高中生物生物技术中的伦理问题综合题

(10分)请回答下列有关基因工程的问题。
下表是基因工程中几种限制酶识别序列及其切割位点。图是转基因香蕉的培育过程，含目的基因的外源DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。

⑴从转基因香蕉培育图中反映了质粒作为运载体的特点是____           _______，基因工程中还可以用____________作为运载体。
⑵图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用SmaI酶切割，原因是_________________
⑶下图是用_________________(限制）酶进行切割得到的目的基因。可以防止含目的基因的外源DNA片段切割后自身环化。

⑷人体细胞内含有抑制癌症发生的某基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。该基因含有800对碱基对(bp)，用BamHⅠ切割得到的400bp，200bp，200bp,.用EcoRⅠ再次切割得到100bp,300bp,150bp，50bp,200bp.而患者体内获取的这段基因，用BamHⅠ切割得到的区段变为400bp，400bp ，用EcoRⅠ再次切割得到100bp,300bp,150bp，250bp.在正常人体内BamHⅠ和EcoRⅠ识别序列分别有________个和_____个，患者体内发生了_________。
⑸下列有关基因工程的叙述错误的是（    ）（多选）

A．质粒上的目的基因必须整合到受体细胞的DNA上才能不被分解

B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同

C．没有与目的基因重组的质粒也可以进入受体细胞

D．质粒上的抗生素抗性基因有利于质粒与外源基因连接

人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：

（1）过程①代表的过程是           ，过程⑦的实验技术名称是           。
（2）过程③构建出的表达载体必须要含有        、         、        和目的基因等结构。
（3）过程⑥发生的生理过程是           。
（4）生产药物时可用微生物做受体细胞，那么④应采用       处理，使受体细胞处于      ，从而将表达载体导入受体细胞；药物生产也可用乳腺生物反应器，那么④则应采用        的方法，从而将表达载体导入受体细胞。
（5）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的                      作疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行                   比较；或用图中的                进行特异性结合检测。

(16分)“今又生”(Gendicine)是世界上首个被批准上市的基因治疗药物，其本质是利用腺病毒和人p53基因拼装得到的重组病毒。人的P53蛋白可对高危癌前病变的DNA损伤进行修复；对DNA损伤无法修复的细胞，P53蛋白则诱导其进入冬眠状态或细胞凋亡。“今又生”的载体采用毒性极弱的腺病毒，其基因不能整合到宿主细胞基因组中，也不能复制，无遗传毒性；载体经基因工程改造后。只需对细胞实施一次感染就可达到治疗的目的。请回答下列问题：

（1）在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了一般的载体都应该具有的__________结构。构建表达载体时利用M酶与N酶进行酶切，酶切序列如右图所示。则M酶与N酶切出的末端能在____________酶的作用下相互连接。
（2）P53功能蛋白是由4条肽链组装而成，每条肽链均由393个氨基酸缩合而成。若考虑到翻译过程起始密码子和终止密码子的存在，则控制每条肽链合成的DNA至少应该含有_________个核苷酸，在脱水缩合形成P53蛋白时，需要脱去________个水分子
（3）在正常人体中试举出一种不含p53基因的细胞：______________。
(4)已知P53蛋白微量高效，只需极微量就可以完成功能。p53基因位于常染色体上。已知右图中1号个体的一条染色体上的p53基因突变为无功能的假基因。2号无家族病史，4号为“易患癌症者”。据图推测5号个体为__________“易患癌症者”的概率为______________。
(5)右图中4号个体为了治病，接受了“今又生”的基因治疗。在她接受注射后两个月，从她血液中提取了相关蛋白做了电泳分析，以便和治疗前进行对比。

但是患者慌乱中把治疗前后的底片搞混淆了，两张底片分别如右图所示，请据图判断她的治疗__________ (“有”或“没有”)效果，治疗后的电泳图是_____________(“左”或“右”)图。

基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用，基因工程基本操作流程如图所示，请据图分析回答：

(1)图中A是__________；最常用的是________；在基因工程中，需要在___________________________________酶的作用下才能完成剪接过程。
(2)在上述基因工程的操作过程中，可以遵循碱基互补配对原则的步骤有____________。(用图解中序号表示)
(3)不同种生物之间的基因移植成功，从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是_______________________，也说明了生物共用一套_________________。
(4)研究中发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是________________。
(5)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明_______________________________________________。如果把该基因导入叶绿体DNA中，将来产生的配子中________(选填“一定”或“不一定”)含有抗病基因。

如图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。请回答下列问题：

（1）甲图所示为                         技术，可以用来扩增目的基因。此过程中所使用的酶是                             。
（2）乙图为获得抗虫棉技术的流程。A过程需要的酶有________、________。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是                                   。 在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。则C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入___               _____。
（3）检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用标记的______与提取出的_____做分子杂交。

目前，科学家正致力于应用生物技术进行一些疾病的治疗，如器官移植、基因治疗等。请回答下列问题：
（1）人体器官移植面临的主要问题有_______________和________________等，目前临床通过使用免疫抑制剂抑制T细胞的增殖来提高器官移植的成活率。
（2）EK细胞来源于____________或原始性腺，也可以通过___________技术得到重组细胞后再进行相应处理获得。通过对患者的EK细胞进行___________，可培育出特定人造组织器官，进而解决免疫排斥问题。
（3）基因工程技术还可以用于基因诊断和基因治疗，基因治疗包括_______________两种方法。
（4）人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植，但小型猪器官表面的某些抗原仍可引起免疫排斥。目前，科学家正试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造，在改造中导入小型猪基因组中的一些调节因子属于基因工程中的_______________，作用是___________________________。
（5）克隆技术在带来巨大社会效益和经济效益的同时，也对人们的传统观念造成极大冲击，我国政府的态度是禁止______________性克隆人。

小鼠弯曲尾（B）对正常尾（b）显性，将一弯曲尾雄鼠与一正常尾雌鼠交配，F1中弯曲尾雌鼠∶正常尾雄鼠=1∶1。遗传学家将一个外源DNA片段导入到F₁代弯曲尾雌鼠的体细胞中，利用克隆技术获得一只转基因正常尾小鼠。该DNA片段插入小鼠染色体上的位置有多种可能，下图表示了其中2种。(说明：插入的DNA片段本身不控制具体的性状；小鼠体内存在该DNA片段时B不表达，但b基因的表达不受影响。)请回答有关问题：

（1）在获得转基因动物的过程中，最常用的运载工具是_______，限制酶识别双链DNA分子的______，并切割DNA双链。
（2）控制小鼠尾形的基因位于___________染色体上，子一代雌鼠的基因型是____________。
（3）为确定转基因小鼠DNA具体的插入位置，研究者让该转基因小鼠与非转基因正常尾雄性小鼠杂交，统计子代的表现型种类及比例，并进行了以下分析（不考虑交叉互换）：①若子代_____________，则该DNA片段的插入位置属于第1种可能性；②若子代_____________，则该DNA片段的插入位置属于第2种可能性。

下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。请回答：

（1）天然质粒往往需经过改造才能作为基因工程中的运载体，经改造后的质粒同时具备的条件有     （填序号）。
①标记基因 ②多个限制酶切割位点  ③对受体细胞无害 ④启动子 ⑤起始密码子
（2）若对图1中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性将会     。
（3）用图2中的人乳铁蛋白目的基因和图1所示的质粒构建重组质粒时，选用的限制酶是     （从“EcoRⅠ”、“BamHⅠ/ HindⅢ”、“SmaⅠ/ HindⅢ”中选择）。不能选择其他限制酶的理由分别是     。
（4）图3中，①常用的导入方法是     ，为了获得雌性转基因牛，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行     ，③过程选用的早期胚胎应发育到     阶段。

将玉米体内控制合成某种酶A的基因导入水稻体内后，测得在适宜温度下，光照强度对转基因水稻和原种水稻的气孔导度及净光合速率的影响结果如下图所示。（气孔导度越大，气孔开放程度越高）

（1）CO₂通过气孔进入叶肉细胞后，首先与C₅结合而被固定为     ，固定产物的还原还可以为光反应提供     以保证光反应持续进行。
（2）光照强度为时，影响原种水稻和转基因水稻的光合速率的环境因素主要是     。与原种水稻相比，转基因水稻更加适合种植在____环境中。
（3）分析图中信息，酶A所起的作用最可能是促进   反应（填“光”或者“暗”）阶段从而提高光合作用速率。
（4）经检测，转基因水稻与原种水稻相比，呼吸速率并未改变，在该适宜温度下，光照强度为时，转基因水稻的光合速率约为  _。
（5）转基因水稻的培育需要借助的三种工具分别是          、DNA连接酶和       。

如图图一是利用基因工程生产人胰岛素的主要流程图，图二是生产过程中所制备的带有目的基因供体DNA分子及载体（质粒）的示意图。箭头所指为相应限制性核酸内切酶的识别位点，Tet^r表示四环素抗性基因，Tet^r上游有基因C，只有存在基因C的表达产物时Tet^r基因才能表达。请回答下列问题：

（1）图一中的供体细胞是        。
（2）图一中第②步中需要的酶是     ，第③步中需要的工具酶是     ，第④步常用钙离子处理大肠杆菌细胞，使其处于容易吸收周围DNA的     态。
（3）若图一所示过程中以Tet^r为标记基因，则第③步中应选用     对供体DNA和质粒进行切割；为检测转化结果，将经第④步处理后的大肠杆菌培养液接种到含有     培养基上，长出的菌落就是成功插入目的基因的菌落。
（4）检测目的基因能否在大肠杆菌细胞中表达，常用的方法为               。

目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物方法之一，该方法以精子作为外源基因的载体，使精子携带外源基因进入卵细胞受精。下图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。请据图回答：

(1)获取外源基因用到的工具酶是             ，为了提高实验成功率，通常利用        技术获得大量标记的外源基因。
(2)外源基因能够整合到精子的            上是提高转化率的关键，因为受精时只有精子的          才能进入卵细胞中。
(3)过程②采用的是      技术，该过程中应对已经导入外源基因的精子进行     处理。
(4)过程③需要在                              (至少写出两点)等条件下进行。由于人们对动物细胞所需营养物质还没有完全搞清楚，因此在培养细胞时需在培养基中加入    。

植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题：
（1）理论上，基因组文库含有生物的    基因；而cDNA文库中含有生物的    基因。
（2）若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中     出所需的耐旱基因。
（3）将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物     的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的      ，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的      是否得到提高。
（4）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了            （填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”）。

人组织纤溶酶原激活物（htPA）是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：

(1）htPA基因与载体用__________________切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA，可采用__________________技术。
（2）为获取更多的卵（母）细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其______________。采集的精子需要经过_______________，才具备受精能力。
（3）将重组表达载体导入受精卵常用的方法是_______________。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_______________。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的_______________。
（4）若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到____________，说明目的基因成功表达。

回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。pIJ702是一种常用质粒，其中tsr为硫链丝菌素（一种抗生素）抗性基因，mel是黑色素合成基因，其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落；而限制酶CLaⅠ、BglⅡ、PstⅠ、SacⅠ、SphⅠ在pIJ702上分别只有一处识别序列。

（1）质粒DNA分子中的两条链靠_______键维系成双链结构。
（2）以SacⅠ和SphⅠ切取的目的基因置换pIJ702上0.4kb（1kb=1000对碱基）的SacⅠ/SphⅠ片段，构成重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长度列在表4中。由此判断目的基因内部是否含有BglⅡ切割位点，并说明判断依据                 
（3）已知pIJ702上含mel基因的ClaⅠ/PstⅠ区域长度为2.5kb，若用ClaⅠ和PstⅠ联合酶切pZHZ8，则参照表4数据可断定酶切产物中最小片段的长度为_______kb。
（4）不含质粒的链霉菌在含硫链丝菌素固体培养基上的生长状况如表5所示。若要筛选接纳了pIJ702或pZHZ8的链霉菌细胞，所需的硫链丝菌素最小浓度应为_____μg／mL （填写表格中给定浓度）；含有重组质粒pZHZ8的菌落呈______色。

（5）上述目的基因来源于原核生物，其蛋白质编码序列（即编码从起始密码子到终止密码子之间的序列）经测定为1256对碱基，试判断对这段序列的测定是否存在错误：_____，并说明依据_______________________________________________________。

许多杂草对除草剂草胺膦非常敏感，但草胺膦也会对普通烟草等作物起作用。1987年Thomp son等从链霉菌中分离出Bar基因，该基因编码的草胺膦乙酰CoA转移酶（PAT）能使草胺膦失活。目前，已成功培育出了抗草胺膦的转Bar基因烟草，降低了田间管理成本。抗草胺膦的转Bar基因烟草培育流程如图，请回答：

（1）在①过程的操作中，需要用到的工具酶是                            。
（2）图中④过程采用了                    技术。在该技术的核心步骤中，使烟草细胞失去特有的结构和功能而成为未分化细胞的阶段是             。
（3）为了确定抗草胺膦烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测，还要采用                     （措施）从个体水平鉴定烟草植株特性。
（4）经检测发现，某成功表现出抗草胺膦特性的烟草植株的体细胞中只有一条染色体上含有Bar基因。如果该烟草植株自交，F₁中含Bar基因的个体的比例为             ，仅保留这些含有Bar基因的个体自交，子代中抗草胺膦特性能稳定遗传的个体出现的几率为         。
（5）研究发现，在干旱条件下烟草细胞内脯氨酸、甜菜碱等调节渗透压的物质含量增加，有助于细胞保水，有人推测这种现象可能与脱落酸有关。为探究在一定浓度范围内随着脱落酸浓度的增加烟草抗旱能力是否不断增强，某兴趣小组进行了以下实验：
材料用具：生长状态一致且健康的烟草盆栽幼苗若干、高浓度的脱落酸液、蒸馏水、量筒、烧杯、喷壶等。
实验步骤：
第一步：将盆栽幼苗均分为四组，编号1、2、3、4（1号为对照组）；
第二步：配制适宜浓度范围内的脱落酸溶液A、B、C，且浓度依次增大；
第三步：将盆栽幼苗在                  条件下处理相同时间后，向2、3、4组分别喷施适量且等量的A、B、C溶液，第1组喷施                       ；
第四步：在其他条件相同且适宜的条件下培养一段时间后，测量各组幼苗细胞的渗透压。
预期结果及结论：
①若1、2、3、4组幼苗细胞的渗透压没有明显差异，则假设不成立；
②若1、2、3、4组幼苗细胞的渗透压依次          ，则假设成立。