高中生物生物技术中的伦理问题综合题

番茄营养丰富，是人们喜爱的一类果蔬。但普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。为满足人们的生产生活需要，科学家们通过基因工程技术，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中，再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种。操作流程如图，请回答：

（1）在该操作流程图中用到的生物技术有_________________、_________________
（2）过程①需要的工具酶有__________________________。
（3）在构建基因表达载体时，重组质粒组成中除插入目的基因外（本题中的目的基因是____________），还包括____________、终止子以及______________。
（4）在番茄新品种的培育过程中，将目的基因导入受体细胞的方法叫做______________
（5）从图中可见，mRNAl和mRNA2的结合直接导致了____________无法合成，最终使番茄获得
了         的特性。若上图中番茄是二倍体植株，经分析，该植株含有一个携带此目的基因的T—DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因番茄植株自交F₁代中，仍具有新特性的植株占总数的     。 多聚半乳糖醛酸酶基因与抗多聚半乳糖醛酸酶基因是否为等位基因？       。
（6）普通番茄细胞导入目的基因后，经【④】______过程形成的组织细胞的特点是_______，然后诱导出试管苗，进一步培养成正常植株。

现有一长度为1400个碱基对的DNA分子，用限制性内切酶KpnI单独酶切后得到560个碱基对和840个碱基对的两种长度的DNA分子，用限制性内切酶EcoRI单独酶切后得到的DNA分子为1400个碱基对，用KpnI和EcoRI同时酶切后得到280个碱基对和840个碱基对的两种长度的DNA分子。



（1）请画出该DNA分子的酶切图谱：例
（2）、如果限制性内切酶EcoRI的识别序列和切点是—G^↓GATCC—，在质粒上有限制性内切酶EcoRI的
一个切点，请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端。

继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：

⑴、获得目的基因的方法通常包括PCR技术和                             。
⑵、获得目的基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的      处，
DNA连接酶作用于      处。（填“a”或“b”）
⑶、进行基因转移时，通常要将外源基因转入          （细胞）中，原因是         
⑷、由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率        ，所以在转化后通常需要进行        操作。

回答下列关于基因工程的问题：
如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”示意图，所用载体为质粒A。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因，质粒A导入细菌B后，其上的基因能得到表达，根据图示所给信息回答下列问题：

(1)将目的基因和质粒结合形成重组质粒时，用同一种限制性内切酶分别切割目的基因和质粒，露出相同的黏性末端，将切下的目的基因片段插入质粒的切口处再加入适量的            ，使质粒与目的基因结合成重组质粒。
(2)目前把重组质粒导入细菌细胞时，效率还不高；导入完成后得到的细菌，实际上有的根本没有导入质粒；有的导入的是普通质粒A；只有少数导入的是重组质粒。此处可以通过如下步骤来鉴别得到的细菌是否导入了质粒A或重组质粒：
将得到的细菌涂抹在一个含有               的培养基上，能够生长的就是导入质粒A或重组质粒的，反之则没有。此过程中体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件                     ；                                           。
(3)若进一步鉴定证明细菌中导入的是普通质粒A还是重组质粒，将得到的细菌涂抹在一个含有
               的培养基上培养，若细菌               ，则导入的是普通质粒。如果利用DNA分子杂交原理来证明此过程，应该用                                   作为探针。
（4）使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴                       的途径。
(5)目的基因表达成功后，“工程菌”明显不同于细菌D。从变异的来源看，此变异属于         
      。导入细菌B细胞中的目的基因成功表达的标志是什么?                   。

请据右图分析回答：

（1）不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是_________________，也说明了生物共用一套_________________；从进化的角度看，这些生物具有_________________.
（2）图中A是________________。假如A被切割后，得到的分子末端序列为    ,则能与A连接的目的基因分子末端是____________

（3）为了能把该目的基因转入到棉花（双子叶）细胞中，常用方法是__________________，用T-DNA的特点：_______________________________。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是_____________________________，这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_________________。则该棉花的变异来源是________________。
（4）基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为___________。
（5）上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有            。（用图解中序号表示）
（6）如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中_____________（填“一定”或“不一定”）含有抗病基因。

为了解基因结构，通常选取一特定长度的线性DNA分子，先用一种限制酶切割，通过电泳技术将单酶水解片段分离，计算相对大小；然后再用另一种酶对单酶水解片段进行降解，分析片断大小。下表是某小组进行的相关实验。

已知一线性DNA序列共有5000bp（bp为碱基对）	第一步水解	产物 （单位bp）	第二步水解	产物 （单位bp）
A酶切割	2100	将第一步水解产物分离后，分别用B酶切割	1900   200
1400	800    600
1000	1000
500	500
B酶切割	2500	将第一步水解产物分离后，分别用A酶切割	1900   600
1300	800    500
1200	1000   200
经A酶和B酶同时切割	1900    1000    800    600    500    200

（1）该实验设计主要体现了__________________原则。
（2）由实验可知，在这段已知序列上，A酶与B酶的识别序列分别为______个和_____个。
（3）根据表中数据，请在下图中标出相应限制性酶的酶切位点并注明相关片断的大小。

（4）已知BamH Ⅰ与BglⅡ的识别序列及切割位点如下图所示，用这两种酶和DNA连接酶对一段含有数个BamH Ⅰ和BglⅡ识别序列的DNA分子进行反复的切割、连接操作，若干循环后“AGATCC//TCTAGG”和___________序列明显增多，该过程中DNA连接酶催化_________键的形成。

转基因抗虫棉对于减少农药用量、保护生态环境具有重要意义。请回答：
（1）由导入目的基因的棉花细胞培养成植株需要利用            技术，该技术的核心是
               和               。
（2）转基因抗虫棉能有效地杀死害虫，从而降低该种害虫的_        _；此外，利用性引诱剂诱杀害虫种群中的雄性个体，破坏其正常的_        _，从而降低种群的出生率。
（3）检测目的基因是否导入受体细胞和是否翻译成蛋白质，采用的技术手段分别是
             和             ，除了分子检测外，还需要进行             的鉴定。

就转基因产品的安全性（或克隆人的伦理性）提出你的观点（至少两点）。

对番茄的研究发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁释放一种类激素因子。这种物质通过细胞组织分散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵扰。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后就会因无法消化食物而导致消化不良。
（1）人们尝试着让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟（一种玉米害虫），想一想应如何进行设计？（写出基本步骤即可）
（2）能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法？并说理理由。
（3）有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗？

白血病是一种常见的造血组织肿瘤性疾病。该病是由于造血干细胞受到致癌因子的作用，不能正常地完成分化，而是变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞在骨髓中增殖，使造血干细胞的分化增殖受阻。另据报道，近年来白血病患者人数有上升的趋势。而北京医院的一份调查显示，最近就诊的白血病患者中，90%的家庭曾进行过豪华装修。
请根据上述资料完成下列问题：
（1）这种变异的细胞我们称之为_________，其特点是______________________________。
（2）以家庭装修为例，试说明造血干细胞产生这种变异的诱因是_____________________。
（3）目前治疗白血病的较好方法是进行_________移植，移植时应使供者的_________与受者的一半以上保持一致，否则会引起_________反应而使移植失败。
（4）欲获得型号完全一致的器官或组织，患者的父母应求助于_________技术，并做_________诊断。

根据以下材料，完成下列问题：
美国《科学》杂志2004年2月11日宣布，韩国和美国科学家成功克隆出了人类早期胚胎，并从中提取出胚胎干细胞(embryostemcell)，首次证明了人类治疗性克隆的可行性，在将克隆技术用于医学治疗方面迈出了重大一步，也再次引起了人们关于克隆的种种议论。
尽管韩国和美国科学家的这一研究在医学方面有着重要意义，但还是引起了美国以及国际上激烈的争议。美国的一些政治家和社会学家对这一新研究非常不满，他们强烈要求禁止任何形式的克隆研究。此前，美国还一直想推动联合国在全世界范围内全面禁止克隆研究。但支持治疗性克隆的人则认为，治疗性克隆和生殖性克隆是有区别的，生殖性克隆是培育克隆人，但治疗性克隆是指对人类胚胎干细胞的克隆研究，是一项可以使很多人获益的技术，胚胎干细胞研究将为治愈众多疾病带来希望，在医学上具有远大前景。还有的科学家表示，尽管世界各国有不同的历史、文化、宗教、伦理传统，对生命的起源等问题存在着不同看法，但是，可以造福于人类的科学研究还是应该得到保护。
治疗性克隆就是将病人体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内，经过一定的处理使其发育到囊胚的内细胞群（囊胚腔内一侧的细胞群），在体外进行诱导分化培育出遗传特征与病人吻合的细胞、组织或器官，如皮肤、软骨、心脏、肝脏等，再向提供体细胞的病人移植这些细胞、组织或器官，从而达到治病的目的。
（1）科学实验证实，囊胚的内细胞群细胞，在体外培养能诱导它们分化成各种类型的细胞，如胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，由此说明囊胚的内细胞群是一种_________细胞。
（2）胚胎干细胞在一定条件刺激下，通过_________和_________可形成特定组织和器官。
（3）你认为治疗性克隆有什么意义？

2001年11月25日，美国马萨诸塞州的先进细胞技术公司（ACT）向全世界宣布，他们已经成功地克隆出了人类早期胚胎。ACT公司表示，他们的研究目的不是为了克隆人，而是为了获得治疗性的人类胚胎干细胞。他们还声称一旦治疗性克隆获得成功，就可以利用克隆胚胎所得到的全能性胚胎干细胞诱导培养成各种目标器官的细胞，甚至细胞和器官的整体，来修复或更换人类各种受损组织、器官，造福于人类。
治疗性克隆就是将病人体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞内，经过一定的处理使其发育到囊胚，再利用囊胚的内细胞群（囊胚腔内一侧的细胞群），在体外进行诱导分化培育出遗传特征与病人完全吻合的细胞、组织或器官，如皮肤、软骨、心脏、肝脏等，再向提供体细胞的病人移植这些细胞、组织或器官，从而达到治病的目的。
根据以上材料，完成下列问题：
（1）科学实验证实，提取囊胚的内细胞群细胞，在体外培养能诱导它们分化成各种类型的细胞，如胰岛细胞、神经元、心肌细胞等，由此说明囊胚的内细胞群是一种　　　　细胞。
（2）胚胎干细胞在一定条件刺激下，通过　　　　和　　　　可形成特定组织和器官的细胞。
（3）你认为研究治疗性克隆有什么意义？

棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法，我国已将该毒蛋白基因移入棉株细胞内并实现成功表达，由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料完成下列问题：
（1）害虫在喷洒农药进行化学防治后抗药性增强是　　　　　　　　　　　的结果。
（2）毒蛋白对人畜无害，但能使棉铃虫致死，从蛋白质的特性看，蛋白质具有　　　性。
（3）“转基因抗虫棉”抵抗害虫的遗传信息表达过程可以表示为　　　　　　　　　。
（4）“转基因抗虫棉”的抗虫变异，属于可遗传变异类型中的　　　　　　　　　。
（5）该项科技成果在环境保护上的重要作用是　　　　　　　　　　　　　　　。
（6）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此种现象来源于　        。
（7）题中“毒蛋白基因移入棉花植株内并实现成功表达”中的“成功表达”含义是指　                          。
（8）与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程培育新品种的主要优点是　                。
（9）在培育“转基因抗虫棉”的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是　　　　　　，基因的“针线”是　　　　　，基因的“运载工具”是　　　　　　　　。
（10）转基因技术有利有弊，请各举一例加以说明：
有利方面：　           。
有害方面：　           。

随着科学技术的发展，化学农药产品和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物的危害仍然很严重。针对这些情况，科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80％以上，请完成下列问题：
（1）抗虫棉的获得属于(　　)

A．细胞工程

B．酶工程

C．基因工程

D．发酵工程

（2）苏云金芽孢杆菌的抗虫基因之所以能“嫁接”到棉花中去，原因是__________________________________________；它能够在棉花细胞中发挥作用，说明生物共用一套____________________________。
（3）该项科技成果在环境保护上的重要作用是___________________________。
（4）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干年以后，也将出现不抗虫的植株，此现象的发生可能是______________的结果。

大量实验数据表明转Bt植物除含有Bt杀虫蛋白质外，与传统植物在营养物质含量等方面实质性等同。试验证明Bt杀虫毒素对哺乳动物没有伤害，因为哺乳动物肠道细胞表面无Bt晶体蛋白受体，且Bt晶体蛋白质前体在昆虫肠道碱性条件下才能转变成杀虫活性的毒蛋白，而哺乳动物肠道呈酸性，不存在转变条件。Bt基因是从苏云金芽孢杆菌细胞内提取的Bt毒蛋白基因，它控制合成的蛋白质对棉铃虫有较强的抗性。
根据上述材料完成问题：
（1）材料中所指的“实质性等同”是什么？
（2）请指出转Bt植物推广的好处。（至少两项）
（3）转Bt植物合成的Bt晶体蛋白前体杀伤昆虫的原因是什么？
（4）Bt毒蛋白基因与棉花细胞内基因的最大区别是什么？
（5）从苏云金芽孢杆菌中提取Bt基因的常用方法是什么？最常用的工具酶是什么？