高中生物生物技术中的伦理问题综合题

许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ′基因（内含EcoRI的酶切位点），其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-gal 和IPTG存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图所示。请据图回答：

（1）限制酶EcoRⅠ的识别序列和酶切位点是-G↓AATTC-，SmaⅠ的识别序列和酶切位点是-CCC↓GGG-。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是_____________。
（2）转化过程中，大肠杆菌应先用_____________处理，使其成为       细胞。
（3）菌落①②③中颜色为白色的是__________，原因是________________________________。
（4）菌落③中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是_____________。

大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：
（1）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)遗传的实验结果如下表：

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，表现型的种类有      种，其比例为                 。
③用子叶深绿与子叶浅绿植株杂交得F₁，F₁随机交配得到的F₂成熟群体中，BB基因型频率为        ，b基因频率为        。
④要求在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料：用组合       （填组合一或二，父本或母本）本植株       ，在子代中选出子叶深绿类型即为纯合的子叶深绿抗病大豆材料。有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病大豆进行遗传改良，以获得抗病大豆品种。
①构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的工具有                 。
②判断转基因大豆遗传改良成功的标准是             ，本题中具体的检测方法 是                                                                      
③基因工程中，需要使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。现已知限制酶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—。根据图示判断质粒用        切割，目的基因用       切割，此时作标记基因的是基因    。

(8分，除特别说明外每空1分)
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，其疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：
请回答：

（1）过程①代表的是        。
（2）过程②构建A基因表过载体时，必须使用___          和         两种工具酶。
（3）过程③采用的实验技术是       ，获得的X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，可从疑似患者体内分离病毒，与已知病毒进行          比较，或用图中的                                  进行特异性结合检测。

绿色荧光蛋白基因（GFP）被发现以来，一直作为一个监测完整细胞和组织内基因表达及蛋白质位置的理想标记。请根据图表回答下列问题。

（1）若图中GFP的M端伸出的核苷酸的碱基序列是—TCGA—，N端伸出的核苷酸的碱基序列是—TGCA—，则在构建含该GFP的重组质粒A时，应选用限制酶               ，
再对Ti质粒进行切割。
（2）若对符合设计要求的重组质粒A进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图表中的信息分析，若采用BamHⅠ和PstⅠ酶切，可得到       种DNA片段。
（3）检测GFP是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的染色体DNA上，可在荧光显微镜下观察GFP的表达，图中绿色荧光蛋白转基因克隆猪的转基因操作中的GFP既是     ，也是      。
（4）如果将外源基因导入猪受精卵，则外源基因可能随机插入到猪受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因猪，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能原因                                                         。

回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。
如图 $A$ 所示，质粒 $pZHZ9$ 上含有X抗生素抗性基因（ $X^R$ ）和Y抗生素抗性基因（ $Y^R$ ）。其中 $X^R$ 内部含有限制酶 $KasI$ 识别序列， $Y^R$ 内部含有限制酶 $FseI、HpaII、NaeI、NgoMIV$ 识别序列，五种酶的识别序列如图 $B$ （▼表示切割位点），且这些识别序列在整个质粒上均仅有一处，目的基因内部不存在这些识别序列。
（1）若要将结构如图 $C$ 所示的目的基因直接插入到 $Y^R$ 内形成重组质粒 $pZHZ10$ ，则 $pZHZ9$ 需用限制酶切开。
（2）将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入 $DNA$ 连接酶连接后，进行大肠杆菌受体细胞导入操作。之后，受体细胞的类型（对两种抗生素表现出抗性R或敏感性 $S$ ）包含（多选）。

A．

$X^R、Y^R$

B．

$X^R、Y^S$

C．

$X^S、Y^R$

D．

$X^S、Y^S$

（3）若用 $KasI和FseI$ 联合酶切重组质粒 $pZHZ$ 10（只含单个目的基因），则可能产生的酶切片段数为（多选）。
（4）动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是。

A．

受精卵能使目的基因高效表达

B．

受精卵可发育成动物个体

C．

受精卵基因组更易接受DNA的插入

D．

受精卵尺寸较大，便于DNA导入操作

DNA亲子鉴定的原理是：从被测者的血液、口腔黏膜细胞或培育的组织内取出DNA，用限制性内切酶将DNA标本切成特定的小片段，放进凝胶内，用电泳推动DNA小片段分离，再使用特别的探针去寻找基因。相同的基因会凝聚在一起，然后利用特别的染料在X光下便会显示出DNA探针凝聚于一起的黑色条码。每个人的条码一半与其母亲的条码相吻合，另一半与其父亲的相吻合。反复几次，每一种探针用于寻找DNA的不同部位，并形成独特的条码，便可得到超过99.9%的分辨概率。回答：
（1）限制性内切酶能将DNA切成特定的小片段，这主要体现了酶的（ ）
A.专一性 B.高效性 C.多样性  D.作用条件温和
（2）“探针”是指（ ）
A.某一个完整的目的基因
B.目的基因片段的特定DNA
C.与目的基因相同的特定双链DNA
D.与目的基因互补的特定单链DNA
（3）条码一半与母亲的条码吻合，另一半与其父亲的条码吻合。为什么？
（4）2002年6月，我国第一张18位点的“基因身份证明”在湖北武汉诞生。
①现行居民身份证具有一定时效（有效期），如10年、20年等，“基因型身份证明”是否如此？为什么？
②什么情况下，两个人的“基因身份证明”完全相同？

【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。

【生物-现代生物科技专题】
是一种神经营养因子。对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答：

（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是。
（2）构建含基因的表达载体时，需选择图1中的限制酶进行酶切。
（3）经酶切后的载体和基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有三种：单个载体自连、基因与载体正向连接、基因与载体反向连接（如图1所示）。为鉴定这3种连接方式，选择酶和酶对筛选的载体进行双酶切，并对酶切后的片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。
（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测基因是否成功表达，可用相应的与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定的密度时，需进行培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。

(11分)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题：
（1）理论上，基因组文库含有生物的     基因；而cDNA文库中含有生物的     基因。
（2）若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中筛选出所需的耐旱基因;若利用PCR技术耐旱基因，需要在反应体系中添加的有机物质有        、       、4种脱氧核苷酸三磷酸和               ，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
（3）将耐旱基因导入农杆菌，常用Ca^2＋处理农杆菌，其目的是                      。并通过              法将其导入植物     的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的      ，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的      是否得到提高。
（4）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了            （填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”）。