课件35张PPT。专题4 生物技术的安全性和伦理问题
4.1 转基因生物的安全性一、转基因成果令人叹为观止
1.微生物方面:
(1)1972年美国的伯格第一次________获得成功。
(2)把某些重组DNA转移到细菌中表达获得成功,随后,便出现了
具有重要经济价值的各种___________,如可以清除_________
的假单胞杆菌等。
2.基因制药方面:生物制药已成为21世纪的朝阳产业。重组DNA重组微生物石油污染3.转基因动物方面:
(1)受到转基因巨型小鼠获得成功的鼓舞,科学家又培育_____
_______________优良的转基因家畜、家禽。
(2)把转基因动物变成___________。
4.转基因植物方面:培育出具有___________________________
等全新性状的农作物。生长迅速、营养品质生物反应器抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆二、对转基因生物安全性的争论
1.争论原因:
(1)对基因的_____,基因间的_________以及基因的_________
等都了解得相当有限。
(2)转移的基因虽然是功能已知的基因,但不少是_________的
基因。
(3)外源基因插入___________的部位往往是_______。结构相互作用调控机制异种生物宿主基因组随机的2.争论观点:滞后效应过敏原营养成分动物蛋白基因安全性评估负责态度转基因食物实质性等同野生种类杂草入侵的外来物种细菌病毒病原体抗除草剂基因花粉很快死亡水、肥种植技术生殖隔离传播距离存活时间稳定性生活环境原有界限能量流动物质循环中间产物二次污染重组DNA病原微生物有毒蛋白过敏蛋白食物链环境保护分类地位稳定性农药农田管理农田土壤环境三、理性看待转基因技术
1.坚持正确的_________导向,将有利于决策者做出正确的决策,
从而促进_________的发展。
2.面对转基因技术的利弊,正确的做法应该是_________,而不
能_________。
3.各国对转基因技术都制定了符合本国利益的_____和_____。
4.增强科学家的_____________水平。社会舆论科学技术趋利避害因噎废食政策法规科学研究道德1.判断正误
(1)目前,种植的转基因植物中以水稻和小麦最多,其次是转基
因棉花和油菜。( )
【分析】目前,种植的转基因植物中以大豆和玉米最多,其次
是转基因棉花和油菜。×(2)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的,不属于
转基因成果。
(3)转基因生物可能会破坏生态平衡。( )
(4)对待转基因技术应该趋利避害,不能因噎废食。( )×√√2.问题思考
(1)转基因生物有可能给人类带来灾难,为以防万一,人类是否应禁止对转基因生物的科学研究?
提示:不能禁止对转基因生物的科学研究。原因是社会的发展、国力的竞争总是和技术的发展密切相关,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;同时通过多种措施,减少其负面作用,避免灾难发生。(2)转基因生物在人们的生产和生活中起到了极大的作用,但人们对转基因的安全性还是存在争论,为什么?
提示:原因有三点: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。一、正确认识转基因生物的安全性
1.转基因生物的优缺点:2.理性看待转基因技术:
(1)首先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)要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:
①立法监控是保证转基因生物安全的有力措施。
②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】(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、限制它们的缺点。
(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。【典例训练1】(2013·合肥高二检测题)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生物多样性构成威胁,如果你同意这种观点,请列举出三条理由:
A.__________________________________________________;
B.__________________________________________________;
C.__________________________________________________。(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 。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____________________________________”。
【解题关键】解答本题的关键是了解转基因生物安全性是经过多种措施进行检测的。【解析】不引起生物安全的理由:转基因植物扩散到种植区以外会很快死亡;要表现出新性状必须具有一定的水、肥等条件,以及配套的种植技术;由于生殖隔离的存在,使它们很难与其他植物杂交;花粉传播的距离有限,存活时间有限。不引起环境安全的理由:转基因生物不会改变生物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定性;转基因抗虫农作物的种植,减少了农药的使用量;抗除草剂农作物的种植减轻了农田管理的负担,保护了农田土壤环境。答案:(1)玉米与其他植物之间存在生殖隔离
玉米的花粉传播距离有限
玉米花粉的存活时间有限(其他合理答案也可)
(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【变式训练】转基因成果令人叹为观止,下面不是转基因成果的一项是( )
A.抗虫棉花
B.能清除石油污染的假单胞杆菌
C.我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦牛
D.抗除草剂玉米【解析】选C。抗虫棉花、能清除石油污染的假单胞杆菌、抗除草剂玉米都属于转基因成果。我国奶牛的主要品种——中国荷斯坦牛是将国外的荷斯坦牛引进后,在我国经过长期驯化,与当地黄牛进行杂交和选育,逐渐形成的优良品种,所以它属于杂交育种成果。二、基因污染
1.概念: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.基因污染的危害性表现在五个方面:
(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)污染“微生态”菌群。
(5)能够在自然界中增殖和扩散。【易错提醒】基因污染是转基因生物的外源基因造成自然界基因库的混杂和污染,能扩散且可通过繁殖而传递下去。【典例训练2】(2013·合肥高二检测)随着转基因技术的发展,“基因污染”应运而生,关于基因污染的下列说法不正确的是( )
A.转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上,从而污染生物基因库
B.基因污染是一种不可扩散的污染
C.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因,可能破坏生态系统的稳定性
D.转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”,威胁生态系统中其他生物的生存【解题关键】解答本题需明确以下两点:
(1)掌握基因污染的概念。
(2)明确转基因生物对生物多样性的影响。【解析】选B。基因污染是可以随着自然界中的生物扩散的,如转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上,从而污染生物基因库;杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因,可能破坏生态系统的稳定性;转基因生物还有可能成为“入侵的外来物种”,威胁生态系统中其他生物的生存。【变式训练】基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因,这些外来基因可随被污染生物的繁殖、传播而发生扩散。下列叙述错误的是( )
A.基因工程间接导致了基因污染
B.基因工程破坏了生物原有的基因组成
C.基因工程是通过染色体重组发生基因交换,从而获得了生物的新性状
D.人类在发展基因工程作物时,没有充分考虑生物和环境之间的相互影响【解析】选C。染色体重组发生在减数第一次分裂的后期,随着同源染色体的分开,非同源染色体自由组合,但是基因工程是通过DNA的断裂和连接合成重组DNA导入受体细胞并表达的过程。显然这两种方式是不同的,染色体重组属于自然存在的有性生殖发生的过程,而基因工程则是人为的定向改造生物性状的过程。课件48张PPT。4.2 关注生物技术的伦理问题
4.3 禁止生物武器一、对克隆人引发的争论
1.分类:___________和___________。治疗性克隆生殖性克隆2.争论焦点:伦理道德婚姻、家庭心理上和社会地位成熟基因诊断染色体检查二、试管婴儿及基因检测引发的伦理问题
1.试管婴儿技术是否符合伦理道德:人体零配件多余胚胎性别造血干细胞脐带血体外受精—胚胎移植2.基因检测引发的争论:基因结构预防疾病心理压力遗传性疾病预防措施基因歧视伦理道德立法基因歧视三、生物武器
1.种类及实例(连线):
2.散布途径:将病原体_____或者通过_____、___________等散
布到敌方,会对军队和平民造成大规模杀伤后果。直接食物生活必需品3.危害:
(1)致病菌:第二次世界大战期间,侵华日军在中国领土上修建
了几十座_________工厂,曾用数千名中国人做_____实验,还曾
在中国20多个地区使用了_________,造成几十万中国老百姓死
亡;日本战败投降时,侵华日军又一次把培养的细菌释放出来,
在中国造成传染病大流行。
(2)生化毒剂:如_____________分子可以阻滞神经末梢释放
_________,从而引起肌肉麻痹。细菌武器活体细菌武器肉毒杆菌毒素乙酰胆碱(3)病毒:如_____病毒或某些动物的痘病毒。
(4)基因重组致病菌:这些致病菌是人类___________的致病菌,
可让大批受感染者突然发病,而又无药可医。天花从未接触过1.判断正误
(1)对于设计试管婴儿技术,中国政府坚持“四不原则”。
( )
【分析】对于生殖性克隆,中国政府坚持“四不原则”,即不
赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。
(2)基因身份证上可以检测到个人的所有基因。( )
【分析】把一个人的致病基因和易感基因都检测出来,并记录
在磁卡上,即做成基因身份证。因此基因身份证只是记录了一
个人的少数、个别基因。××(3)克隆人的过程遵循孟德尔的遗传定律。( )
【分析】克隆人是无性生殖过程,而孟德尔遗传定律适用于有
性生殖的生物个体在进行减数分裂产生配子的过程中。
(4)生物武器可通过吸入,误食,接触带菌物品,被带菌昆虫叮咬
等侵入人体。( )×√2.问题思考
(1)对待生物武器的态度与转基因生物的安全性的态度有什么不同?
提示:对待生物武器的态度是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。对待转基因生物的安全性的态度是趋利避害,而不能因噎废食。(2)生物武器与常规武器相比有哪些局限性?
提示:①生物武器主要指病原微生物,所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。
②生物武器的使用受地形、风向等多种因素的影响。
③生物武器的使用不易控制,使用不当可能会威胁己方的安全。一、克隆人
1.克隆人的培育过程:2.治疗性克隆与生殖性克隆的不同点和相同点:【易错提醒】动物克隆时受体细胞的选择
在进行动物克隆时,一般要选择去核的卵细胞作为受体细胞,这是因为卵细胞体积大,易操作,且含有诱导体细胞核表达全能性的因子。【典例训练1】未来临床“治疗性克隆”将是胚胎干细胞(ES细胞)造福人类的一种非常重要的途径。下图所示为人类“治疗性克隆”的大体过程,请据图回答下列有关问题:(1)人类“治疗性克隆”属于生物工程的 技术。
(2)科学家将患者的体细胞的细胞核植入去核的卵细胞中,而不
直接用体细胞进行细胞培养的原因是_____________________
_____________________________________________________
___________________________________________________。
(3)“治疗性克隆”中相同的胚胎干细胞,“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 的结果,该过程开始发生于
________期。(4)按上述方法克隆器官移植方面的主要优点是___________
____________________________________________________。
(5)我国禁止生殖性克隆人,但不反对“治疗性克隆”。请谈谈为什么要反对生殖性克隆人?(两点即可)
【解题关键】解答本题关键是掌握治疗性克隆的概念、过程、技术手段;熟悉胚胎发育的知识,了解我国对生殖性克隆和治疗性克隆的态度。【解析】(1)治疗性克隆需应用核移植、动物细胞培养等技术手段,因而属于细胞工程技术。
(2)在目前技术条件下,动物体细胞核在体细胞中还不能表达全能性,而卵细胞的细胞质可以提供体细胞核表达全能性的环境。因而科学家将患者的体细胞核植入去核的卵细胞中,而不是直接用体细胞进行细胞培养。
(3)相同的胚胎干细胞经诱导,可分化为不同组织细胞,如胰岛细胞、血细胞、心肌细胞等,其本质原因是基因选择性表达的结果。在胚胎发育过程中,细胞开始分化发生于囊胚期。(4)通过图示方法形成的克隆器官,细胞核是患者提供的,无免疫排异反应,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。
(5)克隆人严重地违反人类伦理道德;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。因此我国政府明确禁止生殖性克隆人。答案:(1)细胞工程
(2)体细胞核在体细胞中不能表现全能性,而卵细胞的细胞质可以提供体细胞核表达全能性的环境
(3)选择性表达 囊胚
(4)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
(5)严重地违反了人类伦理道德;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。【误区警示】治疗性克隆用到的技术有核移植、动物细胞培养等,属于细胞工程而不是胚胎工程;目的是产生特定组织或器官来治疗疾病而不是获得新个体。二、试管婴儿及基因检测引发的伦理问题
1.试管婴儿与设计试管婴儿:(1)两者概念及过程:
①试管婴儿:将精子和卵子从人体中取出来,在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精,并让体外受精的受精卵在试管中发育,再把发育到一定阶段的胚胎移植到“代孕母亲”的子宫内,继续发育直至诞生。过程如图①②⑤。
②设计试管婴儿:是建立在试管婴儿培育的技术基础上,在早期胚胎移入母体子宫之前,对胚胎进行遗传学诊断,如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等,有选择性地把胚胎植入母体子宫,以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。过程如图①②③④⑤。(2)两者区别与联系:2.基因检测:
(1)概念:基因检测是从血液、其他体液或细胞中检测一个人的DNA的技术。
(2)作用:
①基因检测可以诊断疾病:应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测,遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断。目前有一千多种疾病可以通过基因检测技术做出诊断。
②用于疾病风险的预测:通过基因检测可以及早采取预防的措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。(3)方法:检测的时候,先把受检者的基因从血液、其他体液或细胞中提取出来。然后用可以识别可能存在突变的基因的引物和PCR技术将这部分基因复制许多倍,复制后,有许多方法可以判断这部分基因是否存在突变。方法有:用有特殊标记物的突变基因探针检测、酶切法和基因序列检测法等。(4)存在问题:
①目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的。
②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力。
③个人基因资讯的泄露会造成基因歧视。
(5)解决的办法:对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。【易错提醒】克隆人、试管婴儿与设计试管婴儿的辨析
(1)克隆人的早期胚胎形成是通过细胞核移植,形成重组细胞培养得到的,过程中没有减数分裂和受精作用,属于无性生殖。
(2)试管婴儿培育过程进行减数分裂和受精作用,属于典型的有性生殖,只是受精过程和早期胚胎发育发生在体外。
(3)设计试管婴儿技术重在设计,“设计”的含义是进行遗传学诊断,包括诊断血型、性别和HLA等,且“设计”的时间应在胚胎移植之前。【典例训练2】生物技术革命的浪潮席卷
全球,带来了巨大的经济和社会效应,也
在不断挑战着伦理道德的底线。请根据
下列各种情况,回答有关问题:
(1)试管婴儿技术:“试管婴儿”技术是通
过将不孕夫妇的精子和卵子取出在体外完成受精,并培养使其
发育到如图所示的时期,再将胚胎移入女性子宫内发育成胎
儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会,
也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答:①上图所示时期是胚胎发育的 期。该图下一时期,
b细胞最可能成为 胚层的一部分。
②“试管婴儿”技术诞生后,继而出现了“设计试管婴儿”技术,二者在技术手段上的区别是_________________________
___________________________________________________。
③A试管婴儿,B试管苗,C克隆羊,这三者可以说是现代生物科技的杰出成果,它们的诞生所依据的生物学原理最接近的是
(填标号)。
④现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是_____________
___________________________________________________。(2)胚胎分割技术:可解决良种动物快速大量繁殖的问题;对囊胚阶段的胚胎进行分割时,要注意 ,否则将影响分割后的胚胎的恢复和进一步发育,如需做性别鉴定,还需从 细胞取样做DNA分析。
【解题关键】解答本题时,注意题图中的结构出现了空腔,属于囊胚阶段;掌握试管婴儿技术的关键技术。【解析】(1)①此时期的特点是含有一个腔,即囊胚腔,所以称为囊胚期。聚集在胚胎一端,个体较大的细胞称为内细胞团。②试管婴儿技术主要用于治疗不孕夫妇的不孕症,在胚胎移植前不需要遗传学检测,设计试管婴儿技术往往在胚胎移植前进行遗传学检测,以获得特定的胚胎。③试管婴儿的受精卵是在体外受精的,而其他发育过程还是在体内完成,因此试管婴儿是正常有性生殖的结果;试管苗和克隆羊可以说都是利用体细胞或体细胞核所具有发育成完整生物体的潜能进行无性生殖的结果。④有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死及滥用设计试管婴儿技术如设计婴儿性别等引起性别比例失调,违反了伦理道德。(2)因为囊胚的内细胞团细胞分布并不均匀,因此要注意均等分割;滋养层将来发育成胎盘和胎膜,内细胞团将来发育成胎儿的各种组织,从滋养层取细胞检测对胚胎发育影响小。答案:(1)①囊胚 内
②后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断 ③B、C
④破坏了人类正常性别比例,违反了伦理道德
(2)对内细胞团均等分割 滋养层【互动探究】哺乳动物的胚胎发育到图示阶段时能否进行胚胎分割?为什么?
提示:能。因为此时期的细胞全能性较高,但要注意均等分割内细胞团。三、生物武器的特点和危害
1.生物武器的杀伤特点:
(1)致病力强,多数具有传染性:某些生物战剂只需少量病原体侵入人体,就能引起发病,如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某些生物战剂,如鼠疫杆菌等,有很强的传染性,在一定条件下能在人与人之间传播,长期流行。
(2)污染面积广:生物战剂致病力强,气溶胶可随风飘散,在气象、地理条件适宜时,可造成大面积污染。(3)不易被发现:生物战剂气溶胶无色无味,加之多在黄昏、夜间、拂晓、多雾时秘密施放,不易被人发现。
(4)有一定的潜伏期:生物战剂致病需经几小时至几天的时间,在这期间被感染的人不会很快减弱工作能力。
(5)传播途径多:呼吸、饮食、皮肤接触、昆虫叮咬等。
(6)受自然条件影响大:风速、气温对气溶胶传播有影响,大雪、低温、干燥、日晒等能加速病菌的消亡。2.生物武器的危害:生物武器可能是一阵烟雾或像一包粉末,也可能是一群老鼠或苍蝇。病毒病原体通过空气、食物,甚至皮肤等渠道侵入人、畜体内,迅速或缓慢致死,也可大规模毁伤农作物。生物武器与其他武器的区别是拥有生命力,能够在宿主体内繁殖,并随宿主移动散布到不同地方。【思维拓展】生物战剂侵入人体的四条途径
(1)吸入:生物战剂污染空气,可以通过呼吸道吸入,使人感染致病。
(2)误食:食用被生物战剂污染的水、食物而得病。
(3)皮肤接触:生物战剂如炭疽杆菌等,或带菌物品上的病毒可直接或间接经皮肤、粘膜、伤口进入人体。
(4)昆虫叮咬:人被带有生物战剂的昆虫叮咬后,会使血液受到污染而致病。【典例训练3】与常规武器相比,生物武器具有( )
①传染性强 ②污染面积广,不易被发现
③有一定的潜伏期 ④像核武器一样破坏建筑物
⑤自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③④⑤ D.①②③④
【解题关键】解答本题的关键是掌握生物武器的特点。【解析】选A。生物武器不会像核武器那样破坏建筑物,但与常规武器相比,生物武器具有传染性强、污染面积广,不易被发现的特点,有一定的潜伏期,并且受自然条件影响大,大雪、低温、干燥、日晒等,能加速病菌的消亡。【变式训练】生物武器的危害有传染性强的特点,针对这一特点,下列哪项是应对生物武器的无效措施( )
A.提前接种和个人防护
B.发现病人,立即报告,及时隔离
C.注意切断传播途径
D.只注意环境消毒,不注意动植物灭菌
【解析】选D。因为生物武器具有传染性强的特点,为防止其传播,除注意环境消毒,以切断传染源外,还要注意对动植物灭菌,以保护易感者。
