高中生物生物技术中的伦理问题综合题

荧火虫发光是体内荧光素酶催化系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内，也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从荧火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入到大肠杆菌体内，并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题：
(1)在此转基因工程中，目的基因是                            ，具体操作过程中下图所示的黏性末端是由              种限制性内切酶作用产生的。

(2)在上述过程中需要多种酶的参与，其中包括限制性内切酶、DNA聚合酶和        等。
(3)将目的基因导入到大肠杆菌体内需要运载体的帮助。选取运载体时不必考虑的是      
A．能够在宿主细胞内复制并稳定保存    B．具有特定的限制酶切点
C．具有与目的基因相同的碱基片断      D．具有某些标记基因
(4)本实验中将目的基因导入大肠杆菌最常用的运载体是       
A．质粒    B．动物病毒   C．噬菌体    D．植物病毒
(5)在此转基因工程中，将体外重组DNA导入大肠杆菌体内并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化，最常用的方法是首先用                         处理大肠杆菌，目的是                                                         。
(6)目的基因是否表达出相应蛋白质，最简便的检测方法是通过检测              来确定。

大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：控制大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）两对性状的基因均位于常染色体上，以下是两个遗传的实验结果，据此分析以下问题：

组合	母本	父本	F1的表现型及植株数
一	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病220株；子叶浅绿抗病217株
二	子叶深绿不抗病	子叶浅绿抗病	子叶深绿抗病110株；子叶深绿不抗病109株；子叶浅绿抗病108株；子叶浅绿不抗病113株

（1）组合一中父本的基因型是           ，组合二中父本的基因型是            。
（2） 用表中F₁的子叶浅绿抗病植株自交，在F₂的成熟植株中，表现型及其比例为___________。
（3）将表中F₁的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用________________基因型的原生质体进行融合。
（4）请选用表中亲本作为实验材料设计一个育种方案，要求用最简洁的方法选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。                                                        
(5) 有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病毒的大豆进行遗传改良，以获得抗病毒大豆品种。判断转基因大豆遗传改良是否成功的标准是__________________________，具体的检测方法是__________________________________________________________。

促红细胞生成素（EPO）是一种由肾分泌的糖蛋白激素，其作用相当迅速，血液中EPO水平上升1-2天内即可观察到红细胞数量的迅速增加，因此也是一种常用的兴奋剂。对正常人使用EPO，可能造成血液粘稠度增加、血凝、中风和心脏病发作的危险性增加。

（1）体育界有句名言“你的红细胞越多，你快速奔跑的距离就越长”，从细胞呼吸角度分析，原因是_________________________________________。
（2）早期有运动员通过赛前输血的方法提高成绩，但易感染疾病。后来人们发现，低氧浓度促进红细胞数量增加是一个负反馈调节（如上图）。图中①②③表示促进或抑制，其中与其他两项表达含意不同的一项是________，这为很多运动开展“高原训练”提供了依据。
（3）目前临床使用的红细胞生成素（EPO）主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO），其生产流程如下图：

①本生产流程中要得到的目的基因是                        ；受体细胞是                。 图中b、c所指的物质分别是             。
②流程图中显示的获取目的基因的途径有二条：一是通过a        技术，二是从                中获取。
（4）使用rhEPO的方法应该是       。（注射/口服）

I．果蝇眼色的红眼（X^B）和白眼（X^b）是一对相对性状，正常翅（A）对短翅（a）显性，此对等位基因位于常染色体上。请回答下列有关问题：

（1）现有一只纯合红眼短翅的雌果蝇和一只纯合白眼正常翅雄果蝇杂交，取F₁代雌雄个体相互交配，得到F₂代果蝇。F₂代红眼正常翅果蝇占        。F₂代雄果蝇中，白眼短翅个体占             ，其白眼基因来自F₁代        （“雌性”或“雄性”）个体。
（2）研究人员发现了一个红眼果蝇品系X^b，其细胞中的一条X染色体上携带隐性致死基因，且该基因与红眼基因B始终连在一起，如右图所示。隐性致死基因在纯合时（，）使胚胎致死。
若用该红眼雌果蝇（）和白眼雄果蝇进行杂交，后代中红眼雌果蝇占    。红眼雌果蝇（）和红眼雄果蝇进行杂交，得到F₁代。F₁代的表现型和比例为：    ，取F₁代果蝇中雌雄各一只进行交配，后代的表现型为：        。
Ⅱ．基因工程已广泛地应用于微生物菌种的改造与构建。由于基因工程育种具有定向性，因此，利用基因工程改造酿酒酵母，可以在不改变酿酒酵母的原酿造特性的条件下，赋予酿酒酵母新的酿造特性。如下图是利用曲霉菌种改良酿酒酵母的途径，请分析回答以下问题：

（1）步骤①中需用工具酶将目的基因和结构A连接起来，该酶的作用是恢复   切断的   键。
（2）B结构中的         是RNA聚合酶识别和结合的部位，可驱动糖化酶基因转录出mRNA，最终得到所需要的蛋白质。
（3）发酵能力测试可通过若干个相同的装置（右图所示）来完成。每个装置中分别接种转基因酵母菌，密闭培养。一段时间后，观察比较并记录每个装置中     ，可初步判断转基因酵母菌的酒精发酵能力。为使实验结果更明显，应将实验装置放在温度为         的环境中。

（4）在酵母菌酒精发酵的基础上可进行醋酸发酵，但两种发酵条件差别较大：①发挥作用的微生物不再是酵母菌，而是    ；②需要调整发酵温度；③必须调整的发酵条件是     。
（5）为研究发酵罐中酿酒酵母茵的生长状况，常要取样统计分析，并测定pH值。若某研究员将样品的次序搞乱了，那么，判断取样先后顺序的主要依据是         。

I下图A～D段表示某细菌质粒的某基因，B表示RNA聚合酶结合位点。
（1）请在图下方的方框内用箭头表示出RNA聚合酶在C上的移动方向。为使目的基因直接表达，目的基因插入的最佳位点是图中的     处（填数字序号）。

（2）在大规模生产中，需要将选育的工程菌菌种经过多次扩大培养，再进行接种，扩大培养应选用     期的细菌；从物理性质看，应选用        培养基。
（3）研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是       。
（4）科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明       。如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中     （填“一定”或“不_定”）含有该抗病基因。
Ⅱ．报春花的花色表现为白色（只含白色素）和黄色（含黄色锦葵色素）一对相对性状，由两对等位基因（A和a，B和b）共同控制，显性基因A控制以白色素为前体物合成黄色锦葵色素的代谢过程，但当显性基因B存在时可抑制其表达（生化机制如下图所示）。’据此回答：

（1）开黄花的纯合报春花植株的基因型可能是        ，开白花的纯种植株的基因型是     。
（2）通过本图解说明基因与控制的性状之间的关系是        。
（3）为了培育出能稳定遗传的黄色品种，某同学用开白花的纯种植株设计了如下实验：
I．选择基因型为_________的两个品种进行杂交，得到F₁种子；
   Ⅱ．F₁种子种下得F₁植株，F₁自交得F₂种子；
III． F₂种子种下得F₂植株，F₂自交，并选择开黄色花植株的种子混合留种；
Ⅳ．重复步骤Ⅲ若干代，直到后代不出现性状分离为止。
（4）①若F₁植株能产生比例相等的四种配子，说明这两对等位基因遵循的遗传定律是   定律。
②F₂植株中开黄花和白花之比为   ，在这些开黄花的植株上所结的种子中黄色纯合子占________。
③实验步骤III中，F₂种子种下得F₂植株，并选择混合种植F₂中开黄色花植株，使其自由交配，则F₃中A基因频率为           

德国科学家最近培育出一种可以生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜，通过生吃或者榨汁食用，就可以达到接种疫苗的效果。右下图为乙肝疫苗的转基因胡萝卜生产部分过程的示意图。

（1）获得含目的基因ＤＮＡ的方法一般有两种，图中乙肝疫苗基因的获得方法是_______________。
（2）图中过程c的产物是_______________，此过程需要_________________酶的作用。
（3）将重组的DNA分子导入胡萝卜受体细胞的常用方法有_______________法和________法。
（4）由导入目的基因的胡萝卜细胞培养成植株需要利用_____技术，该技术的核心是___和_______。

(8分)【生物一现代生物科技专题】
海藻糖是一种天然的糖类，存在于许多植物中。玉米中含有的海藻糖酶能减少这种糖的含量，从而使玉米对干旱和极端高温更为敏感。科学家在玉米基因组中加入了根瘤菌的基因，用来抑制海藻糖酶的活性，从而获得了高海藻糖抗旱玉米植株。
(1)在抗旱玉米的培育过程中目的基因需要用——来提取，培育过程的核心步骤为——。
(2)目的基因导人玉米细胞最常用的方法是——。
(3)目的基因入细胞后，要检测目的基因是否表达，常用的检测方法有——和——。
(4)用入目的基因的玉米细胞快速繁殖抗旱植株需要用到——技术，该技术的核心是——和——。

下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答。

（1）在基因工程操作程序中，图中①②表示       ，⑦表示      ，⑧表示         ，⑩表示目的基因的检测与鉴定。不能利用人的唾液腺细胞来完成①过程的原因是         。
（2）过程②必需的酶是        酶。过程③是DNA受热            后解链为单链，③④⑤表示的PCR技术需要的条件有：模板DNA、四种脱氧核苷酸、         、      、稳定的缓冲液和严格的温度控制设备。
（3）在利用A和B获得C的过程中，必须用     切割A和B，使它们产生            ，再加入         ，才可以形成C。
（4）基因工程是否成功可以在不同水平层次上进行检测。在DNA水平上检测的方法是    。在蛋白质水平上进行检测的方法是从大肠杆菌中提取蛋白质，进行            ，观察是否产生杂交带。
（5）为使过程⑧更易进行，可用Ca²⁺处理D，使其成为      细胞。

癌症源于一组不受控制地进行分裂的细胞。某白血病具有遗传性，主要是某条染色体的DNA上的基因E突变为e引致(见图甲)。
1.有一对年轻夫妇的家族这种疾病的发病率较高。有某种能识别序列CTNAG的酶（N=任意一种核苷酸A、T、G或C），可在该序列的CT碱基之间切断。科学家提取该对夫妇（M和P）、他们的新生儿、另外非家族成员人士（J和K）的DNA，利用CTNAG酶切割DNA，做凝胶电泳，结果如下图乙。

（1）研究所用的酶称为               。
（2）J样本电泳后有两条带，K样本只有一个条带，请据图分析造成这个现象的原因是                                 。
（3）写出双亲的基因型：                        
2.该疾病目前采取的治疗措施有放疗、化疗、基因治疗等方法。
（1）无论是辐射和药物作用，都是作用癌细胞分裂的           时期。
（2）抗癌药物的主要作用是干扰细胞分裂。下图显示生化途径的特定阶段，抗癌药物A和抗癌药物B抑制图内细胞的胸腺嘧啶核苷酸的合成：

胸腺嘧啶核苷酸在细胞分裂中的作用是                          。若抗癌药物A不直接影响酶1基因的复制，则它可能通过抑制酶1合成的          过程而起作用。
（3）抗癌药物B的结构与化合物X很相似，则抗癌药物B的作用机制可能是        。
3.基因治疗的基本步骤是：

（1）治疗该白血病的目的基因是指        基因；基因在体外增殖的主要方法是            。
（2）病毒在此治疗中的作用是                           。

香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。但南方冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。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。目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香蕉的品质，具有重要意义。
（1）脱毒香蕉苗的获得，可采用__________的方法，此方法的依据是_____________
______________________________________。
（2）建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请指出两种检测病毒存在的方法①__________②____________________________________。
（3）通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株,在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？（列举两点）①______________________
②___________________________________________________________________
（4）从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及步骤：_________
______________________________________________________。

下图为培育转基因小鼠的部分过程示意图。请回答下列问题：

（1）若需在短时间内获得较多的外源基因，通常采用            。
（2）图中的A细胞通常为         细胞，将外源基因导人该细胞常用的方法是            。
（3）仔鼠出生后可用其尾巴进行DNA检测，通过            方法，检测出携带外源基因的小鼠。至于外源基因是否合成相应的蛋白质，可从转基因小鼠中提取            ，并用相应的抗体进行__       __杂交，若有杂交带出现，则表明小鼠体内的外源基因已表达。
（4）在外源基因导人小鼠的A细胞时，外源基因可能随机地插入到该细胞的DNA中。这些细胞有的能发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析外源基因插入后导致有些A细胞死亡的最可能原因是            。

苏云金杆菌是一种对昆虫有毒害作用的细菌，其杀虫活性物质主要是一类伴孢晶体蛋白。伴孢晶体蛋白经昆虫肠液消化成毒性肽，并因此导致昆虫死亡。自从培育转基因植物抗虫棉成功后，研究者又将抗虫基因成功地导入水稻细胞中。在培育转基因植物的研究中，抗除草剂基因(har)常作为标记基因。这样培育出来的转基因水稻既能抗虫又能抗除草剂，便于田间管理。下图为获得转基因水稻的技术流程，根据下图回答_：

(1) 水稻细胞的基因结构与苏云金杆菌有所不同，其主要特点是_______________ 。
(2) 获得该抗虫基因，通常采用_______方法。
(3) 研究者在进行构建重组质粒时，用到的工具酶______ 有_______、_______。
(4)培养愈伤组织的培养基中，除了含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入_______。该培养基从用途上春属于______________。
(5)种植上述转基因植物，为了避免通过花粉传递给近缘物种造成“基因污染”，所以把目的基因导入叶绿体DNA中，原因是______________
(6)水稻体内有不同类型的细胞，控制葡萄糖分解成丙酮酸过程中，所需要酶的基因最有可能是右图中的_______号基因。比较1与6或4与5，差别较大的两类细胞是_______判断依据是______________

Ⅰ.市场上有一种宠物猪，其背部皮毛颜色由一组复等位基因A₁、A₂和A₃控制，且A₁、A₂和A₃之间共显性（即A₁、A₂和A₃任何两个组合在一起，基因均可表达），下图表示各基因与控制酶之间的关系。据此回答以下问题：

（1）上图体现基因控制生物性状的途径之一是                                  。
（2）该宠物猪种群中关于体色共有         种基因型、纯合子有              种。
（3）分析图可知，该宠物猪种群中体色为          的个体一定为纯合子。
（4）现有一头白色公猪，如要确定其基因型可选择多头         色异性个体与之交配（假设后代数量符合统计要求）。预测结果及相应结论：
①                                                                      ；
②                                                                      ；
③                                                                      。
Ⅱ.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）。这种蛋白质具有极强的抗菌能力，受到研究者重视。若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。其过程大体如下：

（1）在基因工程中，获取目的基因的方法有                       （至少写出两种）。
（2）酶切此家蝇DNA分子和酶切质粒时，所用的限制酶可以不同，但是产生的粘性末端要满足               条件。
（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）细胞工程也可以将抗肿瘤蛋白临床使用，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图中B过程是细胞融合，该过程需要用灭活的　　　　、聚乙二醇或电激等诱导。

下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图l、图2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2所示的外源DNA经Sma Ⅰ切割前后，分别含有    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）用四种限制酶同时处理图中的外源DNA，DNA将被切成几段     。
（4）质粒中目的基因首端能使目的基因在宿主细胞中特异性表达的调控序列称为      。
（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入     酶。重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了                       。
（6）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，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

（7）为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在      的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

 (12 分)我国科学家成功的将苏云金芽孢杆菌的虫基因导入棉花细胞中,培育的抗虫棉对棉铃虫等害虫毒杀效果高达80%〜100%

(1)_______ 要确定抗虫基因导人棉花细胞后是整合到染色体DNA上，还是整合到细胞质DNA中,可选用______作为亲本进行______
(2)  若某一个棉花受体细胞中导入并整合了两种抗虫基因,如图所示,将该细胞经组织培养培育成一株抗虫棉植株A,让该抗虫植株A自交,后代中抗虫植株出现的概率为______若该抗虫植株A与普通棉杂交得到F₁,F₁中抗虫植株与不抗虫植株的比例是：______。
(3)  科学家们预言，即使是纯种"转基因抗虫棉”，独立种植若干代以后植株的抗虫能力也将下降。请简要分析可能的原因。
①__________________________________________
②__________________________________________