高中生物生物技术中的伦理问题综合题

单基因遗传病可以通过核酸杂交技术进行早期诊断。镰刀型细胞贫血症是一种在地中海地区发病率较高的单基因遗传病。已知红细胞正常个体的基因型为，镰刀型细胞贫血症患者的基因型为。有一对夫妇被检测出均为该致病基因的携带者，为了能生下健康的孩子，每次妊娠早期都进行产前诊断。下图为其产前核酸分子杂交诊断和结果示意图。

（1）从图中可见，该基因突变是由于引起的。巧合的是，这个位点的突变使得原来正常基因的限制酶切割位点丢失。正常基因该区域上有3个酶切点，突变基因上只有2个酶切点，经限制酶切割后，凝胶电泳分离酶片段，与探针杂交后可显示出不同的带谱，正常基因显示条，突变基因显示条。
（2）分子探针要用等标记。利用核酸分子杂交原理，根据图中突变基因的核苷酸序列（----），写出作为探针的核糖核苷酸序列。
（3）根据凝胶电泳带谱分析可以确定胎儿是否会患有镰刀型细胞贫血症。这对夫妇4次妊娠有胎儿Ⅱ-1～Ⅱ－４中基因型个体是，的个体是，的个体是。

糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”。治疗该病的胰岛素过去主要从动物（如猪、牛）中获得。自20世纪70年代遗传工程(又称基因工程)发展起来以后，人们开始采用这种高新技术生产，其操作的基本过程如图所示。

（1）图中基因工程的基本过程可概括为“五步曲” ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)图中的质粒存在于细菌细胞内，在基因工程中通常被用作＿＿＿＿，从其分子结构可确定它是一种＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)根据碱基互补配对的规律，在＿＿＿＿＿＿＿＿酶的作用下，把图中甲与乙拼接起来(即重组)，若a段与d段的碱基序列分别是AATTC和CTTAA，则b段与c段分别是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(4)细菌进行分裂后，其中被拼接起来的质粒也由一个变成两个，两个变成四个……质粒的这种增加方式在遗传学上称为＿＿＿＿。目的基因通过活动(即表达)后，能使细菌产生治疗糖尿病的激素。这是因为基因具有控制＿＿＿＿合成的功能，它的过程包括＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

在植物基因工程中，用土壤农杆菌中的Ti质粒作为运载体，把目的基因重组导入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）基因工程是指在体外通过人工＿＿＿＿和“拼接”等方法，对生物的基因进行＿＿＿＿和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类所需的基因产物的技术。该技术又称为＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）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，质粒和目的基因的黏性末端就可通过＿＿＿＿＿＿＿＿原则而黏合。
（3）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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）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＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

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           。

根据基因工程的有关内容在下列方框中或横线上填写适当的文字。

将人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子中，可使烟草获得抗病毒的能力，形成转基因产品。试分析回答：
(1)人的基因之所以能接到植物体中去，原因是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(2)烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(3)不同生物间基因移植成功，说明生物共有一套＿＿＿＿＿＿＿。
(4) 进一步证实烟草中表达出人的干扰素（蛋白质），鉴定方法是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
(5)该工程应用与、于实践，将给农业、医药等诸多领域带来革命，目前已取得了许多成就，请你列举你所知道的或你所设想应用该工程的一个具体实例：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

请根据以下材料回答问题：

材料：2008年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白（GFP）方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光，这样借助GFP发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。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：
用于培育绿色荧光小鼠的基因表达载体的组成必需有启动子、        、         和          。图中过程②常用的方法是      ,过程④利用的生物技术是     .

下列三图分别表示基因的结构示意图和利用基因工程培育抗虫棉过程示意图。请据图回答下列有关问题：

（1）图C中的目的基因为__________（A.几丁质酶基因、B.Bt毒蛋白基因、C.病毒外壳蛋白基因、）
（2）在获得抗虫棉过程中，_______________是基因工程的核心。构建获得的II包括复制原点、_______、_______、目的基因、标记基因等。最后，检测基因工程是否成功：首先检测棉植株染色体的DNA上是否插入_______，其次，检测目的基因是否转录出_______，最后检测目的基因是否翻译_____    _。还可进行个体生物学水平检测，方法是                      。
（3）[III]是导入目的基因的受体细胞，经培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。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产生F₁代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的_______。
（4）此过程引起的生物变异属于_____________。

1970年，特明和巴尔的摩证实了RNA病毒能依赖RNA合成DNA的过程，并发现了催化此过程的酶。下面为形成cDNA的过程和PCR扩增过程示意图。请根据图解回答下列问题：

（1）催化①过程的酶是               ；③④⑤过程采用的是            技术。
（2）③过程也称为DNA的变性，此过程在温度高达90--95℃时才能完成， 说明DNA分子具
有           性；此过程在细胞内是在             酶的作用下完成的。
（3）由图中信息分析可知，催化②⑤过程的酶都是                 ，两者在作用特性上的
区别是后者具有               。

通过胚胎工程建立的转基因动物模型，常用于基因表达调控的研究、良种动物的筛选以及基因药物的生产等。制备转基因鼠的流程如图所示：

（1）体外受精时，人工采集的动物精子必须经过____________处理才能完成图示中的①过程，完成②过程常采用的方法是______________________。
（2）④过程中，为维持培养液pH的相对稳定，必须将培养瓶放置在__________中进行培养，培养过程中用______________酶处理才能获得单个细胞。
（3）图示中甲为____________________时期的去核卵母细胞，⑤过程操作技术叫做_________。
（4）在上述转基因鼠的培养过程中，所用到的主要胚胎工程技术有体外受精、早期胚胎培养和_____________。
（5）转基因鼠只携带一个B基因，常采用___________的方法培育出基因型为BB的个体。

科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入到普通棉株细胞内，并成功的实现了表达．从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如下图所示：(每空1分，共15分)

(1)基因工程的操作程序主要包括四个步骤是          、             、            、
            。
(2)获取Bt毒蛋白基因的方法一般有               、                   等．
(3)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有T—DNA，把目的基因插入Ti质粒的T—DNA中是利用了T—DNA的             特点。Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为                        。 
(4)将目的基因导人受体细胞的方法很多，在该题中涉及到的方法是                 。
(5)在基因工程操作过程中，其核心是                    ，这需要         酶。一个基因表达载体的组成必须有                等。
(6)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是            ，这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是             。若从个体水平来怎样检测？              。

甲、乙为某种二倍体植物的2个植株，其体细胞中2对同源染色体（Ⅰ和Ⅱ）及相关基因分别见图甲和图乙，其中图乙表示变异情况。减数分裂时，染色体联会过程均不发生交叉互换。A和B是显性基因，A和a分别控制高茎和矮茎；B和b分别控制红花和白花。

（1）若甲植株进行自交产生的子代为N。N的矮茎红花个体中纯合子占       ；若N的全部高茎红花植株自由交配，其子代中矮茎白花个体占         。
（2）乙植株发生了的变异类型是         ；发生该变异时，基因的碱基序列         。
（3）如果乙植株产生配子时，具有同源区段的染色体都可以正常进行联会，该植株产生的配子类型共有          种。
（4）为检测某植物体是否含有A基因， 要以                                  作为探针，与从该植物提取出来的           进行                              。

据调查,随着化学农药的产量和品种逐年增加,害虫的抗药性也不断增强,危害很严重,如近年来,棉铃虫在我国大面积爆发成灾,造成经济损失每年达100亿元以上.针对这种情况,我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死,而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科技工作者已成功地将该毒蛋白基因导入到棉花植株内并成功实现表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后会死亡，所以该棉花新品种在1998年推广后，取得了很好的经济效益。
请据上述材料回答下列问题：
（1）害虫抗药性的增强是＿＿＿＿＿＿的结果。
（2）“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了＿＿＿＿＿＿新技术。
（3）在培养转基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是＿＿＿＿＿＿，基因的“针线”是＿＿＿＿＿＿，基因的运载工具是＿＿＿＿＿＿。
（4）将毒蛋白转入棉花植株内的操作步骤是①＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
②＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
③＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
④＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
(5)”转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答：

（1）构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶________、_____________，对_____________________、_____________进行切割。
（2）培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有________________，作为标记基因。
（3）香蕉组织细胞具有___________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的__________、__________。

)下图是利用基因工程办法生产人白细胞干扰素的基本过程图，据图回答：

（1）一般将受体大肠杆菌用＿＿＿＿处理，使细胞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＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）②物质是从大肠杆菌分离出的＿＿＿＿。其化学本质是＿＿＿＿，它必须能在宿主细胞中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）③过程表明目的基因＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）进行基因工程操作一般要经过的四个步骤是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。