高中生物生物技术中的伦理问题综合题

基因工程又叫做基因拼接技术。该技术能够通过对生物的基因进行改造和重新组合，产生出人类所需要的基因产物。自20世纪70年代基因工程发展起来以后，人们开始采用高新技术生产各种基因产品。下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1和图2示基因工程部分操作过程：


⑴从表中四种酶的切割位点看，可以切出平末端的酶是__________。
⑵将目的基因与质粒DNA缝合时，两条链上的磷酸、脱氧核糖在__________酶的作用下连接起来，形成磷酸二酯键；两条链间的碱基对通过__________连接起来。
⑶图2中的质粒分子可被表中__________酶切割，切割后的质粒含有_____个游离的磷酸基团。
⑷若对图中质粒进行改造，插入的Sma I酶切位点越多，质粒的热稳定性越_____。
⑸在相关酶的作用下，甲与乙能否拼接起来？并说明理由：________________________。

以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a-h为操作过程，请据图回答有关问题：

（1）图中c的操作名称是___________，d、f的操作名称是______________。
（2）图中用到的激素是_______________，其目的是获得更多的卵母细胞，其受精后发育可得到早期胚胎；图中早期胚胎属于胚胎发育的__________期，其中胚胎干细胞来源于_______（填数字标号）。
（3）过程h常用的方法是_______________。采用_____________技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。
（4）图中牛A、B的性别_____________（填“相同”、“不相同”、“不一定相同”）。

据新华社北京2008年8月11日电 ：由中国农业大学李宁院士领导的研发团队与生物技术有限公司合作，日前在北京转基因动物试验基地成功培育出了一头健康的转人“抗CD20抗体基因”的转基因奶牛——贝贝。抗人CD20单克隆抗体是目前治疗B淋巴细胞瘤等恶性肿瘤的特效药物。该研发团队通过转基因技术获得转基因奶牛乳腺生物反应器，其生产的抗人CD20单克隆抗体表达量显著高于采用哺乳动物细胞系的表达量。
（1）下列各图表示采用哺乳动物细胞系制备单克隆抗体过程的各阶段图解，请据图回答下列问题：

①请用箭头和图中字母表示出单克隆抗体制备的过程：                     。
②图B注射的特定抗原是指    抗原，图H中进行克隆化培养和抗体检测呈阳性的细胞是       细胞。
（2）转基因牛贝贝可通过分泌乳汁来生产抗人CD20抗体，在基因表达载体中，人CD20抗体基因的首端必须含有乳腺蛋白基因的____________，它是______________识别和结合点位点。将基因表达载体通过特定技术导入到受精卵，再受精卵移植到母牛的输卵管或子宫内，使其发育成为转基因牛犊。
（3）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的分裂，这为单克隆抗体的制备提供了新的途径。有人提出，可以直接通过基因工程制备单克隆抗体，其思路如下图所示。请回答：

形成重组质粒过程中，对核苷酸序列有严格要求的工具酶是      （用图中字母回答）。导入的受体细胞Ⅱ是          ，对导入重组质粒的II进行“检测”的目的是                         。

植物细胞受损后通常会释放出酚氧化酶，使无色的酚氧化生成褐色的物质，多酚氧化酶是引起果蔬酶促褐变的主要酶类，是引起果汁褐变的最主要因素。人们利用酚氧化酶的功能和特性加工制作商品。阅读下列材料，回答下列问题。
（1）酚氧化酶与酚类底物分别储存在细胞的不同结构中。能实现分类存放，是因为细胞内具有________系统，组成该系统的结构具有的功能特性是________。茶叶细胞中也存在众多种类的酚类物质与酚氧化酶。茶叶制作工艺中：有手工或机械揉搓、热锅高温炒制、晒干、炒干等方法。其中，绿茶制取过程中必须先进行热锅高温炒制工艺过程（提示：绿茶颜色为绿色），这一过程的目的是_______________。
（2）把含有酚氧化酶的提取液作如下表的处理，完成下列问题。

步骤 试管	①酚氧化酶提取液的处理	②加入 缓冲液	③加入酚 类底物	实验后 的颜色
A	不作处理	2 mL	2 mL	褐色
B	加入蛋白酶，10分钟	2 mL	2 mL	无色
C	加入三氯乙酸 （强酸），10分钟	2 mL	2 mL	__？__

推测实验后，试管C中的颜色是无色。试管A、C对照，你能提出什么结论？________________：试管A、B对照，说明酚氢化酶的化学本质是________。
（3）基因工程已应用在抗褐变品种的改良上，目前比较成功的是反义RNA技术（反义RNA可直接作用于靶mRNA的SD序列和部分编码区，直接抑制翻译）。有人将一段cDNA片段通过________的方法导入马铃薯的细胞中，并表达得到反义的RNA，结果块茎中的酚类物质氧化受阻，表皮被擦破后不发生褐变。你认为反义RNA发挥作用的原因可能是________________________。

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1所示的质粒分子经EcoRⅠ切割后，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_____，原因是         。
（3）用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Srna Ⅰ切割，原因是               。
（4）与只使用EcoR I相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止                      。
（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。

鼠源单克隆抗体用于疾病的治疗时。易发生不良反应，科学家通过对鼠和人控制抗体产生的基因进行拼接。实现了对鼠源单克隆抗体的改造，生产出对人体不良反应小、效果更好的单克隆抗体。请回答：
（1）鼠源单克隆抗体是将经过免疫的小鼠__________细胞与骨髓瘤细胞融合，然后筛选出___________的杂交瘤细胞，并通过体内或体外培养生产的抗体。
（2）动物细胞融合常用___________诱导，细胞融合体现了细胞膜的___________。在体外培养杂交瘤细胞时，培养液中通常加入___________等天然成分，将其置于95％空气加5％CO₂的气体环境中，CO₂的作用是_________________________________________。
（3）基因拼接用到的工具有________________和__________________。
（4） 单克隆抗体的优点是___________________。

糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”。治疗该病的胰岛素过去主要从动物(如猪、牛)中获得，自20世纪70年代遗传工程(又称基因工程)发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产胰岛素，其操作的基本过程如下图所示。

(1)图中基因工程的基本过程可概括为“四步曲”，即_________________、______________________、______________________、___________________。
(2)图中的质粒存在于细菌细胞内，在基因工程中通常被用作__________，从其分子结构可确定它是一种_______________。
(3)根据碱基互补配对的规律，在____________酶的作用下，把图中甲与乙拼接起来(即重组)。
(4)细菌进行分裂后，其中被拼接起来的质粒也由一个变成两个，两个变成四个……质粒的这种增加方式在遗传学上称为____________。目的基因通过活动(即表达)后，能使细菌产生治疗糖尿病的激素，这是因为基因具有控制________合成的功能，它的过程包括____________________。

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，可通过           扩增目的基因。构建重组DNA分子所用的限制性核酸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常用的方法有            法和            法。
（3）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。
（4）若将该转基因植株的花药在高盐碱的培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中耐盐型植株大约占___________%。
（5）利用基因工程技术培育耐盐水稻新品系，相比传统的杂交育种方法，其优点主要表现为_________。

【生物—选修3：现代生物科技专题】治疗性克隆是指把患者体细胞的细胞核移植到去核卵母细胞中，构建形成重组胚胎，体外培养到一定时期分离出ES细胞，获得的ES细胞定向分化为所需的特定类型细胞（如神经细胞、肌肉细胞和血细胞），用于治疗。请回答下列问题：

（1）ES细胞是胚胎干细胞的简称，在形态上，表现为                    ：在功能上，具有发育的全能性。将重组胚胎在体外培养到____     时期，从该时期的___  _中进行分离，从而获得ES细胞。
（2）在培养液中加入    可诱导ES细胞定向分化成所需的各种特定类型细胞或器官，该过程研究的意义在于解决____问题。
（3）科学家将患者的体细胞核植入去核的卵母细胞中，而不是直接用体细胞进行细胞培养的原因是    。
（4）科学家将体外培养的ES细胞进行诱导使其定向分化为胰岛B细胞，并进行了胰岛素释放实验：控制培养液中___       _的浓度，检测细胞分泌的胰岛素的量，如图为实验结果，据此分析确认ES细胞诱导成功，得到此结论的依据是________。

目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答：

（1）获取外源基因用到的工具酶是         ，为了提高实验成功率，通常利用            技术获得大量标记的外源基因。
（2）外源基因能够整合到精子的        上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的         才能进入卵细胞中。
（3）过程②采用的是          技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行          处理。
（4）过程③需要在        (请写出4点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入           。

干扰素是病毒侵入人体后由淋巴细胞产生的一种免疫活性物质，它具有广谱抗病毒的作用。利用现代生物技术生产干扰素的流程如下：

(1)过程①产生的物质A是_____  _，cDNA文库___  ___(大于/小于)人的基因组文库。
(2)过程④用到的工具酶是          、           ，过程⑤需先用_________处理受体细胞，过程⑥通常采用________技术。
(3)过程⑧和⑨涉及的关键技术分别是________、________。
(4)基因工程的核心步骤是图中的______________(填标号) 。

近日，中国女科学家屠呦呦获2015年诺贝尔生理医学奖，她研制的抗疟药—青蒿素挽救了数百万人的生命。但是自然界青蒿中青蒿素的含量很低，且受地域性种植影响大。通过研究已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如下图实线方框内所示），并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成所需的中间产物FPP（如下图虚线方框内所示）。请回答以下问题：

（1）根据图示代谢过程，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母菌细胞过程中，需要向酵母细胞中导入________、_________等基因。导入相关基因前，一般先用_______处理酵母细胞，使之由常态变为感受态。
（2）在FPP合成酶基因表达过程中，①是__________过程，需要___________酶催化，此酶在基因上结合的特定部位是_______。检测过程②是否成功一般可采用___________方法。
（3）实验发现，酵母细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍然很少，根据图解分析原因很可能是____________。

［生物——选修3：现代生物科技专题］根据所学知识回答问题：
（1）基因工程中基因表达载体除包括目的基因外，还必须有__________及标记基因等。
（2）若要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的____________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的___________中。植物组织培养的主要原理是植物细胞具有____________，具体过程是在____________和人工控制条件下，将离体的植物器官、组织、细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的条件，诱导其经过____________产生愈伤组织，最终形成完整的植株。
（3）在哺乳动物的核移植实验中，通过一定的措施将受体细胞激活，使其进行细胞分裂和发育，当胚胎发育到____________阶段时，将胚胎移入受体（代孕）动物体内。
（4）生态工程是实现循环经济最重要的手段之一，请写出它遵循的基本原理（至少答两项）______。

玉米（2N=20）是重要的粮食作物之一。已知玉米的高秆易倒伏（D）对矮秆抗倒伏（d）为显性,抗病（R）对易感病（r）为显性,控制上述两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合矮秆抗病玉米植株,研究人员采用了下图所示的方法。根据材料分析回答问题。

（1）获得此纯合矮杆抗病植株涉及的育种方式有           。
（2）过程③的育种过程依据的主要原理是      ，在构建抗病基因表达载体时，必须使用      和      两种工具酶；
（3）若过程①的F₁自交1代,产生的矮杆抗病植株中纯合体占    。
（4）过程②,若单倍体幼苗通过加倍后获得M株玉米,通过筛选得到的矮秆抗病植株的基因型为    ,在理论上有    株。
（5）盐碱地是一种有开发价值的土地资源,为了开发利用盐碱地,从而扩大耕地面积,增加粮食产量,我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐玉米新品系。为了确定耐盐转基因玉米是否培育成功,要用        的方法从个体水平鉴定玉米植株的耐盐性。

苎麻俗称“中国草”，苎麻纤维所制纺织品具有挺括凉爽、易洗快干、牢固舒适等特点，颇受国内外消费者青睐。
(1)苎麻的葡糖基转移酶基因(GT-like)指导合成β-葡糖基转移酶的过程包括转录和翻译两个基本阶段，其场所分别是_________和_________。β-葡糖基转移酶能催化纤维素合成，该酶能提高反应速率的机理是_________________。
(2)下图表示在适宜的光照、CO2浓度等条件下，苎麻在不同温度条件下的净光合作用速率和呼吸作用速率曲线。

①光合作用的光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中的__________________过程。光合作用和呼吸作用都受温度的影响，其中与_______作用有关的酶的最适温度更高。
②光合速率与呼吸速率相等时对应的温度是_____℃。在温度为40℃的条件下，该苎麻叶肉细胞叶绿体利用的CO2来源是_________________________________。
③若温度保持在20℃的条件下，长时间每天交替进行12h光照、12h黑暗，该苎麻能否正常生长？______，原因是_________________________________________。
(3)为解决苎麻纤维颜色单一和提高苎麻品质，科研人员 利用基因工程对苎麻进行了改良，其基本流程如下图。请分析回答下列问题：

①构建重组质粒时，需要用到_______________________________酶，质粒的③端会和切出的目的基因的_________端 (填①或②) 相连接。
②苎麻茎尖细胞通过________________(填生物技术名称)获得完整植株的过程，有力地证明了即使高度分化的细胞仍具有_________性。