高中生物生物技术中的伦理问题综合题

1979年，美国科学家利用基因工程技术，将人胰岛素基因转入大肠杆菌细胞内，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人胰岛素，操作过程如下图所示：

（1）人类基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为它们的DNA分子都具有__________结构，都是由四种   ____构成的，基因中的碱基能够__________。
（2）在上述基因工程操作的①→②和③→④过程中，必须使用            酶；
④→⑤过程需要使用               酶形成                      。
（3）人的基因在大肠杆菌细胞中表达时，需经过___________________两个步骤，
第一步的模板是__________________；人的基因表达时所用的原料是细菌提供的                           。

糖尿病是一种常见病，且发病率逐年增加，以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”，请回答下列问题：
（1）经测定，人和其他哺乳动物胰岛素的氨基酸组成不同，其结果如下：

动物名称	猪	马	牛	羊	天竹鼠
与人的氨基酸差异（个）	1	2	2	3	18

 
请回答：
①人与这几种哺乳动物的胰岛素的氨基酸组成大多数相同，从生物进化角度看，说明__________________________________________________________________________。
②糖尿病人最适宜的代用品是_____的胰岛素药物。
（2）1978年美国科学家利用转基因技术，将人类的胰岛素基因拼接到大肠杆菌DNA中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出人类胰岛素药物，其操作基本过程如下图1所示：

图1
请回答：
①从分子结构看，细菌中的质粒是一种____________；质粒能随细菌的细胞分裂而增加，质粒这种增殖方式在遗传学上称为______________。
②根据碱基互补配对原则，在DNA连接酶的作用下，将甲与乙拼接起来，请在图中相应位置画出。
（3）现在，许多发达的国家采用基因疗法来治疗糖尿病，其操作过程如图2所示。

图2
请回答：
①图中外源基因由_____提供，受体细胞由_____提供。
②外源基因成功表达的过程为________________________________。

将用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因转入细菌细胞。第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物细胞。这两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段，将人的基因转入活的动物体内，再饲养这些转基因动物，从动物乳汁或尿液中提取药物。
（1）将人的基因转入异种生物细胞或体内，能够产生药物蛋白的原理是___________。
（2）人类基因能和异种生物的细胞或个体中的基因拼接在一起，是因为 DNA分子都具有_________的结构，基因中的碱基都能_____。
（3）人的基因在异种生物的细胞中表达成蛋白质时，需要经_____和_____两个步骤。第一步的模板是___________，原料是_____提供的_____；第二步的模板是_____，原料是_____。“搬运工”及“装配工”是_________，在异种生物细胞中的_____合成药物蛋白。
（4）利用转基因牛、羊的乳汁可以提取药物甚至可直接用于治病，因为其乳汁中含有__________。

干扰素是治疗癌症的重要物质。人血液中每升只能提取0.05 mg干扰素，因其价格昂贵，平民百姓用不起。但美国有一家公司用遗传工程方法合成了价格低廉、药性一样的干扰素，其具体做法是：
（1）从人的淋巴细胞中提取能指导干扰素合成的____________，并使之与一种叫质粒的DNA结合，然后移到酵母菌内，从而让酵母菌来_____________。
（2）酵母菌能用_________方式繁殖，速度很快，所以能在较短时间内生产大量_________。利用这种方法不仅产量高，并且成本较低。
（3）科学家陈炬在这方面也作出了突出贡献，他成功地把人的干扰素基因嫁接到烟草的DNA分子上，其物质基础和结构基础________________________________________。
（4）烟草具有了抗病毒能力，这表明烟草体内产生了________________，由此可见，烟草和人体合成蛋白质的方式是____________。从进化角度来考虑，证明了人和植物的起源是______________________________________。

在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体．把目的基因重组人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。
（1）科学家在进行上述基因操作时，要用同一种            分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过        方式而粘合。
（2）将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交F₁代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的            。
（3）种植上述转基因油菜，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”。如果把目的基因导人叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是          。

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，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)将目的基因插入质粒得到重组DNA，操作过程所需的酶是               。
(2) 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               。
(3)从图中可见，mRNAl和mRNA2的结合直接导致了               无法合成，最终使番茄获得了抗软化的性状。
(4)普通番茄细胞导人目的基因后，先要接种到诱导培养基上培养，经脱分化过程后得到
                ，再诱导出试管苗，然后进一步培养成正常植株。  
(5)目的基因能否在番茄细胞内稳定遗传的关键是               。可采
用               方法检测目的基因是否转录出了mRNA2。
(6)与杂交育种相比，基因工程育种的优点有                             。

胰岛素是治疗糖尿病的重要药物，如图是基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：

(1)完成过程②必需的酶是　　　酶。
(2)与人体细胞胰岛素基因相比，通过②过程直接获得的DNA片段不含有　　　　　　　。
(3)取自大肠杆菌的物质B，在基因工程中起　　　　作用。
(4)过程⑥所用的酶是　　　　　　　。
(5)为使过程⑧更易进行，可用　　　　处理受体细胞D的细胞壁，以增大其通透性。

豇豆具有抵抗多种害虫的根本原因是体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CpTI基因）。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CpTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CpTI基因进行了修饰后，CpTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如图所示：根据以上材料，回答下列问题：

（1）CpTI基因是该基因工程中的    　　　　基因。
“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本
单位是四种脱氧核苷酸，在①过程中，首先要
用                   切开，暴露出黏性末端，
再用　　　   　　 　　连接。
（2）在该基因工程中，供体细胞和受体细胞分别
是：　　　 　          、                      。
（3）检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是：                        。

在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（）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。下图为获得抗虫棉的技术流程。

请据图回答：
（1）过程需要的酶有。
（2）过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是。
（3）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。
（4）如果利用分子杂交原理对再生植株进行检测，过程应该用作为探针。
（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。
①将转基因植株与杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1：1。
②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为。
③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占%。

如今，从土豆、草莓到西红柿，各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家，更有资料显示，我国餐桌上有50%以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来，有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。
（1）据报道转基因作物大面积种植已达7年，使用转基因食品的人群至少已有10亿之多，至今没有转基因食品不安全的任何事例。转基因食品是安全的，试分析原因。
（2）1983年转基因作物在美国问世以来，用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001年全球转基因作物的种植面积达到了5000万公顷。转基因产品到底有什么优势？

苏云金杆菌（）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转毒素蛋白基因植物的培育过程示意图（为抗氨苄青霉素基因），据图回答下列问题。

（1）将图中①的完全酶切后，反应管中有种片段。
（2）图中②表示 酶切、连接酶连接的过程，此过程可获得种重组质粒；如果换用酶切，目的基因与质粒连接后可获得种重组质粒。    
（3）目的基因插入质粒后，不能影响质粒的。
（4）图中③的质粒调控合成的蛋白，可以协助带有目的基因的导人植物细胞，并防止植物细胞中对的降解。
（5）已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞。 
（6）生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的
基因频率的增长速率。

中国青年科学家陈炬成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：
（1）人的基因之所以能接到植物体内去，原因是                           
（2）烟草有抗病毒能力，这表明烟草体内产生了                  ；这个事实说明，人和植物共同有一套              ，蛋白质的合成方式                。

我国今年将在安徽省开展一种新的转基因稻米的商业化种植，这是继转基因棉花之后又一获准商业化生产的转基因作物。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”棉花细胞中与棉花DNA结合起来并发挥作用。为防止棉铃虫对单一杀虫蛋白产生抗性，科学家们又研制成功能同时产生两种杀虫蛋白的双价抗虫棉，并在国际上首次实现了双价抗虫棉的商业化。试回答下列有关问题：
（1）进行基因操作“四步曲”是___________、___________________、_______________________、________________________。
（2）从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具主要存在于中，其特点是_____________________________________________________________。
（3）培育抗虫棉时，对目的基因作了适当的修饰，使目的基因在棉花植株的整个生长发育期都表达，以防止害虫侵害。这种对目的基因所作的修饰发生在
A．内含子            B．外显子                   C．编码区            D．非编码区
（4）棉铃虫食抗虫棉叶片后死亡说明___________________________________。
（5）现代农业防治害虫新理念是：将害虫数量控制在不危害农作物的较低水平，而不是杀灭害虫。其依据是_______________________________________。
（6）在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是
A．维持棉田物种多样性                          B．减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速率
C．使食虫鸟有虫可食                             D．维持棉田生态系统中的能量流动

某棉区近几年突发棉虫灾，虽经大量农药防治，仍然效果不佳，而且还有进一步严重化趋势，造成棉花产量下降。请据此回答：
（1）棉虫灾的爆发说明生态系统的       是有限的，爆发的主要原因可能是       。
（2）大量使用农药不能彻底杀灭棉虫，反而使虫灾有更加严重化趋势的原因是       。
（3）为取得对棉虫有效的防治方法，科学家应用       技术，培育出了抗虫棉，它能产生毒素杀死害虫，也可以依据生物之间的       关系，放养棉虫的天敌来控制害虫。
（4）再列举一种不同于以上的灭虫方法：       。

基因工程又叫基因拼接技术。
（1）在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的________为模板，________成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成________。
（2）基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、________。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是________。
（3）假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有________种环状DNA分子，它们分别是________。