高中生物生物技术中的伦理问题综合题

【生物——选修3：现代生物科技专题】下图是将目的基因导入动物细胞，培育转基因动物的常用操作程序。根据图示过程和所学知识，将下面操作程序补充完整。

（1）构建基因表达载体：在构建基因表达载体时常要用到              两种工具酶。如果目的基因要在乳腺细胞中表达，基因表达载体构建时要将目的基因与           的启动子、标记基因和终止子等组件重组在一起，其中标记基因的作用是               。
（2）获得足够数量的受精卵：为了获得足够数量的受精卵，先利用            刺激数排卵。雌鼠经过交配，将受精卵从输卵管中取出。
（3）将目的基因导入细胞：通常采用          技术将目的基因导入受精卵。
（4）早期胚胎培养：早期胚胎培养的培养液成分一般比较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及          等物质。当胚胎培养到适宜的阶段时，可进行胚胎移植。
（5）胚胎移植：在胚胎移植前要对接受胚胎的受体进行          处理。移植后，还要对受体雌鼠进行妊娠检查。
（6）转基因鼠的检测：经过一段时间妊娠后，产下一群小鼠，为了检测哪些是转基因鼠，可以用           作探针，进行DNA分子杂交检测。

干扰素在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，几乎能抵御所有病毒引起的感染。传统生产方法成本高，产量低，获得的干扰素在体外不易保存。用生物技术手段可以解决这些问题。请回答相关问题。
（1）利用基因工程来生产干扰素，思路是：将人的干扰素基因通过运载体导入牛的受精卵中，再通过胚胎移植技术将其培育成转基因牛，在该牛的乳汁中可获得大量的干扰素。
①获取目的基因时，可从健康人体外周静脉血分离出           细胞，从中提取相应的mRNA，经       过程可得到目的基因，此过程需要的原料是                。
②将重组DNA导入受精卵的最常用的方法是              法。
③该转基因牛的培育过程属于          繁殖。（无性或有性）
④若将目的基因转入胚胎干细胞中，胚胎干细胞在体外培养的条件下能发育成转基因动物吗？        。为什么？     　　　　　     　　　　　     　　　　　     　　　　
（2）利用细胞工程生产干扰素，思路是：将相应免疫细胞和瘤细胞融合，筛选         细胞，经细胞培养可获得大量干扰素。
（3）干扰素的作用机理是：　　　　　     　　　　　     　　　　　     　

下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、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可采用的操作方法是         (填字母代号)。
A．农杆菌转化  B．大肠杆菌转化  C．显微注射  D．细胞融合
(4)过程②采用的生物技术是               。
(5)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的                性。
(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

利用PCR技术扩增目的基因是目的基因获取的常用方法之一。现有目的基因“X基因”，它是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图2所示。

（1）获取目的基因是实施基因工程的第一步，基因工程的核心步骤是      ，基因工程的原理是     。目的基因的获取除利用PCR技术扩增外，还可以从基因文库中获取。基因文库包含____和____等类型，前者的基因中含有启动子。。
（2）PCR的原理是____。PCR扩增的过程一般是：95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的____，该过程在细胞内也可利用____酶实现。复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠    完成。在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是
               。
  （3）至少需要循环一～轮，图2所示的五种不同的DNA分子在产物中才都会出现。经4轮循环后，图中④、⑤所示的DNA分子数分别占DNA分子总数的比例为      和    。

(9分)在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA.片段中，再将重组的T-DNA.插入植物细胞的染色体DNA中。
(1)科学家在进行上述基因操作时，要用同一种____         ___分别切割质粒和目的基因，质粒的黏性末端与目的基因DNA.片段的黏性末端就可通过__     ______而黏合。
(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞，经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析，该植株含有一个携带目的基因的T-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F1代中，仍具有抗除草剂特性的植株占总数的_______，原因是________                                  。
(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中，就可以避免“基因污染”，原因是_______                        。

【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”）。

下图甲是无籽西瓜育种的流程图，但无籽西瓜在栽培过程中会出现空心果，科研人员发现这种现象与P基因有关(以P+表示正常果基因，p-表示空心果基因)。他们利用生物技术对此基因的变化进行了检测，结果如下图乙。请据图回答下列有关问题：

(1)图甲用秋水仙素处理二倍体西瓜的幼苗或           时，可诱导四倍体的产生，处理后形成的四倍体植株体细胞染色体组数可能有            。
(2)图甲中培育三倍体无籽西瓜依据的原理是             ；依据图甲所示过程培育二倍体西瓜制种过程很烦琐，因此可以采取植物细胞工程中             技术进行培育。
(3)根据图乙分析，正常果基因成为空心果基因的根本原因是                   ；已知限制酶X识别序列为CCGG，若用限制酶X完全切割图乙中空心果的p-基因部分区域，那么空心果的基因则被切成长度为               对碱基和             对碱基的两种片断。
(4)若从某三倍体无籽西瓜正常果中分离出其中所含的各种P基因有关区域，经限制酶X完全切割后，共出现170、220、290和460对碱基的四种片段，那么该三倍体无籽西瓜的基因型是                     。