高中生物生物技术中的伦理问题综合题

苜蓿夜蛾是番茄的主要害虫之一。某实验室将抗虫基因转入番茄，培育出抗虫番茄。下图是获得转基因番茄的技术流程[注：卡那霉素抗性基因（kan^R）作为标记基因，番茄叶片对卡那霉素高度敏感]，请据图回答：

（1）构建重组质粒的过程中需要用到的工具酶为__________和DNA连接酶；DNA连接酶根据来源分为两类：T₄DNA连接酶和E·coli DNA连接酶。这两种酶作用有所差别：__________只能连接双链DNA的黏性末端，而__________既可以连接双链DNA的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA的齐平末端。
（2）土壤农杆菌的感染特点是能在自然条件下感染__________植物和裸子植物，而对大多数__________植物没有感染能力。
（3）将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够感染番茄细胞，并将__________转移至受体细胞的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到番茄细胞的__________上，最终形成转基因植株。
（4）将经过__________形成的愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和__________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选出转基因番茄。
（5）用PCR方法检测转基因番茄是否含有目的基因时，需根据________________的核苷酸序列设计特异引物，以____________________为模板进行第一轮扩增。

随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加，但害虫的抗药性也不断增强，对农作物危害仍然很严重。如近年来，棉铃虫在我国大面积暴发成灾，造成经济损失每年达100亿以上。针对这种情况，江苏农科院开展“转基因抗虫棉”的科技攻关研究，成功地将某种能产生抗虫毒蛋白细菌的抗虫基因导入棉花细胞中，得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。
就以上材料，分析回答：
（1）抗虫基因之所以能接到植物体内去，原因是___________________。
（2）“转基因抗虫棉”具有抗害虫的能力，这表明棉花体内产生了抗虫的_____________物质。这个事实说明，害虫和植物共用一套_____________，蛋白质合成的方式是_____________的。
（3）“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可表示为___________________。
（4）该项科技成果在环境保护上的作用是___________________。
（5）科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的植株，此现象来源于___________。
（6）基因导入工程技术已在多方面得到应用，请各举一例说明该技术的应用可能带来的正负面影响。

棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，我国已将蛋白基因转入棉花植株并成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会造成死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，已取得了很好的经济效益。请根据上述材料回答下列问题：                                
(1)利用苏云金杆菌防治棉铃虫属于生物防治，它突出的优点是___________________。
(2)转基因棉花的抗虫变异来源，属于可遗传变异类型中的_________________。
(3)从苏云金芽孢杆菌中切割抗虫基因所用的工具是_____，此工具主要存在于微生物中，其特点     。
(4)苏云金芽孢杆菌一个DNA分子上有许多基因，获得抗虫基因常采用的方法是“鸟枪法”。具体做法是：用__________酶将苏云金芽孢杆菌的________切成许多片段，然后将这些片段分别载入运载体，再通过运载体转入不同的受体细胞，让它们在各个受体细胞中大量
__________，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有___________的DNA片段分离出来。
(5)进行基因操作一般要经过的四个步骤是_________________________、________________________、_______________________、_______________________。

1980年美国科学家应用DNA重组技术，制备出能生产
人胰岛素的基因工程菌，让其生产胰岛素，用于治疗糖尿病，
其生产过程如右图：
（1）大肠杆菌等微生物是基因工程最早的突破口和
常用的实验材料，这是因为：
①大肠杆菌结构简单，容易从体内取出和导入          ；
②大肠杆菌繁殖速度快，产量大，成本低。
（2）大肠杆菌(基因工程苗)生产人胰岛素的原理是“目的基
因”与大肠杆菌的DNA分子结合，并在大肠杆菌繁殖时随
DNA一起复制，形成的新大肠杆菌菌株，且“目的基因”在
大肠杆菌内实现了遗传信息成功的表达。请根据上述叙述回
答下列问题：
①图中的大肠杆菌b不同于大肠杆菌a的特点是b含有           ，这种变异属于可
遗传变异类型中的              。
②“目的基因”能在大肠杆菌内表达功能，说明人和大肠杆菌共用一套        ，也说明
人和大肠杆菌具有              。
③“目的基因”能在大肠杆菌内实现遗传信息成功的表达，说明大肠杆菌具有一种细胞器
是                 。
（3）自然界中生物的变异是           的，而以上的基因工程技术使大肠杆菌按照人们
目的发生       的变异。   
（4）有人提出“吃基因补基因”的观点，你是否赞成，试从新陈代谢角度简要说明理由。

糖尿病Ⅰ型是一种常见病，且发病率有逐年上升的趋势。治疗此病的胰岛素过去主要从动物（如猪、牛）中得到。自70年代遗传工程发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产，将人类胰岛基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中，然后通过大肠杆菌的繁殖，生产出了人类胰岛素，如下图所示。请回答：

（1）人体糖尿病Ⅰ型的产生主要是由于         细胞受到损伤引起的。
（2）B从分子结构看，它是一种      ，其增殖方式在遗传学上称为            。
（3）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？____。为什么？_______________________。
（4）过程②称为        ，需要的酶是________酶。   
（5）基因工程操作一般要经过A的获取、________(填字母)和________(填字母)的结合、________(填字母)导入D、目的基因在大肠杆菌中表达与检测等四个步骤。
（6）上述人类胰岛素的合成是在大肠杆菌     上进行的。合成的人类胰岛素是否有活性？为什么？                                              。

糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致发达国家把它列为第三号“杀手”。

图甲
（1）目前对糖尿病Ⅰ型的治疗，大多采用激素疗法，所用激素为_____________，由_________________细胞分泌。
（2）让一健康人和糖尿病患者于空腹时同时口服葡萄糖，服用量按每人每千克体重1克计算，随后每隔一段时间，测定各人的血糖浓度，如图甲所示，图中表示糖尿病患者的曲线是_______________________。
（3）这种治疗用的激素过去主要是从动物的内脏中提取，数量有限，20世纪70年代后，开始采用基因工程的方法生产，如图乙所示，请回答：

图乙
①指出图中2、4、6、7的名称:
2_____________，4_____________，6_____________，7_____________。
②一般获取4采用的方法是_____________。
③6的获得必须用_____________切割3和4，使它们产生相同的_____________，再加入适量的_____________酶，才可形成。

为了快速培育抗某种除草剂的水稻，育种工作者综合应用了多种育种方法，过程如下。请回答下列问题：
（1）从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养，诱导成       幼苗。
（2）用射线照射上述幼苗，目的是       ；然后用该除草剂喷洒其幼叶，结果大部分叶片变黄，仅有个别幼叶的小片组织保持绿色，表明这部分组织具有       。
（3）取该部分绿色组织再进行组织培养，诱导植株再生后，用秋水仙素处理幼苗，使染色体       ，获得纯合       ，移栽到大田后，在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。

端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构，由DNA重复序列和结合蛋白组成。研究发现，随细胞不断增殖，端粒逐渐缩短。当细胞端粒缩至一定程度时，细胞停止分裂。端粒酶由RNA和蛋白质组成，其中RNA是一段模板序列，可指导合成端粒DNA的重复序列。人体内大多数癌细胞都表现出较高的端粒酶活性。请分析回答：
（1）端粒酶的作用相当于HIV病毒中的        酶。结合端粒酶的作用推测，癌细胞表现出恶性增殖而不衰老死亡的特点可能是由于              。
（2）和端粒酶的化学成分最接近的细胞器是_______。
A、线粒体 B、核糖体 C、中心体 D、内质网 E、高尔基体  F、溶酶体
（3）双歧杆菌是人体肠道内的自然菌群，具有抗肿瘤作用。研究人员从双歧杆菌中提取出双歧杆菌脂磷壁酸（LTA），加入细胞培养液中培养人白血病细胞株HL-60，检测LTA对细胞增殖的影响。LTA浓度和实验结果如图1所示。

①此实验中还有一组对照实验，其处理是_________________。
②选用LTA浓度为40μg/ml的培养液中培养的细胞，测定端粒酶活性，结果如图2所示。综合两个实验结果，可以得出的结论有：
结论一：LTA能通过_______________来抑制_______________。
结论二：______________。
结论三：______________。

如图为三种质粒和一个含目的基因的DNA片段，其中Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，EcoRⅠ（0．7Kb）、PvuⅠ（0．8Kb）等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。已知1kb=1000个碱基对，请回答下列问题：

（1）片段D为目的基因中的某一片段，则DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位依次是______________（填数字）。
（2）图中能作为目的基因运载体最理想的质粒是______________ （填A/B/C），请据图分析，其他两种质粒一般不能作为运载体的理由分别是______________、______________。
（3）用EcoR I完全酶切目的基因和质粒B形成的重组质粒，并进行电泳观察，可出现长度分别为1．1kb和______________kb的两个片段，或者长度分别为______________的两个片段。（重组质粒上目的基因的插入位点与EcoR I的识别位点之间的碱基对忽略不计）。
（4）将分别用限制酶PvuⅠ切开的质粒B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（对抗生素表现出抗性R或敏感性S，蓝白代表菌落颜色）包含______________ （多选）。
A．ApR、蓝色   B．ApR、白色  C．ApS、蓝色  D．ApS、白色
（5）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

在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。右图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：

（1）获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和________。
（2）①过程需要的酶有________、________。
（3）重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp以外，还必须含有启动子、终止子和________，这样才能构成一个完整的基因表达载体。
（4）如果受体细胞C₁是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的________，使目的基因进入受体细胞C₂，并将其插入到受体细胞C₂中________上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用________法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因莴苣培育成功。

下图表示应用现代生物技术制备H7N9病毒单克隆抗体的流程。回答下列问题：

（1）①过程表示______________；②过程用到的工具酶是________________。
（2）构建基因表达载体时，目的基因的首端必须含有 ，以利于目的基因的表达。③过程常用的方法是                。
（3）从分子水平上鉴定目的基因是否转录可采用_____________技术。
（4）细胞Ⅱ的特点是                                        。
（5）若要预防H7N9禽流感，可用图中的________________作为疫苗。
（6）传统农业中，植物秸秆往往是通过焚烧以便使其中的无机盐还田，该做法的最大缺点是会造成环境污染；而现代农业中，在充分利用能量、减少环境污染的同时，通过饲养家禽、家畜，提高农民经济收入，使保护环境和发展经济相互协调，这主要体现了生态工程的________________原理。

以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，请据图回答下列有关问题：

（1）图中对良种奶牛进行处理时用到的激素是      ，②过程使用的是      酶。③表示       技术，
（2）如果转基因牛D的牛奶中含有             ，则说明血清蛋白基因在个体水平已表达成功，其他细胞中不含血清蛋白是             的结果。
（3）图中A和B分别是指            和           。

分）绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光下发出荧光，基因工程中，GFP基因可作为目的基因用于培育绿色荧光小鼠，下图表示培育绿色荧光小鼠的基本流程：

（1）基因工程中，GFP基因属于                ，获取该基因的工具酶是            。
（2）构建基因表达载体的目的是                                   。
（3）过程②常用的方法是                ，在进行过程④前，利用               技术可以获得数目更多且基因型相同的绿色荧光小鼠。
（4）胚胎工程的最后一道工序是                    ，进行④过程的优势是                。
（5）绿色荧光小鼠培育过程涉及的生物技术有                              （至少回答两点）。

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，②过程需要的工具是____________________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，人生长激素基因的尾端含有________，首端有启动子，它是RNA聚合酶识别和结合点部位，有了它才能驱动基因转录出__________。③过程培养到桑椹胚或囊胚阶段，可以采用________技术，经移植培育出多头相同的转基因牛犊。
(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。单克隆抗体与常规抗体相比，最主要的优点是                  _________  。
(4)我国在抗虫棉培育过程中，将目的基因导入棉花受体细胞采用最多的方法是________法。④过程中的受体细胞如果采用愈伤组织细胞，与采用叶肉细胞相比较，其优点是____________________， ⑤过程采用的技术原理是________________。

材料一：在临床上，将机体不能合成腺苷脱氨酶(ADA)、缺乏正常的免疫能力的患者，称为先天性重症联合免疫缺陷病(SCID)。该病可用“基因疗法”治疗：首先从患者血液中获得T细胞，在绝对无菌环境里用逆转录病毒把ADA基因转入T细胞，再在体外大量繁殖扩增。然后再将约10亿个这种带有正常基因的T细胞输回患者体内，以后每隔1—2个月再输1次，共输7—8次，患者的免疫功能在治疗后显著好转。这一成果，标志着人类在治疗遗传性疾病方面进入了一个全新的阶段。
材料二：番茄果实成熟过程中，某种酶(PG)开始合成并显著增加，促使果实变红变软，但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术，可有效解决此问题。该技术的核心是，从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA(靶mRNA)互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。
⑴ 在材料一的基因治疗过程中，用逆转录病毒把ADA基因转入T细胞，逆转录病毒相当于基因工程中的               。在基因治疗过程中获取ADA基因常用方法有：                       、                   、                    。
⑵ 以上两组材料中不仅涉及到了基因工程还涉及到了细胞工程，材料一中T细胞在体外大量繁殖扩增，原理是                  ；材料二中离体番茄体细胞经组织培养获得完整植株，原理是               。