胞杂交的流程,经过①②处理得到的A和B称为______,植物体细胞杂交技术依据的生物学原理是______.
(2)若上图表示单克隆抗体的生产流程,则A、B分别表示______,经过③过程得到的两两融合细胞有______种,因此要经过筛选得到所有的______,再通过分散克隆和抗原-抗体杂交筛选出______.
(3)若图表示克隆动物的流程,A表示供体细胞,则经②处理后得到的B为______.
(4)若图D表示体外即将用于移植的早期胚胎,则可以通过______等技术(至少填两个)得到这样的早期胚胎.
正确答案
解析
解:(1)若如图表示植物体细胞杂交的流程,经过①②处理得到的A和B称为原生质体,植物体细胞杂交技术依据的生物学原理是细胞膜的流动性及植物细胞的全能性.
(2)若上图表示单克隆抗体的生产流程,则A、B分别表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞,经过③过程得到的两两融合细胞有3种,因此要经过筛选得到所有的杂交瘤细胞,再通过分散克隆和抗原-抗体杂交筛选出产单一抗体的杂交瘤细胞.
(3)若图表示克隆动物的流程,A表示供体细胞,则经②处理后得到的B为去核的次级卵母细胞.
(4)若图D表示体外即将用于移植的早期胚胎,则可以通过转基因、细胞核移植、体外受精等技术得到这样的早期胚胎.
故答案为:
(1)原生质体 细胞膜的流动性及植物细胞的全能性
(2)B淋巴细胞和骨髓瘤细胞 3 杂交瘤细胞 产单一抗体的杂交瘤细胞
(3)去核的次级卵母细胞
(4)转基因、细胞核移植、体外受精(任写两项即可)
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