现有甲、乙两种可能有一定毒性的化学物质,实验室研究人员欲通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性,并比较二者毒性的强弱。请你以一个研究人员的身份参与此项研究,完成下列实验报告并回答有关问题。
【实验原理】有毒物质能诱导细胞产生变异,根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数(以下称Q值),可判断该化学物质的毒性。
【实验材料】活的小白鼠胚胎。
【药品用具】胰蛋白酶液、动物细胞培养液、动物细胞固定液、适宜浓度的龙胆紫溶液、滴管、培养皿、剪刀、锥形瓶、培养瓶、恒温箱、载玻片、盖玻片、显微镜、小白鼠正常体细胞有丝分裂各时期高倍显微照片。
【实验步骤】
(1)制备细胞悬浮液:把活的小白鼠胚胎放在培养皿中剪碎,转入锥形瓶中,加入 处理,使胚胎组织分散成单个细胞,再加入动物细胞培养液,制成细胞悬浮液。
(2)进行细胞培养:
①取A、B、C三个洁净的培养瓶, ,加入等量的细胞悬浮液。
②向A培养瓶中加入化学物质甲,向B培养瓶中加入 ,向C瓶内加入等量的生理盐水,并将培养瓶摇匀。
③在实验中,C培养瓶起什么作用? 。
(3)制作临时装片
①当细胞增殖到大约第8代左右时,同时从恒温箱中取出三个培养瓶,用胰蛋白酶液处理,使培养的细胞 ,再加入动物细胞固定液以便迅速杀死细胞并固定细胞。
②静置一段时间后,分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液,滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央,用 染色,3~5 min后,盖上盖玻片。
(4)镜检和统计
把临时装片放在显微镜下,先用低倍镜后用高倍镜,寻找处于 期的细胞,并与C组对比以确认发生变异的细胞,同时统计 。
【结果与结论】
经研究人员实验得知:A、B、C三个培养瓶的Q值依次为:QA=1.3%、QB=12.5%、QC=0.1%,由此可知该实验的结论是 。
果蝇3号常染色体上有裂翅基因。为培育果蝇新品系,研究人员进行如下杂交实验(以下均不考虑交叉互换)。
(1)将某裂翅果蝇与非裂翅果蝇杂交,F1表现型比例为裂翅:非裂翅=1:1,F1非裂翅果蝇自交,F2均为非裂翅,由此可推测出裂翅性状由性基因控制。F1裂翅果蝇自交后代中,裂翅与非裂翅比例接近2:1的原因最可能是。
(2)将裂翅品系的果蝇自交,后代均为裂翅而无非裂翅,这是因为3号染色体上还存在另一基因(b),且隐性纯合致死,所以此裂翅品系的果蝇虽然均为,但自交后代不出现性状分离,因此裂翅基因能一直保留下来。
(3)果蝇的2号染色体上有卷翅基因D和另一基因E(纯合致死)。卷翅品系的果蝇自交后代均为卷翅,与上述裂翅品系果蝇遗传特点相似。利用裂翅品系和卷翅品系杂交培育裂卷翅果蝇品系,F1基因型及表现型如下图甲所示。
欲培育出图乙所示的裂卷翅果蝇,可从图甲所示F1中选择合适的果蝇进行杂交。若从F1中选与裂卷翅果蝇杂交,理论上应产生四种表现型的子代,但实际上没有裂卷翅果蝇。推测可能是F1裂卷翅果蝇产生的含有基因的配子死亡,无法产生相应的后代。若从F1中选表现型为与的果蝇杂交,子代裂卷翅果蝇有种基因型,其中包含图乙所示裂卷翅果蝇,进而培养出新品系。
(4)分析可知,欲保留果蝇某致死基因且自交后代该基因频率一直不变,还需保留与该基因在上的另一致死基因。
褪黑素(MLT)是机体分泌的一种激素,主要通过下丘脑-垂体-性腺轴对动物生殖产生一定影响。
(1)机体内的MLT由腺体分泌后,经运输到下丘脑,对下丘脑分泌的激素产生影响,进而影响垂体细胞对催乳素(PRL)和促黄体素(LH)等相关促性腺激素的分泌。
(2)科研人员通过体外培养,研究单独使用不同浓度MLT以及不同浓度MLT和hCG(人绒毛膜促性腺激素)共同使用对蒙古母羊垂体细胞分泌激素的影响。实验过程中每24小时更换一次培养液,并且分别在24h时、48h时测定激素含量,结果如下。
表母羊垂体细胞对MLT和hCG处理的反应
结果 处理 |
LH含量(mIU/ml) |
PRL含量(uIU/ml) |
||
24h时 |
48h时 |
24h时 |
48h时 |
|
对照组(只用细胞培养液培养) |
15.79 |
14.78 |
127.74 |
115.61 |
10pg/ml的MLT |
15.28 |
15.51 |
85.77 |
91.55 |
100pg/ml的MLT |
13.40 |
14.39 |
93.53 |
96.32 |
1000pg/ml的MLT |
14.04 |
14.56 |
96.69 |
98.87 |
10IU/ml的hCG |
167.2626 |
153.55 |
95.21 |
94.50 |
10pg/ml的MLT十10IU/ml的hCG |
149.40 |
165.72 |
74.3 |
88.20 |
100pg/ml的MLT十10IU/ml的hCG |
170.70 |
155.80 |
79.95 |
101.50 |
1000pg/ml的MLT十10IU/ml的hCG |
155.71 |
156.96 |
107.61 |
111.97 |
分析上述实验结果可以看出:
①单独使用MLT处理时,对垂体细胞分泌LH的影响不显著,而加入hCG后该激素的分泌,但与MLT的无明显关系。可能的原因是动物体内的垂体细胞分泌LH受雌激素含量的调节,MLT可通过影响血液中雌激素含量间接影响垂体分泌LH。而本实验是体外培养垂体细胞,只加入MLT没加雌激素,因此对LH的分泌影响不大。
②单独添加MLT或hCG后各组垂体细胞分泌PRL的含量对照组,表明MLT或hCG垂体细胞分泌PRL。当用MLT和hCG共同作用于垂体细胞时,随着,PRL的分泌呈增长趋势,表明MLT和hCG可相互作用,从而影响PRL的分泌。
下图表示由甲、乙两种植物逐步培育出戊植株的过程,请据图回答:
(1)通过I过程培育出丙种植物的方法有以下两种:
方法一:将甲、乙两种植物杂交得到基因型为____________的植株,并在____________期用____________(化学物质)处理,从而获得基因型为bbDD的丙种植物。
方法二:先取甲、乙两种植物的_____________,利用________________________处理,获得具有活力的_______________;然后用________________________方法诱导融合、筛选出基因型为_________________的杂种细胞;接下来将该杂种细胞通过____________________技术培育出基因型为bbDD的丙种植物。此种育种方法的优点是________________________ 。
(2)由丙种植物经II过程培育成丁植株,发生的变异属于____________________;将丁植株经III培育成戊植株的过程,在育种上称为________________________________。
(3)若B基因控制着植株的高产,D基因决定着植株的抗病性。如何利用戊植株(该植株为两性花),采用简便的方法培育出高产抗病的新品种(不考虑同源染色体的交叉互换)?请画图作答并作简要说明。
(4)通过图中所示育种过程,____(填能或否)增加物种的多样性。
对照下图回答相关的问题(甲、乙、丙代表相应的器官):
(1)上图中激素①是_______________________,它进入细胞后最终在细胞核内形成激素受体复合物作用于DNA分子的特定部位,使RNA聚合酶结合在________________________位置并开始转录。除了激素①外,还有________________________等激素的初始受体也在细胞质中。
(2)从上图可知,激素①的分泌是____________调节,也存在着________________调节机制。激素①能提高细胞代谢速率,加速体内物质的氧化分解,可能是通过增加相关________________的数量来实现的。
(3)当人体处于寒冷环境时,皮肤中冷觉感受器接受刺激产生兴奋,经传入神经传到体温调节中枢____________(填甲或乙或丙),再经传出神经传导,使激素②____________________(写激素名称)分泌增多,促进肝脏等器官产热增加。
(4)若激素②能促进肾小管和集合管对水分的重吸收,则激素②是由______________(写器官名称)分泌的;急性肾小球肾炎有的是由链球菌感染引起的免疫反应性疾病,从免疫学角度看,它属于__________________病。
本题由两个小题组成:
I.为研究细胞分裂周期所经历的时间,科学家应用3H-TdR(氚标记胸苷)短期饲养植物愈伤组织细胞(10个细胞),数分钟到半小时后,将3H-TdR洗脱,置换新鲜培养液继续培养。随后,每隔半小时定期测定带标记的细胞数(见图l。假定洗脱后的细胞分裂中,如果两条姐妹染色单体中只有一条染色单体带有标记时,则姐妹染色单体分开后总是带有标记的染色体移向同一极)。统计带标记细胞数占总细胞数的比例,结果如下图2所示。
(1)从图可知,培养的10个细胞是____(填同步或非同步)进入细胞分裂周期的;一个细胞周期所经历的时间约是____h。
(2) 3H-TdR开始掺入DNA分子的区段是____(填AB或BC或CD);着丝点分裂姐妹染色单体分开分别向两极移动过程,发生两次的区段是____(填BC或CD或FG)。
Ⅱ.玉米、高粱等C4植物含有与CO2亲和力高约60倍的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶,因而比水稻、小麦等C3植物光合作用能力强。科学家应用PCR方法从C。植物高梁的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因,构建重组的表达载体后,利用农杆菌介导的方法转入小麦体内。这种转基因小麦光合作用强度明显提高,千粒干重明显增加。
(1)应用PCR方法从C4植物高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因,需要知道磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因两端的一部分核苷酸序列,以便根据这一序列合成两种_______。
(2)植物光合作用的强度,简单地说是指植物______________的数量。植物光合作用的暗反应阶段,二氧化碳中碳原子的转移途径是_________________________。
(3)下图表示转基因小麦(导入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的小麦)和非转基因小麦(未导入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因的同品种小麦)在不同C02浓度和光照强度条件下C02的同化量。
①从图甲可知,转基因小麦能利用___________,这是因为转基因小麦体内含有__________________。
②如果是干旱地区,适合栽种_______________小麦;多施有机肥更能提高______________小麦的产量。