高中生物生物技术中的伦理问题综合题

图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：

（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由            （基团）连接。
（2）若用限制酶Sma Ⅰ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是       末端，其产物长度为        。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma Ⅰ完全切割，产物中共有         种不同DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是         。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加          的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是         。
（5）有关质粒描述错误的是（    ）
A、质粒是能够自我复制的环状DNA分子 
B、质粒是唯一的运载体
C、质粒上有多个酶切位点    
D、质粒可在宿主外单独复制

口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种偶蹄动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VPI。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗，过程如下图1所示。图2表示目的基因与pZHZ1质粒构建重组质粒的过程，E、F、G、H分别为A、B、C、D四种不同限制酶的酶切位点。请据图回答。

⑴口蹄疫病毒的遗传物质为RNA，要获得VPI基因可通过                   方法获得。
⑵如图2所示，若限制酶A、B切割出的末端完全不同，那么用这种双酶切的方法构建重组质粒的优点是                    。
⑶已知质粒pZHZ1的长度为3.7kb，（1kb=1000对碱基)其中EF区域长度为0.2kb，GE区域长度为0.8kb，FH区域长度为0.5kb。现分别用限制酶C、D切割重组质粒pZHZ2样品，结果被酶C切割成1.6kb和3.1kb两个片段，被酶D切割成1.2kb和3.5kb两个片段。据酶切结果判断VPI基因大小为      kb，并将目的基因内部的酶C、酶D切割位点用相应的字母标注在下图对应位置。

(每小格代表0.1kb)
⑷过程⑥的培养基中除了加入各种必需营养物质和          等激素外，还需要添加           -筛选出含有重组质粒的叶片小段。
⑸获得表达VPI蛋白的番茄植株以后，需要进行免疫效力的测定。具体方法是：将转基因番茄叶片提取液注射到豚鼠体内，每半个月注射一次，三次后检测豚鼠血液内产生的             的数量。

(6分)羊绒素有“软黄金”之称，内蒙古绒山羊和辽宁绒山羊是我国的两大产绒品种。我国生物学家运用现代生物技术培育出了转基因绒山羊.其过程如下图所示:

（1）在辽宁绒山羊细胞中获取的IGF 一I基因在导入胚胎干细胞之前须          _，这是基因工程操作的核心步骤，若该过程使用的质粒是双链闭合环状的DNA分子，用两种识别序列不同的限制酶M和N切割(识别序列和切割位点如下右图)，通过凝
胶电泳分离分析得下表。

（2）①在该质粒中，N酶的切割位点有   个。
②M酶与N酶切出的能相互粘连的末端在酶的作用下相互连接，连接后的序列是否能用M酶、N酶进行切割?     (填“能”或“不能”)。
（3）胚胎干细胞(ES)可由囊胚的        _分离培养获得。转基因胚胎干细胞培养过程中应定期      _，防止细胞代谢产物对细胞自身造成危害。
（4）干细胞经扩大培养诱导分化为早期胚胎，随后即可植入经_       处理的代孕母羊体内。

干扰素是治疗癌症的药物，成分是一种糖蛋白，它必须从血中提取，每升人血只能提取0.05 μg，所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图的方式生产干扰素，试分析原理和优点。

(1)从人的淋巴细胞中取出             ，使它同质粒相结合，然后移植到酵母菌体内，让酵母菌               。
(2)酵母菌能用       方式繁殖，速度很快，能大量生产       ，不但提高了产量，也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组，转入大肠杆菌体内后，形成“工程菌”，此种操作能制备到干扰素吗？       ，请说明理由：                                                        
                                                                       。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析：
①人的基因之所以能接到植物体内，其物质基础是               。
②烟草有了抗病能力，这表明烟草体内产生了                   。这个事实说明，人和植物共用一套           ，蛋白质合成方式               。

tPA是机体在凝血平衡调节中发挥关键性作用的蛋自质，如图是利用奶牛乳腺生产tPA的图解，据图回答下列问题：

(1)如要在体外迅速扩增tPA基因可采用________技术，此技术需要________酶。
(2)要使tPA基因在奶牛的乳腺细胞中特异性表达，需在其前面加上________________。
(3)过程⑥中用于移植的胚胎是________。移入的胚胎能够在受体母牛体内存活的原因是________，同时能够在子宫内建立正常的生理和组织上的联系。
(4)乳腺生物反应器生产医用人体蛋白比工程菌有优势，是由于乳腺细胞有较强的________能力，省却了从工程菌胞内提取时的破壁、分离等程序，大大降低了纯化成本。

人的血清白蛋白（HAS）在临床上需求量很大，通常从血液中提取。应用现代生物科学技术，将人的血清白蛋白基因导入奶牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白会安全、高效地满足人类需求。下图是利用牛奶乳汁生产人类血清白蛋白的图解，根据下图回答：

（1）以上过程涉及到的动物细胞工程技术有                            。
（2）在此基因工程中，获取血清白蛋白基因的主要方法有                 （至少答两种）。在①进入③之前要构建基因表达载体，这是基因工程的核心，除目的基因外，基因表达载体还必须含有                  ，将①导入③的常用方法是              。
（3）图中②一般经过                   处理可以得到③，从③到④的过程中一般利用                   作为受体细胞，但要进行去核处理，一般选择在       时期进行。
（4）将⑤送入⑦的最佳时期是               。

[生物——选修3：现代生物科技专题] Ⅰ.土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上，诱发植物形成肿瘤。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因（S）和细胞分裂素合成酶基因（R）,如图1所示，它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。基因工程常用Ti质粒作为运载体，图2表示抗虫棉培育中使用的三种限制酶A、B、C的识别序列以及Ti质粒上限制酶切割位点的分布，抗虫基因内部不含切割位点，两侧标明序列为切割区域。

（1）据图2分析，切取抗虫基因时，使用限制酶          ，切割Ti质粒时，使用限制酶             。
（2）成功建构的重组质粒含有限制酶A的识别位点0个，若用酶C处理该重组质粒，将得到    个DNA片段。
（3）若抗虫基因插入的位置在R基因内部，筛选出           植株即是成功导入抗虫基因的棉花植株。
Ⅱ.单克隆抗体技术在生物工程中占有重要地位。请回答相关问题：
（4）科学家米尔斯坦和柯勒提出单克隆抗体制备技术的实验方案：把一种       细胞与能在体外大量增殖的___________细胞进行诱导融合，使融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。
（5）在技术操作中，需要将融合细胞用            培养基进行筛选，并进行克隆化培养和          检测，以得到足够数量的符合要求的      （填“单”、“双”、“多”）核杂交瘤细胞。
（6）若将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，可从      中提取出大量的单克隆抗体。
（7）研究人员应用                 ，改造了鼠源性抗体分子的结构，降低了鼠源性抗体的人体反应。

回答下列有关细胞的问题。某植物的体细胞染色体数为6对，其根尖细胞有丝分裂的细胞周期为15小时，其中G₁期、S期、G₂期、M期所占比例如图。

（1）该植物根尖细胞分裂间期的总时长约为_____小时。
（2）G₁期细胞内完成的主要活动是__________（多选）。
A．染色质丝螺旋缠绕       
B．合成一定数量的RNA
C．合成DNA复制需要的酶   
D．合成组装纺锤体的蛋白质
（3）如果细胞内存在DNA解旋的现象，则此时细胞可能处于__________（多选）。
A．S期       B．G₂期        C．分裂期中期        D．分裂期后期
（4）假设该植物根尖细胞的所有胸腺嘧啶都已被³H标记，挑选一个正处于分裂期前期的细胞，放入不含放射性的培养液中培养，经过15小时后，培养液中单个细胞内能检出放射性的染色单体有__________条。
（5）植物细胞有丝分裂末期在赤道面上会出现一些囊泡，囊泡将彼此融合，囊泡内的物质被用来形成新的细胞壁，囊泡膜将在新的细胞壁两侧形成新的_____。
（6）下列不可用于对染色体进行染色的试剂是_____。
A．改良苯酚品红染液              B．苏丹III   
C．龙胆紫                        D．醋酸洋红
（7）若用大肠杆菌生长某一时期细胞中提取的mRNA构建其cDNA文库，则与大肠杆菌的基因组文库相比，其基因结构上cDNA文库中的基因缺少          、          片段。

回答下列有关基因工程的问题。
苏云金杆菌 （Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图 （为抗氨苄青霉素基因），①~④表示过程。

（1）由HindⅢ酶切后，得到DNA片段的末端是 （    ）

（2）将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，产生       种DNA片段，②过程可获得       种重组质粒。如果只用BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得       种重组质粒。
（3）该过程中Bt毒素蛋白基因插入质粒后，不应影响质粒的 （    ） （多选）

A．复制

B．转录

C．碱基对的数量

D．抗性基因的表达

（4）此基因工程中大肠杆菌质粒的作用是         ，根瘤农杆菌的作用是          。生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的         基因的基因频率的增长速率。

普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因（GhMnaA2），能在纤维细胞中特异性表达，产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解，棉纤维长度变短。为了培育新的棉花品种，科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体，利用农杆菌转化法导入棉花细胞，成功获得转基因棉花品种，具体过程如下。请分析回答：

（1）①和②过程中所用的限制性内切酶分是           、            。
（2）基因表达载体除了图示组成外，至少有           等（至少答两个）。
（3）③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体。用SmaⅠ酶和NotⅠ酶完全切割正义基因表达载体获得0．05kb、3．25kb、5．95kb、9．45kb四种长度的DNA片段，则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是       和       。
（4）④过程中利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中，整合到棉花细胞染色体DNA的区段是            ，转化后的细胞再通过              形成植物体。
（5）导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对，从而           （促进或抑制）基因的表达，其意义是                 。

埃博拉病毒（EBO）中EBOV是一种烈性的、泛嗜性的病毒，它首先破坏吞噬细胞，其次是肝、脾等细胞，进而导致血管通透性增加，出现严重的出血热现象。目前尚无针对该病毒的特效药或疫苗。

（1）EBOV感染者的血清中很难形成高浓度的抗体，这是因为          。
（2）较难制作EBO疫苗的原因与其遗传物质的种类以及表达方式有关。EBO病毒容易变异，这是因为         。
（3）下图示利用“细胞技术”研制抗击EBO的药物与疫苗：过程①获得的甲细胞是           细胞；图中所用瘤细胞的作用是           。要获得纯净的单一品种抗体，上述操作的要点是             。
（4）还可以利用转基因技术生产EBO蛋白疫苗。EBO结构和基因组如下图所示。EBO衣壳外的包膜上有5种蛋白棘突（包括GP蛋白和VP系列蛋白），其中GP蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。该技术的目的基因是             。

（5）腺病毒（基因E与复制、转录有关；基因L是腺病毒衣壳基因）具有弱致病性，但病毒在人体细胞内增殖会导致正常细胞裂解、死亡。因此，需要对腺病毒进行改造。下图示腺病毒基因组、转基因技术生产EBO蛋白疫苗与重组病毒粒子疫苗的基本过程。

以EBO病毒包膜蛋白作为疫苗比较安全的原因是       。生产含目的基因重组病毒粒子作为目的基因的运载体，优点是            ；为保障安全，基因重组病毒粒子需要除去自身原本的一些基因，改用辅助质粒携带这些基因。则除去的基因主要是        两类基因。
（6）辅助质粒携带EBO病毒上的这些基因，与EBO携带一样，均能在真核细胞中表达，说明            。

内皮素（ET）是一种多肽,主要通过与靶细胞膜上的ET受体（ET_A）结合而发挥生物学效应。科研人员通过构建表达载体，实现ET_A基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程如下图所示，

图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的识别序列为，限制酶XhoⅠ的识别序列为。请据图分析回答：
（1）进行过程①时，需要加入缓冲液、引物、dNTP和___________酶等。完成过程①②③的目的是
___________。
（2）过程③和⑤中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使___________键断开，形成的黏性末端是___________。
（3）构建的重组表达载体，目的基因上游的启动子是___________的部位，进而可驱动基因的转录。除图中已标出的结构外，基因表达载体还应具有的结构是___________。
（4）过程⑥要用CaCl₂预先处理大肠杆菌，使其成为容易吸收外界DNA的___________细胞。
（5）将SNAP基因与ET_A基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测___________。

材料Ⅰ：家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。材料Ⅱ：毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。

请依材料所给出的信息分析回答下列问题：
（1）在基因工程操作程序中，              是基因工程的核心，为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的        和       之间。
（2）采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液（含Mg^2＋）、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、            和              。
（3）据材料Ⅱ，在过程②中，将成纤维细胞置于5％CO₂的气体环境中，CO₂的作用是         。在过程③中，用       处理以获取更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行      处理。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是         。在胚胎移植前，通过         技术可获得较多胚胎。

【生物—现代生物科技专题】下图是利用基因工程和植物组织培养技术获得新植株的过程，请回答：

（1）农杆菌的Ti质粒分布在细菌细胞的_____________，图中A表示Ti质粒的__________，切割A需要使用__________。
（2）C→D过程需要使用_____________处理，使D处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为_______________。
（3）培养E需要添加营养物质和植物激素，其目的是诱导细胞通过__________________过程发育为完整植株，培养要求无菌操作的原因是_________________________________________。
（4）植株组织培养过程中，判断愈伤组织是否产生，依据是看是否产生了____________的细胞。

多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损。成熟的番茄果实中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，不利于保鲜。利用基因工程减少PG基因的表达，可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如下图。据图回答下列问题：

⑴若已获取PG的mRNA，可通过                获取PG基因。
(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选，理由是______________。之后，还需将其置于质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细胞________现象来鉴别细胞壁是否再生。
(3)由于导入的目的基因能转录出反义RNA，且能与________互补结合，因此可抑制PG基因的正常表达。若________，则可确定转基因番茄培育成功。
(4)将转入反向链接PG基因的番茄细胞培育成完整的植株，需要用________技术；其中，愈伤组织经________形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加____________________。
(5)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后，单株鲜重和光合作用强度的变化如图。据图分析，随着培养基中蔗糖浓度的增加，光合作用强度的变化趋势是__________，单株鲜重的变化趋势是________________________。据图判断，培养基中不含蔗糖时，试管苗光合作用产生的有机物的量______(能、不能)满足自身最佳生长的需要。

(6)据图推测，若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力，应________(降低，增加)培养基中蔗糖浓度，以便提高试管苗的自养能力。