高中生物选修3-专题4生物技术的安全性和伦理问题

专题4生物技术的平安性和伦理问题考纲要求四年考情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福建高考无单独考查一、转基因生物的平安性1.转基因成果_______——重组微生物基因制药___________——转基因动物转基因农作物工程菌生物反响器2.平安性问题_________产生____________________改变侵犯宗教信仰者或素食者的权益成为新杂草成为“_______________”，威胁其他生物生存产生出对人类或其他生物有害的病原体通过基因重组产生“超级杂草”环境平安：破坏生态系统的_______和人类生活环境食物平安生物平安滞后效应新的过敏原营养成分入侵的外来物种稳定性3.理性看待生物技术(1)正视转基因技术可能带来的平安性问题,要_________,不能因噎废食。(2)制定___________,最大程度保证转基因技术和产品的平安性。趋利避害政策和法规二、关注生物技术的伦理问题反对支持克隆人伦理方面违反了人类的伦理道德观念,中国禁止_______克隆中国不反对_______克隆技术方面技术不成熟,流产率高、畸形率高、出生后死亡率高可通过胚胎分级、基因诊断、_______检查等方法解决技术问题设计试管婴儿胚胎也是生命,杀死胚胎无异于“谋杀”提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤生殖性治疗性染色体反对支持基因检测技术方面很难用在具体医疗中有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施道德方面可能引起_________通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法,解决基因歧视现象基因歧视三、禁止生物武器1.生物武器的种类(连线)2.我国政府观点在任何情况下_______________________生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。不开展、不生产、不储存1.(2010江苏T18A)转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中。()【分析】抗除草剂基因导入到油菜的染色体后那么可以通过油菜的花粉传入到环境中。2.(2010江苏T18D)如果转基因植物的外源基因来源于自然界,那么不存在平安性问题。()【分析】来源于自然界的目的基因导入植物体后,可能破坏原有的基因结构,具有不确定性,外源基因也可能通过花粉传播,使其他植物成为“超级植物”等,所以转基因技术存在平安性问题。√×3.(2012江苏T13B)转基因作物被动物食用后,目的基因会转入动物体细胞中。()【分析】转基因作物被动物食用后,目的基因不能被动物直接吸收,所以不会进入到动物的体细胞中。4.(2012江苏T13C)种植转基因植物有可能因基因扩散影响野生植物的遗传多样性。()【分析】转基因生物的某些特殊性状,增强了它们在该地区生存条件下的竞争能力,威胁生态系统中其他生物的存在,从而影响野生植物的遗传多样性。×√5.试管婴儿胚胎发育的整个过程均在试管中进行。()【分析】试管婴儿是指人的卵细胞和精子在体外完成受精作用,发育到早期胚胎的一定阶段,再移入到母体子宫内继续发育到足月诞生的婴儿。6.我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆。()【分析】我国禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆,利用治疗性克隆生产的一些人造器官可用于医学治疗。××7.由于某些转基因生物可以合成干扰素进入人体,因此转基因食物存在潜在的平安隐患。()【分析】转基因生物引发食物平安的主要理由如下:对食物平安性检测不够,担忧出现新的过敏原,担忧营养成分改变等。×考点一转基因生物的平安性问题

1.转基因生物存在平安性问题的原因(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)外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。2.理性看待转基因生物(1)转基因生物的优缺点:优点缺点①解决粮食短缺问题②大大减少农药的使用量,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①可能出现新的过敏原或重组形成新病毒②可能产生抗除草剂的杂草③可能使疾病的传播跨越物种障碍④可能会损害生物多样性⑤可能会对人类生活环境造成二次污染(2)对待转基因生物的正确态度:①对转基因生物出现剧烈的伦理方面的争论是正常的,关键是社会应有正确的舆论导向,从而促进科学技术的开展。②国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。③在转基因生物或其产品研究过程中,科学家要自觉遵守科学研究道德。【高考警示】(1)引入外来物种不一定会增加生物的多样性。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。(2)转基因的危害源于人们对基因功能及作用方式不能完全掌握。(3)我们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技术的开展。【典例1】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)玉米花粉撒在苦芭菜上,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毒。(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至少已有10亿之多,至今没有转基因食品不平安的任何实例。转基因食品是平安的,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平安的,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,进入人肠胃系统后,基因被消化成小分子物质而失去遗传作用;我们所吃的非转基因改进谷物是长期人工选择的结果,人们食用后并未有不适和影响健康;转基因食品仅是农作物品种中参加一两个对人类无害的性状的基因等(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【互动探究】(1)题中所涉及的平安性属于转基因生物平安性的哪一个方面?提示:食物平安。(2)题(1)中,有人认为转基因食品是不平安的,试举出两个原因。提示:转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为某些人的过敏原;某些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化,导致转基因农作物营养成分的改变。【变式训练】研究中发现,番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,导致害虫无法消化食物而被杀死。为对付异常猖獗的玉米螟,人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,在一定程度上遏制了玉米螟的爆发。(1)如果以玉米的叶肉细胞作为重组DNA的受体细胞,那么需要通过技术培育成工程植物。(2)如果把目的基因导入受体细胞叶绿体DNA中,将来产生的配子中是否含有该基因?。(3)抗玉米螟的玉米就是无虫玉米,不必防治害虫。你赞成这种说法吗?为什么?。(4)对于这种转基因玉米的食用平安性,引发了人们的争议,有人认为是平安的,有人认为是不平安的。你持什么观点?列举一个理由支持你的观点。

。【解析】(1)叶肉细胞培育成工程植物植株,应该利用植物组织培养技术经脱分化和再分化过程将细胞的全能性表达出来。(2)减数分裂过程中染色体数量的变化比较有规律且亲子代相同,但细胞质中的DNA随机性比较大,进入配子的可能性不是100%。(3)玉米螟是玉米害虫的其中一种,在生长过程中还应该防止其他害虫的侵扰。蛋白酶抑制剂对其他害虫并不一定有效。(4)答案是开放的,支持与不支持均可,但理由必须能支持自己的观点。答案:(1)植物的组织培养(2)不一定,在减数分裂过程中细胞质DNA的分配具有随机性(3)不赞成,因为抗玉米螟玉米能抵抗玉米螟,但不能抵抗所有的害虫。(4)只要理由能支持自己的观点就可以。例如:①不平安,这种蛋白酶抑制剂被人食用后可能抑制人体消化酶的活性,使人无法进行正常的消化作用而患病。②平安,人与害虫的消化酶存在结构差异,蛋白酶抑制剂对人体的消化酶没有影响。③平安,人食用玉米是煮熟后食用,高温破坏了蛋白酶抑制剂,进入人体后不能再起作用。考点二生物技术中的伦理问题分析

1.试管婴儿与克隆人的比较一般过程实质说明试管婴儿体外受精、体外一定程度的胚胎发育、胚胎移植到子宫内继续发育有性生殖与人类正常生殖情况相比,主要是改变了受精和初期发育的场所克隆人将体细胞的核物质移到去核的卵细胞中,将重组卵细胞移植到子宫内,逐渐发育为新个体体细胞繁殖,属于无性生殖克隆过程证明了动物细胞核的全能性2.克隆的分类类型项目治疗性克隆生殖性克隆区别目的从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗用于生育,获得人的复制品水平细胞水平个体水平联系都属无性生殖;产生新个体或新组织,遗传信息相同3.试管婴儿和设计试管婴儿的比较如图,后者比前者多了④过程:(1)不同点:①所用技术手段:设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断,试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。②应用:试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题,设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。(2)相同点:都是体外受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过胚胎移植,都是有性生殖。4.基因检测(1)原理:DNA分子杂交。(2)争论焦点:①基因检测能否到达预防疾病的目的;②是否引起基因歧视、个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。【高考警示】(1)设计试管婴儿和基因检测在应用方面并非完全不同,两者都可用于防止遗传病患儿的出生,从而降低人类遗传病发病率。(2)试管婴儿和克隆人的形成过程并不相同:前者进行减数分裂和受精作用,而后者只进行有丝分裂。【典例2】(2013·泉州模拟)“试管婴儿”技术是将不孕夫妇的精子和卵细胞取出,在体外完成受精,并在体外培养,使其发育到如右图所示的时期,再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一局部不能生育的男女重新获得了生育的时机,也为人类的优生开辟了新的途径。据此答复:(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是()A.有性生殖B.组织培养C.克隆技术 D.基因工程(2)人的受精卵通过卵裂,逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织,进而形成器官和系统。从细胞水平看,卵裂的分裂方式是。(3)图示时期是胚胎发育的期。(4)在该图下一时期,b细胞最可能成为胚层的一局部。(5)要得到“同卵双胞胎”,采用的技术是

。双胞胎的性别是否相同?

。(6)现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是什么?

。【解析】(1)试管婴儿技术实际是体外受精,即经过精卵结合,所以是有性生殖。(2)卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育,细胞数目不断增多,此时的细胞分裂方式为有丝分裂。(3)图示时期的特点是含有一个腔,即囊胚腔,所以称为囊胚期。(4)图示胚胎发育过程中,b细胞从囊胚外表运动到内部,形成一层内层细胞,最终形成内胚层。(5)将一个受精卵发育形成的早期胚胎一分为二,再移植到母体子宫发育,可形成两个婴儿,即同卵双胞胎,性别相同。(6)滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别会引起性别比例失调,且违反了伦理道德。答案:(1)A(2)有丝分裂(3)囊胚(4)内(5)胚胎分割移植相同(6)破坏了人类正常的性别比例,违反了伦理道德【互动探究】(1)题干所述的卵细胞应该是哪种细胞?提示:次级卵母细胞。(2)治疗性克隆与克隆人在操作技术上的区别是什么?提示:克隆人形成过程是将早期胚胎培育成个体,而治疗性克隆是将早期胚胎定向分化成特定的组织器官。1.多年来,每天的食品中含60%～80%的转基因成分,对此,许多美国人竟一无所知。(1)一向挑剔、苛刻的美国人对转基因食品的这种漠视态度,反映了转基因食品在平安性方面是的。(2)科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧,可能原因是什么?

。(3)转基因食品或转基因生物武器都要应用DNA重组技术,该技术的根本工具是什么?。(4)中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申在任何情况下、、生物武器。【解析】(1)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相对平安的。(2)由于转基因生物存在的潜在风险:如生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反响、疾病流行等,所以科学家对转基因食品可能带给人类健康和环境方面的风险表示关注和担忧。(3)DNA重组技术的根本工具是限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。(4)中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申在任何情况下不开展、不生产、不储存生物武器。答案:(1)相对平安(2)转基因生物存在的潜在风险:如生物入侵、破坏原来的生态平衡、引起过敏反响、疾病流行等(3)限制性核酸内切酶、DNA连接酶、载体(4)不开展不生产不储存2.(2013·济南模拟)以下图所示为人类“治疗性克隆”的大致过程。请答复以下问题:(1)①为细胞,过程A是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术称为。(2)③能诱导分化出神经细胞、血细胞、肌肉细胞,其根本原因是的结果。这样培育的组织器官移植回患者体内与异体器官移植最大的不同之处是。(3)假设应用转基因技术治疗遗传性糖尿病,可将健康人的控制胰岛素合成的基因导入受体细胞。受体细胞可以用取自通过B过程得到的结构中的④,原因是这些细胞。(4)我国禁止生殖性克隆,但不反对治疗性克隆的研究。为什么要反对生殖性克隆(即克隆人)呢?请你写出一条理由:

。【解析】(1)A是核移植过程,受体细胞是次级卵母细胞,但需要去核。(2)早期胚胎细胞能诱导分化,是选择性表达的结果;与异体器官移植相比,通过这样培育的组织器官自体移植的优点就是不会产生免疫排斥反响。原因是与受体的基因根本相同。(3)在基因治疗时,核移植得到重组细胞时,受体细胞来自于内细胞团细胞,是因为它们分化程度极低(全能性高),可使外源基因在相应组织细胞表达。(4)治疗性克隆目的是为了救治患者,而克隆人那么不是,且存在一系列的问题。答案:(1)次级卵母(卵)核移植(2)基因选择性表达不会产生免疫排斥反响(3)内细胞团分化程度极低(全能性高或具有全能性),可使外源基因在相应组织细胞表达(4)①严重违反了人类伦理道德;②冲击了现有婚姻、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(答案符合题意即可)3.法国女科学家布里吉特·布瓦瑟利耶宣称世界上第一个“克隆婴儿”诞生时,中外科学家对此的第一反响是对“克隆婴儿”的真实性表示质疑。而中国科学家大多表示“克隆人研究必须反对”。中国农业大学李宁教授认为,“世界上第一个克隆人”到底是不是真的克隆人,还有待进行DNA指纹检测,即将克隆女婴的DNA与提供克隆体细胞“母亲”的DNA进行比照。只有完全吻合,才能证明这个女婴是真正的“克隆人”。(1)中国农业大学李宁教授所提到的DNA指纹检测实质上是对比

的相似程度,克隆女婴将来的性状与提供克隆体细胞“母亲”的性状是否完全相同?为什么?

。(2)克隆过程中应用的现代生物技术有哪些?(至少说明两种)

。(3)克隆有时也称为体细胞克隆,但是克隆过程一般需要

参与,原因是这种细胞

。(4)以下属于克隆技术仍然存在的问题的是。①克隆后代的成功率很低②克隆生物的夭折率较低③克隆生物的后代先天性疾病或者生理缺陷的发病率高④克隆后代的智商相对较高A.①②B.②③C.①③D.②④【解析】此题考查克隆人技术引起的争议及其技术操作分析。(1)DNA指纹检测的实质是对DNA分子中碱基排列顺序的检测,假设“克隆人”核DNA与供体核DNA相同,那么为“克隆人”,否那么不是“克隆人”;生物的表现型是基因型和环境共同作用的结果,基因型相同,环境不同,表现型可能不相同。另外,受体卵细胞中的细胞质基因也影响生物的性状。(2)克隆技术包括体细胞核移植技术、细胞培养技术和胚胎移植技术等。(3)体细胞克隆的受体细胞应为去核的卵母细胞,因卵母细胞中具有促进核基因表达的物质。(4)克隆人可能孕育出有严重生理缺陷的孩子,重构胚胎成功率低,移入母体子宫后胚胎流产率高,出生后死亡率高等。答案:(1)DNA分子中碱基对排列顺序不一定完全相同,原因主要有两个:一个是受将来生活环境的影响,一个是受提供卵细胞个体的细胞质遗传的影响(2)核移植技术、胚胎移植技术、细胞培养技术(任选两种)(3)卵细胞具有促进细胞核基因表达的物质条件(4)C4.(2013·厦门模拟)阅读以下材料,答复以下问题: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平安性问题是很值得研究的问题,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。(1)转基因鱼成功的物质根底是。(2)人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质,假设将人的GH基因转移到鱼体内,那么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,以至生长率高于非转基因鱼,蛋白质转换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平安性问题是很值得研究的问题,试分析引起生态平安性问题的原因是_______________________________________________________。(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的,三倍体鱼的形成过程是。试从保障生态平安性问题分析只投放三倍体鱼的原因:

。【解题指南】解答此题应特别关注以下三个方面:(1)明确基因中碱基数与蛋白质中氨基酸数的对应关系;(2)明确转入的目的基因的作用是产生生长激素;(3)明确转基因鱼和非转基因鱼仍是一个物种,可以发生基因交流,导致基因污染。【解析】(1)转基因技术成功的物质根底是遗传物质都是DNA。(2)根据基因表达的关系,含191个氨基酸的蛋白质由一个含1146个脱氧核苷酸的DNA片段控制合成。(3)转基因鱼生长率高于非转基因鱼,蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼,最可能的原因是转基因鱼合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质合成。(4)转基因鱼与同种野生鱼杂交,使野生鱼带有转基因,可能引起与其他生物的生存竞争而引起生态危机。(5)三倍体鱼可用转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体,然后二倍体与四倍体杂交形成。三倍体不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,防止发生杂交和竞争引起生态危机。答案:(1)遗传物质都是DNA(2)1146(3)合成了大量生长激素,生长激素能促进蛋白质合成(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)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体,然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体三倍体不能繁殖,可以人工控制养殖数量和范围,防止发生杂交和竞争引起生态危机5.(能力挑战题)一个学习小组的同学在对当地栽培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,给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查还发现,这种转基因玉米除可直接食用外,还被加工成食品摆在超市的货架上。请完成以下问题:(1)一局部同学认为,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,请你列举出三条理由:A.