高中生物生物技术中的伦理问题综合题

降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，预期新型从降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条各含72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如图。
在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：
（1）Klenow酶是一种_____________酶，合成的双链DNA有_______个碱基对。
（2）获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点-G^↓AATTC-)和BamHⅠ(识别序列和切割位点-G^↓GATCC-)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它____________________________。
②设计EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是_______________________________。
③大肠杆菌质粒中含有标记基因是为了                                 。
（3）经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是____________________________________________________。
（4）上述制备该新型降钙素，运用的现代生物工程技术是__________________。

(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。

通过培育转基因克隆猪有望解决世界性的人源器官短缺问题。下图表示科学家培育转基因克隆长白猪的过程，请据图分析回答：

（1）若通过①过程获得的调节基因M端的黏性末端是—CTAG，N端的黏性末端是—TTAA，则①②过程选用的限制酶是               。
（2）③过程常用的方法是                    ，④过程涉及的细胞生理过程有_________和_________。
（3）转基因克隆长白猪子代的器官是否一定可以作为人源器官？简要说明理由。
_______________________________________________________________。

[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。

胚胎干细胞（ES细胞）在生物学研究中具有十分重要的应用价值。

（1）上图为某科研小组采用“基因靶向”技术先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的ES细胞中，再将改造后的ES细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。在目的基因获取和基因表达载体构建过程中使用的工具酶有                 。
（2）上图中完成第Ⅱ步操作得到由两个DNA切段连接成的产物有      种重组DNA分子；第Ⅲ步操作后，还需经过                        的过程，才能将该ES细胞注射到囊胚中。
（3）ES细胞在功能上具有              的特点；目前研究人员正尝试通过科技手段利用ES细胞经过特殊诱导，为因故失去手的患者提供新的“手”，该过程揭示了细胞            的机理。
（4）已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基嘌呤阻断，一般情况下，细胞中有D或S途径即能分裂增殖。人淋巴细胞中虽然有这两种DNA合成途径，但一般不分裂增殖。鼠ES细胞中只有D途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在试管中混合，加                  促融，获得杂种细胞。若要从培养液中分离出杂种细胞，写出实验方法（不考虑机械方法），并说明理由。
方法：___________________________________________________________。
理由：___________________________________________________________。

果蝇是遗传学研究的经典实验材料。
（1）某科研小组用X射线辐射野生型果蝇，诱变当代未出现新性状。将诱变当代相互交配，诱变1代也未出现新性状，但随机交配后的诱变2代出现了突变新性状残翅和多毛（如下图所示）。已知控制翅型的基因用A-a表示，控制毛量的基因用B-b表示，且这两对基因位于两对常染色体上。

①翅型和毛量两对相对性状中，隐性性状为                   。
②为筛选出纯合正常翅多毛的果蝇品种，研究人员将诱变2代中正常翅多毛个体与基因型为           纯合个体杂交，选出后代表现型为                      的亲本即可。
③将未处理的野生型果蝇与诱变2代中的隐性纯合果蝇交配，再让F₁（表现型均为野生型）与隐性纯合果蝇测交，预期F₁测交后代的表现型及比例为                。研究人员用X射线辐射野生型果蝇后，重复上述实验，F₁表现型仍均为野生型，F₁与隐性纯合果蝇测交，发现有一个F₁果蝇测交后代的表现型比例为1正常翅正常毛：1残翅多毛。那么，这一例外F₁果蝇携带了哪种染色体变异？               。在上图圆圈中已用竖线（∣）表示了相关染色体，并用点（﹒）表示基因位置，左图已画出正常F₁果蝇体细胞中基因的分布，请在右图中画出例外F₁果蝇体细胞中基因的分布。

（2）现有一个带有氨苄青霉素和四环素抗性基因的质粒，在四环素抗性基因内有一个该质粒唯一的EcoRI酶切点（如下左图），欲用EcoRI位点构建一个果蝇基因文库，并导入大肠杆菌菌株DH5中储存。

①可以利用稀释涂布平板法将大肠杆菌接种到含                  的培养基中，筛选出已导入质粒的菌落（上右图左培养皿），再用“印章”式接种工具粘印菌株，将菌落“复制”到含              的培养基上（上右图右培养皿），发现菌落I不能存活，菌落II能存活，则菌落              （填“I”或“II”）是所需的含有重组质粒的菌株。
②操作中发现有些菌落可抗两种抗生素，若不考虑基因突变，其原因可能有                                  。

(12分)
转基因育种是利用遗传转化方法将有价值的外源基因导入受体物种获得转化体，再将转化体植株经过常规育种程序加以选择和培育，最后选育出具有优良性状的新品种，对于作物育种具有重大的意义。图甲表示我国自主研发的转基因抗虫玉米的主要培育流程，图乙表示天然土壤农杆菌Ti质粒结构(部分基因及限制性内切酶作用位点如图所示)。请回答：

（1）若限制酶I的识别序列和切割位点是，限制酶II的识别序列和切割位点是，那么在①过程中，应用限制酶_________切割质粒，用限制酶_______切割抗虫基因。
（2）为了保证改造后的质粒进入玉米细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须用限制酶去除质粒上_________和___________(基因)。
（3）将构建的重组Ti质粒，导入土壤农杆菌，在选择培养基上进行培养，观察农杆菌在含__________的培养基中能够生长、在含___________的培养基中不能生长。
（4）④过程应用的生物技术主要是__________，从个体水平检测玉米具有抗虫性状的方法是_________。

科学家仅使用小分子化合物的组合对体细胞进行处理，成功地将已高度分化的小鼠成纤维上皮细胞诱导成多潜能干细胞，并将其命名为化学诱导的多潜能干细胞（GiPS细胞）。下图是利用GiPS细胞对镰刀型细胞贫血症小鼠进行基因治疗的技术流程：

请据图回答：
（1）过程①中，在培养液中加入___________使上皮组织细胞彼此分散，若用传代培养的细胞应不超过10代，以保证细胞的________________不发生变化。
（2）科学家用小分子化合物的组合对小鼠成纤维上皮细胞进行处理，促使已经__________的成纤维上皮细胞“重新编程”产生GiPS细胞，这些GiPS细胞与囊胚中__________细胞性质相同。
（3）过程③中，导入的重组质粒中调控目的基因表达的组件是______________，____________的作用是鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞。
（4）若利用GiPS细胞诱导分化形成______________，再经_________________技术，可较容易得到高等动物的体细胞克隆个体。
（5）GiPS细胞经过体外诱导分化，可以培育出人造组织器官。图中培育的骨髓造血干细胞移植回该小鼠体内与异体骨髓造血干细胞移植相比，最大的优点是__________________。

大豆花叶病毒（RNA病毒）是世界性大豆病害，是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白（CP蛋白），生产过程大致如下，请回答问题：

（1）图中的①是指               。
（2）过程II中应用的酶是                  。此过程中，先要在大豆花叶病毒的基文库查找  的核苷酸序列，以便合成特异性引物。
（3）在上述生产流程中，         （填序号）是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分，在VII可使用               进行检测。

研究者发现，将玉米的PEPC基因导入水稻后，水稻在高光强下的光合速率显著增加。为研究转基因水稻光合速率增加的机理，将水稻叶片放入叶室中进行系列实验。
（1）实验一：研究者调节25W灯泡与叶室之间的__________，测定不同光强下的气孔导度和光合速率，结果如图所示。（注：气孔导度越大，气孔开放程度越高）

在光强700~1000μmol••m^-2••s^-1条件下，转基因水稻比原种水稻的气孔导度增加最大可达到_______%，但光合速率_________。在大于1000μmol••m^-2••s^-1光强下，两种水稻气孔导度开始下降，转基因水稻的光合速率明显增加，推测光合速率增加的原因不是通过气孔导度增加使___________。
（2）实验二：向叶室充入N₂以提供无CO₂的实验条件，在高光强条件下，测得原种水稻和转基因水稻叶肉细胞间隙的CO₂浓度分别稳定到62μmol/mol和50μmol/mol。此时，两种水稻的净光合速率分别为________，说明在高光强下转基因水稻叶肉细胞内的________释放的CO₂较多地被________。
（3）实验三：研磨水稻叶片，获得酶粗提取液，利用电泳技术__________水稻叶片中的各种酶蛋白，结果显示转基因水稻中PEPC以及CA（与CO₂浓缩有关的酶）含量显著增加。结合实验二的结果进行推测，转基因水稻光合速率提高的原因可能是__________。

一位科学家正在使用氨苄青霉素敏感型菌株进行研究,该菌株不能利用乳糖, 这是因为它的乳糖操纵基因异常。该科学家有两种质粒,一种含有正常的乳糖操纵基因,另一种含有氨苄青霉素抗性基因。她运用限制酶和DNA连接酶,获得了一些含有这两个基因的重组质粒。然后在一个仅以葡萄糖为唯一能源的培养基中培养该细菌,并向其中加入高浓度的重组质粒,使细菌增殖。 再将实验组细菌(含重组质粒)和对照组细菌(不含重组质粒)放入下表所示环境中让其生长。请回答下列问题

	葡萄糖培养基	葡萄糖和氨苄青霉素	葡萄糖、乳糖和氨苄青霉素
含重组质粒的菌株	1号	2号	3号
不含重组质粒的菌株	4号	5号	6号

（1）在基因工程的基本操作程序中,   是基因工程的核心。本实验中使用限制酶的作用是   。
（2）在以葡萄糖为唯一能源的培养基中加入高浓度的质粒,为了促进细菌更好的吸收重组质粒,还应用   处理细菌,使细菌处于   。
（3）若没有新的突变发生,细菌最有可能在哪些培养基上生长出菌落?   。
A．只有1、2号和4号                  B．只有3、5号和6号
C．只有1、2、3号和4号               D．只有4、5号和6号
（4）如果在准备制作重组质粒时未使用DNA连接酶，则细菌最可能在   号和   号平板上长出菌落。
（5）若该科学家用该培养基进行另一项实验见下表,在该培养基中用乳糖为唯一能源,则细菌能在哪一培养基中长出菌落?   。

	乳糖培养基	乳糖和氨苄青霉素
含重组质粒的菌株	7号	8号
不含重组质粒的菌株	9号	10号

A．只有10号     B．只有8号
C．7号和8号    D．8号和10号

油菜的株高由等位基因G和g决定，GG为高秆，Gg为中秆，gg为矮秆。另一种植物的B基因与G基因在油菜的株高上有相同的效果，并且株高与这两个基因的数量正相关。下图是培育转基因油菜的操作流程。

（1）步骤①需要用__________连接，构建表达载体并转化农杆菌，将农杆菌在含    的培养基中培养，筛选出成功导入B基因的农杆菌。获得的农杆菌能够侵染油菜细胞并将插入了B基因的__________整合到受体细胞的__________上，获得转基因油菜。
（2）若B基因成功转入矮秆油菜并表达，且B基因与g基因位于非同源染色体上，则转入B基因的油菜表现型为__________，该转基因油菜自交产生的子一代中，高秆植株应占__________。
（3）若将一个B基因连接到了中秆油菜的染色体上并在植株中得到成功表达，培育了甲～丁四种转基因油菜（如下图所示）。

①四种油菜中，丙植株的表现型与其余三种植株不同，其原因是__________。
②在不考虑交叉互换的前提下，这四种转基因油菜分别自交，子代有3种表现型的是__________，另外还有一种转基因油菜的自交子代也有3种表现型，请在下图中的染色体上标出B基因的位置。

科学家从129品系小鼠中成功分离出胚胎干细胞，并注入小鼠的囊胚，形成嵌合体囊胚，育出嵌合体小鼠。利用该技术，可获得表达绿色荧光蛋白（ GFP）转基因昆明（KM）小鼠，操作流程图如下，请回答：

（1）在基因工程的操作中，携带GFP基因 的病毒作为            。
（2）步骤②中，利用荧光显微镜观察到细胞           ，将其取出，进行扩增培养。
（3）步骤③中，胚胎的收集方法称为           。
（4）步骤⑤中，胚胎干细胞可以         形成包括生殖腺在内的各种组织。
（5）图中X小鼠为       小鼠。

I南瓜果实的黄色和白色是由一对遗传因子（G和g）控制的，一对亲本杂交图解如图，请回答下列问题：

（1）叶老师说：“黄果和白果属于一对相对性状”。她判断的依据是       。遗传因子G和遗传因子g的根本区别是                            。
（2）F₁中白果的F₂中出现白果：黄果=3：1的条件是：①                    ，②含不同遗传因子的配子随机结合，③每种受精卵都能发育成新个体，且存活率相同。
（3）南瓜的扁盘形、圆形、长圆形三种瓜形由两对遗传因子（A、a和B、b）控制。现有2棵南瓜植株M、N（一棵结园形南瓜，一棵结长圆形南瓜），分别与纯合扁盘形南瓜植株杂交获得大量F₁，全为扁盘形，然后进行如下实验。
甲：M的F₁的全部与长圆形个体相交，所得后代性状及比例是扁盘形：圆形：长圆形=3：4：1。
乙：N的F₁全部自交，所得后代性状及比例是扁盘形：圆形：长圆形=9：6：1。
①M的基因型为                ，N的基因型为               。
②假定N的F₁就是图中的F₁中的白果（三对基因独立遗传），那么其自交后代中白色圆形南瓜所占的比例是                   。
II南瓜易种植，抗病、抗虫能力强，产量高。有人突发奇想，欲用南瓜生产人胰岛素。下图是用农杆菌转化法培育转基因南瓜的示意图，请回答下列问题：

（1）图中的目的基因是                 ，利用PCR技术扩增目的基因时与         单链互补的引物在                （酶）作用下进行延伸合成子链，扩增循环6次可产生       个目的基因。
（2）载体a是         ，在过程中将目的基因插入到载体a的[b]     上，再通过‚整合到南瓜细胞染色体的DNA上，得到转基因南瓜细胞。
（3）过程ƒ采用的技术是         ，检测该转基因南瓜是否可以生产胰岛素的方法是            。

请回答下列有关“试管牛”和“转基因牛”的问题：
（1）应用胚胎工程技术可以培育出“试管牛”。试管牛的培育需经过体外受精、       、以及在母体中发育和产出等过程。在“试管牛”的培育过程中，要使精子和卵母细胞在体外成功结合，需要对精子进行处理，使其              。另外，培养的卵母细胞需要发育至减数第二次分裂的中期，该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和              。
（2）利用基因工程可以获得“转基因牛”，从而改良奶牛的某些性状。若要获得的“转基因牛”分泌的乳汁中含有人干扰素，则所构建的基因表达载体必须包括：某种牛乳腺分泌蛋白基因的启动子、终止子、         、       和复制原点等。将该基因表达载体导入受体细胞所采用的方法是               ，为获得能大量产生人干扰素的转基因牛，该基因表达载体应导入的受体细胞是         （受精卵、乳腺细胞）。