高中生物生物技术中的伦理问题综合题

【生物—选修3：现代生物科技专题】治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞（如神经细胞、肌肉细胞和血细胞），用于治疗。请回答下列问题：

（1）ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为                    ：在功能上，具有发育的全能性。将重组胚胎在体外培养到____     时期，从该时期的___  _中进行分离，从而获得ES细胞。
（2）在培养液中加入    可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，该过程研究的意义在于解决____问题。
（3）科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是    。
（4）科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中___       _的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认ES细胞诱导成功，得到此结论的依据是________。

转基因草莓中有能表达乙肝病毒表面抗原的基因，由此可获得用来预防乙肝的一种新型疫苗，其培育过程如图所示（①至④代表过程，A至C代表结构或细胞）：

（1）图中①过程用到的酶是       ，所形成的B叫做        ，B是由      、      、     和      等部分组成。
（2）②过程常用          处理农杆菌，使之成为          细胞，利于完成转化过程。
将目的基因导入受体细胞的方法很多，在该题中涉及到的方法是              。
（3）在分子水平上，可采用          的方法来检测转基因草莓果实提取液中有无相应的抗原。

目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答：

（1）获取外源基因用到的工具酶是         ，为了提高实验成功率，通常利用            技术获得大量标记的外源基因。
（2）外源基因能够整合到精子的        上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的         才能进入卵细胞中。
（3）过程②采用的是          技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行          处理。
（4）过程③需要在        (请写出4点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入           。

下图是转基因绿色荧光鼠的培育过程，据图回答相关问题：

（1）现有GFP基因转录得到的mRNA，获取GFP基因通常采用        法。
（2）过程①是转基因技术的核心步骤，为使GFP基因在小鼠细胞中高效表达，需要构建重组表达载体，重组表达载体包括复制原点、        等。
（3）③过程在使用合成培养基进行培养时，除了水、无机盐、氨基酸，葡萄糖、还要加入      等天然成分。
（4）②过程的受体细胞为        ，在转录水平上检测GFP基因是否表达的方法是        。
（5）④过程通过胚胎移植技术实现。移植前需要对代孕母鼠进行        处理，科学家欲获得多个相同性状的绿色荧光小鼠，则应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，将其移人盛有操作液的培养皿中，然后用        技术处理。

为研究玉米（2n=20）的甜质性状的遗传，进行如下实验（基因用A/a;  B/b…表示）。

请根据杂交实验分析回答:
（1）玉米甜质性状的遗传遵循基因的         定律，F₂中甜玉米的基因型有          种，
甜玉米中基因型与亲本相同的占
（2）超甜的基因型是         ，F₂出现超甜的原理是
（3）我国科学家成功利用染色体杂交技术，将小麦中的抗病基因R和高产基因H的染色体片段导人多种玉米体细胞，再培育成可育植株，其中一种植株的基因型如下图。

①该植株自交，减数分裂中A与a所在的染色体因差异较大不能正常联会，而其它染色体能正常联会，可观察到     个四分体;在减数第二次分裂后期，细胞中最多有     条染色体;减数分裂完成后，可产生_
种基因型的配子。
②若各种配子的形成概率及活性相等，产生的子代均正常发育，则该植株自交，子代表现为抗病、高产、超甜的概率为           。

鼠源单克隆抗体用于疾病的治疗时。易发生不良反应，科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接。实现了对鼠源单克隆抗体的改造，生产出对人体不良反应小、效果更好的单克隆抗体。请回答：
（1）鼠源单克隆抗体是将经过免疫的小鼠__________细胞与骨髓瘤细胞融合，然后筛选出___________的杂交瘤细胞，并通过体内或体外培养生产的抗体。
（2）动物细胞融合常用___________诱导，细胞融合体现了细胞膜的___________。在体外培养杂交瘤细胞时，培养液中通常加入___________等天然成分，将其置于95％空气加5％CO₂的气体环境中，CO₂的作用是_________________________________________。
（3）基因拼接用到的工具有________________和__________________。
（4） 单克隆抗体的优点是___________________。

干扰素是病毒侵入人体后由淋巴细胞产生的一种免疫活性物质，它具有广谱抗病毒的作用。利用现代生物技术生产干扰素的流程如下：

(1)过程①产生的物质A是_____  _，cDNA文库___  ___(大于/小于)人的基因组文库。
(2)过程④用到的工具酶是          、           ，过程⑤需先用_________处理受体细胞，过程⑥通常采用________技术。
(3)过程⑧和⑨涉及的关键技术分别是________、________。
(4)基因工程的核心步骤是图中的______________(填标号) 。

野生型大肠杆菌（E．coli）具有完整的LacZ基因，该基因编码的β-半乳糖苷酶由α片段和ω片段两部分组成，两部分均存在时可将无色化合物X-gal切割成半乳糖和深蓝色的物质5-溴-4-靛蓝，从而使整个菌落变为蓝色。DH5α是基因工程中常用的一种大肠杆菌诱变菌株，对氨苄青霉素敏感，其LacZ基因中编码ω片段的序列仍然保留，但编码α片段的序列缺失。
（1）根据中心法则，LacZ基因控制β-半乳糖苷酶合成的过程主要包括_____和______两个环节。
（2）某研究小组构建了质粒pXY-1，如图甲所示，该质粒含氨苄青霉素抗性基因Amp^r和编码大肠杆菌β-半
乳糖苷酶α片段的基因片段LacZ’。图乙显示的则是Nae I、Hpa II和Kas I三种限制性内切酶的识别序
列（表示切割位点）。

若以该质粒作为运载体，将外源目的基因（图丙）导入大肠杆菌DH5α菌株，在构建重组质粒时应选用的限制性内切酶是______。此外，还需用到的另一种酶是______。
（3）若用涂布有氨苄青霉素和X-gal的固体培养基筛选上一题中含目的基因的受体菌，下列说法中正确的
有______。（多选）

A．没有导入任何质粒的DH5α细菌可以在该培养基上生长且菌落为白色

B．导入了pXY-1空载体质粒的DH5α细菌可以在该培养基上生长且菌落为蓝色

C．导入了pXY-1重组质粒的DH5α细菌可以在该培养基上生长且菌落为白色

D．导入了pXY-1重组质粒的DH5α细菌可以在该培养基上生长且菌落为蓝色

（4）．现从上一题的固体培养基平板上挑取一个重组菌落，经扩大培养后提取质粒，分别用不同的限制性内
切酶处理并对酶切产物进行琼脂糖凝胶电泳，结果如表所示：

所用限制性内切酶	所得条带长度
BamH I、Sca I双酶切	1230bp、2770bp
Hpa II、Sca I双酶切	460bp、1240bp、xbp

分别用不同的限制性内
切酶处理并对酶切产物进行琼脂糖凝胶电泳，结果如表所示：据此可知，目的基因全长为______bp，在其内部存在______（填限制酶名称）的切割位点，表中字母x代表的数值应为______。

根据所学知识回答问题：
（1）基因工程中基因表达载体除包括目的基因外，还必须有__________及标记基因等。
（2）若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的___________中。植物组织培养的主要原理是植物细胞具有____________，具体过程是在____________和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，诱导其经过____________产生愈伤组织，最终形成完整的植株。
（3）在哺乳动物的核移植实验中，通过一定的措施将受体细胞激活，使其进行细胞分裂和发育，当胚胎发育到____________阶段时，将胚胎移入受体（代孕）动物体内。
（4）生态工程是实现循环经济最重要的手段之一，请写出它遵循的基本原理（至少答两项）             。

下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程,请据图分析回答下列问题。
         
（1）超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射           ：超数排卵的母牛发情后,既可以通过配种或人工授精获得胚胎,也可以通过体外受精的方法获得胚胎。若要通过体外受精获得胚胎,则在体外受精前,要对精子进行        处理。
（2）A到E中,牛胚胎移植的适宜时期是            。
（3）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体,可对早期胚胎进行       处理,再植入受体内。
（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。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:该奶牛乳腺分泌蛋白基因的启动子、终止子、    、    和复制原点等;该过程用到的工具酶有           ：该基因表达载体应导入的受体细胞是        。

胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。 图 1 是该方法所用的基因表达载体，图2 表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B 分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素 A、B链融合的蛋白）。 请回答下列问题:


（1）图1 基因表达载体中没有标注出来的基本结构是               。
（2）图1 中启动子是         酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是                       。
（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有          。
（4）β-半乳糖苷酶与胰岛素A 链或B 链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于                    。
（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A 链或 B 链,且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为                             。
（6）根据图2 中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。 你的推测结果是            ，理由是                                               。

人的血清白蛋白（HSA）在临床上需求量很大，通常从人血中提取。但由于艾滋病病毒（HIV）等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。应用基因工程和克隆技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳汁生产血清白蛋白，既提高了产量，又有了安全保障。下图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据下图回答：

（1）在此工程过程中涉及到的细胞水平的现代生物技术主要有：                             。
（2）在基因工程中，我们称②为    _______，在②进入③之前要用______________等工具来构建基因表达载体，能实现②进入③的常用方法是                                。
（3）图中①一般经              处理可以得到③，从③到④过程中一般利用未受精的卵细胞去核后做为受体，而不用普通的体细胞，原因是：                     __________________。
（4）⑦是⑥生出的后代，那么⑦的遗传性状和                         最相拟，如果②的数量太少，常用           来扩增。
（5）⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这类的转基因动物被称为__________。

已经甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产，乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此，可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内，使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题：
（1）为了获得丙种蛋白质的基因，在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上，推测出丙种蛋白质的______序列，据此可利用_____    _____方法合成目的基因。获得丙种蛋白质的基因还可用__________和_______方法。
（2）在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中，常需要使用________酶和________酶。
（3）将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养，筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织，由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗________的危害。
（4）若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口，则该植株的种子________（填“含有”或“不含”）丙种蛋白质基因。

栽培的玉米品种抗旱、抗倒伏能力差。假设A、b代表玉米的抗旱、抗倒伏优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育优良品种AAbb，可采用的方法如右图所示。请回答相关问题：

（1）经过①、②、③过程培育出新品种的育种方法称之为           。
（2）方法④还能够从其他物种获取目的基因转入玉米，该方法的优点是          。
（3）⑦过程育种方法为                。
（4）⑥过程在实验室最常用试剂的作用机理是                                   。
（5）①、⑤、⑥过程育种方法的优点是                       。

近日，中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药—青蒿素挽救了数百万人的生命。但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性种植影响大。通过研究已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如下图实线方框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成所需的中间产物FPP（如下图虚线方框内所示）。请回答以下问题：

（1）根据图示代谢过程，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母菌细胞过程中，需要向酵母细胞中导入________、_________等基因。导入相关基因前，一般先用_______处理酵母细胞，使之由常态变为感受态。
（2）在FPP合成酶基因表达过程中，①是__________过程，需要___________酶催化，此酶在基因上结合的特定部位是_______。检测过程②是否成功一般可采用___________方法。
（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍然很少，根据图解分析原因很可能是____________。