高中生物生物技术中的伦理问题综合题

生物工程技术为人们获得需要的生物新品种或新产品提供了便利。请据图回答下列问题：

(1)在培育转人生长激素基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是                ，
② 过程常用的方法是________。③过程培养到             阶段，可以采用________技术，培育出多头相同的转基因犊牛。
(2)在抗虫棉培育过程中，④过程中的受体细胞采用愈伤组织细胞与采用叶肉细胞相比较，  其优点是________________，⑤过程采用的技术是                 ，该技术中，愈伤组织细胞可通过在液体培养基中____________成单个胚性细胞，利用胚性细胞再分化形成的_____________可制成人工种子或发育成植株。但连续传代培养后，胚性细胞全性可能降低，从细胞内部看，主要原因是传代过程中发生_____________ 等变化。

下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。请据图回答下列有关问题：

(1)图中科学家在进行①操作时，要用同一种___________ 分别切割目的基因和运载体，运载体的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过__________（键名）而结合，遵循              原则。
(2)在获得目的基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应需要在一定的缓冲溶液中加入DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种       、四种脱氧核苷酸和         的DNA聚合酶。
(3)图中的III是导入了目的基因的受体细胞，经培养、筛选最终获得一株有抗虫特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交产生的F₁中，仍具有抗虫特性的植株占总数的      ，原因是                                                                            
(4)上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后，往往有很多植株不再具有抗虫性，原因是_            
                          ，要想获得纯合体，常采用的方法是________   __。
(5)科学家最初在做抗虫实验时，虽然用一定的方法已检测出棉花的植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉的叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明______   _。科学家在研究的基础上又一次对棉花植株中的抗性基因进行了修饰，然后在让棉铃虫食用棉的叶片，结果食用的第二天棉铃虫就死亡了

基因工程又叫基因拼接技术。
(1)在该技术中，用人工合成方法获得目的基因的途径之一是：以目的基因转录的     为模板，        成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成          。
(2)基因工程中常用的受体细胞有细菌、真菌、         。若将真核基因在原核细胞中表达，对该目的基因的基本要求是                       。
(3)假设以大肠杆菌质粒作为运载体，并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶。连接产物至少有     种环状DNA分子，它们分别是                   。（目的基因用A表示，质粒用B表示）

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。其中b过程使用的酶是 　 　 。
（2）B→C为转基因绵羊的培育过程，c过程用到的生物技术主要有动物细胞培养和   
技术。在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO₂，其主要作用是        。
（3）B→D为抗虫棉的培育过程，其中d过程常用的方法是           。

请回答基因工程方面的有关问题：
(1)利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似（如下图所示）。 图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。

①从理论上推测，第四轮循环产物中只含有引物A，不含有引物B的DNA片段所占的比例为______。
②至少完成_____轮循环，才能获得两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。
(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的一组引物（只标注了部分碱基序列）是不符合要求的（如下图），请说明理由____________________________________________。

(3) PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶，下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的 功能，这是因为________________________________________。

(4)用限制酶EcoRV、Mbol单独或联合切割同一种质粒，得到的DNA片段长度如下图(1 kb
即1000个碱基对)，请在答题卡的指定位置画出质粒上EcoRV、Mbol的切割位点。

回答有关生物工程的问题。

转基因抗病香蕉的培育过程如下图所示。图中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等为限制酶，质粒和抗病基因上的箭头表示限制酶的切割位点。下表示四种限制酶的识别序列及酶切位点。


1．若要获得抗病基因，能否用限制酶SmaⅠ对图中对应的位点进行切割？_____，说明理由______________________________________________________________。要获得含抗病基因的重组质粒能否用PstⅠ、ApaⅠ限制酶切割质粒？________。
2．卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长。欲利用含卡那霉素的培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，重组质粒中应同时含有___________基因，作为标记基因。
3．利用组织培养技术能将香蕉组织细胞培育成植株，这是因为香蕉组织细胞具有__________，图中①→②、②→③依次表示香蕉组织细胞的___________和_____________的过程。
4．②、③阶段是否可使用同种培养基？ _________；
理由是____________________________________________________________________。
④阶段是否可使用不添加植物激素的培养基？_________；理由是___________________ ________________________________________________________________。

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。科学家用以下方法控制病毒的传播。
（1）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。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的受精卵细胞。此过程需要利用基因工程技术，其基本操作步骤有：①_________________，②______________________，③________________________，④_______________________________。

（2）获得上述转基因蚊子所依据的遗传学原理是__________________。
（3）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F₁群体中A基因频率是          。
（4）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如右图），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内登革热病毒的平均数目会逐代________，原因是S基因表达的S蛋白会         登革热病毒的复制。

(10分）研究人员从血管内皮瘤中发现了一种新的血管增生抑制剂一内皮抑素，它能有效地抑制血管增生。下面是获得重组内皮抑素的方法，请分析回答下列问题：

(1) 从肝细胞中分离总RNA，经_________获得cDNA，之后经过_________扩增内皮抑素基因。
(2) 扩增的目的基因与PUC18质粒（如图14所示）都用EcoRI和BamH I进行双酶切，然后用DNA连接酶进行连接，构建重组质粒。双酶切避免了目的基因与载体________连接，还减少了________的连接，提高了重组质粒的比例。
(3) 大肠杆菌pUC18质粒的LacZ基因中如果没有插入外源基因，lacZ基因便可表达出β-半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和X-gal时，X-gal便会被β-半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。
选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入_______物质。成功导入重组质粒的大肠杆菌在培养基中形成______________颜色的菌落，原因是_____________________。之所以选择大肠杆菌作为基因工程的受体菌，其突出的优点是：___________________________________
(4) 从选择培养基中挑取所需的单个菌落接种于液体培养基中培养，获得粗提表达产物。将等量毛细血管内皮细胞接种于细胞培养板，37⁰C培养。将等量不同浓度的粗提表达产物加进培养孔中，72h后在显微镜下观察细胞存活情况并，______________实验结果如下表所示。

结果说明__________________________________________

Ⅰ随着全球气候变暖，我国西北部的某些地区年平均降水量越来越少，土地越来越干旱，农作物的产量不断下降，有时甚至颗粒无收。
（１）在干旱的环境中，农作物的根系不能从土壤中吸水，这是由于___________________
___________________________________。
（２）选育抗旱品种是提高农作物抗旱性的基本措施。研究人员通过诱变育种得到一种玉米突变体，经过反复实验，确定该突变体有一细胞核基因能显著提高玉米的抗旱能力。有人计划利用此基因来改造已有的高产但不耐干旱的玉米品种，使其适宜在干旱地区种植，可采用的育种方法是___________________________。如果要利用该基因去改造烟草，那么应采用的方法是________________________。
（３）有的地区极其干旱，已经不适合人类居住。村民迁出后，弃耕的农田随着时间推移，一般地说，生态系统的自动调节能力将____________。
Ⅱ．在减数分裂中每对同源染色体配对形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生交换。实验表明，交换也可以发生在某些生物体的有丝分裂中，这种现象称为有丝分裂交换。图27一1是某高等动物一个表皮细胞发生有丝分裂交换的示意图，其中D和d, E和e ，F和f表示某对同源染色体上的三对等位基因。

图27一1交换过程示意图（左：交换前的染色体；右：交换后的染色体）
（1)该细胞在发生有丝分裂交换后，产生的子代表皮细胞的基因型是__________________
________________________
(2）如果不考虑该生物在产生配子时发生的交换，那么该生物产生配子的基因型是______
_________________．
(3）如果图27一1是该生物的精原细胞在产生精细胞时发生减数分裂交换后的结果，请
问由它产生的配子的基因型是_________________________________.
(4）如果细胞在减数分裂和有丝分裂中都发生交换，你认为哪一种分裂方式对于遗传多样性的贡献更大？______________________为什么?__________________________________
___________________________.

番茄果实成熟过程中，某种酶（PG）开始合成并显著增加，促使果实变红变软，但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术（见图解），可有效解决此问题。该技术的核心是：从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板，人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株；新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA（靶mRNA）互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：

（1）反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种     　　　　，所用的酶是    　　　 。
（2）将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞原生质体的运输工具是__________；该目的基因与运输工具相结合需要使用的酶有______________；在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是_____________________

．为扩大可耕地面积，增加粮食产量．黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。
（1）获得耐盐基因后，构建重组DNA 分子所用的限制性内切酶作用于图中的     处，DNA 连接酶作用于     处。（填“a”或“b ” ）
（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有基因枪法和          法。
（3）由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用                  技术，该技术的核心是                                   ___________和         。
（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的        作探针进行分子杂交检测，又要用              方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。
（5）我国科学家利用基因工程还培育出了能抗玉米螟的抗虫玉米，生态效益显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法?说明理由。

豇豆对多种害虫具有抗虫能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因（CPTI基因）。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CPTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CPTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。修饰和表达过程如下图所示：

（1）CPTI基因是该基因工程中的____________基因，“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本单位是_____________，在a过程中，首先要用_____________酶切出所需基因并暴露出______________，再用_____________酶连接。
（2）在该基因工程中，供体细胞是_________________，受体细胞是________________。
（3）若目的基因的碱基序列是已知的，则可用_______________方法获取目的基因。
（4）检测修饰后的CPTI基因是否表达的最好方法是________________________________。

2007年诺贝尔生理学或医学奖授予马里奥·卡佩基等三位科学家，以表彰他们“在涉及胚胎干细胞和哺乳动物DNA重组方面的一系列突破性发现”。这些发现导致了“基因敲除”技术（通常叫基因打靶）的出现，利用这一技术可以准确地“敲除”DNA分子上的特定基因，从而为研究基因功能开辟了新途径。该技术的过程大致如下：
第一步：分离胚胎干细胞。从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞，在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。
第二步：突变DNA的体外构建。获取与靶基因同源的DNA片断，利用基因工程技术在该DNA片段上插入neo^R基因（新霉素抗性基因），使该片段上的靶基因失活。
第三步：突变DNA与靶基因互换。将体外构建的突变DNA转移入胚胎干细胞，再通过同源互换，用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个，完成对胚胎干细胞的基因改造。
第四步：将第三步处理后的胚胎干细胞，转移到添加新霉素的培养基中筛选培养。
其基本原理如下图所示：

请根据上述资料，回答下列问题：
⑴“基因敲除技术”以胚胎干细胞作为对象是因为胚胎干细胞具有                    性。
⑵在第三步中，涉及的变异类型是                      。
⑶在靶基因中插入neo^R基因的目的是                                               。
⑷假设经过上图表示的过程，研究者成功获得一枚“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞，并培育成一只雌性克隆小鼠，则：
①该克隆小鼠的后代是否都含有neo^R基因，为什么?________，________________________
____    ____________________________________________________________________。
②该克隆小鼠     （填“是”或“否”）已经满足研究者对靶基因进行功能研究的需要？如果是，说明理由。如果否，简述如何利用上述小鼠才能获得符合需要的小鼠。理由或简述如何才能获得符合需要的小鼠：                                                
                                                                            。
③若该克隆雌鼠与普通小鼠交配，理论上该克隆雌鼠产下的F₁中抗新霉素小鼠与不抗新霉素小鼠的比例为_________。若该克隆雌鼠产下的后代小鼠足以满足实验要求，请以F₁为实验材料，设计一实验方案，通过一代杂交实验，来确定新霉素抗性基因是导入到常染色体，还是导入到X染色体上。（要求写出用来杂交的F₁性状及杂交后一代的性状及相应结论）。
杂交方案：____    _______________ __________________ _____________________；
结果和结论：
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_________________________________________________________________________ _
_____________________________________________________________________________。

（每空3分，共9分）香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长影响很大。由香蕉束顶病毒（BBTV，单链环状DNA病毒）引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其品质水平，具有重要意义。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程（可用文字叙述，也可用流程图表示）。
（2）建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请列举两种检测病毒的方法。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　          　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（３）在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，如何利用afp基因，通过基因工程技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？

人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，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，且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：

（1）过程①代表的是            。
（2）过程③构建A基因重组载体时，必须使用           和            两种工具酶。
（3）过程⑥是              。
（4）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             所制
备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病
毒进行           比较；或用图中的               进行特异性结合检测。
（5）科学家发现转基因植株的抗病基因的传递符合孟德尔遗传规律：将该转基因植株与非
转基因植株杂交，其后代中抗病类型与不抗病类型的数量比为1∶1。
①若该转基因植株自交，则其后代中抗病类型与不抗病类型的数量比为_      _。
②若将该转基因植株的花药作离体培养，则获得的再生植株群体中抗病类植株占  %。