1、转基因生物的安全性(20分钟50分)1.(16分)(2018郴州高二检测)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,有效抑制了玉米螟对玉米的危害。请结合上面的材料回答下列问题:(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
2、)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)属于开放性试题,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
3、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,玉米的花粉不能传给杂草。(或会;蛋白酶抑制剂基因可能会通过玉米的花粉传给杂草,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。)2.(14分)阅读以下材料,回答问题:自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来,转基因鱼研究取得长
4、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是值得研究的问题,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。最近,我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然生态系统中。(1)转基因鱼成功的物质基础是_。(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,蛋白质转化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是值得研究的问题,试分
5、析引起生态安全性问题的原因是_。(5)多倍体鱼对控制过度繁殖是有效的,刘筠等最近培育成功三倍体“湘云鲫”,试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因是_。【解析】(1)由于人和鱼的遗传物质都是DNA,且它们具有相同的结构,因此人的生长激素基因可以与鱼的DNA重组,是转基因鱼成功的物质基础。(2)DNA(或基因)中碱基数mRNA上碱基数氨基酸个数=631,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1916=1 146。(3)转基因鱼合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质的合成,因此转基因鱼的生长快于非转基因鱼,蛋白质转化效
6、率也显著高于非转基因鱼。(4)转基因鱼引起生态安全性问题的原因是: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“湘云鲫”不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,避免发生杂交,从而引起生态危机,因此只投放三倍体鱼。答案:(1)遗传物质都是DNA(2)1 146(3)合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质的合成(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)三倍体不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,避免发生杂交,从而引起生态危机【补偿训练】1.
7、自1983年首次获得第一株转基因烟草以来,迄今为止,全世界已有转基因植物近200种,其中有50多种近千例转基因植物被批准进行田间试验,有的已进入商业开发阶段。 (1)转基因植物是指_的植物。(2)由于转基因农作物比非转基因品种增产20%左右,从这一角度来说,对发展中国家的突出贡献是_。(3)面对商店里出现的越来越多的转基因食品,人们对于转基因食品的安全性主要担心的是什么? (4)某生物技术公司声称“转基因食品是安全的,实际上它比常规食品经过更加全面的科学测试,因此应当更加安全。”你如何理解这段话的合理性?【解题指南】解答本题的关键点:了解转基因成果和生物安全问题。【解析】(1)某种植物中转入它
8、所没有的某种外源基因得到的新植物称为转基因植物。(2)转基因农作物为解决人类面临的粮食短缺问题作出了贡献(转基因农作物的发展对解决饥饿和贫困的作用是不可限量的)。(3)人们对于转基因食品安全性主要担心的是转入的外源基因或基因产物是否对人畜有毒。另外,在自然条件下存在着许多过敏原,如果将控制过敏原的基因转入新的植物中,则会对过敏人群造成不利影响。 (4)要点:对进入市场的转基因食品一般都已进行安全性评价,确保转入的外源基因或基因产物对人畜无害,严格控制形成过敏原的基因进入新的植物中,以免造成危害。但另一方面,基因表达调控是个复杂的生命现象。目前,由于科技发展水平的限制,人类对基因的活动方式了解还
9、不够透彻,当一种转基因农作物研制成功时,虽能确保转入基因的安全性,但其对其他基因的影响及长期累积的后果却很难在当时弄清。因此,人们还没有十足的把握控制基因重组后的结果。“比常规食品更安全”言之过早。答案:(1)某种植物中转入它所没有的某种外源基因(2)为解决人类面临的粮食短缺问题作出了贡献(转基因农作物的发展对解决饥饿和贫困的作用是不可限量的) (3)人们对于转基因食品安全性主要担心的是转入的外源基因或基因产物是否对人畜有毒。另外,在自然条件下存在着许多过敏原,如果将控制过敏原的基因转入新的植物中,则会对过敏人群造成不利影响。(4)虽然能确保转入基因的安全性,但其对其他基因的影响及长期累积的后
10、果却很难在当时弄清。因此,人们还没有十足的把握控制基因重组后的结果。“比常规食品更安全”言之过早。2.(2018怀化高二检测)一个学习小组的同学在对当地栽培农作物种类进行调查时,发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米,这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好,杂草被除草剂杀死,玉米还能正常生长,这种转基因玉米除直接食用外,还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题:(1)一部分同学认为,这种转基因玉米不会对当地的生物多样性构成威胁。如果你同意这种观点,请列举三条理由:_;_;_。(2)用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上,生产厂商根据我国的有关规定,对产品进行转基因生物标注,这样做是为了保护_
11、。在有关标识中,应标注“_”或“_”。如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分,应标注为“本产品为_加工制成,但本产品中_”。【解析】(1)转基因生物不会对当地生物多样性构成威胁,有以下理由:转基因生物虽然具有某些新的性状,但其生命力没有人们想像的那么强,扩散到种植区以外时,会很快死亡;转基因生物的种植需有一定的水、肥等条件,以及配套的种植技术;转基因生物与其他自然生物之间存在生殖隔离,难以进行自然杂交;许多植物花粉的传播距离有限,存活时间有限,具有受精能力的时间更短。(2)2002年,我国农业部颁布了农业转基因生物标识管理办法,要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注,以方便消费者自主选择,
12、保护消费者的知情权。对不同产品标注内容不同。答案:(1)玉米与其他植物之间存在生殖隔离玉米花粉的传播距离有限玉米花粉的存活时间有限(或其他理由)(2)消费者的知情权转基因玉米加工品加工原料为转基因玉米转基因玉米已不再含有转基因成分3.(20分)(2018洛阳高二检测)来源于豇豆的胰蛋白酶抑制剂基因(CpTI基因)具有抗虫特性。但直接把该基因转入农作物后,发现转基因植株中合成的CpTI蛋白质的积累量并没有达到强烈抑制害虫的程度。于是,科研工作者在体外对CpTI基因进行了修饰,在其两端分别融合了“信号肽”序列和“内质网滞留信号”序列,在它们的共同作用下,CpTI蛋白质在转基因植株中的积累量得到了明
13、显提高。修饰和表达过程如图所示:(1)在此项基因工程中,供体细胞是_;CpTI基因是人们所需要的特定基因,称为_。(2)在体外对CpTI基因进行修饰时,首先用_处理,形成黏性末端。(3)“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的化学本质是_。(4)检测修饰后的CpTI基因是否表达的最好方法是_ _。(5)当前,转基因大豆、转基因棉花等转基因农作物已经进入我们的生活,请从生物学角度谈谈转基因农作物可能带来的利与弊(各举一条)。利_。弊_。【解析】(1)提供CpTI基因的供体细胞是豇豆细胞,该基因为目的基因。(2)在修饰时,首先用限制酶切割,形成黏性末端。(3)从题干知“信号肽”序列和“内质网滞留信
14、号”序列能与CpTI基因结合,说明它们都是DNA。(4)基因是否成功表达可以从性状的角度去检测,基因表达的结果是出现抗虫特性。(5)高科技是把双刃剑,故分析转基因作物的利弊时可从两个方面阐述。答案:(1)豇豆细胞目的基因(2)限制酶(3)DNA(4)让害虫食用农作物叶片(5)可以让人类获得具有优良品质的农作物,如蛋白质含量更高、抗逆性更强的作物;打破传统育种界限,如植物表达微生物的抗虫性状等转基因农作物也可能变异为对人类或环境有害的物种,如抗逆性极强的“超级杂草”会严重破坏生物多样性;转入的基因可能会导致某种尚不为人知的对人体健康有害的性状的产生;造成基因污染;影响食品安全等(其他合理答案也可
15、)【补偿训练】在植物基因工程中,用土壤农杆菌中的Ti质粒作为载体,把目的基因重组入Ti质粒上的T-DNA片段中,再将重组的T-DNA插入植物细胞的染色体DNA中。(1)科学家在进行上述基因操作时,要用同一种_分别切割质粒和目的基因,质粒的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端就可通过_而黏合。(2)将携带抗除草剂基因的重组Ti质粒导入二倍体油菜细胞,经培养、筛选获得一株有抗除草剂特性的转基因植株。经分析,该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段,因此可以把它看成杂合子。理论上,在该转基因植株自交F1中,仍具有抗除草剂特性的植株占总数的_,原因是_。(3)种植上述转基因油菜,它所携带的目的基因
16、可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。如果把目的基因导入叶绿体DNA中,就可以避免“基因污染”,原因是_。【解析】(1)基因工程中要用同一种限制酶处理目的基因和载体,产生相同的黏性末端,然后通过碱基互补配对的方式将目的基因与载体连在一起,构成基因表达载体。 (2)因该植株含有一个携带目的基因的T-DNA片段,可看成杂合子,可以假设基因型为AO,则通过杂交可以产生AAAOOO=121,则具有抗除草剂特性的植株占总数的3/4。(3)将目的基因导入叶绿体DNA中,随叶绿体的遗传而遗传给后代,表现出母系遗传的特点,不会通过花粉传递给后代。答案:(1)限制酶碱基互补配对(2)3/4雌雄配子各有1/2含抗除草剂基因,受精时,雌雄配子随机结合(3)叶绿体遗传表现为母系遗传,目的基因不会通过花粉传递给下一代