高中生物生物技术中的伦理问题综合题

普通番茄细胞中含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，使番茄易软化，不耐储藏。抗多聚半乳糖醛酸酶基因可以使番茄不再产生多聚半乳糖醛酸酶，从而使番茄长时间抗软化，容易储存和运输。下图是通过基因工程培育抗软化耐储藏番茄的过程及原理。请分析回答下列问题： 

（1）基因工程的核心是构建    ，其组成包括启动子、终止子、目的基因和    等。
（2）将目的基因导入植物细胞最常用的方法是    。
（3）图1中获得导入抗多聚半乳糖醛酸酶基因的番茄细胞，需要经过    技术获得转基因番茄，为防止杂菌污染，这个过程需要在    条件下进行，细胞先经    形成愈伤组织，后经再分化形成丛芽和根。
（4）根据图2分析抗多聚半乳糖醛酸酶基因能使番茄抗软化的原理是两个基因分别转录出的mRNA结合形成    ，从而阻断了多聚半乳糖醛酸酶基因的表达过程。

(8分）由于酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽孢杆菌的α-淀粉酶基因转入酵母菌中经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种（过程如图甲所示）。

（1）图甲中，过程①需要的酶有    、    。为达到筛选目的，平板内的固体培养基应以    作为唯一碳源。②、③过程需要重复几次，目的是进一步筛选纯化获得    的酵母菌。
（2）某同学尝试过程③的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是    ；推测该同学接种时可能的操作失误是    。
（3）以淀粉为原料，用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵，接种    菌的发酵罐需要先打开排气口阀门排气，原因是其分解淀粉产生葡萄糖的能力强，导致酒精发酵时产生    的速率更快。

(1)在哺乳动物的核转移实验中，一般通过             （物理方法）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。
(2)一般情况下，体外扩增目的基因常用的方法是                   。在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的            。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用         处理。
(3)获取干扰素的传统方法是从人的白细胞中提取，但产量很低。科学家利用       酶将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子（即RNA聚合酶       的部位）等调控组件连接在一起，采用      的方法将重组DNA导入牛的     细胞中，经胚胎早期培养一段时间后移植入母体内发育成熟，即可获得能产生干扰素的转基因牛，大大提高了干扰素的产量。

阅读如下资料：
资料甲；噬菌体溶菌酶是由各种能够感染细菌细胞的噬菌体自身编码的，在感染宿主细胞的过程中起到溶解细菌细胞壁的作用。
资料乙：乳溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶茵酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
资料丙：现已有科学家利用毕赤酵母表达了T₄溶菌酶蛋白。
回答下列问题：
（1）噬菌体主要由     和     构成。根据资料甲推测，溶菌酶主要在噬菌体增殖的           阶段起作用。
（2）在资料乙中，引起T₄溶菌酶空间结构改变的原因足组成该酶肽链的     序列发生了改变。已知噬菌体的基因和原核细胞基因结构相似，则实例中科学家是对T。溶菌酶的基因中的        区进行了改造。
（3）资料丙中构建基因表达载体常用的工具酶是        和       。该实例中最好选择  作为运载体。
（4）若需要大规模生产T₄溶菌酶还需选用生长曲线中         期的酵母作为菌种，生产时选用的培养基按物理性质来看应属于         培养基。

植物像人一样也会生病,引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细菌等。烟草由于受到烟草花叶病毒的侵染而减产,我国科学家利用基因工程技术成功地培育出抗烟草花叶病毒的烟草,下图是转基因烟草培育过程示意图,据图分析回答下列问题。

(1)质粒是基因工程中常用的载体,质粒是一种裸露的、结构简单、具有自我复制能力的很小的　　　　　　分子,至少有一个至多个　　　　　　位点。载体除质粒之外,还可以用　　　　　　　、　　　　　等。
(2)作为目的基因载体的质粒往往要带有一个抗生素抗性基因,该抗性基因主要用于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)基因表达载体导入烟草细胞常用的方法是　　　　　　　　　　。
(4)转基因工程改良动植物品种,最突出的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)一个烟草体细胞通过组织培养技术培育成一个完整的烟草植株个体,原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。组织培养过程中,在培养基中要添加的两种激素是　　　　　　　。

干扰素是治疗癌症的药物，成分是一种糖蛋白，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图的方式生产干扰素，试分析原理和优点。

(1)从人的淋巴细胞中取出             ，使它同质粒相结合，然后移植到酵母菌体内，让酵母菌               。
(2)酵母菌能用       方式繁殖，速度很快，能大量生产       ，不但提高了产量，也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组，转入大肠杆菌体内后，形成“工程菌”，此种操作能制备到干扰素吗？       ，请说明理由：
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：
①人的基因之所以能接到植物体内，其物质基础是               。
②烟草有了抗病能力，这表明烟草体内产生了                   。这个事实说明，人和植物共用一套           ，蛋白质合成方式               。

干扰素是动物或人体细胞受病毒感染后产生的一类糖蛋白，具有抗病毒、抑制肿瘤及免疫调节等多种生物活性。请分析回答：
⑴干扰素的产生受细胞内基因的控制，通常处于抑制状态。在病毒刺激下，干扰素基因经转录、翻译形成干扰素前体，进一步加工成具有一定_____________的蛋白质，这是它们具有生物活性的前提，最后通过        _____________方式分泌到细胞外。
⑵某些干扰素可作用于宿主细胞膜上的相应_____________，激活该细胞核中基因表达产生多种抗病毒蛋白，其中有些蛋白可通过激活RNA酶使病毒的mRNA_____________，有些则可与核糖体结合，通过抑制病毒多肽链的合成发挥抗病毒作用。
⑶某些干扰素可抑制肿瘤细胞DNA的合成，通过减慢细胞_____________分裂过程抑制肿瘤。还有些干扰素可提高吞噬细胞将抗原呈递给_____________细胞的能力，从而在免疫调节中发挥作用。
⑷获取干扰素的传统方法是从人的白细胞中提取，但产量很低。科学家采用转基因技术将重组DNA导入牛的受精卵中，经胚胎早期培养一段时间后移植入母体内发育成熟，即可获得能产生干扰素的转基因牛，大大提高了干扰素的产量。请回答以下问题：
①利用_____________酶将干扰素基因与牛乳腺蛋白基因的启动子（即RNA聚合酶结合的部位）等调控组件连接在一起。
②基因工程操作过程的实现至少需要三种必要的工具：限制性核酸内切酶、_____________、_____________。
③其中，与“限制性核酸内切酶”作用部位完全相同的酶是_______________。

A．逆转录酶

B．RNA聚合酶

C．DNA连接酶

D．解旋酶

使用DNA重组技术，把天然或人工合成的遗传物质定向插入细菌、酵母菌或哺乳动物细胞中，使之充分表达，经纯化后而制得的疫苗称为基因工程疫苗。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面A蛋白为主要抗原，其基因工程疫苗生产流程如下图。请回答：

（1）过程①表示            。
（2）可能利用              技术扩增获得A基因。使用该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列来合成          。还需要有耐热的        酶。扩增时DNA解链的温度应控制在       ℃。而互补链延伸时的温度应控制在          ℃。
（3）过程③构建A基因重组载体时，除了A基因外，还必须有     、    和     基因等。这一过程需要使用          和              这两种工具酶。
（4）过程④中选用火肠杆菌作为受体细胞，最常见的转化方法是：用             处理，得到         细胞，再将经过处理的细胞与溶有A基因重组表达载体的缓冲溶液混合，并控制在一定的温度使之完成转化。
（5）可用            技术检测受体细胞菌的DNA上是否插入了A基因，要检测A基因是否成功表达还需检测受体细菌                  。

人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从人血中提取。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。如果应用一定的生物工程技术，将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下：
a．将人体血清白蛋白基因导入“雌性奶牛胚胎”的细胞中，形成重组细胞①；
b．取出重组细胞①的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞②；
c．电脉冲刺激重组细胞②促使其形成早期胚胎；
d．将胚胎移植到母牛的子宫内，最终发育成转基因小牛。

请回答下列问题：
（1）重组细胞①和②中___________（①／②）实现了基因的重组。
（2）在实验过程a中要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是___________。
（3）实验过程b利用的技术是___________，胚胎工程操作中最后环节是___________。
（4）若将早期胚胎分离成若干个胚胎细胞，让其分别发育成小牛，这些小牛的基因型（相同／不同）___________，理由是___________，此项技术称为___________。
（5）运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞（ES细胞），培养如下：早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞。在培养过程中，必须用___________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。培养过程中作为饲养层的是___________细胞。
（6）哺乳动物的胚胎的营养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及___________等物质。

如图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRⅠ、Bam HⅠ的酶切位点，amp^R为青霉素抗性基因，tet^R为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、Bam HⅠ在内的多种酶的酶切位点。据图回答：

（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRI酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________________、___________________________、________________三种。
（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________________________；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_________________________________________________。
(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是_________，其合成的产物是______。
(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是___________________________。

下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

限制酶	BamH I	Hind Ⅲ	EcoR I	Sma I
识别序 列及切 割位点	ATCC CCTA	GCTT TTCG	ATTC CTTA	CCGG GGCC

(1)一个图l所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有______个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越_______。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是___________________________________________________。
(4)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_________酶。
(5)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了________________________________。
(6)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：

(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。
(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用________方法获得目的基因。本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。
(3)此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是____________________________________________
________________________。除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？_________________________________。

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。
(2)获得的双链DNA经EcoR Ⅰ(识别序列和切割位点—G^↓AATC—)和BamH Ⅰ(识别序列和切割位点—G^↓GATCC—)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测序说明，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______________________________________  _____________。

下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：

(1)在基因工程中，A→B为     技术，利用的原理是      ，其中①为_____过程。
(2)B→C为抗虫棉的培育过程，其中③过程常用的方法是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定过程：__________________________________________________________________________________。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下图：

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA 除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是                                                 。
（2）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即　　　　　DNA连接酶和　　　　　　　DNA连接酶。
（3）基因工程中除质粒外，　　　　　    和　　　　　　也可作为运载体。
（4）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，应先用         处理大肠杆菌。