(8分)应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据资料和图解回答下列问题：
资料1：蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度。可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。
资料2：注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将疫苗藏身水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫力，因而无需免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。
(1)过程①⑤所需要的工具酶有 ，构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由 、 、启动子、终止子等部分组成。
(2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时，采用最多也最有效的方法是 。 通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从 中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。
(3)如果将过程③获得的早期胚胎进行如图分割，则操作正确的是 。
(4)通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣，相比诱变育种和杂交育种方法，具有 和 等突出优点。
［生物——选修3现代生物科技专题］
请回答下列有关基因工程的问题：
（1）如果用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的__________片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群体就叫做这种生物的__________。
（2）一个基因表达载体的组成，除
了目的基因外，还必须有______，______以及__________。
（3）目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为__________。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是__________法。转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法是__________。大肠杆菌最常用的转化方法是：首先用__________处理细胞，使细胞处于一种__________的生理状态，这种状态的细胞被称作感受态细胞。然后将重组表达载体DNA溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度条件下促进__________，完成转化过程。
（4）目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗
传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。首先，要检测转基因生物__________上是否插入了目的基因。其次，还需要检测目的基因是否__________。最后检测目的基因是否__________。
下图表示利用基因工程培育抗虫棉过程，请据图回答下列有关问题
（1）若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—
↓GATC—，限制酶Ⅱ识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶 切割质粒，用限制酶 切割抗虫基因。
（2）将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有 的培养基上，若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。
（3）要确定抗虫基因导入后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和检定工作，则在个体水平上的鉴定过程可简述为： 。经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段，因此可以把它看作诗杂合子。理论上，该转基因植株自交产生的F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的 。
（4）⑤过程所用的现代生物技术称为 ，从遗传学角度来看，根据细胞通过⑤过程，能形成棉植株的根本原因是跟细胞具有 。
下图a示基因工程中经常选用的运载体——pBR322质粒，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中，将使该基因失活，而不再具有相应的抗性。为了检查运载体是否导入原本没有Ampr 和Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上，得到如图b的结果（黑点表示菌落）。再将已灭菌的绒布按到图b的培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布平移按到含四环素的培养基上培养，得到如图c的结果（空圈表示与b对照无菌落的位置）。据此分析并回答： 
（1）pBR322质粒的基本组成单位是＿＿＿＿＿＿，它控制着＿＿＿＿＿＿＿＿＿等性状。该基因工程中，质粒上的Ampr、Tetr称为＿＿＿基因。
（2）与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，由此说明目的基因插入了＿＿＿＿中，此大肠杆菌导入了＿＿＿＿＿（填重组、没有重组）质粒。
（3）若用pBR322质粒作为载体，通过基因工程生产食品，是否存在食品安全性问题？试说明理由。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
美英两位科学家因为在胚胎干细胞研究方面的“基因靶向”技术获得 2007 年度诺贝尔生理学或医学奖。“基因靶向”技术是指利用细胞脱氧核糖核酸（ DNA ）可与外源性 DNA 同源序列发生同源重组的性质，定向改造生物某一基因的技术。有科研小组通过下图所示的“基因靶向”技术将小鼠棕褐色的毛色基因导入黑色纯种小鼠细胞的 ES 细胞中。请据图回答下列问题： 
（1）ES 细胞来自第 3.5 天小鼠囊胚中的＿＿＿＿（填字母）细胞，理论上该细胞在功能上具有＿＿＿＿。
（2）在胚胎移植过程中，供、受体动物选择好后，要用激素进行＿＿＿＿的处理，使供、受体的生理状态相同，以保证移植的胚胎能够继续正常发育。
（3）该实验得到的带突变基因的嵌合体小鼠体内有＿＿＿＿种基因型的体细胞。
（4）取患者的淋巴细胞（脐带血细胞）作为＿＿＿＿，插入正常的外源基因后，再回输体内，以替代、修复或纠正有缺陷的基因，这种方法称为 ＿＿＿＿；但如果外源基因随机插入，会因位置效应引起紊乱，而＿＿＿＿＿＿＿＿很好地解决了这一问题。
（5）与该技术相似，将抗虫基因导入棉花细胞中后可以通过＿＿＿＿＿＿技术，大量获得抗虫棉。
产前诊断是在胎儿出生前，医生用 B 超检查和基因诊断等手段，确定胎儿是否患有某种疾病。已知抗维生素 D 佝偻病是一种 X 染色体显性遗传病（用 D 、 d 表示该对等位基因）。现有两位孕妇甲与乙，甲正常但丈夫为该病患者，乙为该病患者但丈夫正常。她们想知道胎儿是否为患者。
( 1）医生对甲询问后，只让甲做 B 超检查确定胎儿性别，因为如果胎儿为女性则＿＿＿＿＿＿＿＿，胎儿为男性则＿＿＿＿＿＿＿＿；医生对乙询问后得知该女性的父亲正常，便建议对胎儿进行基因诊断，因为乙的基因型为＿＿＿＿＿＿＿＿，她丈夫的基因型为＿＿＿＿＿＿＿＿，后代男女各有＿＿＿＿＿＿＿＿（概率）患病，所以，不能通过性别鉴定的方法来判定后代是否患病。
( 2 ）现对乙孕妇及其丈夫和他们的双胞胎孩子用同位素标记的探针进行基因诊断。检测基因 d 的探针称为 d 探针，检测基因 D 的探针称为 D 探针。先采用 PCR 方法扩增该对等位基因，然后将 PCR 产物吸附在一种膜上形成斑点，每次做相同的两份膜，分别用 D 探针和 d 探针杂交，可以观察到如下结果：
根据杂交结果，判断个体 2 和 3 的基因型分别为＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。
下图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所作的一系列研究，请据图分析回答：
（1）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态。在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的___________，加入抗生素是为了_______________________，这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。
（2）过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔，通过组织化学染色，用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响的因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______________的特点。在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是_________。
（3）过程Ⅲ中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是 ，将获目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体，其目的是____________________。
（4）过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时，必须用X射线照射去除胸腺的小鼠，获得免疫缺陷小鼠，其目的是____________
_________________________________，该过程研究的意义在于解决___________问题。
基因敲除是根据DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。通常用设计好的DNA片段替代动物细胞内的基因片段，从而达到基因敲除的目的。运用基因敲除技术构建基因敲除动物模型是研究基因功能中较为普遍的一种方法，其基本原理如下图所示。
请回答下列问题：
（1）在将目的基因导入受体细胞前，需要构建一个基因表达载体。一个理想的基因表达载体，通常由启动子、终止子、目的基因和 等四部分组成。在此过程中，所需使用的相关工具酶是 。
（2）如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常为 ，基因导入该细胞时，可以采用 等方法。
（3）上述途径所获得的动物，其后代并非每一个个体都含目的基因，原因是 。
（4）假设通过基因敲除构建了一个非球形红细胞性贫血(Ⅱ型)模型动物，该动物因丙酮酸激酶缺陷或葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)缺陷，使红细胞膜变化引起红细胞自溶现象，但若向该动物注射ATP后，自溶现象可明显降低。由此可表明，基因对生物性状的控制方式之一是： 。
（5）某实验小组向正常小鼠胚胎细胞内导入某“X基因”后，发现靶基因能正常转录形成mRNA,但细胞内却不再合成相应蛋白质，其原因最可能是 。
将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。
请根据以上图表回答下列问题。
（1）在采用常规方法扩增目的基因的过程中，使用的
聚合酶不同于一般生物体内的
聚合酶，其最主要的特点是。
（2）过程中退火（复性）温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？。
（3）图1步骤③所用的连接酶对所连接的
两端碱基序列是否有专一性要求？。
（4）为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌通常为。
（5）对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用酶切，得到种
片断。
②采用酶切，得到种
片断。
（现代生物技术专题，8分）
Ⅰ．加利福尼亚大学的一组科学家通过基因工程技术成功地将萤火虫的荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内。
（1）在基因工程中，通常需要使用的工具酶包括 。
（2）将目的基因导入大肠杆菌需要运载体的帮助。作为运载体需具备的条件有 。
| A．能够在宿主细胞内复制并稳定保存 |
| B．具有特定的限制酶切点 |
| C．具有与目的基因相同的碱基片断 |
| D．具有某些标记基因 |
Ⅱ．动物细胞融合的主要用途是制备单克隆抗体,制备单克隆抗体，使用的融合细胞是 ，所需的融合细胞的特点是 。
白血病是由于造血干细胞增殖分化异常而引起的恶性增殖疾病。目前治疗白血病的主要方法是骨髓移植，但骨髓配型的成功率较低，大大限制了白血病的治疗。随着基因工程的日渐兴起，迎来了基因治疗白血病的曙光。请据此回答下列有关问题：
(1)骨髓移植必须进行骨髓配型实验，原因是 ▲ 。
(2)造血干细胞移植之前先要进行培养。动物细胞培养一般分为 ▲ 和 ▲ 两个
阶段，培养时除需要适宜的温度、营养、无菌无毒等环境条件以外，还要向培养液中
通入氧气和二氧化碳。通入氧气的原因是 ▲ ，通入二氧化碳原因是 ▲ 。
(3)在进行细胞移植前，若对移植的细胞进行基因改造，基因改造是否成功，需要对受体
细胞进行检测，在分子水平上检测是否翻译成了相应蛋白质的原理是 ▲ 。
(4)基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，蛋白质工程虽能生产自然界不存在的新的
蛋白质，但最终还须通过改造基因来实现，原因是 ▲ 。
(5)人类蛋白质组计划是继人类基因组计划之后的又一重大的科学命题，我国科学家承担的任务是 ▲ 。
(5分)镰刀形细胞贫血症是一种单基因遗传病，是由正常的血红蛋白基因（HbA）突变为镰刀形细胞贫血症基因（HbS）引起的如下图所示，该基因突变是由于_____碱基对变成了__ ____碱基对，这种变化会导致血红蛋白中__ _______个氨基酸的变化。
HbA基因突变为HbS基因后，恰好丢失了一个MstⅡ限制酶切割位点。用MstⅡ限制酶切割胎儿DNA，然后用凝胶电泳分离酶切片段，片段越大，在凝胶上离加样孔越近。加热使酶切片段解旋后，用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交，荧光出现的位置可能有下图所示三种结果。若出现_ _____结果，则说明胎儿患病；若出现__ ___结果，则说明胎儿是携带者。
ch1L基因是蓝藻拟核DNA上与叶绿素合成有关的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。构建过程如下：
第①步：用PCR技术从蓝藻环状DNA中扩增出ch1L基因片段。
第②步：将ch1L基因与质粒构建形成重组质粒1。
第③步：将重组质粒1中ch1L基因中部0.8kb片段删除，用一段红霉素抗性基因取代之，得到重组质粒2。
第④步：将重组质粒2导入蓝藻细胞，由于改造后的基因与ch1L基因仍有很长的序列相同，所以能准确地与其发生同源重组，产生出缺失ch1L基因的突变株。请根据上述资料，回答下列问题：
（1）第①步用PCR技术扩增DNA片段时用到的耐高温的酶通常是指什么酶？ 。
PCR扩增DNA时必须加入引物，引物的实质是 ，其作用是 。
（2）利用PCR技术扩增DNA一般要经过三十多次循环，每次循环都要经过三个步骤，其中“复性”这一步骤发生的变化是 。为消除PCR扩增过程当中外源DNA污染造成的影响，应如何设置对照？ 。
（3）构建重组质粒1、2时，为保证成功率，往往使用 酶
对基因和质粒进行切割，以切出相同的黏性末端，便于连接。此酶的作用是将DNA分子的 键打开。
（4）质粒是基因工程中最常用的运载体，其化学本质是 ，此外还可用噬菌体、动植物病毒作用为运载体。
（5）导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用 制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入 可将变异株细胞筛选出来。
阅读下列材料，结合所学知识回答问题：
胚胎干细胞研究——当今生命科学最重要的前沿领域
如何获得人的胚胎干细胞？目前有两条研究路线：（一）从受精的人早期胚胎或原始性腺中分离出有关细胞在体外培养和建系；（二）用人的体细胞核移植到去核的卵发育成人的早期胚胎，然后取出有关细胞在体外培养和建系。这种方法也称无性克隆。但是，上述两种方法都引起了很大的争议，成为许多国家反对研究人的胚胎干细胞的理由。
最近，日本京都大学山中伸弥等研究人员使用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因，进行培养后制成了具有类似胚胎干细胞性质的干细胞。美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家利用病毒在胎儿及新生儿皮肤细胞中植入四种遗传基因进行培育，也获得了同样的干细胞。以上研究成果论文经权威的《科学》和《细胞》杂志刊登后，全球学术界和舆论即为之轰动，一些报道称这项惊人突破有朝一日将在不会引起争议的情况下，给胚胎克隆技术带来医学上的突破。
2007年12月1日，山中伸弥研究小组再次在《自然-生物科技》杂志上发表最新研究成果，原来制造万能细胞时需使用一个致癌基因，但现在即使不用此致癌基因，也一样能制造出万能细胞。这项成果将大大提升临床应用的安全性。同时山中教授表示，这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破，但也并非能解决所有安全性问题。
（1）目前获得人的胚胎干细胞的两条路线中，提到的“早期胚胎”和“有关细胞”分别指的是发育到 阶段的胚胎和 细胞。
（2）上文中的“争议”的焦点是 。
（3）日本和美国科学家在将人的皮肤细胞成功诱导生成类似胚胎干细胞性质的全能干细胞过程中，涉及到哪些技术手段？ 。（至少说出三种）
这里的“类似胚胎干细胞性质”指的是 。
（4）尽管植入的四种遗传基因的具体作用机制还未完全明了，但推测肯定与 有关。
（5）文中“这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破，但也并非能解决所有安全性问题”，就文中提供的信息看，你认为还可能存在什么安全隐患？ 。
试题篮
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