高中生物生物技术中的伦理问题综合题

某省有大量的盐碱地，科学家利用耐盐碱植物中的耐盐基因，培育出了耐盐水稻新品系。下图是培育过程简图，请回答下面的问题。

（1）阶段Ⅰ的核心步骤是                        。在构建重组质粒b的过程中，一般需用同种限制酶切割           个磷酸二酯键。如果在此过程中形成的是平末端，则起“缝合”作用的DNA连接酶来自                     。
（2）为保证耐盐基因的正常转录，重组质粒b上耐盐基因的两端应含有                   。
（3）阶段Ⅱ的核心过程是            和              ，人工配制的培养基中除了必要的营养物质和琼脂外，还必须添加               。
（4）在植物组织培养一段时间后，发现不同细胞所含蛋白质种类和数量有明显差异，其原因是                 。由耐盐水稻细胞培育成了耐盐水稻植株，说明植物细胞具有         。
（5）现有两个二倍体水稻品种，其基因型分别为yyRr、Yyrr。科学家进行如下实验：将花粉除去细胞壁后进行原生质体融合，再把这些融合细胞进行组织培养，培育出水稻植株。该过程中，一般用                作为化学诱导剂来诱导花粉细胞融合。若原生质体之间只考虑两两融合，培育的后代有          种基因型。

2009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：

（1）杀虫基因（crylA）是人们根据几种Bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于               工程技术范畴。除了上述方法，有些目的基因可以从基因文库中获取。基因文库包含                 和                 等类型，其中前者的基因中含有启动子。
（2）图中③过程中，能促进农杆菌移向植物细胞的物质是          类化合物。Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T－DNA，把目的基因插入Ti质粒的T－DNA中是利用T－DNA                                            的特点。
（3）植物基因工程中将目的基因导入受体细胞的方法除了农杆菌转化法之外，还可采取的方法是                            （任举一例）。
（4）对目的基因转录和翻译产物的检测分别采用                、               技术。
（5）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图（示部分基因及部分限制酶作用位点），据图分析：

①人工改造时，要使抗虫基因表达，在上图所示基因表达载体中还应添加              。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理，其目的之一是除去或破坏质粒上的              （填相应基因的简写字母），保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的黏性末端为，则该酶识别的核苷酸序列是                。

回答下列基因工程的有关问题。

（1）步骤①和②中常用的工具酶是               和               。
（2）质粒的基本组成单位是                  。上图中质粒上有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因两个标记基因，经过①和②步骤后，有些质粒上的                    基因内插入了外源目的基因，形成重组质粒，由于目的基因的分隔使得该抗性基因失活。
（3）步骤③是                                        的过程，为了促进该过程，应该用                处理大肠杆菌。
（4）步骤④：将锥形瓶内的大肠杆菌接种到含四环素的培养基C上培养，能在C中生长的大肠杆菌有                种。
（5）步骤⑤：用无菌牙签挑取C上的单个菌落，分别接种到D（含氨苄青霉素和四环素）和E（含四环素）两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图所示。含目的基因的菌落位于            （填D或E）上，请在图中相应的位置上圈出来（标在答题纸相应位置）。

（1）下列有关现代生物技术的有关叙述正确的是                

A．基因工程与蛋白质工程都能制造出新的蛋白质

B．动物细胞培养时不一定需要添加血清

C．动物的早期胚胎发育依次经过受精卵、卵裂、桑椹胚、孵化、囊胚、原肠胚等阶段

D．DNA连接酶和DNA聚合酶都能使核苷酸之间形成磷酸二酯键，属于同一种酶

（2）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤，其中的核心步骤是                ；PCR技术扩增目的基因是基因工程中常用的技术手段，这一技术的原理是                    。
（3）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、丛芽，最终形成完整的植株。
（4）克隆动物实际上是用                    方法得到的动物，也就是将一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞核的                    细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，最终发育为动物个体。
（5）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）：        。

研究者发现，小鼠舌头上的某些味觉细胞和小肠上皮细胞表面均存在蛋白C，该蛋白能和脂肪结合。为研究蛋白C的功能，进行了系列实验。
（1）试验一：让小鼠舌头接触脂肪，结果发现正常小鼠小肠出现脂肪消化液，而去除蛋白C基因的小鼠分泌的脂肪消化液明显减少。由此推测，脂肪通过与味觉细胞表面的蛋白C结合，刺激了脂肪味觉    ，产生兴奋，传到相关中枢，再通过刺激    ，消化腺分泌。
（2）实验二：分别培养实验一中两种小鼠的小肠上皮细胞，向培养液中加入脂肪分解物。与正常小鼠细胞相比，进入去除蛋白C基因的小鼠细胞的脂肪分解物减少，表明小肠上皮细胞表面蛋白C的功能是                  。
（3）为了证实其他哺乳动物的蛋白C也有相似作用，可行的做法是从该种动物的基因文库中获取蛋白C基因序列，然后以          的小鼠为受体，导入该基因序列，检测发育出的小鼠相关指标的恢复程度。
(4)在一定浓度的CO₂和适当温度条件下，测定某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速度与光照强度的关系（如图一），细胞呼吸与环境中O₂浓度关系（如图二）。请据图回答下列问题：

图二中细胞呼吸的有关曲线需在什么条件下测得？________________；当O₂浓度为5%时，细胞呼吸的方式为_____________________________；若图一中a点是在氧气充足条件下测得的，则氧气浓度应大于__________%。

土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有Ti质粒。Ti质粒是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，其上只有T—DNA片段才能转入植物细胞的基因组。Ti质粒的结构及转化过程如图所示，请分析并回答：

（1）为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即去除瘤基因，将抗旱基因转移至      片段，然后在一定条件下将外植体在含土壤农杆菌的稀释培养基上培养，此时修饰的T—DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。以上过程需要的工具酶有             。
（2）将上述外植体置于一个含有        的选择培养基中进行筛选，发生转化的外植体开始增殖，形成           后，通过产生不定芽再长出整个植物。
（3）基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，可以直接在个体水平对上述转基因植物与非转基因植物的          性能进行比较。

mtDNA是存在于人类细胞线粒体中双链闭合环状的DNA分子，具有自我复制、转录和控制合成蛋白质的功能。mtDNA的类型具有明显的种族特异性。现用两种限制性核酸内切酶M和N切割某人的mtDNA（限制酶M和N的识别序列和切割位点如图1所示），然后通过凝胶电泳分离DNA片段（通电状态下，不同分子量的DNA片段在琼脂中的移动距离不同从而被分离），分析后得到下表。

凝胶电泳结果（1kb=1000对碱基） （数字表示该片段的存在以及数量）
分子量（kb）	酶M	酶N	酶M+酶N
1.0	1		1
2.0			1
3.0			1
4.0			1
5.0	1
6.0			1
7.0		1
9.0		1
10.0	1

（1）该mtDNA的长度为___________kb。在该DNA分子中，M酶与N酶的切割位点分别有____________个。
（2）M酶与N酶切出的能相互粘连的末端能在______________酶的作用下相互连接，请将连接的结果表示出来：_______________________。连接后的序列是否可以用M酶、N酶进行切割，请简述理由：________________________________________。
（3）图2为真核细胞的某基因的结构图以及限制酶M和N的切割位点。现用酶切法直接从供体细胞中切割图2中的基因从而获得目的基因，可选用酶______来切割。这个方法虽然操作方便，但切割下的基因中含有不能指导蛋白质合成的区域。因此，目前往往采用逆转录的人工合成的方法，其基本步骤是：__________________。

图2
（4）已知图2中Ⅱ区的碱基数是2000个，其中阴影区域碱基数是800个，空白区域中G 和C的总数共有400个，则由该区转录的mRNA中A和U总数是_____________。

油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高杆，Gg为中杆，gg为矮杆。B基因是另一种植物的高杆基因，B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。请回答下列问题：

（1）可用含           的培养基来筛选含有目的基因的油菜受体细胞。培育转基因油菜主要运用了转基因技术和            技术。
（2）若将一个B基因连接到了矮杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，这样的转基因油菜表现为        。写出该转基因油菜自交产生子一代的遗传图解（无目的基因表示为b）。
（3）若将一个B基因连接到了中杆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图）。

①与甲的株高相同的是        。四种转基因油菜分别自交，在不考虑交叉互换的前提下，子代有3种表现型的是            。
②另有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在右图中的染色体上标出B基因的位置

科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育了抗枯萎病的金花茶新品种。

(1)将图中“2”连接到“1”上并形成“3”，常用到的酶有____________和____________。
(2)经检测，被图中“3”侵染的金花茶叶片细胞具备了抗病性，这说明“2”已经在金花茶细胞内得到_________。该项科技成果在环境保护上的意义是______________________。
(3)将具有抗病基因的金花茶细胞培养成试管苗的过程中，愈伤组织再分化时，除必要的营养供应、激素、适宜的温度和PH值外，还必须给予光照，原因是_____________；有的锥形瓶中培养失败还长出很多细菌菌落，其原因是________________。

将昆虫的红色丝蛋白基因导入家蚕细胞，使其在家蚕中表达，可生产出天然的红色蚕丝。
（1）该基因工程的目的基因是          ，获取该目的基因所用的工具酶是      。
（2）进行转基因操作前，需用           短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
（3）为使红色丝蛋白基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的红色丝蛋白基因片段正确插入表达载体的       和       之间。
（4）将该目的基因的表达载体导入受体细胞中的常用方法是           ，用于该基因工程的受体细胞最好是家蚕的       。
（5）红色丝蛋白分子不抗氧化，若将其中的一个缬氨酸用赖氨酸替代，则改造后的红色丝蛋白既抗氧化又韧性好，这种改造蛋白质分子的生物工程称为       。该工程直接改造的对象是             。

回答基因工程中的有关问题：
Ⅰ．限制酶是基因工程中的重要工具酶，下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图甲、图乙中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

（1）一个图甲所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有      个和_______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）与只使用EcoR I相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止        。
Ⅱ．原核生物（如大肠杆菌）是基因工程中较理想的受体细胞，它们具有一些其他生物没有的特点：①繁殖快②多为单细胞③______________等优点．大肠杆菌细胞最常用的转化方法是：首先用_________处理细胞，使之成为____________细胞，然后完成转化．
Ⅲ．植物基因工程中将目的基因导入受体细胞最常用的方法是__________,且一般将目的基因插入Ｔi质粒的____________中形成重组Ｔi质粒，这样可将目的基因整合到受体细胞的染色体上，科学家发现：这样得到的转基因植株，其目的基因的传递符合孟德尔遗传规律，则该转基因植株一般为___________子。若要避免基因污染，一般需将目的基因导入植物细胞的__________DNA中。

为提高某作物的耐盐性，采用农杆菌介导的转基因技术，将耐盐基因R导入受体细胞，经筛选和培养获得若干单拷贝（体细胞中只有1个耐盐基因）转基因耐盐植株，其中3株能在中盐浓度条件下开花结实。若对其中1株（甲）自交后代进行耐盐性检测，结果为耐高盐25株、耐中盐49株、不耐盐26株。
请回答：
（1）农杆菌介导的转基因过程中，目的基因与质粒经相应的      切割，再用DNA连接酶连接，形成      。通常根据质粒中设计的抗生素      ，在培养基中添加该种抗生素筛选转化细胞，再进行目的基因等的鉴定。
（2）甲自交后代中耐盐性状的分离比与单基因     遗传的性状分离比相同。由此推测转基因植株的耐盐性状是由核基因控制的，耐盐基因已整合到细胞核中的     上。该基因的转录产物经加工成为      ，再转移到      中翻译出相应的蛋白质。
（3）请用遗传图解表示甲自交产生后代的过程（用R+表示有耐盐基因，R-表示无耐盐基因）。

(15分)如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(kanR)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)科学家将植物细胞培养得到         ，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。

毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFII）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFII基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

（1）基因工程的核心步骤是               ，过程①中所需要的酶是__________和_____________。
（2）在过程②中，用_____                  _____处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO₂的气体环境中，CO₂的作用是________________。
（3）在过程③中，用___________处理以获得更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行____________处理。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______________________。在胚胎移植前，通过____________技术可获得较多胚胎。

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。如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)上述过程涉及到的技术有_____________ (至少三个)。
(2)一般情况下，良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足，请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法：_____________。
(3)图中①一般经_____________处理可以得到③，在①→③的培养过程中，需向培养液中通入一定量的CO₂,其目的是_____________，a过程细胞发生的变化是_____________。
(4)在胚胎发育过程中，囊胚时期的_____________细胞将发育成幼体的各种组织。
(5)③到⑥体现了_____________。要实现⑥批量生产血清白蛋白，则要求①的性别是_____________。
(6)在基因工程的具体操作中，源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是：                                   ；相同的基因在不同的生物体内，都能成功表达出相同的产物，其原因是：                                           。