高中生物生物技术中的伦理问题综合题

下图表示转基因动、植物的培育过程。据图分析下列有关叙述正确的是

A．在获得目的基因的过程中，需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶等工具酶
B．受体细胞A、B一定均为受精卵
C．②过程需要用到胚胎体外培养、胚胎移植等生物技术
D．将目的基因导入受体细胞B时常使用大肠杆菌作为工具去侵染植物细胞

（现代生物科技专题，10分）如图为制作奶山羊乳腺生物反应器生产某种蛋白质的流程图，请分析回答：

(1)图中A、B分别表示：____、____。
(2)①过程用激素对奶山羊a进行 ________ 处理，②过程中对奶山羊b产生的精子在体外受精前需用________ 法进行获能处理。对采集的卵母细胞要在体外培养至 ________ 期，才能与获能的精子受精。过程④常采用________法将目的基因导入受精卵内。为获得较多的相同的转基因奶山羊d的早期胚胎，⑤可采用 ________ 。在将早期胚胎移植入代孕奶山羊子宫内之前，需检测早期胚胎细胞是否已经导入目的基因，宜采用________技术。
(3)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是__________________________________________________。

（每空1分，共12分）人类在预防与诊疗传染性的疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如图所示；请回答：

（1）过程①代表的是       。
（2）过程②构建A基因表达载体时，必须使用        和         两种工具酶。
（3）基因表达载体的基本构成除了目的基因外，还包括      、      、      等。
（4）过程③采用的实验技术 是             ，经过③获得的融合细胞有      种，X是            。
（5）获得的X细胞在体外培养既可            ，又可               。
（6）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的A蛋白所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行碱基序列比较；或用图中的                        进行特异性结合检测。

某研究小组进行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作，下图为他们前期研究工作的简要操作流程图：

（1）实验步骤①所代表的反应过程是               ；在步骤②之前扩增H基因常采用的方法是              。
（2）步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用的酶是                 。
（3）构建重组表达载体时，一般需要将H基因与载体结合，常用做基因工程载体的是        ；在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时，常常要借助载体上         的表达。
（4）某志愿者接种甲型H1N1流感疫苗后，第15天感染甲型H1N1流感病毒，则体内       细胞将迅速增殖分化形成         细胞，从而产生大量抗体；当该病毒侵入人体细胞后所引起的免疫反应是              与宿主细胞紧密接触并使其裂解。
（5）抗体的化学本质是          。

科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是－G^↓GATTC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－^↓GATC－，请据图回答：

（1）在过程③一般将受体大肠杆菌用_________处理，以增大　　　　　的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。
（2）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上得到如下图a的结果（黑点表示菌落），能够生长的细菌中已导入了            ，反之则没有导入；再将灭菌绒布按到培养基a上，使绒布表面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图b的结果（空圈表示与a对照无菌落的位置）。与图b空圈相对应的图a中的菌落表现型是                ，这些细菌中导入了________________。

我国科学家成功克隆了控制水稻理想株型的关键多效基因IPA1。研究发现，基因IPA1发生突变后，会使水稻穗粒数和千粒重（以克表示的一千粒种子的重量）增加，同时茎秆变得粗壮，增加了抗倒伏能力。实验显示，将突变后的IPA1基因导入常规水稻品种，可以使其产量增加10％以上。下图表示该水稻新品种的简易培育流程，据图回答：

（1）上图所示流程中步骤①是实验所用技术的核心步骤，构建重组质粒需要的工具酶为_     __。
（2）将重组质粒导入土壤农杆菌之前，常用_    __处理该细菌，以增加该细菌__    _的通透性。
（3）土壤农杆菌的质粒上应该具备_        __以便筛选。
（4）④过程应用的主要生物技术是__   _，原理是_    __，在该技术过程中，以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导脱分化，形成_         __，才能得到水稻新品种植株。
（5）从变异类型上分析，该水稻的新性状的出现应该属于可遗传变异中的__          _。

自然界中的两种微生物，可以通过各自不同的作用将培养液中的葡萄糖转化为维生素C，其过程如下图所示。在欧文氏菌中无2，5-DKG还原酶，不能将2，5-DKG转化为2-KLG；而棒状杆菌不能直接转化D-葡萄糖。科学家通过基因工程技术，改造其中一种细菌，仅用一步发酵即可生成2-KLG。请根据以上信息回答下列问题。

（1）由图知，欧文氏菌和棒状杆菌的同化作用类型是_________。
（2）利用基因工程技术可以改造上述两种菌中的__________菌，使其可直接利用D-葡萄糖生成2- KLG。
（3）利用基因工程技术改造此细菌的基本方法是：先用_______________同时切割_______________和_______________，然后用DNA连接酶将上述切割产物连接，构成__________并将其导入到受体菌中。
(4)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。
(5)基因工程中除质粒外，______和______也可作为运载体。
(6)一般情况下，不能直接用未处理的此菌作为受体菌，原因是____________。

菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：

（注：卡那霉素抗性基因（kan^R）作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。）
（1）为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用______________处理土壤农杆菌，使其处于感受态。
（2）将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_______________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的_______________上，最终形成转基因植株。
（3）将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和_____________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。
（4）用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据________________的核苷酸序列设计特异引物，以________________为模板进行第一轮扩增。
（5）将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2 龄幼虫，实验结果如下表所示。

组别	死亡率（%）
实验组	转基因植株1	60.00
转基因植株2	53.33
对照组	13.33

 
①对照组应饲喂等量的_______________________________。
②据表分析，______________________________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。

(10分)继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后，膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。最近，科学家培育出一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。请回答：
（1）将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用方法是_____________________。
（2）进行基因转移时，通常要将外源基因转入______________中，原因是________________________。
（3）通常采用_______技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
（4）在研制膀胱生物反应器时，应使外源基因在小鼠的_______细胞中特异表达。
（5）为使外源基因在后代长期保持，可将转基因小鼠体细胞的_______转入_______细胞中构成重组细胞，使其发育成与供体具有相同性状的个体。该技术称为_______。

阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙：T4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溶菌酶的第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。
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两雌性个体，将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
⑴材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用______法。
构建基因表达载体常用的工具酶有______和_____。在培育转基因植物时，常用农杆菌
转化法，农杆菌的作用是______。
⑵材料乙属于______工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修
饰或基因合成，对______进行改造，或制造制造一种______的技术。在该实例中，引
T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的______序列发生了改变。
⑶材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到______种的，生
理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，
兔甲称为______体，兔乙称为______ 体。

阅读如下材料：
材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙：T₄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溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位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。
材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用    法。构建基因表达载体常用的工具酶有         和        。在培育转基因植物时，常用农杆菌转化法，使用农杆菌的原因是     ，农杆菌的作用是  。
（2）材料乙属于               工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对         进行改造，或制造一种            的技术。在该实例中，引起T₄溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链
的           序列发生了改变。
（3）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到       种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在材料丙的实例中，兔甲称为        体，兔乙称为       体。

普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱，有人将地衣芽胞杆菌的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）。


⑴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。②、③过程需要重复几次，目的是             。
⑵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                。
⑶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      菌的发酵罐需要先排气，其原因是                。

糖尿病Ⅰ型是一种常见病，且发病率有逐年上升的趋势。治疗此病的胰岛素过去主要从动物（如猪、牛）中得到。自70年代遗传工程发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产，将人类胰岛基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素，如下图所示。请回答：

（1）人体糖尿病I型的产生主要是由于            细胞受到损伤引起的。
（2）B从分子结构看，它是一种      ，其增殖方式在遗传学上称为            。
（3）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？____。为什么？_______________________。
（4）过程②称为        ，需要的酶是________酶。   
（5）基因工程操作一般要经过A的获取、________(填字母)和________(填字母)的结合、________(填字母)导入D、目的基因在大肠杆菌中表达与检测等四个步骤。
（6）上述人类胰岛素的合成是在大肠杆菌     上进行的。合成的人类胰岛素是否有活性？为什么？                                              。

图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：

（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由        连接。
（2）若用限制酶Sma Ⅰ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为              。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割，产物中共有     种不同DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是             。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加            的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是                                         。

( 18分)斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上。带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。用个体M和N进行如下杂交实验。

(1)在上述转基因实验中,将G基因与质粒重组,需要的两类酶是　　　         　　　　　和　　          　　。将重组质粒显微注射到斑马鱼　　              　　中,整合到染色体上的G基因　　               　　后,使胚胎发出绿色荧光。 
(2)根据上述杂交实验推测:
①亲代M的基因型是　　          　　(选填选项前的符号)。 
a.DDgg  b.Ddgg
②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括　         　　　(选填选项前的符号)。 
a.DDGG  b.DDGg
c.DdGG  d.DdGg
(3)杂交后,出现红·绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代　　  　　(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的　　           　　发生了交换,导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎总数,可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例,算式为　　　　                 　　　　。