高中生物生物技术中的伦理问题综合题

科学家发现家蝇体内存在一种抗肿瘤蛋白（且具有抗菌能力），受到研究者重视。临床使用发现此蛋白质对肿瘤确良好的疗效，可以通过基因工程技术导入大肠杆菌内进行大量生产。其过程大体如图所示：

（1） 在基因工程中，获取目的基因的方法有                     （至少写出两种）。
（2）图中a过程叫                   ，它是基因操作的核心步骤。
（3）将抗肿瘤基因导入大肠杆菌，并在大肠杆菌细胞内成功表达产生了抗肿瘤蛋白，由于               ，因此在短时间内就能获得大量的抗肿瘤蛋白。
（4）细胞工程可以作为辅助手段，通过获得特定的单克隆抗体并与抗肿瘤蛋白结合制成“生物导弹”，以实现“靶向杀癌”。下面是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：

① 图中A过程从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是　　　　细胞，要获得能产生抗肿瘤蛋白抗体的杂交瘤细胞至少要经过      次筛选。从小鼠体内提取分离该细胞之前，给小鼠注射的特定的物质是　 　       　　。
② 实验室无法单独培养能获得单克隆抗体的细胞。通过细胞工程获得的杂交瘤细胞由于具备           的优点，使单抗技术获得成功。

利用基因工程技术,可以使目的基因上特定的碱基发生替换,从而产生定向变异以获得性能更优异的蛋白质，其基本过程如图所示，请回答冋题：

(1)参照PCR技术,可用_______方法使质粒DNA双链解开，甲过程中加人的一定长度的核苷酸链，其中一个位置碱基C替代了碱基A,其它的序列与目的基因的一条链互补，该多核苷酸链在质粒DNA复制中作为_______。
(2)乙过程是表示在DNA聚合酶作用下DNA 链延伸，要形成闭合环状DNA分子，还需要_______酶的参与。
(3) 丙和丁过程表示质粒分别导入目的细胞，进行增殖并_______，多代繁殖后,能指导突变蛋白质产生的质粒占总数的______。

内蒙古白绒山羊的血管内皮生长因子基因（VEGF164），若在皮肤毛囊细胞中特异性表达，可促进毛囊 发育和毛发生长，显著提高羊毛产量。科学家将该基因导入羊胎儿的成纤维细胞核，成功培育出转基因克隆山羊。技术流程如下图，其中EcoRⅠ、SalⅠ、SphⅠ为限制酶。

请据图回答。
⑴在构建基因表达载体的过程中，应采用______（填限制酶名称）对质粒和含绿色荧光基因的DNA片段进行酶切，再经相应处理形成重组质粒。其中绿色荧光基因的作用是______。
⑵要使VEGF164在皮肤毛囊中表达，须将它与羊绒蛋白基因的______等调控组件重组起来，构建基因表达载体。
⑶图中①将基因表达载体导入胎儿成纤维细胞核的方法是______。将导入成功的细胞核注入到去核的卵母细胞构成重组细胞，培养成早期胚胎，经图中②______技术可培育成转基因克隆山羊。

玉米紫冠（A）对非紫冠（a）、非糯（B_））对糯（b）、非甜（D）对甜质（d）有完全显性作用。以玉米紫冠非糯非甜为母本，非紫冠糯甜为父本进行有性杂交，得到F₁代植株。对其自交和测交，得到8个自交穗和7个测交穗。F₁自交和测交结果表现型及比例如下，请据表分析回答下列问题。

	紫冠非糯非甜	紫冠糯非甜	紫冠非糯甜	非紫冠非糯非甜	非紫冠糯非甜	非紫冠糯甜	合计（粒）
F2代结果	1180	197	486	199	269	160	2491
F1测交结果	426	124	571	136	412	563	2232

（1）F₂代出现的新类型有     种。
（2）以上三对相对性状符合基因分离定律的是                                ，你的判断依据是                   。实验结果可在       （全部/部分）自交穗上观察到F₂代性状分离现象。
（3）F₁测交呈现1：1：1：1分离比的两对相对性状分别是                        。产生这种现象的实质是                                。
（4）F₁自交后代中紫冠甜的个体所占百分比是           。
（5）由于玉米含赖氨酸较少，科学家采用了        技术，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米体内，其在玉米植株内成功表达的标志是            。

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）过程①所需要的酶是　　　　　　　　。
（2）在构建基因表达载体的过程中，应用限制酶　   　切割质粒，用限制酶　　　　　　切割目的基因。用限制酶切 割目的基因和载体后形成的黏性末端通过　　　　   　　原则进行连接。人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是　　　　　       　　　　　　　　。
（3）在过程③中一般将受体大肠杆菌用　　 　　进行处理，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。
（4）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，得到如图a所示的结果（圆点表示菌落），该结果说明能够生长的大肠杆菌中已导入了　　  　　，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所示的结果（圆圈表示与图a中培养基上对照无菌落的位置）。与图b圆圈相对应的图a中的菌落表现型是　         　　        ，这些大肠杆菌中导入了　　　　　　　　。

干扰素在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，几乎能抵御所有病毒引起的感染。传统生产方法成本高、产量低，获得的干扰素在体外不易保存。用生物技术手段可以缓解这些问题。请回答相关问题。
（1）利用基因工程生产干扰素，过程是：
①从健康人体的外周静脉血分离能合成干扰素的免疫细胞，从中提取             ，经反转录获取目的基因。
②用限制酶处理载体和目的基因后，用DNA连接酶处理，形成基因表达载体，该载体的化学本质是               。
③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用Ca²⁺ 处理，使其成为                 ，
在一定温度条件下完成转化。
④在培养液中培养一段时间后，离心后取      （答“上清液”或“菌体”），经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用                   技术。
（2）利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是：
预期蛋白质功能→                 →                   →找到对应的脱氧核苷酸序列。
（3）利用细胞工程生产干扰素，设计思路是：将相应免疫细胞和瘤细胞融合，筛选出______   ___，经细胞培养可获得大量干扰素。

α₁-抗胰蛋白缺乏症是一种在北美较为常见的单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡。对于该致病患者常可采用注射人α₁-抗胰蛋白酶来缓解症状。
（1）图1表示获取人α₁-抗胰蛋白酶基因的两种方法，请回答下列问题： 

①a过程是在          酶的作用下完成的，该酶的作用特点是          。
②c过程称为          ，该过程需要的原料是                     。
③要确定获得的基因是否是所需的目的基因，可以从分子水平上利用
                 技术检测该基因的碱基序列。
（2）利用转基因技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更易获得这种酶，简要过程如图2。
①获得目的基因后，常利用          技术在体外将其大量扩增。
②载体上绿色荧光蛋白（GEP）基因的作用是便于          。基因表达载体d，除图中的标示部分外，还必须含有          。
③若要使转基因羊的后代均保持其特有的性状，理论上应选用          技术进
行繁殖。

降钙素是一种多肽类 激素，临床上用于治疗骨质疏松症等疾病。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，并人工合成了两条各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，过程如下图。

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，获取新型降钙素目的基因的方法是______________________。
(2)获得的双链DNA经EcoR I（识别序列和切割位点．-G↓LAATTC-）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___________。若选择动物乳房反应器生产新型降钙素，则应将重组DNA导入__________细胞，成功后利用胚胎工程，先进行早期胚胎培养，最后通过______________，即可获得转基因动物。
②设计EcoR I和BamH I双酶切的目的是__________________________。
③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)制备该新型降钙素，运用的是现代生物工程技术中的_________________工程。

登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。请回答下列问题：
(1)科学研究发现：将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。
①获得转基因蚊子的原理是_____, 唾液腺细胞内表达S蛋白过程的场所分别是_______和_______。
②病毒的感染会引起病人发热，此时病人体内特异性免疫过程中产生的免疫活性物质有______（至少答两种）等。
(2)科学家获得一种显性突变蚊子（AABB，只有A或B基因的胚胎致死）。 A、B基因（如图甲）的关系是____________，所以它们遵循基因的自由组合规律.

①若纯合的雄蚊(AABB)与野生型雌蚊（aabb)交配，F₂群体中共有______种基因型的蚊子，A基因频率 是________。
②将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图乙），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代_______，原因是______。

下图为转基因抗病香蕉的培育 过程流程图，其中质粒上的Pst I、Sma I、EcoR I、Apa I等四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。请据图回答下列问题：

（1）形成重组质粒A时，应选用限制酶__ _         _，对     _    __进行切割。
（2）一个质粒被限制酶EcoR I、Pst l、Sma I同时切割后可得到__  __个DNA片段，
       个黏性末端。
（3）培养基中的 氨苄青霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使重组质粒A中含有                  基因。
（4）要培养既抗病又无病毒的香蕉植株，应将农杆菌导入         细胞中。再进行植物的组织培养。
（5）以上获得转基因抗病香蕉植株的过程中，所用到的原理有               。

现代生物科技对人类生活、生产和社会发展的影响越来越大，下图是利用生物工程技术让羊生产治疗心脏病药物tPA的大致过程。请据图回答：

⑴一个基因表达载体的组成，通常有外源基因、               、            等。
(2)图中②过程选择受精卵作为tPA基因受体细胞的主要原因是______________________________；受体细胞除受精卵外，还可以是______________。
(3)图中③的受体母羊事先应接受___________________处理。
(4)图中④表示检测和筛选过程，通常采用_____________技术进行。
(5)要扩大转基因羊群，除了让转基因羊进行有性杂交外，还可采取__________和通过胚胎分割技术将符合要求(即含基因)的早期胚胎进行克隆，对胚胎进行分割时，要特别注意将            ____均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。

2012年诺贝尔生理学或医学奖授予两位在细胞核重编程领域有重大贡献的科学家。科学家把c–Myc等4个关键基因通过逆转录病毒载体转入小鼠的成纤维细胞，使其变成诱导多能干细胞——iPS细胞，这意味着未成熟的细胞能够发展成所有类型的细胞。
（1）基因工程中经常使用的工具酶是___________、常用的载体除了动植物病毒外还有________和______。
（2）若想增强载体病毒颗粒的感染性，可利用__________技术改造病毒外壳蛋白，直接对__________进行操作。
（3）应用__________技术得到重组细胞，激活重组细胞发育成早期胚胎，使用从__________中获得的胚胎干细胞，在培养中根据需要加入相应的小分子物质以促进其__________得到各种组织器官，用于治疗某些疾病，这种技术称为____________________。
（4）iPS细胞的获得不使用胚胎细胞或卵细胞，也不诱导发育成个体，因此不会像生殖性克隆一样引发__________问题。
（5）iPS细胞在体外已成功地被诱导分化为神经元细胞、神经胶质细胞、心血管细胞和原始生殖细胞等，究其本质原因是基因____________________的结果。

2009年，H1N1病毒肆虐全球，使数以亿计的人患上了甲型H1N1流感，我国政府和科研人员通力合作，很快便研制生产出了甲型H1N1流感疫苗，并且为广大师生免费接种了疫苗。甲型H1N 1流感病毒和以往的流感病毒一样为RNA病毒。请据此流程图回答下列问题：

（1）流程图中涉及到的生物工程技术有[①]基因的剪切拼接技术、[　]________、[　]________。
（2）在将抗原决定基因注入奶牛受精卵前，须先将其进行人工改造，也就是给其接上_______和______，否则它不能表达；然后再与运载体结合，才能进行显微注射。
（3）为获得产奶的奶牛，在进行③过程前，要对胚胎进行________,此项技术通常要选用囊胚期的       细胞。
（4）如对扩增出的DNA进行鉴定，可采用的试剂是             ，在沸水浴条件下出现         颜色反应，则为DNA。

回答有关遗传信息传递与表达的问题。
限制酶能识别特定的DNA序列，并进行剪切。现以2种不同的限制酶对一个5000bp（bp为碱基对）大小的线状DNA进行剪切，相关实验及数据如下表。

	第一步水解	产物（bp）	第二步水解	产物（bp）
实验1	A酶切割	2100	将第一步水解产物分离后，分别用B酶切割	200、1900
1400	600、800
1000	1000
500	500
实验2	B酶切割	2500	将第一步水解产物分离后，分别用A酶切割	1900、600
1300	800、500
1200	1000、200
实验3	经A酶和B酶同时切割	1900、1000、800、600、500、200

（1）由单酶剪切的片段数可知，A酶和B酶的酶切位点分别为_______个和_______个。
（2）图1是经A酶切割后获得的2100bp片段，图 2是经B酶切割后获得的2500bp片段。分别在图中标出该片段在第二步水解时，B酶和A酶的切割位点。

（3）综合实验数据的分析，在图3中绘制出实验3的酶切图谱。

外源基因需导入受体细胞才能使其蕴含的 遗传信息得到表达。图4显示一种外源基因导入受体细胞的方法。

（4）图4所示的导入方法称为_____________________。
（5）在动物基因工程中，受体细胞通常采用______________细胞。
（6）若山羊体内被转入蛋白质药物基因，该基因正常表达，从而在山羊乳汁中获得药物，这就是动物基因工程培育的__________________。
（7）若想上述山羊后代个体都能保持转基因动物的特性，可以结合___________技术繁殖获得后代。

回答关于基因工程的问题
口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图所示

（1）口蹄疫病毒的VP1蛋白进入动物体内，能引起机体产生特异性免疫反应。VP1蛋白在免疫反应中称为           。
（2）口蹄疫病毒的遗传物质为RNA，要获得VP1基因可用              的方法合成DNA，再用限制性核酸内切酶将VP1基因片段切下。
（3）如下图所示，若用2种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从合成的DNA上切下VPI目的基因，并将之取代质粒pZHZ1（3.7kb，1kb=1000对碱基）上相应的E—F区域 （0.2kb），那么所形成的重组质粒pZHZ2___________。

A．既能被E也能被F切开	B．能被E但不能被F切开
C．既不能被E也不能被F切开	D．能被F但不能被E切开

（4）已知在质粒pZHZl中，限制酶G切割位点距限制酶E切割位点0．8kb，限制酶H切割位点距限制酶F切割位点O．5kb。若分别用限制酶G和H酶切两份重组质粒pZHZ2样品，据下表所列酶切结果判断VPI目的基因的大小为       kb；并将目的基因内部的限制酶G和H切割位点标注在下图中。


（5）上述目的基因模板链中的TGA序列对应1个密码子，翻译时识别该密码子的tRNA上相应的碱基序列是           。
（6）过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和                  等激素外，还需要添加  筛选出含有重组质粒的叶片小段。
（7）获得表达VP1蛋白的番茄植株以后，需要进行免疫效力的测定。具体方法是：将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内，每半个月注射1次，3次后检测豚鼠血液内产生的            的数量。为了使结果可信，应设2组对照，分别注射         和         。