高中生物生物技术中的伦理问题综合题

生物学家能够通过基因工程技术生产人的血清蛋白，根据所学知识回答下列问题。
（1）在基因工程的操作中，“分子手术刀”是                     。
（2）“分子缝合针”是                     。
（3）“分子运输车”是                     。
（4）操作步骤：获取目的基因；构建基因表达载体；在基因表达载体的组成中，除了目的基因外，还必须有       、       和       等。然后把基因表达载体导入牛的                           ，通过发育形成的牛体细胞中都含人的                      ，成熟的牛产的奶中含有         ，证明基因操作成功。

科学家通过基因工程培育抗虫棉时，需要从苏云金芽孢杆菌中提取出抗虫基因，“放入”棉花的细胞中与棉花的DNA结合起来并发挥作用，请回答下列有关问题：
⑴ 从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是______________，此工具主要存在于__________中，其特点是_________________________________________________。
⑵ 苏云金芽孢秆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用______________将苏云金芽孢杆菌的__________切成许多片段，然后将这些片段____________________________，再通过_______________转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量______________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把__________________分离出来。
⑶ 进行基因操作一般要经过的四个步骤依次是________________________________、____________________________________、___________________________________、____________________________________。

随着科学技术的发展，人们可以根据需求来改造生物的性状。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，据图回答：

(1) 在此过程中涉及到的细胞水平现代生物技术手段主要有_________________________。
(2) 在基因工程中，我们称②为________________，能实现②进入③的常用方法是________________。若在植物细胞工程中，则采用最多的方法是                    。
(3) 图中①一般经______________处理可以得到③，从③到④的过程中一般利用去核后未受精的卵细胞作为受体，而不用普通的体细胞。
(4) ⑦是⑥的后代，那么⑦的遗传性状和____________最相似。如果②的数量太少，常用_________来扩增。要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是_____________。

下图甲、乙分别表示高等植物细胞和高等动物细胞的亚显微结构，据图回答：

（1）图中[2]、[5]、[6]、[10]、[11]等结构共同构成了细胞的             系统，其中结构［2］在细胞与环境之间进行 　     、能量交换、信息传递过程中起着决定性作用。
（2）甲图所示细胞在光照条件下产生ATP的具体场所是           （填结构名称）。
（3）与自然界中碳循环直接相关的细胞器是_______（填编号）。能发生碱基互补配对的细胞器有__________（填编号）。
（4）在细胞工程中，植物体细胞杂交的第一步是用____________法除去________（填编号）；动物细胞融合采用的诱导方法与植物细胞不同的是常常用到_____________作为诱导剂。
（5）在分泌抗体的过程中，核糖体上合成的有关蛋白质分子，在有关细胞结构间移动的顺序
是                                                （用编号和箭头表示）。

现有从生物体内提取的ATP分子和一个DNA分子，还有标记了放射性同位素³H的四种脱氧核苷酸。模拟在实验室中合成多个DNA分子。请回答：
（1）除上述几种物质外，还需要___________酶                   酶等酶的作用。
（2）第四代DNA分子中不含³H的DNA，一条中含³H的DNA和两条链中均含³H的DNA，其数目分别是__________、__________、_________。

请回答胚胎工程和基因工程方面的问题：
（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、       、
       以及在母体中发育和产出等过程。
（2）在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其         。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和          。
（3）通常奶牛每次排出一枚卵母细胞，采用激素处理可使其一次排出多枚卵母细胞，常使用的激素是                。
（4）利用基因工程可以获得转基因牛，从而改良奶牛的某些性状。基因工程的四个基本操作步骤是          、基因表达载体的构建、         和         。若要获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、         、         、         和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是         （显微注射法、农杆菌转化法），为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是          （受精卵、乳腺细胞）。

材料   苏云金芽孢杆菌生长到一定阶段，菌体内一端形成芽孢，另一端形成一种被称为伴孢晶体的蛋白质晶体。菌体破裂后释放出芽孢和伴孢晶体，伴孢晶体本身并无毒性，是毒素的前体。当昆虫吞食伴孢晶体后，在肠道内碱性环境条件和特定的蛋白酶的作用下，伴孢晶体变成毒素分子，能使小肠上皮细胞萎缩退化，昆虫停食，最后脱水死亡。科学家利用苏云金芽孢杆菌的这个特性，在实验室大量培养，制成生物农药，洒在农作物上，让害虫吃后中毒死亡。或利用基因工程技术，把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转到农作物体内，培育出抗虫品种。请根据上述材料回答下列问题：

（1）上图中，切断a处的工具酶是____________ ，切断b处的酶是             ______。
（2）作为目的基因载体的细菌质粒往往要带有一个抗生素抗性基因，该抗性基因在基因工程中主要用于_____________________________________________________。
（3）苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否表达，最简便的检测方法是________________________________________________。
（4）苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转到农作物体内后，也能产生伴孢晶体蛋白，说明___________________________。
（5）转基因工程改良动植物品种，最突出的优点是_____________________________ 。
（6）大面积种植抗虫棉对该地区生态平衡会造成怎样的影响？                                                   
①________________                       _____________
②_____________________                          _____。

下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，圈l、圈2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

（1）一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有      、     个游离的磷酸基团。
（2）若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性将     。（增高、降低、不变）
（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用           限制酶切割。
（4）构建重组质粒时，同时使用          限制酶处理质粒、外源DNA可以防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。
（5）将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入        酶，可获取重组质粒。
（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了               。

基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：

（1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？      ，为什么？             （3分）
（2）过程②必需的酶是       酶，过程③必需的酶是      酶。
（3）在利用AB获得C的过程中，必须用       切割A和B，使它们产生        ，再加入       ，才可形成C。
（4）为使过程⑧更易进行，可用          （药剂）处理D。

科学家将外源目的基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并在大肠杆菌中成功表达。下图表示构建重组质粒和筛选含目的基因的大肠杆菌的过程。请据图回答：

（1）步骤①和②中常用的工具酶是  ___________ 。
（2）经过①②步骤后，有些质粒上的  ____ 基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒。
（3）步骤③是   的过程。为了促进该过程，应该用   ________ 处理大肠杆菌。
（4）步骤④：将三角瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，目的是筛选  _____________________ 。能在C中生长的大肠杆菌有  _____ 种。
（5）步骤⑤:用无菌牙签挑取C上的单个菌落，分别接种到D（含氨苄青霉素和四环素）和E（含四环素）两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于（选填“D”或“E”）  ______ 上，请在图中相应的位置上圈出来。

2006年12月，我国科学家成功培育出国内首例“荧光猪”。“荧光猪”即为绿色荧光蛋白转基因克隆猪，具有很高的基础研究价值，它的培育过程操作如下：
①从一种水母中提取绿色荧光蛋白基因，经处理后导入到体外培养的猪胎儿成纤维细胞的基因组中。
②从成纤维细胞中取出细胞核，移植到成熟的去核的猪卵母细胞中，构建重组细胞。
③体外培养重组细胞成转基因胚胎（由4~6个细胞组成的胚）。
④把转基因胚胎移植入受体母猪的子宫中。
⑤母猪怀孕114天，产下绿色荧光蛋白转基因克隆猪。
请回答下列问题：
（1）请按培育过程完成下面的“荧光猪”培育技术流程图。

（2）步骤①、④涉及的生物工程技术分别称为              和             技术。
（3）目前科学家还不能用类似植物组织培养的方法获得完整的动物个体，用动物体细胞克隆的动物，实际是通过            技术来实现的。
（4）步骤③里，由1个重组细胞培育成4~6个细胞的胚，主要通过           来实现的。重组细胞最终能发育成动物个体的内在原因是                            。
（5）如果希望大量培育“荧光猪”，可在第④阶段，先通过          技术获得多个胚胎后，再进行移植。
（6）首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪（母猪）与普通公猪交配怀孕后，成功产下了11头猪崽，但只有部分猪崽具有绿色荧光遗传特征。试用孟德尔遗传定律加以解释。

（11分）基因疫苗是将编码病原体蛋白的基因插到质粒上，然后将之导入人或动物体内，让其在宿主细胞中表达，诱导机体产生免疫应答。其主要机制如下图：

据图回答有关问题：
（1）构建重组质粒需要用到的酶有          和          ；利用            技术可以在体外短时间内大量扩增目的基因，此时需要使用的酶是          。
（2）接种基因疫苗后，目的基因经过          和          过程指导合成的病原蛋白将作为
        刺激人体，产生初次免疫。此过程中，细胞②经增殖、分化产生的细胞③能分泌        ，从而清除病原蛋白；这种免疫方式称为                   。
（3）与初次免疫比较，当机体再次接触该病原蛋白时免疫的特点是               ，这与初次免疫时产生的      （填图中的编号）细胞密切相关。

人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。 

（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可从已处死的雌鼠               中获取。
（2）图中的高血压相关基因作为__________，质粒作为_________,二者需用同一种限制酶切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有               有关。 
（3）子代大鼠如果              和                ，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。
（4）在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是___________、___________、和胚胎移植。

Ⅰ.(1)在植物组织培养过程中，由于细胞一直处于               状态，因而容易受到培养条件和外界压力（如射线、化学物质等）的影响而产生突变，突变体经过进而发育成为新品种。
（2）突变体产生的原理是                 ，由于具有             的特点，所以需要进行         。
（3）如果要用突变体生产药物或食品添加剂，要培养至          阶段，若要生产人工种子，则需要培养至         阶段。
Ⅱ.家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。
（1）进行转基因操作前，需用___________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
（2）为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。
（3）采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液（含Mg²⁺）、水，4种脱氧核糖苷酸、模板DNA、_____________和_________________。
（4）利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_________________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。

α₁－抗胰蛋白缺乏症是一种在北美较为常见的单基因遗传病，患者成年后会出现肺气 肿及其他疾病，严重者甚至死亡。对于该致病患者常可采用注射人α₁－抗胰蛋白酶来缓解症状。

（1）图1表示获取人α₁－抗胰蛋白酶基因的两种方法，请回答下列问题：
①a过程是在____________酶的作用下完成的。
②c过程称为____________，该过程需要的酶是____________________。
③要确定获得的基因是否是所需的目的基因，可以从分子水平上利用________技术检测该基因的碱基序列。
（2）利用转基因技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人α₁－抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更易获得这种酶，简要过程如图2。
①获得目的基因后，常利用___________技术在体外将其大量扩增。
②载体上绿色荧光蛋白（GFP）基因的作用是便于____________。基因表达载体d，除图中的标示部分外，还必须含有______________和复制原点。
③若要使转基因羊的后代均保持其特有的性状，理论上应选用____________技术进行繁殖。