2025年大学细胞工程试题及答案

2025年大学细胞工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于细胞全能性的描述，正确的是（）A.动物体细胞的全能性高于生殖细胞B.植物成熟筛管细胞仍具有全能性C.细胞全能性的体现需经历脱分化和再分化过程D.诱导多能干细胞（iPS细胞）的全能性低于胚胎干细胞2.植物原生质体融合常用的化学诱导剂是（）A.灭活仙台病毒B.聚乙二醇（PEG）C.秋水仙素D.氯化钙3.动物细胞培养过程中，“接触抑制”现象发生在（）A.原代培养的潜伏期B.原代培养的指数增长期C.传代培养的衰退期D.细胞贴壁生长的汇合期4.单克隆抗体制备中，用于筛选杂交瘤细胞的培养基是（）A.MS培养基B.HAT培养基C.LB培养基D.无血清培养基5.以下哪种技术属于细胞工程范畴？（）A.PCR扩增DNAB.转基因小鼠的制备C.质粒载体构建D.大肠杆菌基因敲除6.植物细胞脱分化的关键条件是（）A.高浓度细胞分裂素B.适宜的光照C.生长素与细胞分裂素的比例D.低渗透压环境7.胚胎干细胞（ES细胞）的特性不包括（）A.无限增殖能力B.三胚层分化潜能C.核型正常D.表达端粒酶活性8.动物细胞融合与植物原生质体融合的主要区别是（）A.是否需要去除细胞壁B.是否使用物理诱导方法C.是否形成杂种细胞D.是否需要筛选融合细胞9.用于检测单克隆抗体特异性的常用方法是（）A.流式细胞术（FCM）B.酶联免疫吸附试验（ELISA）C.实时荧光定量PCR（qPCR）D.蛋白质印迹（WesternBlot）10.以下关于干细胞的描述，错误的是（）A.间充质干细胞（MSC）具有多向分化潜能B.神经干细胞只能分化为神经细胞C.iPS细胞可通过体细胞重编程获得D.造血干细胞是成体干细胞的一种二、填空题（每空1分，共20分）1.植物细胞工程中，常用______酶和______酶去除细胞壁获得原生质体。2.动物细胞培养时，传代次数通常不超过______代，超过后可能发生______（如染色体畸变）。3.单克隆抗体制备的关键步骤包括：______免疫、______细胞融合、______筛选和______检测。4.胚胎干细胞的分离通常取自______的______细胞团。5.植物体细胞杂交的最终目标是获得______，其与有性杂交的本质区别是______。6.动物细胞大规模培养的常见方法有______培养（如微载体培养）、______培养（如中空纤维培养）和______培养（如生物反应器）。7.细胞冻存时，常用的冷冻保护剂是______（浓度一般为______%），冻存程序需遵循______原则。8.诱导多能干细胞（iPS细胞）的重编程因子通常包括______、______、______和______（列举4种）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述原代培养与传代培养的主要区别。2.植物细胞脱分化与再分化的分子机制是什么？举例说明其在实际中的应用。3.动物细胞融合的常用方法有哪些？各方法的原理和优缺点是什么？4.为什么说单克隆抗体是“生物导弹”？其制备过程中如何保证“单克隆”特性？5.比较胚胎干细胞（ES细胞）与诱导多能干细胞（iPS细胞）的异同点。四、论述题（每题10分，共20分）1.结合实例论述动物细胞工程在医药领域的应用。2.从细胞全能性的角度，分析“胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养获得完整植株”与“克隆羊多莉的诞生”在机制上的异同。五、实验设计题（10分）设计一个实验方案，利用小鼠B淋巴细胞和骨髓瘤细胞制备抗人表皮生长因子受体（HER2）的单克隆抗体，并说明关键步骤的原理及注意事项。细胞工程试题答案一、单项选择题1.C（解析：细胞全能性的体现需通过脱分化形成愈伤组织，再分化形成完整植株；动物生殖细胞全能性高于体细胞；植物筛管细胞无细胞核，失去全能性；iPS细胞与ES细胞均为多能干细胞，全能性无显著差异。）2.B（解析：植物原生质体融合常用PEG；灭活病毒用于动物细胞融合；秋水仙素诱导染色体加倍；氯化钙用于细菌转化。）3.D（解析：接触抑制指贴壁细胞生长至相互接触时停止增殖，发生在汇合期；原代培养的指数增长期细胞快速分裂，无接触抑制。）4.B（解析：HAT培养基含次黄嘌呤（H）、氨基蝶呤（A）、胸腺嘧啶（T），可筛选杂交瘤细胞（骨髓瘤细胞缺乏HGPRT，无法利用补救合成途径；B淋巴细胞不能无限增殖，仅杂交瘤细胞可存活）。）5.B（解析：转基因小鼠通过显微注射将外源基因导入受精卵，属于细胞工程；PCR、质粒构建、大肠杆菌基因敲除属于基因工程。）6.C（解析：脱分化需生长素/细胞分裂素比例较高，促进细胞分裂并失去分化状态；光照抑制脱分化；渗透压需与原生质体匹配。）7.A（解析：ES细胞具有有限增殖能力（但在体外特定条件下可长期培养）；三胚层分化潜能、核型正常、端粒酶活性是其特性。）8.A（解析：动物细胞无细胞壁，无需去壁；植物原生质体融合需先酶解去壁，是主要区别；物理诱导（如电融合）两者均可使用。）9.B（解析：ELISA通过抗原-抗体特异性结合检测抗体；FCM用于细胞表面标记分析；qPCR检测基因表达；WesternBlot检测蛋白存在及大小。）10.B（解析：神经干细胞可分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞；间充质干细胞可分化为骨、软骨、脂肪等；iPS通过Oct4、Sox2等因子重编程获得；造血干细胞属于成体干细胞。）二、填空题1.纤维素；果胶2.50；癌变（或永生化）3.小鼠；B淋巴与骨髓瘤；杂交瘤；抗体4.囊胚期；内细胞团5.杂种植株；克服远缘杂交不亲和障碍6.贴壁；悬浮；微载体（或顺序可调整）7.DMSO（二甲基亚砜）；10；慢冻快融8.Oct4；Sox2；Klf4；c-Myc（或Nanog等其他重编程因子）三、简答题1.原代培养与传代培养的主要区别：-细胞来源：原代培养直接取自组织（如小鼠胚胎、人皮肤），保持原组织特性；传代培养是原代细胞经首次传代后的细胞系。-分裂次数：原代细胞分裂次数有限（一般<10代），保留正常二倍体核型；传代细胞可无限增殖（如HeLa细胞），可能发生永生化或癌变。-应用：原代细胞用于药物毒性测试、功能研究；传代细胞用于大规模生产（如疫苗、单克隆抗体）。2.植物细胞脱分化与再分化的分子机制及应用：脱分化的分子机制：细胞在生长素（如2,4-D）和细胞分裂素的作用下，关闭分化相关基因（如维管组织特异性基因），激活细胞分裂相关基因（如Cyclin、CDK），染色质结构松弛（组蛋白乙酰化增加），恢复分裂能力。再分化的分子机制：特定激素比例（如低生长素/细胞分裂素）诱导细胞分化相关基因（如LEC1、WUS）表达，启动器官发生（芽或根原基形成）或体细胞胚发生。应用实例：草莓脱毒苗培育（通过茎尖分生组织脱分化再分化，去除病毒）；转基因植物培育（外源基因导入愈伤组织后再分化成植株）。3.动物细胞融合的常用方法及原理：-病毒诱导法（如灭活仙台病毒）：病毒表面糖蛋白（如F蛋白）与细胞膜结合，促使膜融合；优点是融合效率较高，缺点是病毒制备复杂、存在生物安全风险。-化学诱导法（如PEG）：PEG降低细胞表面电荷，破坏膜结构，诱导膜融合；优点是操作简单、成本低，缺点是对细胞毒性较大。-电融合法：高压电脉冲使细胞膜穿孔，相邻细胞穿孔部位融合；优点是融合效率高、可控性强，缺点是需要特殊设备（电融合仪）。4.单克隆抗体作为“生物导弹”的原因及单克隆特性保证：“生物导弹”指单克隆抗体可特异性识别靶抗原（如肿瘤细胞表面HER2），并携带药物/毒素精准杀伤靶细胞。单克隆特性的保证：-融合后用HAT培养基筛选，仅杂交瘤细胞存活（B淋巴细胞不能增殖，骨髓瘤细胞缺乏补救合成途径）。-有限稀释法克隆化培养，确保每个克隆来自单个杂交瘤细胞。-ELISA检测筛选分泌特异性抗体的克隆，避免多克隆混杂。5.ES细胞与iPS细胞的异同：相同点：均为多能干细胞，可分化为三胚层细胞；表达多能性标记（如Oct4、Nanog）；具有端粒酶活性，可长期培养。不同点：-来源：ES细胞取自囊胚内细胞团；iPS细胞通过体细胞重编程获得。-伦理问题：ES细胞涉及胚胎破坏，存在伦理争议；iPS细胞无此问题。-表观遗传：ES细胞表观遗传更接近胚胎状态；iPS细胞可能残留体细胞表观记忆（如DNA甲基化模式）。-应用限制：ES细胞移植可能引发免疫排斥；iPS细胞来自自体，免疫原性低。四、论述题1.动物细胞工程在医药领域的应用（实例结合）：-单克隆抗体药物：如曲妥珠单抗（赫赛汀），针对HER2阳性乳腺癌细胞表面的HER2受体，通过ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒性）杀伤肿瘤细胞，显著提高患者生存率。-干细胞治疗：间充质干细胞（MSC）用于治疗移植物抗宿主病（GVHD），其免疫调节功能可抑制T细胞过度活化，临床试验显示有效率达70%以上。-转基因动物生物反应器：如转基因山羊乳腺表达人抗凝血酶Ⅲ（ATⅢ），通过乳汁提取重组蛋白，用于治疗先天性ATⅢ缺乏症，已获FDA批准上市。-疫苗生产：利用Vero细胞（猴肾传代细胞）大规模培养流感病毒，制备灭活疫苗，年产能可达数亿剂，满足全球接种需求。2.胡萝卜组织培养与克隆羊多莉的机制异同（从细胞全能性角度）：相同点：-均体现细胞全能性（胡萝卜细胞发育为完整植株，乳腺细胞发育为个体）。-需通过核质互作恢复全能性（胡萝卜细胞脱分化时细胞质因子激活核基因；多莉的乳腺细胞核在卵母细胞质中重编程）。-涉及表观遗传修饰（如DNA去甲基化、组蛋白乙酰化），解除分化基因抑制。不同点：-全能性水平：胡萝卜体细胞为全能干细胞（可发育为完整植株）；哺乳动物体细胞为单能或多能，需通过核移植（借助卵母细胞细胞质）恢复全能性。-调控机制：植物细胞全能性表达依赖激素（生长素/细胞分裂素）；动物细胞需卵母细胞中的重编程因子（如组蛋白去乙酰化酶、DNA甲基转移酶抑制剂）。-限制因素：植物细胞无严格“全能性限制”（多数体细胞可脱分化）；动物体细胞存在严格表观遗传屏障（如X染色体失活、印记基因），重编程效率低（多莉实验中277个重构胚仅1个存活）。五、实验设计题（抗HER2单克隆抗体制备）实验方案：1.免疫小鼠：将人HER2蛋白（抗原）与弗氏完全佐剂混合，皮下注射BALB/c小鼠（3次，间隔2周），末次免疫后3天取脾细胞（含致敏B淋巴细胞）。原理：通过免疫激活B淋巴细胞，使其分泌抗HER2抗体。注意：抗原需纯化（避免杂蛋白干扰），免疫剂量需优化（过低无法激活，过高引发免疫耐受）。2.细胞融合：取小鼠脾细胞（B淋巴细胞）与SP2/0骨髓瘤细胞（无抗体分泌能力，HGPRT缺陷）按10:1比例混合，加入50%PEG（分子量4000）诱导融合，作用1分钟后缓慢稀释终止。原理：PEG破坏细胞膜结构，促使膜融合形成杂交瘤细胞。注意：细胞活力需>90%（台盼蓝染色检测）；PEG作用时间严格控制（过长导致细胞死亡）。3.筛选杂交瘤细胞：将融合细胞接种于HAT培养基（含次黄嘌呤、氨基蝶呤、胸腺嘧啶），培养10-14天。原理：氨基蝶呤阻断从头合成途径，仅能通过补救合成途径存活的细胞需表达HGPRT（B淋巴细胞提供），同时具备无限增殖能力（骨髓瘤细胞提供），故仅杂交瘤细胞存活。注意：HAT培养基需现配（氨基蝶呤易降解）；定期换液（避免代谢产物积累）。4.克隆化培养与抗体检测：-有限稀释法：将杂交瘤细胞稀释至0.5个/孔，接种96孔板，培养至单克隆生长。-ELISA检测：用包被HER2蛋白的板检测各孔上清，筛选阳性克隆（OD值>阴性对照2.1倍）。原理：有限稀释法确保克隆来自单个细胞；ELI