2018年11月,世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿诞生。这项研究用到了能够精确定位并修饰基因的基因编辑技术即基因编辑时用约为头发二十分之一细的针把Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵中,对CCR5基因进行修改,预期婴儿出生后能天然抵抗艾滋病病毒。请回答下列问题:
(1)艾滋病病毒的遗传物质是______,因为__________________________,所以至今还未研发出有效预防艾滋病的疫苗。
(2)基因编辑时,若要去除基因中的部分序列,则可能用到的酶有_________。
(3)基因编辑时,将Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵的方法是______,用受精卵作为受体细胞的原因是_____________________________________。
(4)基因编辑婴儿的诞生过程,用到的生物工程技术有______。该项研究引发社会各界的诸多争议,请你从伦理学角度谈谈对基因编辑婴儿诞生的看法____________________。
RNA RNA是单链,结构不稳定,容易突变 限制酶和DNA连接酶 显微注射法 受精卵分化程度低,全能性高 早期胚胎培养、胚胎移植、转基因技术 违背了医疗实验伦理的规范;没有遵守科学伦理;可能危及科学与社会的关系,损害中国的国际科学声誉;可能会制约医学界对艾滋病治疗的进一步研究
【分析】
基因工程--又叫DNA重组技术,是指按照人们的意愿,进行严格的设计,并通过体外DNA重组和转基因等技术,赋予生物以新的遗传特性,从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品.
动物核移植的概念:将动物的一个细胞的细胞核移入一个去掉细胞核的卵母细胞中,使其重组并发育成一个新的胚胎.这个新的胚胎最终发育为动物个体.核移植得到的动物称克隆动物.
转基因动物培育选用受精卵作为受体细胞,不需要克隆,两个过程都没有减数分裂,该过程将重组细胞培养成胚胎过程,需要动物细胞培养和胚胎移植过程.
【详解】
(1)艾滋病病毒的遗传物质是RNA,因为RNA为单链结构,分子结构不稳定,容易发生突变,所以至今还未研发出有效预防艾滋病的疫苗。
(2)因编辑时,若要去除基因中的部分序列,同时将缺口缝合起来,因此可能用到的酶有基因剪刀-限制酶和基因针线-DNA连接酶。
(3)基因编辑时,将Cas9蛋白和特定的引导序列注射到受精卵的方法是显微注射法,用受精卵作为受体细胞的原因是受精卵分化程度低,全能性高。
(4)基因编辑婴儿的诞生过程,用到的生物工程技术有早期胚胎培养、胚胎移植、转基因技术。该项研究引发社会各界的诸多争议,基因编辑婴儿诞生的看法违背了医疗实验伦理的规范;没有遵守科学伦理;可能危及科学与社会的关系,损害中国的国际科学声誉;可能会制约医学界对艾滋病治疗的进一步研究。
【点睛】
本题虽然题干信息起点较高,但最终落脚点仍然是考查胚胎工程相关知识,意在考查考生识记和理解能力,此题容易混淆,基本知识必须扎实,易混知识必须区分清楚。
知识点拨:
1、植物组织培养的注意事项:
(1)接种时应注意的事项:①接种室要消毒;②无菌操作;③接种时要防止交叉污染;④接种完立刻盖好瓶口。
(2)外植体接种前,需要将接种室、接种箱灭菌和对外植体消毒的操作:
①接种前一天,将接种室的四个角落用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
②接种前1小时,在接种室内用喷雾器喷洒来苏水;桌椅也用来苏水擦拭;接种箱内用甲醛溶液和高锰酸钾熏蒸。
③将灭菌室和接种箱内用紫外灯灭菌。
④接种前,操作者用肥皂清洗双手,擦干,再用酒精棉球擦拭双手。
⑤用次氯酸钠溶液将外植体消毒。
2、在离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织的过程中,需要的条件:①消毒灭菌;②一定浓度的植物激素;③适宜的温度;④充足的养料。
3、影响植物组织培养的因素:①培养基配制;②外植体选取;③激素的运用;④消毒;⑤温度、pH、光照。
4、植物组织培养中植物激素使用:物组织培养中关键性激素是生长素和细胞分裂素;同时使用生长素和细胞分裂素时,两者用量的比例影响植物细胞的发育方向;先使用细胞分裂素,后使用生长素,细胞既分裂5、植物组织培养过程中分化成的幼苗需要移栽,移栽时,应先将培养瓶的封口膜打开一段时间,让试管苗在培养间生长几日;移栽时需用流水清洗根部的培养基;最后幼苗需移植到消过毒的新环境下生活一段时间,等幼苗长壮后再移栽到土壤中。
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Bt 毒素是由苏云金芽胞杆菌产生的一种毒蛋白,对多种昆虫具有较强的杀伤力,而对人和其它脊椎动物没有毒性。
(1)以Bt毒蛋白为有效成分的农药长期使用,会导致害虫种群____,使药效减弱直至丧失,无法在生产中继续使用。
(2)以家蚕为材料,研究昆虫抗药性遗传特性。测定生命力大致相同的多品种家蚕幼虫致死50%的Bt浓度(LC50),结果如下:
家蚕品种 | A | B | C | D | E | F | G | H |
LC50(mg/L) | 59.4 | 37.5 | 94.2 | 118.6 | 118.6 | 118.7 | 129.0 | >375 |
①研究人员欲选择敏感型和抗药型家蚕为亲本进行杂交实验,据上表结果,最好选择家蚕品种是_______。
②杂交实验及结果如下表:
亲本 | 实验一 ♀抗药型×♂敏感型 | 实验二 ♀敏感型×♂抗药型 | 实验三 实验一的F1×抗药型 | 实验四 实验二F1×敏感型 | 实验五 实验一F1自交 | 实验六 实验二F1自交 | |
子代 | 抗药型 | 0 | 0 | 67 | 0 | 37 | 34 |
敏感型 | 80 | 80 | 83 | 150 | 113 | 116 |
实验一和实验二的结果表明,家蚕抗药型是由位于_____染色体上的_____性基因控制的;实验___ 的结果表明,F1产生两种配子且比例为1:1
(3)Bt毒蛋白与家蚕幼虫的中肠细胞特异性受体结合,使细胞膜穿孔,细胞裂解,幼虫死亡。为从分子水平上阐明家蚕产生抗药性的原因,研究人员从实验一亲本_____细胞中提取总RNA,获取cDNA,测定亲本受体基因碱基序列如图。
起始密码子 | 终止密码子 | 酪氨酸密码子 |
AUG/GUG | UAA/UAG | UAU/UAC |
从分子水平推测家蚕抗药性产生的原因____________________________
(4)依据Bt受体基因设计的靶向sgRNA,可以与限制酶Cas9结合,定点切除受体基因的39个核苷酸。sgRNA 和 Cas9 mRNA 的混合物注射到______型家蚕受精卵中,若其发育成的家蚕幼虫表现为________,则进一步证明上述推测成立。
(5)基因编辑技术能精确靶向修饰生物体基因组特定位点,人为改造生物体的遗传信息。请从利弊两方面说明该技术的应用是一把“双刃剑”__________