高中生物專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題1轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性課件新人教選修310251249

專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題4.1轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性概念認(rèn)知·自主學(xué)習(xí)一、轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止領(lǐng)域成果微生物方面①被用來減少啤酒酵母雙乙酰的生成,縮短啤酒的_________。②構(gòu)建_____、_____的基因工程菌來生產(chǎn)氨基酸。③用基因工程菌生產(chǎn)藥物轉(zhuǎn)基因動物方面①培育_________、_____________的轉(zhuǎn)基因家禽、家畜。②培育抵抗相應(yīng)病毒的動物新品種。③建立了某些人類疾病的轉(zhuǎn)基因動物模型轉(zhuǎn)基因植物方面培育出了大批具有_____、_____、_________和耐儲藏等新性狀的作物發(fā)酵周期高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生長迅速營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良抗蟲抗病抗除草劑二、對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性的爭論1.當(dāng)人們面對原本是自然造就的生命形式被人為改造后具有了全新特征的現(xiàn)實(shí)時,出現(xiàn)激烈的爭論是_____的。2.人們所生活的國家或社會、政治制度、意識形態(tài)、宗教信仰、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、歷史背景、傳統(tǒng)文化和倫理道德觀念等的差異,決定了人們具有不同的_______取向,因此對于轉(zhuǎn)基因技術(shù)就會產(chǎn)生不同的見解,特別是在轉(zhuǎn)基因食品的安全性等方面發(fā)生激烈的爭論。正常價值觀三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)1.正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能帶來的安全性問題,要趨利避害,不能因噎廢食。2.制定政策和法規(guī),最大程度地保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。3.我國對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的態(tài)度:(1)研究上要_____,堅持自主創(chuàng)新。(2)推廣上要_____,做到確保安全。(3)管理上要_____,堅持依法監(jiān)管。大膽慎重嚴(yán)格【易錯辨析】1.通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)藥物只是轉(zhuǎn)基因微生物方面的應(yīng)用。 ()【分析】轉(zhuǎn)基因微生物、動物、植物都可以生產(chǎn)特定的藥物。2.轉(zhuǎn)基因抗蟲植物也抗病,種植過程中可以不施農(nóng)藥。()【分析】轉(zhuǎn)基因抗蟲植物能抵抗害蟲侵害,但不能抵抗病毒或病菌侵害,種植過程中仍需使用一定量的農(nóng)藥。3.種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的基因多樣性。()4.高產(chǎn)青霉素菌株屬于轉(zhuǎn)基因成果。 ()【分析】高產(chǎn)青霉素菌株一般是通過人工誘變獲得的,不屬于轉(zhuǎn)基因成果?！痢痢獭?.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù),就是聽之任之,不管不問。 ()【分析】理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù),正確的做法應(yīng)該是趨利避害,而不能因噎廢食。6.為了維護(hù)消費(fèi)者對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的知情權(quán)和選擇權(quán),需對轉(zhuǎn)基因生物產(chǎn)品及其加工品加貼標(biāo)注,以方便消費(fèi)者自主選擇。 ()√×能力形成·合作探究一、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性問題1.轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)(1)解決糧食短缺問題(2)減少農(nóng)藥使用,從而減少環(huán)境污染(3)節(jié)省生產(chǎn)成本,降低糧食售價(4)增加食物營養(yǎng),提高附加價值(5)增加食物種類,提升食物品質(zhì)(6)提高生產(chǎn)效率,帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展(1)可能產(chǎn)生新病毒和新的過敏原(2)可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草(3)可能使疾病的傳播跨越物種障礙(4)可能會損害生物多樣性(5)可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性2.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原因:(1)生物技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)一樣具有兩面性,是一把雙刃劍,既能推動社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,也可能帶來災(zāi)難。(2)社會的發(fā)展總是和技術(shù)的發(fā)展密切聯(lián)系,從促進(jìn)社會發(fā)展的角度看,必須不斷發(fā)展生物技術(shù),造福人類,同時盡量避免災(zāi)難。3.理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù):(1)認(rèn)識到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣闊的,以基因工程為代表的一大批生物技術(shù)成果,進(jìn)入人類的生產(chǎn)和生活,特別是在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了極大的作用。(2)正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的安全性問題,切實(shí)認(rèn)識到個別有害轉(zhuǎn)基因生物的危害性,要趨利避害,而不能因噎廢食。(3)完善相應(yīng)的法律法規(guī),利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。(4)我國保證轉(zhuǎn)基因食物的安全性的監(jiān)控和預(yù)防措施。①立法監(jiān)控是保證轉(zhuǎn)基因生物安全的有力措施。②多環(huán)節(jié)監(jiān)控。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研究、從實(shí)驗(yàn)室走向大田試驗(yàn)各階段,以及產(chǎn)品商品化都有相應(yīng)法規(guī)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控,只有在每一階段試驗(yàn)獲得認(rèn)可證書后,才可進(jìn)入下一階段?！疽族e提醒】轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性常見誤區(qū)(1)在生產(chǎn)和生活的某些方面,人類已離不開轉(zhuǎn)基因技術(shù)成果,因此應(yīng)充分利用其優(yōu)點(diǎn),同時關(guān)注、限制其缺點(diǎn)。(2)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中,所轉(zhuǎn)移的只是自然界中已存在的外源基因,它不會改變生物原有的分類地位,只能說是具有某種新特征的同一物種。(3)兩個“≠”。①引入外來物種≠增加生物多樣性:如果引進(jìn)的生物會破壞環(huán)境或者對當(dāng)?shù)厣镌斐缮嬗绊?可能會造成生物多樣性的銳減。②轉(zhuǎn)基因生物具有危害≠阻止轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展:應(yīng)用正確態(tài)度對待轉(zhuǎn)基因技術(shù),不能因?yàn)榭赡艿奈：Χ柚罐D(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展。

【選修對接必修】對接必修2(1)轉(zhuǎn)基因動物培育成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么?提示:動物的遺傳物質(zhì)都是DNA。(2)魚類易于逃逸、擴(kuò)散,因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性問題是很值得研究的問題,請分析引起生態(tài)安全性問題的原因。提示:轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交,使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因,具有生長優(yōu)勢,使其捕食對象大量減少,與其他物種競爭加劇,引起生態(tài)危機(jī)。(3)多倍體魚類對控制過度繁殖是有效的,科學(xué)家成功培育出三倍體鯽魚,說出其培育過程。提示:二倍體個體經(jīng)染色體加倍成為四倍體個體,然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體。【素養(yǎng)案例】閱讀下列材料,回答問題:如今,從土豆、草莓到西紅柿,各種各樣的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品已經(jīng)潛入尋常百姓家,有資料顯示,我國餐桌上有50%以上的大豆色拉油屬于轉(zhuǎn)基因食品。然而近年來,有關(guān)轉(zhuǎn)基因食品是否影響健康的爭論不絕于耳。例如,美國康奈爾大學(xué)Losey等人將轉(zhuǎn)Bt基因(蘇云金桿菌殺蟲晶體蛋白基因)玉米花粉撒在苦苣菜上,喂食黑脈金斑蝶4天后死亡率達(dá)44%,而對照組無一死亡,研究者認(rèn)為該轉(zhuǎn)基因玉米對生物有害。(1)據(jù)報道,轉(zhuǎn)基因作物大面積種植已達(dá)7年,食用轉(zhuǎn)基因食品的人群已有10億之多,至今沒有轉(zhuǎn)基因食品不安全的任何實(shí)例。轉(zhuǎn)基因食品是安全的,試分析原因:_______________________________________________________________。

(2)自1983年轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物在美國問世以來,用生物技術(shù)改造農(nóng)產(chǎn)品的研究與應(yīng)用進(jìn)展飛快。試問:轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品到底有什么優(yōu)勢?

_______________________。

(3)有人認(rèn)為轉(zhuǎn)基因生物會造成基因污染,危害生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。你是怎樣理解的?______________________________________________________________。

【解析】(1)轉(zhuǎn)基因食品絕大多數(shù)是安全的,人們從食物中獲得的是可以吸收的小分子物質(zhì),這些物質(zhì)在不同生物體內(nèi)多數(shù)是相同的,對人類無害;轉(zhuǎn)基因食品只是增加了少量對人類無害的基因,產(chǎn)生了特定蛋白質(zhì),不會從根本上改變生物的性質(zhì)。(2)轉(zhuǎn)基因生物可以按照人們的意愿定向地改造其遺傳特性,所以對人們來說,有很大的好處。(3)由于轉(zhuǎn)基因技術(shù)還不是很成熟,需要特別控制其副作用。答案:(1)轉(zhuǎn)基因食品被煮熟之后,細(xì)胞就被破壞了,進(jìn)入人消化系統(tǒng)后,基因被消化成小分子物質(zhì)而失去遺傳作用;轉(zhuǎn)基因食品僅是農(nóng)作物品種中加入一兩個對人類無害的已知性狀的基因等(2)可縮短育種時間;可定向改造生物的性狀;可提高糧食產(chǎn)量,解決糧食問題(3)轉(zhuǎn)基因生物中所含的外源基因可能會通過雜交在環(huán)境中傳遞,可能會由此產(chǎn)生超級雜草、超級害蟲以及其他超級生物等,使得生物多樣性受到破壞等【跟蹤小練】1.(2021·濟(jì)南高二檢測)現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了,美國批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因三文魚進(jìn)入市場,旨在利用生物技術(shù)提升水產(chǎn)產(chǎn)業(yè),不過這種轉(zhuǎn)基因三文魚目前只能在加拿大和巴拿馬飼養(yǎng)。關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)說法正確的是 (

)A.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是DNA分子雜交B.現(xiàn)在很多轉(zhuǎn)基因食品包裝都有警示標(biāo)志,就是提示潛在的安全性問題C.轉(zhuǎn)基因食品比傳統(tǒng)食品營養(yǎng)更豐富,因此在不久之后轉(zhuǎn)基因食品會替代傳統(tǒng)食品D.轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用解決了人類的很多難題,是不應(yīng)被限制和管控的,該技術(shù)應(yīng)該提倡發(fā)展和應(yīng)用【解析】選B。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是基因重組,A錯誤;現(xiàn)在很多轉(zhuǎn)基因食品包裝都有警示標(biāo)志,就是提示潛在的安全性,B正確;轉(zhuǎn)基因食品和傳統(tǒng)食品各有優(yōu)缺點(diǎn),轉(zhuǎn)基因食品不會替代傳統(tǒng)食品,C錯誤;轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用解決了人類的很多難題,但既有有利的一面,也有弊端,因此,應(yīng)被適當(dāng)限制和管控,D錯誤。

2.(2021·昆明高二檢測)草甘膦作為除草劑會把普通大豆植株和雜草一塊殺死?？蒲行〗M從大腸桿菌中提取抗草甘膦基因(抗草甘膦基因控制合成的酶能使轉(zhuǎn)基因植物對草甘膦不敏感,能忍受更高劑量的草甘膦而不被殺死)導(dǎo)入大豆體內(nèi)而獲取抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆?；卮鹣铝袉栴}:(1)獲取目的基因時,可從大腸桿菌中提取抗草甘膦基因轉(zhuǎn)錄的mRNA,然后合成cDNA。利用mRNA合成cDNA的過程稱作________,與大腸桿菌中提取抗草甘膦基因相比,利用mRNA合成的cDNA中不具有________、終止子等核苷酸序列。

(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時,需要把抗草甘膦基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上,原因是__________________________;將目的基因插入T-DNA中用到的工具酶有____________;把含有抗草甘膦基因的農(nóng)桿菌與大豆細(xì)胞混合培養(yǎng),一段時間后,在培養(yǎng)基中加入草甘膦,其目的是____________________________________。

(3)成功導(dǎo)入抗草甘膦基因的大豆細(xì)胞可通過________技術(shù)培育出轉(zhuǎn)基因植株,此過程依據(jù)的生物學(xué)原理是______________________________________。

(4)為避免轉(zhuǎn)基因大豆植株中抗草甘膦基因通過花粉對其他近緣作物造成污染,上述基因工程中可考慮將目的基因?qū)氪蠖辜?xì)胞的________(填“細(xì)胞核”“葉綠體”或“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)”)中。

【解析】(1)以目的基因轉(zhuǎn)錄成的mRNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA(cDNA),然后在酶的作用下合成雙鏈DNA,從而獲取所需的基因,是基因工程中獲取目的基因的重要方法之一。與大腸桿菌中提取抗草甘膦基因相比,利用mRNA逆轉(zhuǎn)錄合成的cDNA中不含非編碼區(qū)(包含啟動子和終止子)。(2)T-DNA可轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中,并能整合到染色體DNA上,根據(jù)農(nóng)桿菌的這種特點(diǎn),如果將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞,并將其插入植物細(xì)胞中染色體的DNA上。將目的基因插入T-DNA中需要用同種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,然后用DNA連接酶將目的基因和質(zhì)粒進(jìn)行連接。把含有抗草甘膦基因的農(nóng)桿菌與大豆細(xì)胞混合培養(yǎng),一段時間后,在培養(yǎng)基中加入草甘膦,只有導(dǎo)入目的基因的大豆細(xì)胞才能在此培養(yǎng)基上正常生長,故其目的是檢測目的基因是否成功導(dǎo)入大豆細(xì)胞。(3)將抗草甘膦基因的大豆細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)基因植株,依據(jù)的原理是植物細(xì)胞的全能性,該過程稱之為植物組織培養(yǎng)。(4)葉綠體遺傳表現(xiàn)為母系遺傳,目的基因不會通過花粉傳遞而在下一代中顯現(xiàn)出來,故上述基因工程中可考慮將目的基因?qū)氪蠖辜?xì)胞的葉綠體中。答案:(1)逆轉(zhuǎn)錄啟動子(2)T-DNA可轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞中,并能整合到染色體DNA上限制酶和DNA連接酶檢測目的基因是否成功導(dǎo)入大豆細(xì)胞(3)植物組織培養(yǎng)植物細(xì)胞具有全能性(4)葉綠體

【方法規(guī)律】轉(zhuǎn)基因食品的三大種類(1)植物性轉(zhuǎn)基因食品,如轉(zhuǎn)基因小麥,蛋白質(zhì)含量比一般小麥高。(2)動物性轉(zhuǎn)基因食品,如含外源生長激素基因的豬、魚等。(3)轉(zhuǎn)基因微生物食品。例如,生產(chǎn)奶酪的凝乳酶,以前只能從殺死的小牛的胃里提取,現(xiàn)在利用轉(zhuǎn)基因微生物已經(jīng)能夠使凝乳酶在體外大量生產(chǎn)。二、基因污染1.含義:基因污染是指人工組合的基因通過轉(zhuǎn)基因作物或家養(yǎng)動物擴(kuò)散到其他栽培作物或自然野生物種并成為后者基因的一部分。2.途徑:(1)轉(zhuǎn)基因植物的相關(guān)基因通過花粉傳播而進(jìn)入附近的野生植物或鄰近的非轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。(2)轉(zhuǎn)基因作物在自然條件下存活并發(fā)育成為野生的、雜草化的轉(zhuǎn)基因植物。(3)土壤微生物或動物腸道微生物吸收轉(zhuǎn)基因作物后獲得外源基因。3.基因污染的危害性的主要表現(xiàn):(1)污染傳統(tǒng)作物,影響已形成的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。(2)污染自然界的生物基因庫。(3)影響自然界的生態(tài)平衡。(4)能夠在自然界中增殖和擴(kuò)散。【易錯提醒】基因污染的實(shí)質(zhì)轉(zhuǎn)基因生物的外源基因進(jìn)入其他生物體內(nèi)屬于可遺傳變異中的基因重組。【素養(yǎng)案例】煙草具有較高的經(jīng)濟(jì)價值,但易遭受病蟲害。為獲得抗蟲的煙草植株,可將抗蟲基因?qū)霟煵菁?xì)胞。請回答下列問題:(1)農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA具有____________________________的特點(diǎn)。將抗蟲基因插入T-DNA上,導(dǎo)入用____________處理過的農(nóng)桿菌,篩選成功后讓其侵染能分泌____________化合物的煙草細(xì)胞,在該化合物的誘導(dǎo)下,Ti質(zhì)粒上的T-DNA依次穿過農(nóng)桿菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜,以及煙草細(xì)胞的__________、細(xì)胞膜、核膜進(jìn)入煙草的細(xì)胞核中,最后再通過____________技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因煙草植株。該技術(shù)是否成功還需要進(jìn)行檢測與鑒定,個體水平上的鑒定方法是_________。

(2)上述方法雖比較經(jīng)濟(jì),但是會存在安全性問題,如將抗蟲基因?qū)霟煵菁?xì)胞核的染色體DNA上,則抗蟲基因會隨____________(填“花粉”或“卵細(xì)胞”)擴(kuò)散傳播,容易產(chǎn)生基因污染,故可以通過基因槍法將__________打入煙草細(xì)胞葉綠體以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化。同時還應(yīng)注意,目的基因需導(dǎo)入植物細(xì)胞葉綠體的非基因序列中,目的是____________________________________。

【解題關(guān)鍵】(1)明確植物體受傷部位的細(xì)胞會分泌大量的酚類物質(zhì),吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞。(2)知道大多數(shù)作物中的葉綠體DNA都是母系遺傳,把抗蟲基因?qū)肴~綠體基因組中,則可以避免基因污染。【解析】(1)農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒上的T-DNA具有可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并且能整合到煙草細(xì)胞染色體的DNA上的特點(diǎn)。將抗蟲基因插入T-DNA上,導(dǎo)入用Ca2+(或CaCl2)處理過的農(nóng)桿菌,篩選成功后讓其侵染能分泌酚類化合物的煙草細(xì)胞,在該化合物的誘導(dǎo)下,Ti質(zhì)粒上的T-DNA依次穿過農(nóng)桿菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜,以及煙草細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、核膜進(jìn)入煙草的細(xì)胞核中,最后再通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因煙草植株?？瓜x基因?qū)霟煵菁?xì)胞后,是否賦予了煙草抗蟲特性,需要做抗蟲接種實(shí)驗(yàn)。(2)如將抗蟲基因?qū)霟煵菁?xì)胞核的染色體DNA上,則抗蟲基因會隨花粉擴(kuò)散傳播,容易產(chǎn)生基因污染,故可以通過基因槍法將抗蟲基因表達(dá)載體打入煙草細(xì)胞葉綠體內(nèi)以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化,避免基因污染。同時還應(yīng)注意,目的基因需導(dǎo)入植物細(xì)胞葉綠體的非基因序列中,以避免葉綠體內(nèi)源(或自身)基因表達(dá)異常,影響煙草(葉綠體)的正常生理功能。答案:(1)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并且能整合到煙草細(xì)胞染色體的DNA上Ca2+(或CaCl2)酚類細(xì)胞壁植物組織培養(yǎng)抗蟲接種實(shí)驗(yàn)(2)花粉抗蟲基因表達(dá)載體避免葉綠體內(nèi)源(或自身)基因表達(dá)異常,影響煙草(葉綠體)的正常生理功能【跟蹤小練】為解決以大米為主食的兒童易出現(xiàn)維生素A缺乏癥和營養(yǎng)不良的問題,科學(xué)家將玉米的八氫番茄紅素合成酶基因(psy)和歐文氏菌的八氫番茄紅素去飽和酶基因(crtl)轉(zhuǎn)入水稻中,獲得了β-胡蘿卜素含量達(dá)37μg/g的“黃金大米”二代產(chǎn)品。請回答:(1)克隆玉米的psy基因可以采用________技術(shù),該技術(shù)分為不同的類型。如果以玉米psy基因的mRNA為模板進(jìn)行,除在反應(yīng)體系中添加成對的______、四種dNTP外