高中生物生物技术中的伦理问题综合题

应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品，是生物科学技术转化为生产力的重要体现。请据图回答下列问题：

（1）在培育转基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是________________，②过程常用的方法是_______________。
（2）转基因牛可通过分泌乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有_______，其作用是能够被___________识别和结合，从而启动转录过程。
（3）PrG基因的产物能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是________细胞，Ⅲ代表的细胞具有____________________的特点。
（4）在抗虫棉培育过程中，需将抗虫目的（Bt毒蛋白基因）插入到Ti质粒的_________上，通过农杆菌的转化作用就可以使抗虫进入棉花受体细胞。要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用______方法进行检测。

人类在预防与诊疗传染病的过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某种传染病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白质为主要抗原，其疫苗生产和抗体制备的流程如下图所示，请分析回答：

（1）图中所示基因工程的核心步骤是                      。
（2）若将含有A基因的受体细胞在体外培养，必须满足无菌无毒、营养、        、气体环境等条件，才能使细胞大量增殖；若受体细胞是受精卵，则需将其在体外培养到   时期，然后进行胚胎移植，培育成转基因动物。
（3）过程③采用的实验技术是                ；获得的X是                。
（4）科学家欲对抗A蛋白的单克隆抗体进行改造，生产出效果更好的嵌合抗体，用于癌症治疗。用蛋白质工程技术对抗A蛋白的单克隆抗体进行改造时，首先必须根据预期             ，设计           ，最终通过基因拼接，将抗体基因改造成嵌合抗体基因，然后导入到淋巴细胞中表达。检测该基因在淋巴细胞中是否翻译成蛋白质，可用            技术。

下表中列出了几种限制酶识别序列及其割位点，图一、图二中箭头表示相关限制酶的位点。请回答下列问题：

限制酶	BamH I	Hind Ⅲ	EcoR I	Sma I
识别序列及切割位点	↓ GGATCC CCTAGG ↑	↓ AAGCTT TTCGAA ↑	↓ GAATTC CTTAAG ↑	↓ CCCGGG GGGCCC ↑

（1） 一个图一所示的质粒分子经Sma I切割前后，分别含有___________个游离的磷酸基团。
（2） 若对图一中质粒进行改造，插入Sma I 酶切位点越多，质粒的稳定性越_____________。
（3） 用图中的质粒和外源ＤＮＡ构建重组质粒，不能使用Sma I切割，原因是____________。
（4） 与只是用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_______________。
（6） 重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_____________。
（7） 为了从cDNA 文库中分离获取蔗糖转基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖的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。
（8）若将某一目的基因转入某一植物的核基因组中，确定该目的基因是否已整合到某一染色体上，方法之一是测定该染色体的___________________。

下图是转基因绿色荧光鼠的培育过程，据图回答相关问题：

（1）若需在短时间内获得较多的GFP基因，通常采用_________技术。
（2）过程①是转基因技术的核心步骤，为使GFP基因在小鼠细胞中高效表达，需要把GFP基因片段正确插入表达载体的_________和___________之间。
（3）③过程在使用合成培养基进行培养时，通常需要加入     等天然成分。
（4）②过程通常采用的技术是____________________；在个体水平上检测GFP基因是否表达的方法是                。
（5）④过程通过         技术实现。科学家欲获得多个相同性状的绿色荧光小鼠，则应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或       ，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。

噬菌体有极强的侵染能力，能在细菌中快速进行DNA复制，产生子代噬菌体，最终导致细菌破裂(称为溶菌状态)：或者整合到细菌基因组中潜伏起来，不产生子代噬菌体(称为溶原状态)。在转基因技术中常用噬菌体构建基因克隆载体，使其在受体细菌中大量扩增外源DNA，以备研究使用。相关操作如下图所示，请回答。

(1)组装噬菌体时，可被噬菌体蛋白质包装的DNA长度约为36～51 kb，则经人工改造的gt10载体可插入的外源DNA的最大长度为          kb。人工改造载体时，为获得较大的插入能力，可删除噬菌体DNA组成中的           序列以缩短其长度。
(2)噬菌体DNA上通常没有适合的标记基因，因此人工改造时需加装适合的标记基因，如上图gt10载体中的imm434基因。该基因编码一种阻止噬菌体进入溶菌状态的阻遏物。构建基因克隆载体需用到的酶是           和           ，外源DNA的插入位置应位于imm434基因          (之中／之外)，使经侵染培养后的受体菌处于          状态。
(3)蛋白质与DNA相比，特有的化学元素是        ，若用放射性同位素标记该元素，再用被标记的噬菌体侵染未被标记的细菌，短时保温后搅拌、离心，可检测到放射性物质主要分布在试管        部分。

下面是将乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料，请分析回答下列问题。
资料1　巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌，能将甲醇作为其唯一碳源，此时AOX1基因受到诱导而表达[5'AOX1和3'AOX1(TT)分别是基因AOX1的启动子和终止子]。
资料2　巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒，所以科学家改造出了图1所示的pPIC9K质粒用作载体，其与目的基因形成的重组质粒经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组，将目的基因整合于染色体中以实现表达。

(1)如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上______、______限制酶识别序列， 这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。
(2)酶切获取HBsAg基因后，需用________将其连接到pPIC9K质粒上，形成重组质粒，并将其导入大肠杆菌以获取_______               _。
(3)步骤3中应选用限制酶________来切割重组质粒获得重组DNA，然后将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞。
(4)为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入卡拉霉素以便筛选，转化后的细胞中是否含有HBsAg基因，可以用_____     ___方法进行检测。
(5)转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入____   ____以维持其生活，同时诱导HBsAg基因表达。
(6)与大肠杆菌等细菌相比，用巴斯德毕赤酵母菌细胞作为基因工程的受体细胞，其优点是在蛋白质合成后，细胞可以对其进行___       _____并分泌到细胞外，便于提取。

下面是将乙肝病毒控制合成的病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料，请分析回答下列问题。
资料1：巴斯德毕赤酵母菌可用培养基中甲醇作为其生活的唯一碳源，同时AOX1基因（醇氧化酶基因）受到诱导而表达，5'AOX1和3'AOXl（TT）是基因AOX1的启动子和终止子，此启动子也能使外源基因高效表达。
资料2：巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒，下图为科学家改造的pPIC9K质粒，其与目的基因形成的重组质粒在特定部位酶切后形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上，最终实现目的基因的表达。

（1）如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上_________限制酶识别序列（SnaB I、Avr II、SacI、Bgl II四种限制酶的识别序列均不相同），这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。
（2）酶切获取HBsA9基因后，需用______________将其连接到pPIC9K质粒上，形成重组质粒，根据步骤②可知步骤①将重组质粒先导入大肠杆菌的目的是______________。
（3）步骤3中应选用限制酶______________来切割从大肠杆菌分离的重组质粒从而获得图中所示的重组DNA片段，然后将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞。
（4）为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入______________以便筛选。
（5）转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入______________以维持其生活，同时诱导HBsA9基因表达。
（6）与大肠杆菌等细菌相比，用巴斯德毕赤酵母菌细胞作为基因工程的受体细胞，其优点是在蛋白质合成后，细胞可以对其进行_______并分泌到细胞外，便于提取。
（7）培育转化酵母细胞所利用的遗传学原理是______________。

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，但不利于保鲜。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，具体操作流程如图。据图回答下列问题：

（1）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。
（3）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。
（4）用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，培养24～48h后取样，在质量分数为25%的蔗糖溶液中，通过观察细胞是否发生__        现象来鉴别细胞壁是否再生。

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。