1、专题4 生物技术的安全性和伦理问题 4.1 转基因产品的安全性 一、转基因成果令人叹为观止 必备知识自主学习 领域成果微生物 方面被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成,缩短啤酒的_。构建_、_的基因工程菌来生产氨基酸。用基因工程菌生产药物。转基因 动物方面培育_、_的转基因家禽、家畜。培育抵抗相应病毒的动物新品种。建立了某些人类疾病的转基因动物模型。转基因 植物方面培育出了大批具有_、_、_和耐储藏等新性状的 作物。发酵周期 高产 优质 生长迅速 营养品质优良 抗虫 抗病 抗除草剂 二、理性看待转基因技术 1.正视转基因技术可能带来的安全性问题,要_,不能因噎废食。2.制定政策和法规,最大程度地保证
2、转基因技术和产品的安全性。3.我国对转基因技术的态度:(1)研究上要_,坚持自主创新。(2)推广上要_,做到确保安全。(3)管理上要_,坚持依法监管。趋利避害 大胆 慎重 严格【易错辨析】1.通过转基因技术生产药物只是转基因微生物方面的应用。()【分析】转基因微生物、动物、植物都可以生产特定的药物。2.转基因抗虫植物也抗病,种植过程中可以不施农药。()【分析】转基因抗虫植物能抵抗害虫侵害,但不能抵抗病毒或病菌侵害,种植过 程中仍需使用一定量的农药。3.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的基因多样性。()4.高产青霉素菌株属于转基因成果。()【分析】高产青霉素菌株一般是通过人工诱变获得
3、的,不属于转基因成果。5.理性看待转基因技术,就是听之任之,不管不问。()【分析】理性看待转基因技术,正确的做法应该是趋利避害,而不能因噎废食。6.为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权,需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。()关键能力合作学习 一、转基因产品的安全性问题 1.转基因产品的优缺点:优 点缺 点(1)解决粮食短缺问题(2)减少农药使用,从而减少环境污染(3)节省生产成本,降低粮食售价(4)增加食物营养,提高附加价值(5)增加食物种类,提升食物品质(6)提高生产效率,带动相关产业发展(1)可能产生新病毒和新的过敏原(2)可能产生抗除草剂的杂草(3)可能
4、使疾病的传播跨越物种障碍(4)可能会损害生物多样性(5)可能干扰生态系统的稳定性2.理性看待转基因技术的原因:(1)生物技术和其他科学技术一样具有两面性,是一把双刃剑,既能推动社会发展和技术进步,也可能带来灾难。(2)社会的发展总是和技术的发展密切联系,从促进社会发展的角度看,必须不断发展生物技术,造福人类,同时尽量避免灾难。3.理性看待转基因技术:(1)认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的,以基因工程为代表的一大批生物技术成果,进入人类的生产和生活,特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用。(2)正视转基因技术带来的安全性问题,切实认识到个别有害转基因生物的危害性,要趋利避害,而不能因噎废
5、食。(3)完善相应的法律法规,利用法制手段确保转基因生物的安全性。(4)我国保证转基因食物的安全性的监控和预防措施。立法监控是保证转基因生物安全的有力措施。多环节监控。转基因农作物研究、从实验室走向大田试验各阶段,以及产品商品化都有相应法规进行严格的监控,只有在每一阶段试验获得认可证书后,才可进入下一阶段。易错提醒:转基因产品安全性常见误区(1)在生产和生活的某些方面,人类已离不开转基因技术成果,因此应充分利用其优点,同时关注、限制其缺点。(2)在转基因技术中,所转移的只是自然界中已存在的外源基因,它不会改变生物原有的分类地位,只能说是具有某种新特征的同一物种。(3)两个“”。引入外来物种增加
6、生物多样性:如果引进的生物会破坏环境或者对当地生物造成生存影响,可能会造成生物多样性的锐减。转基因生物具有危害阻止转基因技术的发展:应用正确态度对待转基因技术,不能因为可能的危害而阻止转基因技术的发展。【选修对接必修】对接必修2(1)转基因动物培育成功的物质基础是什么?提示:动物的遗传物质都是DNA。(2)鱼类易于逃逸、扩散,因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题,请分析引起生态安全性问题的原因。提示: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,与其他物种竞争加剧,引起生态危机。(3)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的,科学家成功培育出三倍体鲫鱼,说
7、出其培育过程。提示:二倍体个体经染色体加倍成为四倍体个体,然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体。【典题通关】阅读下列材料,回答问题:如今,从土豆、草莓到西红柿,各种各样的转基因产品已经潜入寻常百姓家,有资料显示,我国餐桌上有50%以上的大豆色拉油属于转基因食品。然而近年来,有关转基因食品是否影响健康的争论不绝于耳。例如,美国康奈尔大学Losey等人将转Bt基因(苏云金杆菌杀虫晶体蛋白基因)玉米花粉撒在苦苣菜上,喂食黑脉金斑蝶4天后死亡率达44%,而对照组无一死亡,研究者认为该转基因玉米对生物有害。(1)据报道,转基因作物大面积种植已达7年,食用转基因食品的人群已有10亿之多,至今没有转基因食品不安
8、全的任何实例。转基因食品是安全的,试分析原因:。(2)自1983年转基因农作物在美国问世以来,用生物技术改造农产品的研究与应用进展飞快。试问:转基因产品到底有什么优势?。(3)有人认为转基因生物会造成基因污染,危害生态系统的稳定性。你是怎样理解的?。【解析】(1)转基因食品绝大多数是安全的,人们从食物中获得的是可以吸收的小分子物质,这些物质在不同生物体内多数是相同的,对人类无害;转基因食品只是增加了少量对人类无害的基因,产生了特定蛋白质,不会从根本上改变生物的性质。(2)转基因生物可以按照人们的意愿定向地改造其遗传特性,所以对人们来说,有很大的好处。(3)由于转基因技术还不是很成熟,需要特别控
9、制其副作用。答案:(1)转基因食品被煮熟之后,细胞就被破坏了,进入人消化系统后,基因被消化成小分子物质而失去遗传作用;转基因食品仅是农作物品种中加入一两个对人类无害的已知性状的基因等(2)可缩短育种时间;可定向改造生物的性状;可提高粮食产量,解决粮食问题(3)转基因生物中所含的外源基因可能会通过杂交在环境中传递,可能会由此产生超级杂草、超级害虫以及其他超级生物等,使得生物多样性受到破坏等【跟踪小练】1.转基因作物是通过转基因技术对农作物进行精确地改造而产生的。转基因作物一方面在产量、抗逆性及品质等方面有显著改进,极大地降低了农业生产成本,另一方面,科学家通过动物实验发现转基因作物可能对人类健康
10、存在危害。英国前首相布莱尔为此发表了一篇文章,文中说:“毫无疑问,转基因作物对人类健康和环境有可能带来危害,保护公众和环境的安全,现在是,将来也是政府的首要任务;但与此同时,这种新的科技成果将给人类带来更多的利益,这也是毋庸置疑的。”据以上材料,你以为下列说法欠妥的是()A.转基因技术应用的基本原理是基因重组,转基因作物是转基因技术的一种产物 B.若转基因作物产生了对人类健康及环境的负面影响,我们应该反思转基因技术 C.科学家必须在现有知识与技术的基础上尽量考虑转基因作物可能存在的风险并采取相应的防范措施 D.国家必须对转基因作物研究制定相应的法律法规,并进行严格管理与有效控制【解析】选B。转
11、基因技术应用的基本原理是基因重组,转基因作物是转基因技术的一种产物,选项A不符合题意;据题干信息可知,政府会研究转基因技术,使科技带给人们更多利益,同时会保护公众和环境的安全,避免转基因技术成果给人类带来危害,而不是危及了人类健康和环境后再反思转基因技术,选项B符合题意;科学家必须在现有知识与技术的基础上尽量考虑转基因作物可能存在的风险并采取相应的防范措施,选项C不符合题意;国家必须对转基因作物研究制定相应的法律法规,并进行严格管理与有效控制,选项D不符合题意。2.下列叙述支持种植转基因农作物对人类是有利的观点的是()A.转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白 B.转基因农作物的扩散会威胁生物的
12、多样性 C.推广种植抗虫棉可减少农药使用对环境的污染 D.抗虫基因通过基因漂移而造成“基因污染”【解析】选C。转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白对人类有害,转基因农作物的扩散会威胁生物的多样性、抗虫基因通过基因漂移而造成“基因污染”对人类有害,推广种植抗虫棉可减少农药使用对环境的污染对人类有利。3.多年来,许多美国人对每天的食品中含60%80%的转基因成分“一无所知”。请回答下列与生物安全性相关的问题。(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度,反映了转基因食品是 (填“相对”或“绝对”)安全的。(2)科学家对转基因生物可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧,请列举转基因
13、生物的潜在危险。(至少写出3种)。(3)对于植物来说,导入外源基因容易引起基因污染,科学家将外源基因导入叶绿体或线粒体内,原因是 。【解题关键】解答本题的关键是了解转基因产品安全性是经过多种措施进行检测的,但是潜在危险不容忽视,人们对它的安全性还存在怀疑。【解析】(1)目前尚未发现因食用转基因食物而使人体健康受到威胁的实例,因此转基因食品是相对安全的。(2)转基因生物的潜在危险有生物入侵、破坏原来的生态平衡、过敏反应、抗生素抗性、疾病流行等,因此人们对它的安全性还存在着怀疑。(3)若将外源基因导入叶绿体或线粒体内,则花粉粒中不含有转入的基因,故可避免基因污染。答案:(1)相对(2)生物入侵、破
14、坏原来的生态平衡、过敏反应、抗生素抗性、疾病流行等(至少写出3种)(3)在叶绿体或线粒体内的目的基因不会通过花粉传递,因而一般不会在下一代中显现出来 【方法规律】转基因食品的三大种类(1)植物性转基因食品,如转基因小麦,蛋白质含量比一般小麦高。(2)动物性转基因食品,如含外源生长激素基因的猪、鱼等。(3)转基因微生物食品。例如,生产奶酪的凝乳酶,以前只能从杀死的小牛的胃里提取,现在利用转基因微生物已经能够使凝乳酶在体外大量生产。二、基因污染 1.含义:基因污染是指人工组合的基因通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分。2.途径:(1)转基因植物的相关基因通
15、过花粉传播而进入附近的野生植物或邻近的非转基因农作物。(2)转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物。(3)土壤微生物或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。3.基因污染的危害性的主要表现:(1)污染传统作物,影响已形成的农业生态系统。(2)污染自然界的生物基因库。(3)影响自然界的生态平衡。(4)能够在自然界中增殖和扩散。易错提醒:基因污染的实质 转基因生物的外源基因进入其他生物体内属于可遗传变异中的基因重组。【典题通关】(2020石家庄高二检测)烟草具有较高的经济价值,但易遭受病虫害。为获得抗虫的烟草植株,可将抗虫基因导入烟草细胞。请回答下列问题:(1)农杆菌的
16、Ti质粒上的T-DNA具有 的特点。将抗虫基因插入T-DNA上,导入用 处理过的农杆菌,筛选成功后让其侵染能分泌 化合物的烟草细胞,在该化合物的诱导下,Ti质粒上的T-DNA依次穿过农杆菌的细胞壁、细胞膜,以及烟草细胞的 、细胞膜、核膜进入烟草的细胞核中,最后再通过 技术获得转基因烟草植株。该技术是否成功还需要进行检测与鉴定,个体水平上的鉴定方法是 。(2)上述方法虽比较经济,但是会存在安全性问题,如将抗虫基因导入烟草细胞核的染色体DNA上,则抗虫基因会随 (填“花粉”或“卵细胞”)扩散传播,容易产生基因污染,故可以通过基因枪法将 打入烟草细胞叶绿体以实现转化。同时还应注意,目的基因需导入植物
17、细胞叶绿体的非基因序列中,目的是 。【解题关键】(1)明确植物体受伤部位的细胞会分泌大量的酚类物质,吸引农杆菌移向这些细胞。(2)知道大多数作物中的叶绿体DNA都是母系遗传,把抗虫基因导入叶绿体基因组中,则可以避免基因污染。【解析】(1)农杆菌的Ti质粒上的T-DNA具有可转移至受体细胞并且能整合到烟草细胞染色体的DNA上的特点。将抗虫基因插入T-DNA上,导入用Ca2+(或CaCl2)处理过的农杆菌,筛选成功后让其侵染能分泌酚类化合物的烟草细胞,在该化合物的诱导下,Ti质粒上的T-DNA依次穿过农杆菌的细胞壁、细胞膜,以及烟草细胞的细胞壁、细胞膜、核膜进入烟草的细胞核中,最后再通过植物组织培
18、养技术获得转基因烟草植株。抗虫基因导入烟草细胞后,是否赋予了烟草抗虫特性,需要做抗虫接种实验。(2)如将抗虫基因导入烟草细胞核的染色体DNA上,则抗虫基因会随花粉扩散传播,容易产生基因污染,故可以通过基因枪法将抗虫基因表达载体打入烟草细胞叶绿体内以实现转化,避免基因污染。同时还应注意,目的基因需导入植物细胞叶绿体的非基因序列中,以避免叶绿体内源(或自身)基因表达异常,影响烟草(叶绿体)的正常生理功能。答案:(1)可转移至受体细胞并且能整合到烟草细胞染色体的DNA上 Ca2+(或CaCl2)酚类 细胞壁 植物组织培养 抗虫接种实验(2)花粉 抗虫基因表达载体 避免叶绿体内源(或自身)基因表达异常
19、,影响烟草(叶绿体)的正常生理功能 【跟踪小练】1.20世纪90年代,乌干达薯业遭到了病毒的毁灭性打击。科学家研究发现,该疾病是由一种新的病毒引发的,而这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的,这一事实有力地支持了下列哪一观点()A.转基因生物有可能成为新的物种,增加了物种多样性 B.导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些病菌或病原体杂交,从而组装出对人类或其他生物有害的病原体 C.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,使杂草成为除不掉的“超级杂草”D.抗虫棉能抵抗棉铃虫,但随着棉铃虫抗性增强,抗虫棉有可能被淘汰 【解析】选B。由题干材料可知,这种病毒是由两种已知
20、病毒重组产生的,说明两种病毒的基因可以重新组合,形成新的生物,而B项正说明外源基因与某些细菌和病毒重组形成新的生物,因此是对B项的有力支持。2.叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中,该技术能有效改良植物的品质。请回答:(1)转基因技术的核心步骤是 ,完成该步骤所需要的酶有 。(2)将植物体细胞处理得到原生质体,再通过 法或 法,将目的基因导入原生质体,使原生质体再生细胞壁之后,通过 技术培养可得到相应的转基因幼苗。(3)来自原核生物中有重要价值的外源基因,无须改造和修饰就可在叶绿体中高效表达,据此分析,原因是 。(4)对大多数高等植物而言,与传统的细胞核转基因相比,叶绿体转基因更稳
21、定,其遗传方式 (填“遵循”或“不遵循”)分离定律,不会随 (填“花粉”或“卵细胞”)传给后代,从而保持了 (填“父本”或“母本”)的遗传特性。【解析】(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心;完成该步骤所需要的酶有限制酶和DNA连接酶。(2)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、花粉管通道法等;将植物细胞培养成植株的技术为植物组织培养技术。(3)来自原核生物的外源基因,无须改造和修饰就可在叶绿体中高效表达,说明该原核生物的DNA与叶绿体DNA结构具有相似性,转录、翻译等过程也相似。(4)叶绿体基因处于细胞质中,是细胞质遗传,故不遵循分离定律;植物受精卵细胞中的细胞质绝大部分来自母本,细胞核中的遗传物质父本与母本各占一半,故叶绿体基因是母性遗传,从而保持了母本的遗传特性。答案:(1)构建基因表达载体 限制酶和DNA连接酶(2)农杆菌转化 基因枪 植物组织培养(3)叶绿体DNA与原核生物的DNA结构类似,转录与翻译系统均与原核生物类似(4)不遵循 花粉 母本