高三生物四 生物技术的安全性和伦理问题 五 生态工程 新人教版选修3

专题四生物技术的安全性和伦理问题专题四生物技术的安全性和伦理问题 专题五生态工程专题五生态工程知识排查考点诠解一、转基因生物的安全性1转基因生物与食物安全(1)认为转基因生物存在安全问题的理由反对“实质性等同”。担心出现滞后效应。担心出现新的过敏源。担心营养成分改变。(2)认为不存在食物安全问题的理由认同“实质性等同”。多环节、严谨的安全性评价，可保证转基因食物的安全。科学家的认真负责会及时销毁出现新过敏源等不利因素的转基因生物。多年来大量人口食用转基因食物并未出现不健康问题。无足够的证据证明转基因食物存在安全问题，即不能举证排除。2转基因生物与生物安全(1)可能存在安全问题的理由：转基因植物有可能会成为杂草。转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。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，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体。转基因植物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使其成为“超级杂草”。(2)不存在安全问题的理由：转基因农作物生命力不是很强，扩散到种植区外会很快死亡。转基因农作物新性状的表现必需一定的水、肥条件及配套种植技术，不易带来威胁。由于生殖隔离，转基因作物很难通过杂交传播转入基因。花粉传播距离有限，转入基因很难通过花粉传播。花粉存活时间有限，很难传播转入基因。3转基因生物与环境安全(1)可能带来环境安全问题的理由：可能会打破自然物种的原有界限，改变生态系统中能量流动和物质循环。重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物，可能会对人类生活环境造成二次污染。重组DNA可能与微生物杂交产生对动植物和人类有害的病原微生物。转基因植物的花粉中含有有毒蛋白或过敏蛋白，通过蜜蜂采集，再经食物链传递，最后有可能进入到其他动物和人体内。(2)不会影响环境安全的理由：转入基因只是自然界中原有的一两种外源基因，不会改变生物原有的分类地位，不会破坏生态系统的稳定性。抗虫作物的种植可大大减少农药的使用量，利于保护环境和人畜安全，农田中有益昆虫的数量也会大增。抗除草剂农作物的种植便于农田管理，也保护了农田土壤环境。公众对转基因农作物的恐惧来自于某些实验结果的不确切及某些新闻报道的不实。4理性看待转基因技术(1)建立相应法规，规范转基因行为：(2)转基因生物或其产品研究中，科学家应遵守研究道德：转基因受体限制在遗传上具有特定缺陷的生物上。对大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定使用在37 人体体温下便会死去的菌株。对外源DNA认真选择，避免产生对人体有害或过敏的蛋白质。一旦发现安全性问题，要求马上停止实验，并销毁重组生物。二、生物技术的伦理问题1克隆技术引发的伦理问题(1)不赞成克隆人的观点：严重违反了人类伦理道德。冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念。是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人。克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子。(2)赞成克隆人的观点：克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人。现在的技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决。(3)中国政府的态度：禁止生殖性克隆的四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。不反对治疗性克隆。特别提醒：治疗性克隆和生殖性克隆治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定的细胞、组织或器官，用于治疗性移植；生殖性克隆则是将克隆技术用于生育的目的，即用于产生人类个体。2设计试管婴儿引发的伦理问题(1)不符合伦理道德的观点：把试管婴儿当作人体的零部件工厂，是对生命的不尊重。抛弃或杀死配型不合适的胚胎，无异于“谋杀”。有人滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别。(2)符合伦理道德的观点：设计试管婴儿目的是救治患者，且是最好、最快捷的办法之一。提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。将脐带血利用起来，更符合伦理道德。(3)中国政府的观点：实施体外受精胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书。特别提醒：试管婴儿和设计试管婴儿辨析(1)操作程序不同：设计试管婴儿是将体外受精形成的胚胎在植入母体子宫孕育前，根据人们的需要，对其进行基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体子宫孕育。而一般所说的试管婴儿，不必经过基因检测这一步骤。(2)操作目的不同：试管婴儿主要是解决人类的不孕不育问题，设计试管婴儿则是有选择性地筛选婴儿，如何选择胎儿性别等。3基因检测引发的伦理问题(1)完全没必要进行基因检测的理由：目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识。人类的多基因病，既与基因有关，又与环境和生活习惯有关。有某种致病基因的人不见得就会患病。基因检测本身给受检者带来巨大的心理压力。个人基因资讯的泄露会造成遗传性失业大军及个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。(2)支持基因检测的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗。对基因歧视现象，可通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。特别提醒：基因诊断、基因治疗和基因检测辨析(1)基因诊断和基因治疗主要针对患有遗传性疾病的个体，通过基因诊断以检测出其致病基因，通过导入正常基因以达到治疗疾病的目的。(2)基因检测主要是指对人体基因进行筛检，以确定人体是否含有致病基因，虽然在疾病发生的预防和治疗上有作用，但可引起“基因歧视”和“基因垄断”。 三、生态工程所遵循的基本原理项目理论基础意义实例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响无废弃物农业生物多样性原理生态系统的稳定性生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性，提高系统的生产力“三北”防护林建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏太湖富营养化问题整体性原理社会、经济、自然复合系统统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题项目理论基础意义实例系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式改善和优化系统的结构以改善功能桑基鱼塘系统整体性原理：整体大于部分保持系统很高的生产力珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系特点提醒：生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。生态工程建设的目的就是遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。四、生态工程实例实例问题原理对策案例农村综合发展型生态工程实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，以解决人多地少的矛盾物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理建立综合发展型生态工程窦店村以沼气为中心的生态工程小流域综合治理生态工程小流域的水土流失整体性原理、协调与平衡原理运用多种原理，应用多种措施综合治理甘肃陇南县“九子登科”模式续表实例问题原理对策案例大区域生态系统恢复工程土地荒漠化协调与平衡原理、整体性原理退耕还林还草、植树造林等“三北”防护林退耕还林还草工程湿地生态恢复工程湿地的缩小和破坏控制污染、退田还湖江西鄱阳湖湿地生态恢复工程矿区废弃地的生态恢复工程矿区生态环境的破坏系统学和工程学原理修复土地、恢复植被赤峰市元宝山矿区生态恢复工程城市环境生态工程环境污染协调与平衡原理、整体性原理等城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等污水及垃圾处理、城市绿化热点突破题型一转基因生物的安全性问题典例1在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，这种物质能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后，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剂基因转入玉米细胞时，最常采用的方法是_，除此之外还有_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：(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是否翻译成蛋白质可采用抗原抗体特异性反应技术。(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，对于其他害虫并无抗性，所以仅起到一定的生态效益，还应防治其他害虫。(5)转基因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在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：(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)DNA分子杂交抗原抗体特异性反应(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)开放性题，答案合理即可，如：有道理。这种转基因玉米的果实中含有蛋白酶抑制剂，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，玉米果实中含有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。通常人类食用的是煮熟后的玉米食品，玉米果实中含有的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。题型二生物技术中的伦理问题典例2体细胞核移植技术在畜牧业、医药卫生以及其他领域有着广泛的应用前景。如图是体细胞核移植技术用于人类疾病治疗方面的过程示意图，根据相关知识分析回答下列问题：(1)在体细胞核移植技术中往往以卵母细胞作为受体，因为_。(2)核移植成功后，用物理或化学方法激活受体细胞，目的是_。(3)以病人本人的体细胞核作供体，诱导分化形成的器官在移植过程中可以避免_。(4)在核移植过程中，可利用紫外光短时间照射卵母细胞，此方法的优点是在没有刺破透明带和卵母细胞质膜的情况下，就能够去除_或_，从而达到去核目的。(5)我国禁止生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆的研究，请谈谈为什么要反对生殖性克隆人？解析：(1)在体细胞核移植技术中往往以卵母细胞为受体的原因是卵母细胞含有丰富的营养物质，且体积比较大，容易操作。(2)在核移植成功后，可通过物理或化学方法激活受体细胞，使其完成减数分裂和发育进程。(3)用病人本人的体细胞进行治疗性克隆，可避免免疫排斥反应。(4)紫外线照射去核法是在没有刺破透明带或卵母细胞质膜的情况下，去除细胞核或使卵母细胞核DNA变性，从而达到去核的目的。(5)克隆技术尚不成熟，很可能孕育出有严重生理缺陷的孩子，还会引发社会伦理道德问题。答案：(1)卵母细胞含有丰富的营养物质，体积比较大，容易操作(2)使其完成减数分裂和发育进程(3)免疫排斥反应(4)细胞核使卵母细胞核DNA变性(5)严重违反了人类伦理道德；冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；克隆技术尚不成熟，有可能克隆出有严重生理缺陷的孩子。题型三生态工程的原理分析典例3南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、种蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程合理地有机结合起来，成为一种高效良性的循环，生态效益达到了良性发展。请就此生态农场的特点。完成下列问题：( 1 ) 该 生 态 农 场 充 分 体 现 了 生 态 工 程 基 本 原 理 中 的_、_和_原理。(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气的制取如图所示：在图中标出箭头，表示生产过程中的物质循环。如果将“无机物农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？_。(3)在该生态农场中存在如下图所示的物质循环过程，据图分析不符合生态工程原理的叙述是_。A物质经过多级利用，实现了良性循环B每一级生产环节都获得产品，提高了生态经济效益C由于食物链延长，能量逐级损耗，系统总能量利用率降低D由于各级产物都可以利用，减少了废物和污染(4)据生态工程中的物种多样性这一原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好。请你结合所学有关生态工程原理，分析该结论是否正确，为什么？解析：(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生与物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到“取之不尽、用之不竭”，即物质循环再生原理。如果把“无机物农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)能量沿着食物链流动时，能量逐级递减，传递效率大约为10%20%，因此最高营养级获得的总能量最低。但系统的总能量包括各生产环节上输出的产品能量，显然这个系统总能量利用率与单种作物的系统总能量利用率相比大大增加。(4)从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般维持在56级。答案：(1)物质循环再生原理物种多样性原理整体性 题型四生态工程的案例 典例4如图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答：(1)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？_。(2)蓝绿萍的代谢类型是_，在生态系统中的地位是_。(3)若下图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：a此方案中过程需每一位居民的参与，参与的行动方式是_。b过程利用的生物属于生态系统的何种成分？_。c从对资源的充分利用角度看，途径比途径突出的优点是_。解析：(1)该生态工程以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。(2)蓝绿萍的代谢类型是自养需氧型，属于生产者。(3)过程是对垃圾的分类处理；过程是利用分解者的分解作用处理有机废弃物，此过程既充分利用了废弃有机物中的能量，又减少了因燃烧带来的污染。答案：(1)以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展(2)自养需氧型生产者(3)a.将生活垃圾分类处理b分解者c除利用了有机垃圾中的能量外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，并且减少了因燃烧带来的污染随堂演练1器官移植是治疗人类一些疾病的有效方法，如肾衰竭的病人可以通过肾脏移植进行治疗，肝癌可以通过移植肝脏治疗等。请回答有关器官移植的一些问题：(1)目前器官移植的最大障碍有两个方面，一是移植免疫；二是器官来源。移植免疫主要是细胞膜上的_能够被病人的_系统识别而加以排斥。(2)国外科学家已经研究用动物的器官作为器官移植的来源，发现猪的内脏器官与人的内脏器官大小、形态等均差不多，研究的重点是改造猪细胞膜。猪细胞膜的基本结构和人细胞膜是相同的，但其上面的_和人细胞膜有很大差别。改造猪细胞膜主要通过_技术进行，具体操作步骤是：第一步：获得目的基因，该目的基因应当是_，所采用的方法有_。第二步：将目的基因与_结合，最常用的是_。第三步：将目的基因导入受体细胞，对于猪来说，应导入其_细胞。(3)由于伦理、生态和免疫方面的原因，这项研究被终止了，请你从生态和免疫的角度，谈谈为什么终止这项很有意义的研究工作。(提示：人体中有很多与人共生的微生物)解析：对于器官移植来说，最重要的是解决免疫问题，发生免疫主要是细胞膜上的有关蛋白质造成的；从理论上讲可以通过基因工程改造相应蛋白质。有关基因工程的步骤首先是目的基因的获取，其方法有直接分离法、人工合成法；获取目的基因后要让目的基因和运载体结合，运载体可以用质粒、病毒等，但对于动物来说要用动物病毒，对细菌来说可以用质粒等；然后把目的基因导入受体细胞，在这里受体细胞应该是受精卵；人体与猪对不同生物或病原体的免疫能力不同，为了避免无法预料的结果，所以停止了实验。答案：(1)抗原免疫(2)糖蛋白(或蛋白质)基因工程人细胞膜蛋白质合成基因直接分离法、人工合成法运载体动物病毒(答质粒不正确)受精卵(3)人体中有许多与人共生的微生物，这些微生物在人体内可以组成一个群落，这些微生物对人体不但没有危害，而且对人体健康具有重要作用；猪体内也有很多与猪共生的微生物。由于自然状态下，人体内与猪体内的环境不同，因此与人共生和与猪共生的微生物就不一样，与猪共生的微生物有可能进入人体内，因人体对这些微生物没有免疫力，会造成人生病，甚至会产生灾难性的后果，这种后果目前难以预测。所以在没有研究清楚以前不能将猪器官移植到人身上。2目前全世界约有试管婴儿30万个。请回答下列问题：(1)试管婴儿是在试管中诞生的吗？请你说出它的基本技术操作过程。(2)大量试管婴儿的诞生能说明公众对这项生殖技术的什么态度，它反映了伦理道德上的什么问题？(3)这些试管婴儿与设计试管婴儿有区别吗？请你简要说明。解析：试管婴儿是经体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术产生的婴儿。试管婴儿的产生可解决人类的某些不孕不育问题，因此人们是理解和支持的，而设计试管婴儿则涉及选择胎儿性别等问题，人们对此存在争议。答案：(1)不是，“试管婴儿”是由医学工作者取父母双方的精子和卵细胞在体外受精后，将早期胚胎移植于母体子宫发育产生的婴儿。基本操作过程是：精子和卵细胞的采集体外受精早期胚胎培养胚胎移植婴儿产生。(2)大量试管婴儿的诞生说明了公众对这项生殖技术的认可和支持，它反映了人们对婚姻、家庭的关注和重视，是对不孕不育夫妇的一种关爱，这种关爱对个人、家庭和社会都是有益的。(3)试管婴儿和设计试管婴儿的意义不同。试管婴儿的诞生没有性别等的选择，是一种人工辅助的生殖方式；设计试管婴儿以选择胎儿性别、救治自己的患病孩子等为目的。3(2009广东生物，32)为加强水体治理，珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。(1)当污染物随水流进入该湿地时，湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。(2)一段时间后，湿地中出现了轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游动物的增殖；管理员还放养了一些鱼和鸭，为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链(两条)。(3)如果含有重金属的工业废水进入该系统，请根据生态学基本原理，指出可能产生哪些负面影响。解析：(1)碳在无机环境和生物群落之间主要以CO2的形式进行循环。CO2通过黑藻、绿藻等呼吸作用及分解者(如好氧细菌、厌氧细菌)的分解作用，由生物群落进入无机环境。(2)由“轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖”可知，轮虫与绿藻之间为捕食关系，鸭捕食鱼，鱼捕食黑藻。(3)若含有重金属的工业废水进入该系统，通过黑藻、绿藻等生产者的自养过程，重金属就会进入食物链，依据生物富集原理，重金属可能对人的健康产生影响。因重金属无法降解，故易造成二次污染。答案：(1)(2)绿藻轮虫鱼黑藻鱼鸭(3)重金属进入食物链，危害人体健康；重金属无法降解，易发生二次污染。