- 基因工程及其应用
- 共2527题
如今,从土豆、草莓到西红柿,各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家,有资料显示,我国餐桌上有50%以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来,有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如,1999年,美国康奈尔大学一科学家将转Bt基因(苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦芭菜上喂食黑脉金斑蝶,4天后黑脉金斑蝶的死亡率达44%,而对照组无一死亡,研究者认为该转基因玉米对生物有毒。
(1)报道转基因作物大面积种植已达7年,食用转基因食品的人群至少已有10亿之多,至今没有转基因食品不安全的任何实例。转基因食品是安全的,试分析原因。__________________。
(2)自1983年转基因作物在美国问世以来,用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。2001年全球转基因作物的种植面积达到了5000万公顷。试问:转基因产品到底有什么优势?________________。
(3)有人认为转基因生物会造成基因污染,危害生态系统的稳定性。你是怎样理解的?_____________。
正确答案
(1)转基因食物被煮熟之后,细胞就被破坏了,进入人肠胃系统后,基因被消化成小分子物质而失去遗传作用。我们所吃的转基因改良谷物是长期人工选择的结果,人们食用后并没有不适和影响健康。转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等
(2)可缩短育种时间;可定向改造生物的性状;可提高粮食产量,解决粮食问题
(3)转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递,可能会由此产生超级杂草,超级害虫以及其他超级动物等,使得生物多样性受到破坏等(只要合理即可)
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,造成严重的经济损失。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,成功地将抗虫基因导入棉花细胞中,使得棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。
(1)害虫抗药性的增强是______的结果。
(2)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息表达过程可表示为:________。
(3)该项科技成果在环境保护上的作用是_______。
(4)基因工程技术已在很多方面得到应用,请各举一例说明该技术的应用可能带来的正、负面影响:_________。
正确答案
(1)自然选择
(2)
(3)减少了农药的使用,从而减轻了环境污染
(4)开放性问题,可以从这几个方面回答:①安全性问题。用基因工程方法生产的产品,特别是农产品,对人体有无不良影响;②生态环境影响。当某种基因被转移到作物或杂草中,是否会破坏生态环境;③公众的接受性,即心理因素
棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫。我国科学家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。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因转入棉花植株内并实现成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡,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)害虫在喷洒农药进行化学防治后抗药性增强是_______的结果。
(2)“转基因抗虫棉”抵抗害虫的遗传信息表达过程可以表示为_______。
(3)“转基因抗虫棉”的抗虫变异,属于可遗传变异类型中的_______。
(4)在培育“转基因抗虫棉”的基因操作中,所用的基因“剪刀”是______,基因“针线”是______,基因“运载工具”是_______。
(5)该项科研成果在环境保护上的重要作用是什么?_______。
(6)题中“毒蛋白基因转入棉花植株内并实现成功表达”中的“成功表达”说明什么?_________。
(7)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程培育新品种的主要优点是什么?_______。
(8)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明。_________。
正确答案
(1)农药对害虫的变异类型进行选择
(2)
(3)基因重组
(4)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体
(5)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境
(6)毒蛋白基因在棉花细胞内经转录和翻译合成了毒蛋白
(7)目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
(8)有利方面:用于疾病的诊断和治疗,用于培育优良动、植物新品种;有害方面:可能引起环境问题、食物安全性问题、生物安全性问题等
胚胎干细胞介导法是转基因动物培育的主要途径之一。通过将外源基因导入胚胎干细胞,然后将转基因的胚胎干细胞注射入受体动物胚胎后,可参与宿主的胚胎构成,形成嵌合体,直至达到种系嵌合。如图是实验过程示意图,请分析回答下列问题。
(1)为了提高实验成功率,通常需要通过PCR技术获得目的基因的大量拷贝。PCR反应与动物体内正常DNA复制相比,最主要的区别是____________(至少写出两点)。
(2)胚胎干细胞(ES细胞)体外培养时需要在____________(至少写出三点)等条件下进行。由于人们对细胞所需营养物质还没有搞清楚,因此在使用合成培养基培养细胞时需加入一定量的____________。
(3)图中①表示在将ES细胞置于具有___________作用的培养基上培养,以获得所需的胚胎干细胞。②表示将目的基因改造后的ES细胞导人_____________时期的胚胎。理想中的嵌合体小鼠C中,导入外源目的基因的ES细胞最好发育成____________(填器官名称),从而真正意义上获得含目的基因的F1个体。
(4)1984年我国第一例转生长激素(GH)基因的鱼诞生,但鱼类易于逃逸、扩散,会引起生态安全性问题,试分析原因:_____________。
正确答案
(1)PCR反应需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)、(DNA)引物和高温,不需要解旋酶
(2)无菌无毒、适宜的温度和pH、营养充足、气体环境(3点需答全) 动物血清(或血浆)
(3)筛选(选择) 囊胚(桑椹胚) 睾丸(精巢)或卵巢
(4)转基因鱼与野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,从而具有生长优势,使其捕食对象大量减少,并与其他物种竞争,引起生态危机
一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时,发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米,这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好,杂草被除草剂杀死,玉米还能正常生长,给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查还发现,这种转基因玉米除直接食用外,还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题。
(1)一部分同学认为,这种转基因玉米不会对当地的生物多样性构成威胁。如果你同意这种观点,请你列举出三条理由:①______________;②______________;③__________________。
(2)用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上,生产厂商根据我国的有关规定,对产品进行转基因生物标注,这样做是为了保护_____________。在有关标识中,应标注“___________”或“___________”。如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分,应标注为“本产品为加工制成,但本产品中_____________”。
正确答案
(1)①.玉米与其他植物之间存在生殖隔离
②.玉米花粉的传播距离有限
③.玉米花粉的存活时间有限(或其他理由)
(2)消费者的知情权 转基因玉米加工品 加工原料为转基因玉米 转基因玉米 已不再含有转基因成分
请根据下面的资料完成各题。
自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来,对转基因鱼的研究取得了很大的进步。研究表明被转移的基因可以整合、表达,并能遗传给后代。转生长激素(GH)基因研究发现,转GH基因鱼生长速度快,饵料转化率高。转基因鲤鱼最大个体为对照鱼的最大个体的2倍,个别甚至可以为对照鱼的7.7倍,转GH基因大马哈鱼个体可达对照鱼的10倍~30倍。转基因鱼摄入的食物能用于生长的部分高于非转基因鱼,也就是饵料利用率高。转基因鱼蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼,转基因鱼比对照鱼能更有效地利用蛋白质饲料:在投喂低蛋白质(20%)饲料时,转基因鱼通过增加摄食量取得较高的特定生长率;投喂高蛋白质(40%)饲料时,转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率。转GH基因鱼体内蛋白质含量增加。但是鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的,需研究的是转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。只有解决了生态安全性问题,才能真正使转基因鱼广泛应用于渔业生产。在多倍体育种方面,我国自20世纪70年代中期开始,已在草、鲤、鳙、水晶彩鲫和白鲫等近20种鱼类中获得三倍体和四倍体实验鱼。从目前的研究来看,多倍体鱼类对控制过度繁殖、促进生长、延长寿命以及改进鱼肉品质等都是有效的。总的来说,我国鱼类多倍体育种研究进展较快,且开始进入实用性阶段,如刘筠等最近培育成功的三倍体“湘云鲫”。
(1)转基因鱼成功的物质基础是______。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质,若将人的GH基因转移到鱼体中,则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是______,并写出遗传信息传递和表达的过程_______。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率,以致其生长速度高于非转基因鱼,蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其原因是_______。
(4)鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的,试分析引起生态安全性问题的原因是_______。
正确答案
(1)遗传物质是DNA
(2)1146
(3)合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质的合成
(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,具有生长优势,使其捕食对象大量减少,与其他物种竞争加剧,引起生态危机
(选做题)香蕉原产热带地区,是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响,对香蕉生长发育影响很大。由香蕉柬顶病毒(BBTV,单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病,对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体,由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式,缺少遗传变异性,因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平,具有重要意义。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。
(2)脱毒香蕉苗的获得,可采用_______的方法,此方法的依据是_______和_______。
(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量,请问可用哪些方法检测病毒的存在?(列举两种方法)
(4)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,该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。(列举两点)
(5)如何利用arp基因,通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株?在运用转基因香蕉的过程中,在生态安全方面可能会出现什么问题?(列举两点)
(6)从细胞工程的角度出发,简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。另外,抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期,请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。
正确答案
(1)选取香蕉外植体,通过诱导脱分化产生愈伤组织,然后通过调整植物激素比例,再分化形成芽和根,获得大量试管苗(或通过诱导大量形成胚状体,制成人工种子,适宜条件下萌发长成幼苗)。
(2)茎尖(分生组织)组织培养 茎尖不带病毒(或病毒在植物内分布不均匀) 植物细胞全能性
(3)①.BBTV病毒基因的检测(DNA分子杂交技术);②.BBTV病毒蛋白的检测(获得抗血清,利用抗原-抗体的杂交反应,判断病毒是否存在)。
(4)①.选择NaCl溶液的合适浓度,利用DNA和其他杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性,达到分离目的;②.加入一定量酒精,使部分蛋白质杂质溶解下酒精,与DNA分离;③.加入蛋白酶,除去蛋白质杂质的干扰;④.控制DNA提取的温度,使大多数蛋白质杂交变性。
(5)将afp基因插入土壤农杆菌的质粒,构建表达载体,通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞,成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。
生态安全问题包括:①.外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移);②.转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能;③.转基因植株扩散对生物多样性的影响;④转基因植物残体或分泌物对环境的影响
(6)体细胞杂交育种,其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种(或体细胞诱变育种,其依据是利用诱变剂等方法使香蕉离体培养细胞发生基崮突变,然后筛选培育出抗寒品种)。
蛋白质工程方法的步骤为:①.果胶裂解酶蛋白的功能分析;②.果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计;③.果胶裂解酶基因的改造。
(选做题)现代生物科技专题
(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的___,然后改变植酸酶的___,从而得到新的植酸酶。
(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是____。请简述获得转基因植株的完整过程。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过____转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过_____方法,从而一次得到多个转基因猪个体。
(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生态环境有何影响?
正确答案
(1)空间结构 氨基酸序列
(2)农杆菌介导的转化法 外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→大豆植株再生鉴定
(3)显微注射法 胚胎分割
(4)减少环境中磷的污染,但基因可能扩散到环境中。
下图a示基因工程中经常选用的运载体——pBR322质粒,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中,将使该基因失活,而不再具有相应的抗性。为了检查运载体是否导入原本没有Ampr和Tetr的大肠杆菌,将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上,得到如图b的结果(黑点表示菌落)。再将已灭菌的绒布按到图b的培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布平移按到含四环素的培养基上培养,得到如图c的结果(空圈表示与b对照无菌落的位置)。据此分析并回答:
(1)pBR322质粒的基本组成单位是__________,它控制着_______________等性状。该基因工程中,质粒上的Ampr、Tetr称为___________基因。
(2)与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是_________________________,由此说明目的基因插入了_________中,此大肠杆菌导入了________(填重组、没有重组)质粒。
(3)若用pBR322质粒作为载体,通过基因工程生产食品,是否存在食品安全性问题,试说明理由。__________________________________。
正确答案
(1)脱氧核苷酸 抗氨苄青霉素和抗四环素 标记
(2)能抗苄青霉素,但不能抗四环素 Tetr 重组
(3)存在,Ampr、Tetr控制合成的物质在人体内发挥作用,使人体内的细菌抗药性增强,服用的药物药效减弱(或不存在,Ampr、Tetr控制合成的物质被消化而失去作用)
对番茄的研究中发现,害虫损伤番茄的叶片后,叶上的细胞壁能释放一种类激素因子,这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上,启动蛋白酶抑制剂的基因,开始高效合成蛋白酶抑制剂,并在茎叶中迅速积累,以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,因此害虫取食后,就会因无法消化食物而被杀死。人们尝试着将蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,让玉米获得与番茄相似的抗虫性状,以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题。
(1)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米细胞内时,最常采用的方法是__________。
(2)将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,使玉米形成新的性状,这种变异属于___________。
(3)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著,有人认为抗虫玉米是无虫玉米,不必防治害虫。你是否赞成这种说法?说明理由。____________,____________________。
(4)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗?试用学过的知识进行简要的分析说明。__________________________。
正确答案
(1)农杆菌转化法
(2)基因重组
(3)不赞成 转基因玉米能抵抗玉米螟,并不能抵抗所有的害虫。
(4)(答案合理即可)
①.有道理,这种转基因玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶的抑制剂,食用后可能抑制人体消化酶的活性,使人无法对食物进行消化而出现患病。
②.无必要,这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎叶中,而人类食用的是其果实(种子)加工而成的食品,因此不会影响人体对食物消化。
③.无必要,因为人与害虫消化酶的结构存在差异,玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,但对人很可能无影响。
④.无必要,人类食用的通常是煮熟后的玉米食品,玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏,因此不会对人的消化造成不良影响。
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