试卷为双语(马来文/英文);课程以英语授课。

中五 · 范例作答

遗传技术,范例作答

遗传技术的完整范例作答,原创结构题与作文题,标出评分要点关键词。

本主题如何考查

  • 详细给出基因工程的具体例子,而不只是说出技术名称。
  • 逐步解释如何用细菌生产胰岛素等人类蛋白质。
  • 在平衡的作答中,以遗传技术某个具体益处对照某个具体担忧。
  • 解释基因治疗如何在细胞层面纠正遗传病。
  • 描述 DNA 指纹分析如何从 DNA 样本中鉴定出某一个人。
  • 区分生殖性克隆与治疗性克隆及其不同目的。

范例作答结构

  1. 看清指令词,按分作答,每分给一个清晰要点。
  2. 在解释之前,先准确定义关键生物术语。
  3. 按正确顺序解释过程或原因,使用准确的术语。
  4. 必要时加上有标签的图或范例。
  5. 以题目要求的联系收尾(原因→结果、结构→功能)。

完整范例作答

1

解释基因工程与选择育种有何不同。

[4]
显示答案

**基因工程**在实验室中直接改变生物的基因,最常见的方式是把基因从一种生物转移到完全不同的另一种生物,因此能够跨越物种界限。**选择育种**则只能利用群体中已经存在的遗传变异,在许多世代间挑选用于繁殖的个体,无法引入无关物种的基因。因此,基因工程在实验室的一个步骤中就能实现选择育种根本无法实现的改变。

基因工程选择育种现有变异物种界限

2

逐步描述如何用细菌生产人类胰岛素。

[6]
显示答案

编码**胰岛素**的人类基因先用特定的酶从人类DNA中剪切出来。再用另一种酶把这个基因插入细菌**质粒**(细菌中一小段环状DNA),形成**重组DNA**。重组质粒被送回细菌体内,让细菌在受控条件下繁殖。随着细菌增殖,每个细菌都读取该人类基因并生产人类胰岛素,之后加以收集并提纯,供糖尿病患者使用。

基因质粒重组DNA细菌胰岛素

3

以质粒为例,解释基因工程中“载体”的含义。

[4]
显示答案

**载体**是用来把选定的基因转移到宿主细胞中的运输工具,使该基因能在那里被复制与表达。**质粒**是细菌中一小段与主染色体分开、独立存在的环状DNA,是载体的标准例子:一旦基因被插入其中,质粒就把该基因带入宿主细菌,并在宿主细胞每次分裂时自动被复制。

载体质粒宿主细胞运输工具

4

解释Bt棉花是如何产生的,以及它为农民带来什么益处。

[5]
显示答案

**Bt棉花**是通过把土壤细菌的一个基因插入棉花植株的DNA而产生的,使植株自身产生一种对特定害虫幼虫有效的天然**毒素**。由于毒素在植株体内产生,种植Bt棉花的农民需要施用的化学**杀虫剂**大大减少,从而降低成本,也减少了释放到环境中的杀虫剂量。

Bt棉花基因毒素害虫杀虫剂

5

举出一个不涉及基因工程的生物技术例子,并解释它为何仍属于生物技术。

[4]
显示答案

利用酵母使面包发起或制作酸奶的**发酵**,是完全不涉及基因工程的生物技术例子。它之所以算作**生物技术**,是因为它利用了活的生物,酵母,及其天然产物来达成实际目的,这正是生物技术的定义;基因工程只是这个范围广泛得多的领域中的一个现代分支。

生物技术发酵酵母活的生物实际目的

6

以平衡的方式讨论遗传技术的一个益处与一个担忧。

[5]
显示答案

遗传技术的一个**益处**是,被改造携带人类胰岛素基因的细菌,能比从动物器官提取更便宜、更可靠地生产胰岛素,帮助更多糖尿病患者获得治疗。一个**担忧**是转基因生物对周围环境的未知长期影响,例如插入的基因从作物扩散到其野生近缘种。平衡的作答会说出这两点,并简要解释各自为何重要,而不是只论证单方面。

益处担忧平衡具体例子

7

解释为什么基因治疗不会自动改变患者体内的每一个细胞。

[4]
显示答案

**基因治疗**通过把一份可运作的基因副本插入**特定细胞或组织**来治疗遗传病,目的是在该处替代或支持一个缺陷基因的功能,而不是一次性改变整个身体。由于该治疗是有针对性的,而非覆盖全身,它不会自动改变患者拥有的每一个细胞,也不会自动遗传给患者的子女。

基因治疗特定细胞缺陷基因不遗传

8

解释DNA指纹分析如何能在不改变任何基因的情况下鉴定一个人。

[4]
显示答案

**DNA指纹分析**提取一个人的DNA样本,用酶在特定位点将其切割,再把所得的重复序列**图谱**与参照样本比较;它只是读取并比较已经存在的图谱,不会添加、去除或改变任何基因。由于这种图谱对每个人(同卵双胞胎除外)都是独一无二的,两个图谱高度吻合就强烈提示样本来自同一个人或关系密切的亲属。

DNA指纹分析独特图谱比较未改变基因

能得分的用语

  • 基因工程: 基因工程是在实验室中有意、直接改变生物的基因,最常见的方式是把有用的基因从一种生物转移到另一种,使接受者获得原本没有的新特征。这不同于选择育种,后者只能利用族群中已经存在的遗传变异。被转移的基因可以来自细菌、植物或动物,并为特定目的跨越物种界限被移植。
  • 重组 DNA: 重组 DNA 是通过特定的酶把来自一个来源的基因剪切下来,再拼接到来自另一个来源(常是细菌质粒)的 DNA 中而形成的。插入宿主细胞后,重组 DNA 会与宿主自身的基因一起被复制和读取。
  • 应用: 实际应用包括改造细菌以生产人类胰岛素与生长激素、改造作物以获得抗虫性、耐除草剂性或更好的营养成分,以及改造酶用于洗涤剂与食品生产等工业流程。每种应用都始于相同的基本技术:先找出有用的基因,再把它转移并在新宿主中表达。例如,Bt 棉花经改造能产生对抗特定害虫幼虫的天然毒素,使其成为全球种植面积最广的转基因作物之一。
  • 生物技术: 生物技术是更广泛地利用生物、细胞或其产物来达成实际目的,既包括发酵制作面包与酸奶等传统工艺,也包括基因工程与酶技术等在工业规模上使用的现代技术。
  • 益处: 益处包括更便宜、更可靠地生产胰岛素与疫苗等药物,产量更高、更具韧性的作物以支持粮食安全,以及通过基因治疗等方法为某些遗传病带来新的治疗方式。生物技术生产的工业用酶也能使制造流程更快、耗能更少。
  • 伦理与安全问题: 担忧包括转基因生物对健康或环境中其他物种的未知长期影响、富裕国家与贫困国家之间获取昂贵新技术的机会不均,以及在多大程度上改变生物才算恰当的更广泛问题。
  • 基因治疗: 基因治疗通过把一份可运作的基因副本插入患者细胞,以替代或支持有缺陷的基因来治疗遗传病。它针对特定细胞或组织而非整个身体,因此并不会自动改变患者的每一个细胞,也不会遗传给患者的子女。这一领域的研究仍在积极进行中,相较于传统医学,获广泛批准的基因治疗方法数量仍然有限。
  • 转基因(GM)作物: 转基因作物被插入了有用的基因,例如对特定害虫的抗性、对除草剂的耐受性,或更高的某种营养成分含量。每种转基因作物都会分别接受检测与监管,而不是作为一个类别被笼统判定为安全或不安全。

常见问题

什么是基因工程?
基因工程是有意改变生物的基因,通常把一种生物的基因取出并插入另一种,使后者获得新特征。例如,可把人类的胰岛素基因放入细菌,细菌随后产生人类胰岛素。它在实验室中直接进行,不同于选择育种。这使科学家能够在差异极大的物种之间转移特征,而这是天然育种不可能做到的。
如何用细菌生产胰岛素?
把编码胰岛素的人类基因剪出并插入称为质粒的细菌 DNA 小环,形成重组 DNA。将质粒放回细菌,让细菌繁殖。随着细菌增殖,它们读取人类基因并产生人类胰岛素,再收集提纯供糖尿病患者使用。
对遗传技术有哪些担忧?
遗传技术带来药物与改良作物等明确益处,但也引发担忧。这些包括对人类健康的可能影响、对环境与其他物种未知的长期影响,以及在多大程度上改变生物才算恰当的伦理问题。好的作答会权衡益处与这些担忧,而非只站一方。

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