高中生物生物技术中的伦理问题综合题

科学家将人的胰岛素基因与质粒重组后，导入牛的受精卵，并成功从牛奶中提取到了人胰岛素。请根据如下操作流程回答相关问题。（已知酶I的识别序列和切点是－G↓GATCC－，酶II的识别序列和切点是－↓GATC－）。

（1）获取目的基因的主要途径包括直接提取和                 。
（2）据图分析，在构建重组质粒的过程中，目的基因用                  进行了切割。检验重组载体导入能否成功需要利用                        作为标记基因。
（3）为了得到较多的卵细胞，可以对受体母牛注射适宜剂量                 ；利用获能的精子进行体外受精，经过细胞培养至              期，最后进行           移植，最终获得“符合要求的个体”，具体是指                                       。
（4）若希望通过转基因牛生产的胰岛素具有作用快、持续时间长等特点，则需要通过  工程手段对人的胰岛素基因进行设计。

应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：

（1）抗虫基因之所以能与Ti质粒进行重组并发挥其功能，是因为二者的空间结构都是__________________。人的生长激素基因能在牛的体内成功表达是因为_______________。
（2）prG能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是___________细胞，Ⅲ代表的细胞具有____________________的特点。
（3）在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是______________，⑤过程采用的技术是___________。

人的血清白蛋白（HAS）在临床上需求量很大，通常从血液中提取。但由于艾滋病病毒等的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。如果应用现代生物科学技术，将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就会安全、高效地满足人类需求。下图是利用牛奶乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据下图回答：

（1）以上过程涉及到的现代生物技术中，属于细胞工程的有____________。
（2）在基因工程中，我们称①为目的基因，请你举出获取目的基因的主要方法：____
_________（至少答两种）。在①进入③之前要构建基因表达载体，这是基因工程的核心，除目的基因外，基因表达载体还必须含有___________，将①导入③的常用方法是___________。
（3）图中②一般经过__________处理可以得到③，从③到④的过程中一般利用未受精的卵母细胞去核后作为受体细胞，对卵母细胞的去核处理一般选择在_________时期进行。
（4）将⑤送入⑦的最佳时期是__________。
（5）在胚胎发育过程中，囊胚进一步扩大，会导致＿＿＿＿＿＿破裂，胚胎从中伸展出来，
这一过程叫做＿＿＿＿＿＿。

【生物——选修3现代生物科技专题】 
下图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。据图回答：
  （1）随着科技发展，获取目的基因的方法也越来越多，若乙图中的“抗虫基因”是利用甲图中的方法获取的，该方法称为           。图中①过程与细胞中DNA复制过程相比，该过程不需要       酶。③是在      （填“酶的名称”）作用下进行延伸的。
（2）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。乙图为获得抗虫棉技术的流程。A过程需要的酶有     、      。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是      。C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入    。
（3）离体棉花叶片组织经C、D、E成功地培育出了转基因抗虫植株，此过程涉及的细胞工程技术是           ，该技术的原理是                   。
（4）检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用                    与提取出的          做分子杂交。
（5）科学家将植株细胞培养到          ，包上人工种皮，制成了神奇的人工种子，以便更好地大面积推广培养。

(12分)玉米的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，这两对性状独立遗传。
（1）用两株玉米亲本杂交，性状比例如下图，则亲本的基因型是________,这两株亲本产生的纯合子占后代的____________。

（2）用表现型为矮杆易感病的玉米产生的花药进行离体培养，若得到两种表现型的单倍体，原因可能是______________。
（3）用标记玉米体细胞（含20条染色体）的DNA双链，再将这些细胞转入不含的培养基中培养，在第二次细胞分裂的后期，一个细胞中被标记的染色体和未标记的染色体条数比为______________。
(4)在玉米叶中，有的细胞具有保护作用，有的细胞具有输导作用，有的细胞能进行光合作用，产生这种现象的根本原因是____________
(5)由于玉米含赖氨酸较少，科学家采用了_____技术，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米体内，在玉米植株内成功表达的标志是____。
(6)用一定浓度的秋水仙素处理萌发的二倍体玉米种子，可得到四倍体玉米植株，原因是________。

【生物——现代生物科技专题】
Ⅰ.利用植物修复技术治理重金属污染的实质是将某种特定的植物种植在被重金属污染的土壤上，植物收获后进行妥善处理，就可将重金属移出土体。目前科学家正尝试应用生物工程技术培育符合植物修复技术要求的转基因植物。
（1）在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的                   原理。
（2）获得目的基因后可采用            技术进行扩增。大部分物种的基因能拼接在一起，是因为它们的分子结构都是           结构。检测目的基因是否成功导入植物细胞，可采用的生物技术是                    。
（3）将含有目的基因的植物细胞培养成植株需要应用                  技术，该技术的理论依据是            。
Ⅱ.2009年12月7日，联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根开幕。大会宗旨是如何减少CO₂的全球排放量。生态学家研究出生态农业可以减少农业生产中CO₂的排放，“四位一体”（人居—种植—养殖—沼气）生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、蔬菜栽培与日光温室有机地组合在一起。下图是该系统物质循环的示意图，请分析回答下列问题：

（1）动物粪便中的臭味主要来自氨，在沼气池中，经        的作用，可以形成硝酸盐被植物吸收利用。
（2）该生态系统中能量能否循环利用？          。该生态工程中的能量能够更多地被人类利用，原因是                                         。
（3）从图中可知，人类生活中所需的能源来自于太阳能、沼气等。利用这些能源与利用煤炭相比，它突出的优点是                                           。
（4）生态工程建设的目的就是遵循自然界            的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。与传统工程相比较，生态工程具有                          等特点。

（8分，每空1分）荧火虫体内的荧光素酶催化的系列反应导致荧火虫发光。如果荧光素酶存在于植物体内，也可以使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从荧火虫腹部提取。但科学家成功地通过基因工程将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，使其产生荧光素酶。 请分析回答下列问题：
（1）在此基因工程中，目的基因是                     ，获得目的基因的常用方法有：                        、人工合成和PCR技术扩增目的基因。
（2）将此目的基因导入受体细胞内需要载体的帮助。下列各项在选取载体时不必考虑的       是                       。（用字母表示）

A．能够在宿主细胞内复制并稳定保存

B．具1至多个限制酶的切点

C．具有与目的基因相同的碱基片段

D．具有某些标记基因

（3）在基因表达载体构建的过程中，需要              、             等多种酶的参与。载体中启动子的化学本质是            。
（4）在此基因工程中受体细胞为                    。
（5）为检测目的基因是否导入受体细胞，可利用放射性同位素标记的            作探针与基因组DNA杂交。

Ⅰ影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照强度、CO₂含量、温度等，其内部因素有酶的活性、色素的数量、五碳化合物的含量等，请据下图分析：

⑴如果x代表光照强度，光照强度影响光合作用强度，主要是影响     阶段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的          。
（2）如果x代表CO₂的含量，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的                   。
⑶如果将该植物置于一个白天温度为25℃,光照为8千勒克斯，夜间温度为15℃的环境中，一昼夜光照6小时，该植物会生长吗？         。请说明理由                                               。                                                 。
⑷如果在阴雨天气，温室内光照强度小于5千勒克斯，采取什么措施可以有助于提高光合产量：        。请利用右上图阐明其原因：                                 。
Ⅱ大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZ基因中，lacZ基因中如果没有插入外源基因，lacZ基因便可表达出b-半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal便会被b-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达b-半乳糖苷酶，培养基中的X-gal不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒示意图。据图回答下列问题：
（1）作为受体大肠杆菌应__________________________，以方便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。取用氯化钙溶液处理（增加其细胞壁的通透性）过的受体大肠杆菌，置于试管Ⅱ中，并加入          。
（2）图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入____________________等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌。
（3）将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：
①                                                          。
②                                                           。

20世纪以来，生物工程迅猛发展，人们应用生物工程技术已获得了多种需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：

（1）图25中（I）是       ，在构建重组质粒的过程中，保证（I）与质粒具有相同黏性末端的是酶A、酶B中的     。
（2）在将（I）导入受体细胞之前需构建基因表达载体（重组质粒），其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够     。如果（II）受体细胞是大肠杆菌细胞，最常用的转化方法是：首先使用Ca²⁺处理菌体，使其处于一种能吸收周围环境中     的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。
（3）（II）~（III）的过程中要对受体细胞进行检测，目的是判断目的基因是否可以稳定维持和表达其遗传性状。若要检测目的基因是否转录出mRNA，可用    技术；若要检测目的基因是否表达出蛋白质，可用     技术。
（4）如果（I）是无限增殖调控基因prG（能激发细胞不断分裂），可通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，此时（II）最可能是      细胞，（III）代表的细胞具有      特点。
（5）如果（I）是抗虫基因，在抗虫棉的培育过程中，采用愈伤组织细胞作为受体细胞与采用叶肉细胞相比较，其优点是          ，转基因棉花受体细胞形成抗虫棉的过程中采用的技术是               。

降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的 DNA单链，两条链通过 18个碱基对形成部分双链 DNA片段，再利用 Klenoｗ酶补平，获得双链 DNA，过程如图。在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：

（1）Klenoｗ酶是一种        酶，合成的双链DNA有      个碱基对。
（2）获得的双链 DNAＥcoRI（识别序列和切割位点-G↓ AATTC-）和 BamHI（识别序列和切割位点-T↓TATCC-）双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行 DNA测序验证
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它              。
②设计ＥcoRI和 BamHI双酶切的目的是              。
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有           。
（3）经 DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是                   。
（4）人工合成的目的基因与人体内的降钙素基因在结构上不同之处在于     。
（5）如果从人体细胞中直接提取目的基因并导入细菌中，能否获得降钙素，为什么？

小鼠基因敲除技术2007年获诺贝尔奖。80年代初胚胎干细胞的分离和体外培养的成功奠定了基因敲除的技术基础，87年Thompsson首次建立了完整的ESC基因敲除技术的模型，此后几年中基因敲除技术得到了进一步的发展和完善，其技术路线如下。
①胚胎干细胞的获得；
②构建重组基因表达载体；
③用一定方法把重组DNA转入受体细胞内；
④用一定培养基筛选已击中的细胞；
⑤将击中的细胞转入胚胎，通过胚胎移植使其生长为转基因动物，然后对该动物进行形态观察和分子生物学检测。
异源抗体用于人体容易发生排异反应，若将动物抗体分子基因敲除，代之以人的抗体分子基因，那么人源抗体的产生将迎刃而解。根据上述材料回答下列问题：
（1）构建重组载体过程中，为使导人的目的基因能完成表达，需要在目的基因的首端和尾端各插入              ；
（2）上述过程中所需的胚胎通常通过供体获得，再将处理过的胚胎移植到受体内培养，则胚胎移植前要对供体和受体进行              处理，若想培养出多个性状表现一致的个体，可通过              技术；
（3）应用基因敲除技术可让动物生产人源抗体，通常可将从动物体内提取的细胞的抗体分子基因敲除，代之以人的抗体分子基因，然后将该细胞通过细胞融合技术与骨髓瘤细胞融合，再通过              、              等过程筛选出能产生人源抗体的细胞群，再在培养液或小鼠腹腔进行培养，从而获得所需抗体；
（4）用培养基筛选重组载体是否已击中细胞，方法之一是启动子缺失筛选法：原理是在重组载体的目的片段中插入一个启动子缺失的正向选择基因，同时目的基因片段也不包含该基因的启动子序列。若基因载体和细胞基因组发生同源重组，则正向选择基因可以在靶位点基因启动子的作用下得以表达，使阳性细胞具有G418抗性（G418是一种细胞毒性药物，对细胞有抑制或杀伤作用），从而从培养基中得到所需要的阳性克隆细胞，根据上述原理筛选导入成功的细胞的基本方法或过程是              。

[生物——选修3现代生物科技专题](15分)
2006年12月26日，国内首例绿色荧光蛋白转基因克隆猪在东北农大降生，具体培育过程如下图所示，请据图回答问题。

(1)从图中可以分析出，该克隆猪的培育过程涉及的现代生物技术除了基因工程和胚胎工程外，还有___________ 。
(2)B过程中，将绿色荧光蛋白基因导入成纤维细胞最有效的方法是___________。在导入之前，需要先将目的基因与载体结合以构建___________ ，这一过程需要的主要工具包括___________ 。为了检测目的基因是否成功插入受体细胞的染色体DNA上，需要采用___________技术进行分子检测。
(3)得到早期胚胎后，可通过___________技术以获得更多的转基因克隆猪。为了给早期胚胎移入受体提供相同的生理环境，在H过程之前需要对代孕母猪进行___________处理。早期胚胎能够在代孕母猪体内存活的生理学基础是___________。
(4)培育绿色荧光蛋白转基因克隆猪的遗传学原理是___________。
(5)图中决定克隆猪性别的生物个体是___________。
(6)在治疗人类疾病时，转基因克隆动物的细胞、组织和器官可以作为异种移植的供体，此外，随着组织工程技术的发展，通过___________细胞体外诱导分化，也可培育出人造组织器官，从而解决目前临床上存在的供体器官不足的问题。这种细胞是由___________中分离出来的。

降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如图。在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：             

（1）Klenow酶是一种__________酶，合成的双链DNA有__________个碱基对。
（2）获得的双链DNA经EcoR__I（识别序列和切割位点-G↓AATTC-）和BamH_I（识别序列和切割位点-G↓GATTC-）双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它__________。
②设计EcoR_I和BamH_I进行双酶切割的目的是__________。
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有__________。
（3）经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是__________。

图甲是某基因型为AABb的高等生物体细胞的亚显微结构示意图，图乙是该生物产生的一个卵细胞示意图。据图回答：

（1）该生物最可能属于生态系统成分的                     。
（2）该细胞比大肠杆菌多具有的细胞器是
　　　　　　　　（填写图中序号）。在图甲中，能发生碱基互补配对现象的细胞器有　　 
 　             。（填序号）
（3）欲把该细胞内的2、9、10、11、12等结构分离出来，单独做实验研究，其操作的两个关键步骤是：                          
                                      。
（4）根据所学的细胞学知识，分析图乙卵细胞类型的产生原因。
                                                                            
依据教材回答与现代生物科技有关的问题：
（5）快速繁殖技术可以获得脱毒苗，选用的材料是　　　　　            　　　
（6）一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有　　　              　　　　　
（7）动物排出的卵子都要在输卵管内进一步成熟，当达到　　　 　　　　　时期才具备与精子受精的能力。

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。如果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，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能。其大致过程如下：
I．采集良种供体奶牛的卵母细胞和精液，通过体外受精，形成受精卵；
II．将人血清白蛋白基因导入奶牛受精卵，形成重组细胞；
III．电脉冲刺激重组细胞促使其形成早期胚胎；
IV．将胚胎移植到受体母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。
请回答下列问题：
（1）一般情况下，良种奶牛所排出的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足，通
过                                的方法可以获得更多卵母细胞。
（2）步骤I中，在体外受精前，需要对精子进行           处理。受精过程中防止多精入卵的生理反应包括             反应和卵黄膜封闭作用。
（3）步骤II中，将目的基因导入受精卵最为有效的方法是       。导入前，需要
将血清白蛋白基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，这一步骤属于基因工程操作“四步曲”中的                 。
（4）实验步骤III中，进行动物早期胚胎的体外培养时，培养液中除了含有各种无机盐、有机盐类、维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分外，还要添加激素和          。
（5）若需迅速得到大量转基因奶牛，可采用下列处理方法：
在步骤IV中将早期胚胎分离成若干个胚胎，让其分别发育成一头小牛。进行上述操作时，应选择发育至           阶段的胚胎进行操作，分割时必须注意要将早期胚胎中的           均等分割。