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专题4生物技术的安全性和伦理问题,【知识梳理】一、转基因生物的安全性1.转基因成果：(1)转基因微生物方面。制造出_，如清除石油污染的_等。使用_的微生物生产稀缺的生化药物，即_。,重组微生物,假单胞杆菌,DNA重组,基因制药,(2)转基因动物方面。培育出生长迅速、_的转基因家畜、家禽，如转基因牛、猪、鸡、鲤鱼、鲫鱼等。把转基因动物(如奶牛)变成_，让它们的奶中富含某种营养物质、_或人类所需要的_。(3)转基因植物方面。成果：培育出了大批具有_、_、抗除草剂、_等全新性状的农作物。推广国家及品种：转基因农作物种植面积较大的国家有美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度和_，以转基因_最多，其次是转基因棉花和油菜。,营养品质优良,生物反应器,珍贵药物,蛋白质,抗虫,抗病,抗逆,中国,大豆和玉米,2.对安全性问题的争论：(1)转基因生物与食物安全。反对“_”。担心出现_。担心出现新的_。担心_改变。侵犯宗教信仰者或素食者的权益。,实质性等同,滞后效应,过敏原,营养成分,(2)转基因生物与生物安全。可能扩散到新的生态区域，破坏_。成为“入侵的外来物种”，威胁_。导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病毒杂交，重组出有害的_。可能通过花粉传播进入杂草，形成“_”。(3)转基因生物与环境安全：转基因生物可能会对_的稳定性和_造成破坏。,生态平衡,其他生物的生存,病原体,超级杂草,生态系统,人类生活环境,3.理性看待生物技术：(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题，要_，不能因噎废食。(2)制定_，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。,趋利避害,政策和法规,二、关注生物技术的伦理问题,生殖性,治疗性,不成熟,染色体,胚胎,骨髓造血干细胞,基因检测,基因歧视,伦理道德,三、禁止生物武器生物武器的种类(连线)：,【速记卡片】1.转基因生物存在安全性问题的三个原因：(1)目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。,2.转基因生物在食物安全方面可能存在的四个问题：(1)出现滞后效应。(2)出现新的过敏原。(3)营养成分可能改变。(4)把动物蛋白基因转入农作物会侵犯素食者的权益。3.克隆技术的两个应用：(1)治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞和组织用于治疗疾病。(2)生殖性克隆是指将克隆技术用于生育，即用于产生人类个体。,考点一转基因生物的安全性问题1.转基因生物的优缺点：,2.对待转基因生物的正确态度：(1)对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的，关键是社会应有正确的舆论导向，从而促进科学技术的发展。(2)国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。(3)在转基因生物或其产品研究过程中，科学家要自觉遵守科学研究道德。,3.转基因生物与食物安全的两种观点：,4.转基因生物与生物安全的两种观点：,5.转基因生物与环境安全的两种观点：,【高考警示】安全性常见误区(1)引入外来物种增加生物多样性：如果引进的生物会破坏环境或者对当地生物造成生存影响，可能会造成生物多样性的锐减。(2)转基因生物具有危害阻止技术的发展：应用正确态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。,【考题回访】(2015南宁模拟)害虫损伤番茄的叶片后，组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。,请结合上面的材料回答：(1)转移了番茄蛋白酶抑制剂基因的玉米合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是，合成的化合物还需要在中加工才具有生物活性。(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于技术，这种变异在生物学上称为。(3)在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草是否也会出现抗玉米螟性状？原因是什么？_。,(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应。你认为种植该玉米的农田是否还需要进行防虫管理？理由是什么？_。(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧有无道理？请简要说明理由。_。,【解题指南】本题以转基因玉米为例，主要考查转基因技术的安全性问题。解题思路如下：从生物安全、食物安全、环境安全三方面分别讨论利与弊，结合问题，规范作答。第(3)(5)题属于开放性问题，答题时应认真读取题干信息，并对信息进行加工，整合出题目考查意图。问题的答案具有不确定性，关键是叙述清楚支持自己观点的理论或事实证据。,【解析】(1)番茄蛋白酶抑制剂的本质为蛋白质，其合成部位为核糖体，但还需要在内质网、高尔基体中加工才具有生物活性。(2)由材料可获得信息，抗玉米螟玉米品种的培育运用的是转基因技术，这种技术的原理是基因重组。(3)(5)题属于开放性问题，答案不唯一，只要有道理即可。(4)抗玉米螟玉米能抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫，故种植抗玉米螟玉米的农田仍需要进行防虫管理。,答案：(1)核糖体内质网和高尔基体(2)转基因基因重组(3)(答案不唯一)不会。不同物种之间存在生殖隔离，玉米的花粉不能传递给杂草(或会。蛋白酶抑制剂基因通过玉米的花粉传递给杂草，使杂草获得抗虫基因，从而表现出抗虫性状)(4)需要。转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害虫(5)(答案不唯一)有道理。这种玉米的子粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体蛋白酶的活性，影响人体健康(或没有道理。人蛋白酶与玉米螟蛋白酶结构不同，玉米中的蛋白酶抑制剂对人体蛋白酶无影响),【加固训练】1.(2015洛阳模拟)阅读以下材料，回答问题：自第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼的研究取得长足进步，如转入生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。目前，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。,(1)转基因鱼成功培育的物质基础是。(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基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是。(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，以至生长快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是_。,(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问题，试分析引起生态安全性问题的原因。_。(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因。_。,【解题指南】解答本题需明确：(1)GH的作用：GH能够促进鱼类生长。(2)三倍体鱼的特点：高度不育，基因不会扩散到其他物种。,【解析】(1)鱼类的遗传物质都是DNA，是转基因鱼成功的物质基础。(2)控制含有191个氨基酸的蛋白质合成的基因中，含有的脱氧核苷酸数至少为1916=1146。(3)转基因鱼转入了生长激素(GH)基因，合成大量的生长激素，使蛋白质的转换效率提高，结果鱼的生长速度加快。(4)鱼类易于逃逸、扩散，与同种野生鱼杂交，容易引起生态危机。(5)三倍体鱼由于减数分裂过程中联会紊乱而不能产生正常的生殖细胞，表现为高度不育，这样就保障了生态安全。,答案：(1)遗传物质都是DNA(2)1146(3)合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成(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，引起生态危机(5)三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争而引起生态危机,【延伸探究】(1)题中所涉及的安全性属于转基因生物安全性的哪一个方面？提示：环境安全。(2)将GH基因导入鱼的适宜方法是什么？提示：显微注射法。,2.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，美国康奈尔大学Losey等人将转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)据报道，转基因作物大面积种植已有多年，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年转基因农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。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？_。,【解题指南】解答本题需要明确以下三点：(1)基因表达产物在进入人体之前需要进行水解。(2)基因工程的优点在于对生物的定向改造。(3)转基因生物的安全性存在于哪些方面。,【解析】(1)转基因食品绝大多数是安全的，人们从食物中获得的是可以吸收的小分子物质，这些物质在不同生物体内多数是相同的，对人类无害；转基因食品只是增加了少量对人类无害的基因，产生了特定蛋白质，不会从根本上改变生物的性质。(2)转基因生物可以按照人们的意愿定向地改造其遗传特性，所以对人们来说，有很大的好处。(3)由于转基因技术还不是很成熟，需要特别控制其副作用。,答案：(1)转基因食品被煮熟之后，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；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生物等，使得生物多样性受到破坏等,考点二关注生物技术中的伦理问题1.克隆人：(1)克隆人的培育过程：,(2)试管婴儿与克隆人的比较：,2.比较设计试管婴儿技术与试管婴儿技术：,【高考警示】(1)设计试管婴儿和基因检测在应用方面并非完全不同：两者都可用于避免遗传病患儿的出生，从而降低人类遗传病发病率。(2)试管婴儿和克隆人的形成过程并不相同：前者进行减数分裂和受精作用，而后者只进行有丝分裂。,【考题回访】(2015信阳模拟)“试管婴儿”技术是将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在体外完成受精，并在体外培养，使其发育到如图所示的时期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答：,(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是()A.有性生殖B.组织培养C.克隆技术D.基因工程(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，进而形成器官和系统。从细胞水平看，卵裂的分裂方式是。,(3)图示时期是胚胎发育的期。(4)在该图下一时期，b细胞最可能成为胚层的一部分。(5)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_。双胞胎的性别是否相同？。(6)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是什么？_。,【解题指南】解答本题应关注以下两个方面：(1)明确内细胞团和滋养层的发育方向。(2)“试管婴儿”技术和“设计试管婴儿”技术的区别。,【解析】(1)试管婴儿技术实际是体外受精，即经过精卵结合，所以是有性生殖。(2)卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育，细胞数目不断增多，此时的细胞分裂方式为有丝分裂。(3)图示时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期。(4)图示胚胎发育过程中，b细胞从囊胚表面运动到内部，形成一层内层细胞，最终形成内胚层。,(5)将一个受精卵发育形成的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别相同。(6)滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别会引起性别比例失调，且违反了伦理道德。答案：(1)A(2)有丝分裂(3)囊胚(4)内(5)胚胎分割移植相同(6)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德,【延伸探究】(1)题干所述的卵细胞应该是哪种细胞？提示：次级卵母细胞。(2)治疗性克隆与克隆人在操作技术上的区别是什么？提示：克隆人形成过程是将早期胚胎培育成个体，而治疗性克隆是将早期胚胎定向分化成特定的组织、器官。,【方法技巧】治疗性克隆和生殖性克隆的判断技巧(1)从目的判断。治疗性克隆是为了治疗人类疾病；生殖性克隆是用于生育和产生新个体。(2)从所用手段判断。治疗性克隆所用手段有核移植、早期胚胎培养、从胚胎中获取胚胎干细胞进行体内或体外诱导分化；生殖性克隆所用手段有核移植、早期胚胎培养和胚胎移植。,【加固训练】1.(2015吉林模拟)转基因食品的安全性目前已成为人们争论的焦点之一，但这样并不能阻止转基因技术应用于生产实践的种种尝试，转基因小牛的诞生就是其中的一例。人的血清白蛋白在临床上需求量很大，通常从人血中提取。由于艾滋病病毒(HIV)等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重。如果应用基因工程和克隆技术，将人们的血清白蛋白基因导入乳牛细胞中，那么利用牛的乳汁生产血清白蛋白就成为可能。大致过程如下：,将人的血清白蛋白基因导入雌奶牛胚胎细胞，形成重组细胞；取出重组细胞的细胞核，注入去核牛卵细胞中形成重组细胞；电脉冲刺激重组细胞，促使其形成早期胚胎；将胚胎移植到母牛的子宫中，最终发育成转基因小牛。,请分析回答：(1)重组细胞是通过工程中的转基因技术，实现了奶牛胚胎细胞中的DNA与_重组。在转基因技术中，将目的基因整合到质粒上时需要的工具酶是。(2)重组细胞是通过工程中的技术，使重组细胞的细胞核与去核牛卵细胞的融合。在细胞的融合过程中，可以采用物理的电刺激、化学的聚乙二醇诱导和生物的作为诱导剂。,(3)实验过程中，重组细胞的细胞核需要植入“去核牛卵细胞”中，原因主要是(有两个正确答案)()A.卵细胞的细胞个体较大，易于操作B.卵细胞的细胞核染色体数目比较少，容易取出C.利用卵细胞质诱导和激发重组细胞的“全能性”D.只有生殖细胞，才能在母牛子宫中形成胚胎,【解题指南】(1)将人的血清白蛋白基因导入雌性奶牛胚胎细胞，形成重组细胞，该过程采用了基因工程中的转基因技术，其原理是基因重组；(2)取出重组细胞的细胞核，注入去核牛卵细胞中，形成重组细胞，该过程采用了细胞工程中的核移植技术，其原理是动物细胞的细胞核具有全能性；(3)要形成转基因克隆奶牛还需要采用早期胚胎培养技术和胚胎移植技术。,【解析】(1)重组细胞是通过基因工程中的转基因技术，实现了奶牛胚胎细胞中的DNA与人的血清白蛋白基因重组。将目的基因整合到质粒上时需要DNA连接酶。(2)重组细胞是通过细胞工程中的核移植技术，使重组细胞的细胞核与去核牛卵细胞的细胞质融合。诱导动物细胞融合的方法：物理法(电激、离心、振动)、化学法(聚乙二醇)和生物法(灭活的病毒)。(3)实验过程中，重组细胞的细胞核需要植入“去核牛卵细胞”中，选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富；含有促使细胞全能性表达的物质。,答案：(1)基因人的血清白蛋白基因DNA连接酶(2)细胞核移植细胞质灭活的病毒(3)A、C,2.克隆羊“多利”的问世引起了许多人对“治疗性克隆”的关注。下图所示为人类“治疗性克隆”的大致过程，请据图回答下列问题。,(1)A过程表示，由此产生的重组细胞的主要遗传物质来自图中的。(2)图中B过程表示的生物技术名称是；C过程表示定向诱导技术，其诱导的对象是。(3)如果进行生殖性克隆，则不需要进行定向诱导，但必须进行，使得胚胎能正常发育成完整个体，该操作一般在期进行。,(4)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？_。,【解析】(1)A过程表示细胞核移植技术，得到的重组细胞的遗传物质主要来自乙。(2)B过程是重组细胞经过动物细胞培养发育成胚胎的过程，C过程是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织、器官的过程，即治疗性克隆过程。(3)胚胎在囊胚或桑椹胚阶段可以通过胚胎移植技术转移到其他母体内继续发育，直至形成完整的个体，这是生殖性克隆。(4)脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用)，故用脐带血治疗白血病符合伦理道德。,答案：(1)细胞核移植乙(2)动物细胞培养内细胞团(或胚胎干细胞)(3)胚胎移植桑椹胚或囊胚(4)符合。因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用，符合伦理道德),【备选考点】生物武器的种类、特点和局限性1.种类：致病菌、病毒、生化毒剂、经过基因重组的致病菌。2.特点：(1)致病力强、传染性大；(2)污染面广、危害时间长；(3)难以防治；(4)具有一定的潜伏期；(5)受自然条件影响大。3.局限性：(1)易受环境条件影响；(2)受地形、方向等多条件影响；(3)使用不易控制，使用不当可危害本方安全。,【考题回访】(2015聊城模拟)多年来，每天的食品中含60%80%的转基因成分，对此，许多美国人竟一无所知。(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度，反映了转基因食品在安全性方面是的。(2)科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧，可能原因是什么？_。,(3)转基因食品或转基因生物武器都要应用DNA重组技术，该技术的基本工具是什么？。(4)中美两国元首在关于禁止生物武器公约议定书的联合声明中，重申在任何情况下、生物武器。,【解析】(1)美国人对转基因食品的这种漠视态度，反映了转基因食品是相对安全的。(2)由于转基因生物存在的潜在风险：如生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反应、疾病流行等，所以科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧。(3)DNA重组技术的基本工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。(4)中美两国元首在关于禁止生物武器公约议定书的联合声明中，重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器。,答案：(1)相对安全(2)转基因生物存在的潜在风险：如生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反应、疾病流行等(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体(4)不发展不生产不储存,
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