高中生物生物技术中的伦理问题综合题

下图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：

（1）图中cDNA文库           基因组文库（填“大于”、“等于”或者“小于”）。
（2）目的基因获取之后，需要进行           ，其组成，必须有          以及标记基因等。此步骤是基因工程的核心。
（3）将该目的基因导入某双子叶植物细胞，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是
        可以用        技术进行检测。
（4）如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要通过基因工程延伸——蛋白质工程。首先要设计预期的           ，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的           。

科学工作者将抗虫毒蛋白基因通过载体转入棉花细胞，获得了很好的抵抗棉铃虫的作用。在研制抗虫棉的过程中，利用标记基因，可以快速检查基因表达载体是否导入棉花细胞，然而，即使基因表达载体已经导入棉花细胞，也不能确定转基因过程已经取得成功。因此，在该项工程的最后阶段，需要做如下一系列检测：
（1）用放射性同位素标记的                作探针，可以分别检测棉花细胞中是否有                             。
（2）向棉花细胞的匀浆中加入特定的     ，可以检测棉花细胞中是否能够产生抗虫毒蛋白。
（3）除了上述分子水平的检测外，还需要做个体水平检测。其方法是：           。
（4）我国西北的一些地区年降雨量很小，只适宜种植少数的草本植物，但却被硬性规定种植转基因的抗虫棉，结果造成减产。这个案例主要违背了生态工程的     原理。
（5）一般来说，生态工程的主要任务是对     进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。

【生物—选修模块3：现代生物科技专题】
I、科学家做了让羊产牛奶并扩大生产的实验，下图是实验过程的流程图，回答有关问题。

（1）在A过程中，将含有牛奶蛋白基因的表达载体导入受体细胞中的常用方法是        。E过程所表示的细胞工程技术手段是                    。
（2）F过程可表示胚胎（细胞）培养，胚胎（细胞）培养需要气体条件（95%的空气+5%的CO₂），其中的CO₂的主要作用是                                         。通常还要在培养液中添加一定量的          ，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止                            。
II、回答有关基因工程、蛋白质工程和生态工程的问题。
（1）果蝇是基因组研究的模式生物，果蝇基因组计划测定      条染色体。以果蝇细胞的mRNA为模板，逆转录所得的基因文库称为                     。
（2）基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤、                       、基因表达载体的构建、                      、目的基因的检测和表达。
（3）将干扰素中的一个半胱氨酸修改为丝氨酸，可以延长干扰素在体外的保存期，主要运用了               这种生物工程技术。

（现代生物科技专题8分）干扰素是治疗癌症的重要药物，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.5μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚州的基因公司用如下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干扰素基因，一般可采用用__________ 技术进行扩增，此基因在基因工程中称为             。
（2）此基因与细菌的质粒相结合要依靠__________酶，其作用部位是__________，然后将目的基因移植到酵母菌体内。
（3）为了明确干扰素基因在酵母菌体内能否发挥功能作用，从分子水平看，首先要检测其是否__________。
（4）科学家在培养转基因植物时，常用土壤农杆菌中的质粒做运载体。质粒是基因工程最常用的运载体，它具备运载体的条件:①能够在宿主细胞中_______并稳定地保存；②具有多个__________ ，以便与外源基因连接；③具有某些__________，便于进行筛选。

[生物——选修3现代生物科技专题]
请回答下列现代生物科技方面的问题。
Ⅰ. 现有一头良种雌性黄牛，采用胚胎移植的方法，可使这头良种牛一年生下数十头自己的后代。其操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行____(1)_____处理；还要用激素使供体母牛     (2)     。胚胎收集的过程也叫做       (3)         。用于移植的胚胎应发育到    (4)      或    (5)    阶段。采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精。体外受精主要包括
      (6)      、________(7)_________和       (8)        等几个主要步骤。
Ⅱ. 家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药。进行转基因操作前，需用_____(9)______酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的____(10)_____和_____(11)______之间。利用生物反应器培养家蚕细胞时，培养的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_______(12)___________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。

下图一是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。

（1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程并说明理由。                 。理由是
                                                                    。
（2）②步骤名称为                 ，若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶     个。
（3）如下图二是运载体和胰岛素基因的某个片段，已知限制酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC－，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是－↓GATC－。GeneI和 GeneII为标记基因，根据图示,判断下列操作正确的是        。

A．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割
C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
（4）为使过程⑧更易进行，可用            （药剂）处理D。通过图一方法生产的胰岛素可能不具备生物活性，为什么？                                        。
（5）人的基因能和异种生物的基因拼接在一起，是因为                      。
（6）利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可能直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：                                            。

水稻种子中70%的磷以植酸形式存在。植酸易同铁、钙等金属离子或蛋白质结合排出体外，是多种动物的抗营养因子；同时，排出的大量磷进入水体易引起水华。为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。下图是获取植酸酶基因的流程

据图回答：
(1)图中基因组文库________(小于/等于/大于)cDNA文库。
(2)B过程需要的酶是________；A、C过程中________(可以/不可以)使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。
(3)目的基因I和Ⅱ除从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中______和_____为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是___________。

下图是利用棉花的花药进行离体培养过程的示意图，请利用所学知识回答问题：

（1）该过程利用的现代生物技术原理是              ,①过程是 ______________。
（2）在培养过程中需要向e、f中添加一些植物激素，主要是                 。
（3）若利用此项技术培育相关组织制造治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，培养将进行到（填字母）           。
（4）h植株经秋水仙素处理后成为纯合体,但是这种棉花易患虫病,科学家利用基因工程对其进行改造,请回答下列问题：
①科学家从苏云金芽孢杆菌获得抗虫基因,但是数量不多, 利用                技术可以实现对目的基因的大量扩增,应用的原理是               。
②在构建的基因表达载体中，         位于基因的首端，是        酶识别和结合的部位。
③要确定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，请写出在个体水平上的鉴定过程：                                              

糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年上升的趋势。下图是利用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)过程②必需的酶是            酶。
(2)能否利用人的皮肤细胞来完成①的过程？         ，为什么？           。
(3)若A中有a个碱基对，其中腺嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行5次，至少需要提供鸟嘌呤                        个。
(4)在利用AB获得C的过程中，必须用                         切割A和B，再加入                             ，才可以形成C。
(5)在进行基因工程操作过程中，胰岛素基因必需与运载体—质粒结合后才能进入大肠杆菌体内，并且在细菌内增殖。质粒的化学本质是一种           。
(6)不同生物间基因的移植成功且能正确表达，说明生物共用一套              。

(12分) 下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术。图中tet^R表示四环素抗性基因，amp^R表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。

据图回答：
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用      限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因,筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含       的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是　  (填字母代号)。
A．启动子       B．tet^R       C．复制原点     D．amp^R
(3)过程①采用的操作方法是        (填字母代号)。
A．农杆菌转化    B．大肠杆菌转化   C．显微注射   D．基因枪法
(4)为检测人乳铁蛋白是否表达成功，可采用       (填字母代号)技术。
A．核酸分子杂交   B．基因序列分析   C．抗原－抗体杂交   D．PCR
(5)基因工程的核心步骤是              

在刚过去的2010年我国上海成功地举办了世博会，美丽的场馆令人心驰神往。其中瑞士馆的造型是一个想象中未来世界的轮廓，顶部是一片青葱的植物，观众可在十分钟内乘坐环状缆车从底楼到顶楼参观。而法国馆以“感性城市”为主题，顶部也是一片绿色植物。屋顶的植物可以进行光合作用,对改善城市生态系统和生态农业工业化有重要意义。

为了提高屋顶植物的生态效益，有人做了相关实验，绘出下列四图。请回答有关的问题。

（1）若某种C₃植物在进行图甲的生理过程时，光反应阶段发在该C₃植物叶片的
                   （“叶肉细胞”/“维管束鞘细胞”）叶绿体中。
（2）图乙表示在二氧化碳充足的条件下，某植物光合速度与光照强度和温度的关系。在温度为10℃时，光照强度大于      千勒克司后，该植株光合速度不再随光照强度增加而增加。当温度为20℃时，光照强度由4千勒克司瞬时上升至12千勒克司，此时该植株叶绿体内C₅化合物的含量将       （“增加”/“不变”/“减少”）。当温度为30℃、光照强度小于12千勒克司时，限制该植株光合速度的因素是          。
（3）图丙表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时，CO₂释放量和O₂吸收量的关系图，在a、b、c、d四浓度中，最适合该植物器官储藏的氧浓度是        ；若细胞呼吸的底物是葡萄糖，则在氧浓度为b时，无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸消耗葡萄糖的量            倍。
（4）丁图表示在适宜的条件下，一定时间内某无机盐离子从大麦幼根不同部位向茎叶的输出量和在大麦幼根相应部位积累量的变化。在自然情况下，土壤中该无机盐离子的浓度比根细胞中该无机盐离子的浓度　   （低、高），幼根表皮细胞是通过 　  
     　方式吸收土壤中该无机盐离子。只依据“幼根相应部位积累量”变化的曲线不能确定幼根20～60mm部位对该无机盐离子的吸收量，理由是　　             
                                                                       。
（5）假设屋顶植物中有一种品质优良的农作物，为了在短时间内快速繁殖同时又要保持其优良性状，最好采用                       技术。若该农作物为转基因植物，从一种细菌中获得了某优良基因，将细菌中的这种优良基因转移到该农作物体内的过程中，需要用到的工具酶是                                           。

［生物――选修３　现代生物科技专题］（15分  每空1分）
下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要，请回答：
本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段，拼接而成，并且在胰岛素-COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在植物细胞中的降解。将该基因置于CaMV 35S启动子和果实专一性启动子2A12的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素。 
（1）本专利是采用___________方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因密码子具有___________性，基因序列不同，蛋白质可以相同。要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用____________技术。该技术中使用的关键酶是________________________ ；原料是____________________。
（2）根据上述摘要，转基因操作时所用的载体是____________，载体上的____________可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。
构建的基因表达载体中含有_______  _______  ______  ______  ____（从下列选项中选择）。
①目的基因  ②CaMV 35S启动子 ③果实专一性启动子2A12    ④引物   
⑤标记基因    ⑥内含子滞留序列      ⑦终止密码子               ⑧终止子
（3）如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用____________技术。该技术中使用的基因探针也可以用来检测___________________ 。还可以从________水平进行鉴定。

(1分)科学家从某些能无限增殖的细胞的细胞质中分离出无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发许多动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景。请回答以下相关问题。
(1)利用细胞融合技术制备单克隆抗体，促进动物细胞融合特有的诱导因素是_______。
(2)利用细胞融合技术制备单克隆抗体时有两次筛选，第1次筛选的目的是_______。第2次筛选的目的是______________。
(3)有人提出，可以直接通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，其思路如下图所示。请回答：

①酶A是指_______，酶B是指_________。
②对已导入重组质粒的Ⅱ进行“检测”的目的是_____；题目中Ⅱ所指的细胞是________，Ⅲ所指的细胞具有的特点是_________。
(4)也有人提出用细胞核移植技术构建重组细胞来生产单克隆抗体，试用相关的图示及文字表示该过程：

利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。2005年青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目通过鉴定，该项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类健康。下图为利用生物技术获得生物这一新品种和抗虫棉的过程，据图回答：

（1）在基因工程中，A表示            ，B表示                   。
（2）基因表达载体的构建是基因工程的核心，在构建过程中需要的工具有             
                                ，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分      
                                                   。
（3）在②过程中一般采用                技术将目的基因导入受体细胞，一般选用山羊的          作为受体细胞，通常采用                     技术检测外源基因是否插入了山羊的基因组，在研制乳腺生物反应器时，应使外源基因在小鼠的            细胞中特异表达。
（4）将目的基因导入棉花细胞中一般是采用              方法，要确定目的基因导入成功后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程
                                                                        。

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）过程①中最常用的运载工具是____________，所需要的酶是限制酶和_______________。
（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_________________处理以获取更多的卵（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。