选修三 第四讲 生物技术的安全性和伦理问题

知识内容考纲要求1转基因生物的安全性Ⅰ2生物武器对人类的威胁Ⅰ3生物技术中的伦理问题Ⅰ细胞1.转基因生物的安全性问题(1)外源基因扩散到其他物种(外源基因漂移)。(2)转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能。(3)转基因植株扩散对生物多样性的影响。(4)转基因植物残体或分泌物对环境的影响。(5)重组微生物的中间产物可能会造成二次污染。(6)转基因中的某些有毒蛋白或过敏蛋白可能通过食物链进入动物或人体内。2．理性看待转基因生物(1)转基因生物的优点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。(2)对待转基因生物的正确态度是趋利避害，不能因噎废食。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。1.克隆人(1)过程(2)分类①治疗性克隆：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。②生殖性克隆：将克隆技术用于生育目的，即用于产生人类个体。(3)态度禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。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。2．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。3．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)问题争论①通过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。1．一对健康夫妇生下一男孩，一岁时因脑出血死亡，两年后女方怀孕六个月时，经羊水及脐带血诊断为男孩且患血友病，遂引产。于是夫妇俩到广州中山医大附属一院做试管婴儿。医生培养七个活体胚胎，抽取每个胚胎1～2细胞检查后，选两个胚胎移植，最后一个移植成功，生出了一健康女婴，她是我国第三代试管婴儿。请根据所学知识回答下列问题：(1)试管婴儿技术和母亲正常怀孕生产过程的相同点是________________________，不同点在于__________________。(2)目前在生产中应用较多的胚胎工程技术是__________、________和体外生产胚胎技术。(3)胚胎移植是否成功，与供体和受体的生理状况有关。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎________免疫排斥反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，而美国国会反对治疗性克隆。请你谈谈反对克隆人的理由(至少两点)__________________________________________________________________________________________________________________。解析：在进行胚胎移植时，供体和受体的生理状况要相同，胚胎移植时间应该是早期的胚胎，因为早期的胚胎还没有与母体子宫建立联系，便于胚胎的收集。在克隆方面，我国一再重申四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验，但不反对治疗性克隆。答案：(1)双亲生殖细胞都融合为合子试管婴儿是体外受精、胚胎移植的产物(2)胚胎移植胚胎分割(3)基本上不发生(4)①严重违反了人类伦理道德；②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；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子(至少答两点，其他符合题意的答案也可)1.与常规武器的不同特点(1)致病力强，传染性大。(2)有潜伏期。一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现。(3)污染面积大，危害时间长。(4)传染途径多。(5)生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强，可以在任何地方研制和生产。2．生物武器的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3．散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。4．禁止生物武器公约及中国政府的态度在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。5．人们对待生物武器的态度是：禁止生物武器的研发、生产、储存、扩散、使用。生物武器的主要特点拥有生命力、能够在宿主体内繁殖，并随宿主移动散布到不同的地方。2．炭疽热是一种由炭疽杆菌引发的急性传染病，炭疽杆菌主要以孢子形式存在，孢囊具有保护功能，能使细菌不受阳光、热和消毒剂的破坏而在自然界中长期存活。通过空气传播的呼吸性炭疽热后果最为严重，致死率约为95%～100%。所以它也是一种重要的生物武器。(1)生物武器多具有______________________________等特点(答出两个方面即可)，目前有些国家用新技术制造全新致病菌，使感染者突然发病，无药可医，受害国极度恐慌，机构瘫痪。(2)下列有关炭疽杆菌致病特点的叙述中，不正确的是______。A．传染性极强B．感染者死亡率极高C．只要有0.001mg就能引发炭疽病D．造成人的精神失常.(3)1998年6月27日，中美联合声明中重申了在任何情况下________、不生产、________生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。解析：要了解生物武器的特点和我国对生物武器的态度和观点。炭疽热事件作为一个社会热点，要能从生物学的角度来分析相关问题。答案：(1)致病力强，传染性大；有潜伏期，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现；污染面积大，危害时间长，杀伤范围达数百至数千平方公里；传染途径多；生物武器造价低，技术难度不大，隐秘性强(答出两个方面即可)(2)D(3)不发展不储存(1)饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，首先必须了解植酸酶的________，然后改变植酸酶的________，从而得到新的植酸酶。(2)培育转植酸酶基因的大豆，可提高其作为饲料原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是________。请简述获得转基因植株的完整过程。(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过________转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期后可通过________方法，从而一次得到多个转基因猪个体。(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中，对生态环境有何影响？[解析](1)蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质的功能出发推测出蛋白质的结构，从而推测出相应的氨基酸序列，再对基因进行改造从而得到新的蛋白质。而不能直接改造蛋白质，因为它不能遗传。(2)基因导入植物细胞常用的方法叫农杆菌转化法。转基因植株培育的完整过程必须包含四个步骤，即基因工程的四个操作步骤。(3)重组质粒导入动物细胞常用的方法叫显微注射法，想得到多个具有相同遗传物质的个体的方法是胚胎分割移植。(4)转基因生物进入生态环境，对生态环境的影响应从正反两方面评价，只要答案合理就可以。[答案](1)空间结构氨基酸序列(2)农杆菌介导的转化法外源植酸酶基因→农杆菌→大豆细胞→鉴定。(3)显微注射法胚胎分割(4)减少环境中磷的污染，但基因可能扩散到环境中。供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解。(1)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因的________。(2)重组的新细胞经过发育，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用________技术。(3)若将上述技术用于白血病病人的骨髓移植，图中患者是O型血，提供卵细胞的女性是AB型血，则骨髓移植成功后患者的血型是________型。(4)科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养________。(5)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是____________________________________________________________________________________________________。[解析](1)由图示可知，高度分化的细胞核仍然具有全能性，胚胎干细胞能够分化出各种各样的细胞，原因是细胞内基因的选择性表达。(2)通过胚胎分割技术可以得到两个基因型完全相同的胚胎。(3)血型由细胞核内的基因控制，O型血白血病病人通过治疗性克隆方法，获得骨髓进行骨髓移植，由于细胞核是患者本人提供的，因此血型不变。(4)卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核基因程序性表达的物质，因此用去核卵细胞作受体细胞进行动物细胞培养。(5)通过图示形成克隆器官，细胞核是患者提供的，无排异反应，可以解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。[答案](1)全能性选择性表达(2)胚胎分割(3)O(4)卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核基因程序性表达的物质，而体细胞是高度分化的细胞不再具有分裂分化能力(5)解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题[随堂高考](2007·广东高考)香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV，单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义。请根据上述材料，回答下列问题：(1)简述香蕉大规律快速繁殖技术的过程。(2)脱毒香蕉苗的获得，可采用______________的方法，此方法的依据是______________和______________。(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请问可用哪些方法检测病毒的存在？(列举两种方法)(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。(列举两点)(5)如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？(列举两点)(6)从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。另外，抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。解析：(1)香蕉是三倍体、高度不育，只能通过组织培养，培育人工种子进行繁殖。(2)植物的茎尖、根尖不带病毒，可通过茎尖、根尖的组织培养来获得脱毒幼苗。(3)检测BBTV的方法见答案。(4)影响DNA提纯的因素及依据见答案。(5)转基因香蕉在生态安全方面可能出现的问题见答案。(6)用细胞工程的方法培育抗寒香蕉品种，应该采用细胞融合技术，让不同品种的体细胞进行融合，杂种细胞通过组织培养获得新个体，从中筛选出所需类型。答案：(1)选取香蕉外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织，然后通过调整植物激素比例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗(或通过诱导大量形成胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发长成幼苗)。(2)茎尖(分生组织)组织培养茎尖不带病毒(或病毒在植物内分布不均匀)植物细胞全能性(3)①BBTV病毒基因的检测(DNA分子杂交技术)；②BBTV病毒蛋白的检测(获得抗血清，利用抗原—抗体的杂交反应，判断病毒是否存在)。(4)①选择NaCl溶液的合适浓度，利用DNA和其他杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性，达到分离目的；②加入一定