生物技术的安全性和伦理问题

知识研读知识研读(对应学生用书对应学生用书P173)专题专题生物技术的安全性和伦理问题生物技术的安全性和伦理问题1转基因生物的安全性问题。2生物武器对人类的威胁。3生物技术中的伦理问题。课程标准课程标准(即即时巩固解析巩固解析为教教师用用书独有独有)考点一考点一转基因生物的安全性及生物武器一、转基因生物存在安全性的原因1目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。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往往是随机的。二、理性看待转基因生物1转基因生物的优缺点分析考点整合考点整合优点缺点1.解决粮食短缺问题2.减少农药使用，减少环境污染3.增加食物营养，提高附加值4.增加食物种类，提升食物品质5.提高生产效率，带动相关产业发展1.可能产生新病毒或新过敏源2.可能产生抗除草剂的杂草3.可能使疾病的传播跨越物种障碍4.可能会损害生物多样性2.对待转基因生物的正确态度是趋利避害，不能因噎废食。三、生物武器1种类种类例证病菌炭疽杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌病毒天花病毒、动物痘病毒生化毒剂肉毒杆菌毒素经基因重组的致病菌通过转基因技术改造的蜡状杆菌、重组流感病毒2.特点(1)传染性强。(2)污染面广。直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米。在适当条件下，生物战剂存活时间较长，不易被发现。(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)生物武器主要指病原微生物，所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。(2)受地形、风向等多种条件影响。(3)生物武器使用不易控制，使用不当可危害本方安全。【案例1】对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子，这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了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。人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，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截取及连接到玉米的DNA中用到的酶分别是_、_。(2)若检测转入的蛋白酶抑制剂基因是否转入，应采用_法，若检测蛋白酶抑制剂基因是否表达，应采用_技术。(3)将番茄的蛋白酶抑制基因转入玉米细胞时，最常采用的方法是_，除此之处还有_和_等。(4)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法？说明理由。(5)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。【解析解析】(1)目的基因用限制性核酸内切酶切取，然后在DNA连接酶的作用下与受体DNA相结合。(2)目的基因导入是否成功，可采用DNA分子杂交法；检测mRNA是否翻译可采用抗原抗体杂交技术。(3)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，除此之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。(4)玉米获得的抗虫性状，仅对玉米螟有效，对于其他害虫无抗性，所以仅起到一定的生态效益，还要防治其他害虫。(5)转基因抗虫玉米的安全性问题具有两面性，可能存在问题，如干扰人体消化系统；也可能没必要担忧，因为人类与害虫的消化酶存在差异，或目的基因表达的蛋白酶抑制剂经玉米煮熟后结构被破坏，不会对人的消化造成影响。本题具有开放性，回答时，要结合所学知识深入分析。【答案答案】(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)DNA分子杂交抗原抗体杂交(3)农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法(4)不赞成。转基因玉米能抵抗玉米螟，但并不能抵抗所有的害虫。(5)有道理。这种转基因玉米的果实中可能含有蛋白酶抑制剂，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患病。没必要。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，但对人可能无影响。没必要。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下已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响。【即时巩固1】德国科学家最近培育出一种可以生产乙肝疫苗的转基因胡萝卜，通过生吃或者榨汁食用，就可以达到接种疫苗的效果，简便易行。但科学家表示，该方法还需要进一步试验来验证疫苗的疗效。如图为乙肝疫苗的转基因胡萝卜生产过程的部分示意图：(1)a、b过程在遗传学上称为_、_，b过程需要以mRNA为模板，_为原料，还需要的条件是ATP、_、DNA聚合酶等。(2)除了图示方法可以获取目的基因外，请你再写出一种方法：_。(3)将乙肝疫苗的基因导入胡萝卜细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为_。(4)食用乙肝疫苗的转基因胡萝卜安全吗？为什么？_。【答案答案】(1)转录逆转录脱氧核糖核苷酸逆转录酶 (2)根据蛋白质中氨基酸序列可以推知基因的脱氧核苷酸序列，再进行化学合成(3)转化(4)转基因胡萝卜对人类的健康有害，因为：转基因作物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；作物中免疫或致敏物质可使人类机体产生变异反应或过敏反应(本题为主观题，答案只要合理即可)考点二考点二生物技术中的伦理问题一、克隆人1过程2分类 类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的治疗人类疾病用于生育，产生新个体水平细胞水平个体水平联系都属无性繁殖；产生新个体、新组织，遗传信息相同3.态度中国政府的态度是禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。二、试管婴儿与设计试管婴儿1试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个体，其主要目的是解决人类不孕夫妇的生育问题。2设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊目的要求的胚胎，进而生出所需类型的婴儿。三、基因检测1概念：指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子做检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因的情况的一种技术。2争论焦点 (1)基因检测能否达到预防疾病的目的。(2)是否引起基因歧视及其他危害。【案例2】“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在试管中完成受精，并在试管中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，并进而形成器官和系统。从细胞水平看，卵裂的分裂方式是_。(3)该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)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术？_。(填序号)体外培养人工授精胚胎移植核移植(6)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是_，双胞胎的性别是否相同？_。(7)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿技术”，二者对人类作用上的区别是什么？(8)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是什么？【解析解析】(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)此时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞团。(4)内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，囊胚期的下一时期为原肠胚期，内细胞团下方细胞即b细胞形成内胚层,将来继续发育成消化道、呼吸道上皮及胰腺等腺体。(5)试管婴儿的过程为率进行胚胎分割，如将一个受精卵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，性别完全相同。(7)考查了普通试管婴儿与设计试管婴儿的区别。(8)有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死是滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别等引起性别比例失调，违反了伦理道德。【答案答案】(1)A(2)有丝分裂(3)囊胚(4)内(5)(6)胚胎分割移植是(7)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病；后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断。(8)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德。【即时巩固2】请阅读下列资料回答问题：法国女科学家布里吉特布瓦瑟利耶宣称，世界上第一个“克隆婴儿”已经诞生，中外科学家对此的第一反应是对“克隆婴儿”的真实性表示质疑。而中国科学家大多表示“克隆人研究必须反对”。中国农业大学李宁教授刚刚完成一次成功的克隆牛实验，他认为，“世界上第一克隆人”到底是不是真的克隆人，还有待进行DNA指纹检测，即将克隆女婴的DNA与提供克隆体细胞“母亲”的DNA进行对比。只有完全吻合，才能证明这个女婴是真正的“克隆人”。(1)中国农业大学李宁教授所提到的DNA指纹检测实质上是对比_的相似程度，克隆女婴将来的性状与提供克隆体细胞“母亲”的性状是否完全相同？为什么？_。(2)克隆过程中应用的现代生物技术有哪些？(至少说明两种)_。(3)克隆有时也称为体细胞克隆，但是克隆过程需要_参与，原因是这种细胞_。(4)下列属于克隆技术仍然存在的问题的是_。克隆后代的成功率很低克隆生物的夭折率较低克隆生物的后代先天性疾病或者生理缺陷的发病率高克隆后代的智商相对比较高A B C D【解析解析】本题考查克隆人技术引起的争议及其技术操作分析。(1)DNA指纹检测的实质是对DNA分子中碱基排列顺序的检测，若“克隆人”核DNA与供体核DNA相同，则为“克隆人”，否则不是“克隆人”；生物的表现型是基因型和环境共同作用的结果，基因型相同，环境不同，表现型可能不相同。另外，受体卵细胞中的细胞质基因也影响生物的性状。(2)克隆技术包括体细胞核移植技术、细胞培养技术和胚胎移植技术等。(3)体细胞克隆的受体细胞应为去核的卵母细胞，因卵母细胞中具有促进核基因表达的物质。(4)可参照“克隆技术尚不成熟的表现”予以分析。【答案答案】(1)DNA分子中碱基对排列顺序不一定完全相同，原因主要有两个：一个是将来生活环境的影响，一个是提供卵细胞个体的细胞质遗传的影响(2)核移植技术、胚胎移植技术、细胞培养技术(任选两种)(3)卵细胞具有促进细胞核基因表达的物质条件(4)C