4.1转基因产品的安全性-高中生物人教版（2019）选择性必修3课件(共39张PPT)

(共39张PPT)
第3位上的
异亮氨酸
半胱氨酸
与第97位的半胱氨酸形成-s-s-
定点突变
二、拓展应用
T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。
P96
T4溶菌酶是一种重要的工业用酶，但是它在温度较高时容易失去活性。为了提高T4溶菌酶的耐热性，科学家首先对影响T4溶菌酶耐热性的一些重要结构进行了研究。然后以此为依据对相关基因进行改造，使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸。于是，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，T4溶菌酶的耐热性得到了提高。
1.这项工作属于什么工程的范畴？
2.在该实例中引起T4溶菌酶空间结构发生改变的根本原因是什么？
3.如果要将该研究成果应用到生产实践，还需要做哪些方面的工作？
蛋白质工程
还需重新明确：
该酶的耐受温度范围、催化反应的最适温度、酶活力的大小等;
需要建立规模化生产该酶的技术体系,评估生产成本等。
根本原因：基因的碱基序列发生了变化。
练习与应用
P96
二、拓展应用
④将连接产物导入大肠杆菌
重组质粒
空质粒
导入空质粒
导入了质粒的大肠杆菌才能存活
也有其他连接产物
导入重组质粒
1.某动物体内含有研究者感兴趣的目的基因，研究者欲将该基因导入大肠杆菌的质粒中保存。该质粒含有氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、LacZ基因及一些酶切位点，其结构和简单的操作步骤如下图所示。
挑选
白色菌落
复习与提高（P98）
P98
该质粒便于进行双重筛选。标记基因AmpR基因可用于检测质粒是否导入了大肠杆菌，一般只有导入了质粒的大肠杆菌才能在添加了青霉素的培养基上生长。而由于LacZ基因的效应，含有空质粒（没有连接目的基因的质粒）的大肠杆菌菌落呈蓝色；含有重组质粒的大肠杆菌菌落呈白色。
请根据以上信息回答下列问题。
（1）在第②步中,应怎样选择限制酶？
（2）在第③步中，为了使质粒DNA与目的基因能连接，还需要在混合物中加入哪种物质？
（3）选用含有 AmpR 和 LacZ 基因的质粒进行实验有哪些优势？
（4）含有重组质粒的大肠杆菌菌落将呈现什么颜色？
为什么？
DNA连接酶
白色
应选择用相同的限制酶或切割能产生相同末端的限制酶切割质粒和含有目的基因的DNA片段，并且注意限制酶的切割位点不能破坏目的基因，也不能破坏质粒的启动子、终止子、标记基因、复制原点等结构。
含有重组质粒的大肠杆菌菌落呈白色。因为目的基因的插入破坏了LacZ基因的结构，使其不能正常表达，形成β-半乳糖苷酶，底物X-gal也就不会被分解。
复习与提高（P98）
2.科学家将 Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞中，然后在培养ES细胞的培养基上培养这些细胞。2 3周后，这些细胞显示出ES细胞的形态、具有活跃的分裂能力，它们就是iPS细胞。请回答下列问题。
⑴在这个实验过程中，逆转录病毒的作用是什么？
①将转入外源基因和没有转入外源基因的成纤维细胞分别培养在相同的培养基中，并确保其他培养条件相同。
②如果只有转入外源基因的细胞转化成了iPS细胞，就可以证明iPS细胞的产生不是由于培养基的作用。
⑵如何证明iPS细胞的产生不是由于培养基的作用？
设置对照组。
ES细胞：胚胎干细胞 p46
逆转录病毒是载体，能将外源基因Oct3/4、Sox2、c-Myc和KIf4送入小鼠成纤维细胞。
复习与提高（P98）
P98
⑶如果要了解 Oct3/4、Sox2、c-Myc 和Klf4基因在诱导iPS细胞时，每个基因作用的相对大小，该如何进行实验？请你给出实验设计的思路。
不会。因为在诱导转化的过程中细胞的遗传物质没有发生变化，理论上产生的还是“自体”细胞。
iPS细胞拥有分化为各种细胞的潜能，存在分化成肿瘤细胞的风险。
⑷若将病人的皮肤成纤维细胞诱导成iPS 细胞，再使它转化为需要的细胞，用这些细胞给该病人治病，这是否会引起免疫排斥反应？为什么？iPS细胞具有分裂活性，用它进行治疗时可能存在什么风险？
可以依次去掉1个基因，将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中，然后通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较，来推测缺失的那个基因对诱导iPS细胞的影响，进而判断每个基因作用的相对大小。（其他合理答案均可）
复习与提高（P98）
P98
3.水稻根部一般没有根瘤菌，在种植时常需要施加氮肥。科学家想利用基因工程技术来减少施用氮肥的生产成本及可能造成的环境污染，他们提出了以下两种方案。
方案一　把根瘤菌的固氮相关基因导入水稻根系微生物中，使微生物能在根系处固氮，从而减少氮肥的施用量。
方案二　直接将固氮相关基因导入水稻细胞中，建立水稻的“小型化肥厂”，让水稻直接固氮，这样就可以免施氮肥了。
(1)请评估这两种方案哪种更容易实现。
(2)如果两个方案都实现的话，你认为哪种更值得推广？请说出你的理由。
从亲缘关系的远近来看，固氮相关基因可能更容易在水稻根系微生物中稳定存在和表达，进而使其具有固氮的能力。
复习与提高（P98）
此题不要求有唯一的答案，学生可从便捷性、安全性、经济性等角度进行分析，言之成理即可。例如，从便捷性角度认为能固氮的水稻新品种更值得推广；或从转基因安全性角度认为能固氮的水稻根系微生物更值得推广等。
P98
第四章 生物技术的安全性与伦理问题
第1节 转基因产品的安全性
本节聚焦
1.我们日常生活中的转基因产品有哪些？
2.怎样基于证据和逻辑，看待转基因产品的安全性？
从社会中来
2016年，中央一号文件 中共中央国务院关于落实发展新理念加快农业现代化 实现全面小康目标的若干意见 提出：加强农业转基因技术研发和监管，在确保安全的基础上慎重推广。同年8月，国务院印发的 “十三五”国家科技创新规划 指出：“十三五”期间要持续攻克转基因核心关键技术，其中包括建成规范的生物安全性评价技术体系，确保转基因产品安全。
目前，我国已经逐步建立了与国际接轨并适合我国国情的转基因安全评价体系，这是世界上最严格的安全评价体系之一。近些年来，关于转基因产品的安全性已经成为老百姓普遍关心的问题。
转基因产品是否安全？
1.什么是转基因？什么是转基因生物？
2.你所了解的转基因生物有哪些？
3.转基因技术所用的遗传学原理是什么？
转基因是指将某些生物的基因转移到另一种生物体中，并表达出相应蛋白质或新性状的过程。转基因生物就是利用转基因技术获得的生物。
基因重组
转基因动物、转基因植物、转基因微生物三大类。
思考：转基因产品真的安全吗？我们应该如何看待转基因商品呢？
P101
自学指导一：阅读课本P101-102页，回答下列问题（3min）
1.阅读教材“转基因成果令人叹为观止”部分的内容，梳理转基因微生物、动物、植物的研究成果，思考转基因产品不可替代的优势。
项目 产品 优势
转基因微生物
转基因动物
转基因植物
2.什么是基因污染，科学家采取措施防止基因污染？
一、转基因成果令人叹为观止
1.地位
对 是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域。
微生物的基因改造
2.优点
①微生物具有生理结构和遗传物质简单；
②生长繁殖快；
③对环境因素敏感；
④容易进行遗传物质操作。
一、转基因成果令人叹为观止
为什么？
P101-2
①减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期；
②构建高产、优质的基因工程菌生产氨基酸，是目前工业化生产氨基酸的重要途径；
③基因工程菌生产药物几乎涉及各种类型疾病的治疗。
3. 转基因微生物方面成果
一、转基因成果令人叹为观止
啤酒发酵过程中，酵母自身代谢可产生双乙酰。当其在啤酒中的含量超过一定浓度时，啤酒就会出现一种馊饭味。从而影响啤酒的风味和口感。
P101-2
(1)将生长激素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育了生长迅速、营养品质优良的转基因家禽、家畜。
普通三文鱼
转基因三文鱼
一、转基因成果令人叹为观止
4.转基因动物方面
P101-3
(2)将某些抗病毒的基因转入动物体内，培育了抵抗相应病毒的动物新品种。
(3)建立某些人类疾病的转基因动物模型，模拟疾病的发生和发展过程，为研究该疾病的致病机制和开发治疗药物提供依据。
转基因小鼠1型糖尿病模型、原发性高血压模型
培育抗H5N1型禽流感病毒的转基因鸡
一、转基因成果令人叹为观止
4.转基因动物方面
(4)哺乳动物乳腺生物反应器
P102-1
一、转基因成果令人叹为观止
（1）研究成果：
科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的作物。
（2）举例：
转基因技术
抑制乙烯形成酶的活性和乙烯生成量
乙烯生成量降低
延长了番茄的储藏期
5. 转基因植物方面
普通番茄(左)和转基因耐储藏番茄(右)
一、转基因成果令人叹为观止
转基因耐储藏番茄
提示：
P102-2
其他思路？
①种植的转基因作物中大豆和玉米最多，其次是棉花和油菜。
③我国还批准发放转基因棉花、大豆、玉米、油菜、甜菜、番木瓜进口安全证书。
②我国批准发放转基因棉花、番木瓜、水稻和玉米等作物的生产应用安全证书，但截至2017年，只有转基因棉花和番木瓜获准商业化种植。
6. 转基因植物成果
一、转基因成果令人叹为观止
但我国进口的基本上是转基因棉花的纤维，还有这几种作物在国外的直接加工产品。
P102-2
6. 转基因植物成果
一、转基因成果令人叹为观止
为什么？
硕果累累的转基因成果在带给人们喜悦的同时，也促使人们关注转基因生物的安全性问题。
P102-2
2
7、转基因产品的优缺点
优点（喜悦） 缺点（安全性问题）
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
重组形成新病原微生物；
②可能产生抗除草剂的超级杂草；
③可能使疾病的传播跨越物种的
界限；
④可能会破坏生物多样性；
⑤可能会对人类生活环境造成
二次污染。
人们产生了争论
一、转基因成果令人叹为观止
P103
自学指导二：阅读课本P103-104页，回答下列问题（3min）
1.对转基因产品安全性产生争论的原因是？人们争论的内容有哪些？
2.转基因产品有什么上市要求？如何理性看待转基因技术？
3.我国针对转基因技术制定了哪些方针？
4.我国为保证转基因产品的安全性，采取的措施？
P103
二、对转基因产品安全性的争论
当人们面对原本是自然造就的生命形式被人为改造后具有了全新特征的现实时，出现激烈的争论是正常的。
人们所生活的国家或社会、政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向。
1.产生争论的原因
(1)自然原因：
(2)社会原因：
P103
二、对转基因产品安全性的争论
对于转基因技术产生不同的见解，特别是在转基因食品的安全性等方面发生激烈的争论。
2.争论的内容：
▌反对的理由
①转基因植物可能会扩散到种植区以外，成为入侵物种
②除草剂基因通过花粉近缘传播可能使杂草成为除不掉的“超级杂草”
③担心出现新的过敏原
④侵犯了宗教信仰或素食者的权益
⑤营养成分可能改变可能会带来的隐患（小鼠食用转基因马铃薯导致了组织增生）……
那么，人们是根据什么，认为转基因食品不安全？
最现实的问题——基因污染
P103
二、对转基因产品安全性的争论
1、基因污染概念
防止基因污染
P103
二、对转基因产品安全性的争论
土壤或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。
转基因植物→野生植物或非转基因农作物。
①花粉传播
②自然转化
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微生物吸收
2.途径
(Genetic pollution)指外源基因通过转基因作物或转基因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。基因污染主要是由基因重组引起的。
（3）防止基因污染的方法和措施
①将目的基因导入细胞质的叶绿体DNA上(细胞质遗传，花粉中几乎不含细胞质基因)
花粉即为植物的精子，有细胞结构，所含的细胞器：线粒体、内质网、中心体、高尔基体、核糖体等，但没有叶绿体。
②将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中，由于α -淀粉酶基因可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性，因而可以防止转基因花粉的传播。
③将转基因动物培育成三倍体动物。
1991年，我国院士朱作言将草鱼生长激素基因导入黄河鲤受精卵，获得的转“全鱼”基因黄河鲤生长速度比对照黄河鲤快53-115%，饵料转化效率高，为防范生态风险，将此鱼与四倍体鲤鱼杂交获得不育的三倍体转基因鲤鱼。
P103
二、对转基因产品安全性的争论
转基因食品是否安全？
辩论会：
绝不能对转基因食物的安全性掉以轻心
不必担心转基因食品的安全性，这些问题在技术上可以解决
实质性等同与滞后效应
（1）滞后效应：转基因植物的DNA经过重组后，有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质；转基因农作物所表达的某些蛋白质，可能会潜移默化地影响人的免疫系统，从而对人体健康造成隐性的伤害，在过了若干年或者一两代之后，问题才显现出来。
（2）“实质性等同”是指在转基因农作物中只要某些重要成分没有发生改变，可以认为与天然品种“没有差别”。
P103
二、对转基因产品安全性的争论
观点 绝不能对转基因食品的安全性问题掉以轻心 不必担心转基因食品的安全性，这些问题在技术上可以解决
论据
论据？
反对实质性等同
担心滞后效应
担心出现新的过敏原
担心营养成分改变
担心把动物蛋白基因转入农作物，侵犯了宗教信仰或素食主义的权益
支持实质性等同
多环节、严谨的安全性评估，可以保证转基因食品的安全
科学家负责的态度，可以防止新过敏原的产生
至今尚未发现一例因使用转基因食品而影响人体健康的实例
根据举例排除法，没有足够的证据证明转基因食品有问题，就应该判断它没有问题
P103
二、对转基因产品安全性的争论
转基因作为一项技术本身是中性的，由这项技术研发出来的产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市。
（1）清晰地了解转基因技术的原理和操作流程；
（2）应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；
（3）要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论；
（4）坚持正确的社会舆论导向。社会與论导向正确，往往有利于决策者作出正确的决策，从而促进科技技术的发展。
2. 转基因产品上市要求
1. 多维度、多视角地理性看待
三、理性看待转基因技术
P103
P103-3
我国对转基因技术的方针是一贯的、明确的，就是
研究上要大胆，坚持自主创新；
推广上要慎重，做到确保安全；
管理上要严格，坚持依法监管。
3. 我国对转基因技术的方针
《农业转基因生物安全管理条例》
《农业转基因生物安全评价管理办法》
《农业转基因生物进口安全管理办法》
《农业转基因生物标识管理办法》
《农业转基因生物加工审批办法》
《进出境转基因产品检验检疫管理办法》
三、理性看待转基因技术
(2)成立专门的国家农业转基因生物安全委员会。
P104-2
4.农业转基因生物的标识管理
（1）我国对农业转基因生物实行标识制度的原因？
转基因标签
非转基因标签
（2）哪些产品直接标注“转基因××”？
既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
三、理性看待转基因技术
含有转基因动植物、微生物本身或者含有其成分的种子、种畜禽、水产苗种、农药、兽药、肥料和添加剂等产品，
（3）哪些产品标注“转基因××加工品（制成品）”或者“加工原料为转基因××”？
转基因农产品的直接加工品
P104资料卡
4.农业转基因生物的标识管理
转基因标签
非转基因标签
三、理性看待转基因技术
（4）哪些产品标注“本产品为转基因××加工制成，但本产品中已不含有转基因成分”或者标注为“本产品为原料中有转基因××，但本产品中已不含有转基因成分”？
既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
用农业转基因生物或用含有其成分的产品加工制成的产品，但最终销售产品中已不再含有或检测不出转基因成分的产品，
P104资料卡
1.转基因技术生产药物只能利用转基因微生物（ ）
2.转基因抗虫植物能抗病，种植过程中可以不施农药（ ）
3.理性看待转基因技术，就是听之任之，不管不问（ ）
4.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加工品加贴标注，以发表消费者自主选择（ ）
×
×
×
√
针 对 训 练
课堂小结
练一练 P105【练习与应用】
一、概念检测
1.当面对日常生活中与转基因技术有关的话题时，我们需要理性地表明观点和参与讨论。下列不属于理性看待转基因技术的是（ ）
A. 要靠确凿的证据和严谨的逻辑来思考转基因技术的影响
B.只要有证据表明产品有害，就应该禁止转基因技术的应用
C.要看到经济、文化和伦理道德观念等的差异使人们对转基因技术有不同的看法
D. 要在清晰地了解转基因技术的原理和操作规程的基础上来讨论转基因技术的相关问题
2.我国为保证转基因产品的安全性，采取的措施不包括（ ）
A.颁布相关的法规 B. 制定相关的技术规程
C. 减少农业转基因技术的研发 D.成立国家农业转基因生物安全委员会
B
C
练一练 P105【练习与应用】
二、拓展应用
可食用的转基因作物一般具有如下特征∶
（1）与传统作物的味道不同，例如，传统的玉米略带甜味，而现在流行的转基因甜玉米的甜度非常高，像加了蜜一样；
（2）与传统作物的色彩不同，如彩椒、紫薯；
（3）凡是害虫喜欢吃的作物都是非转基因的，而没有害虫或很少有害虫吃的作物，绝对是转基因的。请你辨析上述说法的可靠性。
提示：这里所谓的“传统作物”是指由传统育种方法培育的非转基因作物。传统的育种方法有杂交育种、诱变育种等，从本质上讲，它们与转基因育种并没有区别。杂交育种能够进行种内和近缘物种间基因的转移，诱变则是人为制造突变，为育种提供更多的基因选择，它们的盲目性强，因此育种时间长。
转基因育种可以突破种间的生殖隔离，能够在任意物种间进行基因的转移，且操作更准确、成功率更高，也能更好地利用丰富的基因资源。不能用口味、颜色或大小等指标来判断一种作物是否是转基因作物。天然植物本来就多种多样，不同品种杂交就可能出现新的性状。例如，甜玉米、彩椒、紫薯等都是通过杂交育种培育的，培育过程中并没有用到转基因技术。也不能用害虫是否喜欢吃或有没有害虫吃来判断一种作物是否是转基因作物，因为不同转基因作物转入的基因是不同的，如果转入的是抗虫基因，那么目标害虫可能会被杀死；如果转入的并非抗虫基因，那么转基因作物在预防虫害方面就不会有特殊的作用。综上所述，以上说法都不可靠。
1．下列不属于转基因技术成果的是(　　)
A．转基因猪的细胞中含有人的生长激素基因，因而猪的生长速度快、个体大
B．转基因大米中含有β 胡萝卜素，具有营养丰富、产量高等特点
C．转基因植物合成的某些新蛋白质，可能会引起个别人过敏
D．让转基因牛为人类生产凝血因子，并在牛奶中提取
C　
课后练习
2．(2024·南京期中)下列关于转基因生物与安全性的叙述，正确的是(　　)
A．通过基因工程培育的植物，理论上目的基因只存在于特定的组织中
B．转基因技术与植物体细胞杂交技术均可打破生殖隔离，实现远缘杂交育种，培育出杂种新物种
C．种植转基因抗虫棉时，常间行种植普通棉花以供害虫取食，其主要目的是保护物种多样性
D．转基因作物花粉中若有毒蛋白或过敏蛋白，则它有通过食物链传递而引发食品安全问题的可能
课后练习
D
3．下列关于我国对转基因技术的方针的说法，不正确的是(　　)
A．我国对转基因技术的方针是随着国家的政治、经济、科学发展水平的提升不断变化的
B．研究上要大胆，坚持自主创新
C．推广上要慎重，做到确保安全
D．管理上要严格，坚持依法监管
　
课后练习
A
4．转基因作物(GMC)是通过转基因技术对农作物进行精确改造而产生的，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存在着危害。根据以上材料，你认为下列说法错误的是(　　)
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．国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规，并进行严格管理与有效控制
C．科学家需要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及采取相应的防范措施
D．若转基因作物产生了对人类健康及环境的负面影响，我们应该放弃转基因技术
　
课后练习
D
5．Bt毒蛋白基因是应用最为广泛的抗虫基因。请回答下列有关转基因抗虫植物的问题：
(1)要从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，可根据Bt毒蛋白基因的部分已知序列，设计特异性________，再利用________技术扩增出Bt毒蛋白基因。
(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有________，它能把目的基因整合到受体细胞的____________上。这种将目的基因导入受体细胞的方法是____________法。
(3)若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应毒蛋白，在分子水平上可利用________________方法进行检测。要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体生物学水平上还需要做____________实验。
(4)目前，转基因植物的安全性问题是社会争论的热点。面对转基因技术的利弊，我们应持有的正确做法是________________________________。
引物
PCR
T DNA
染色体DNA
农杆菌转化
抗原—抗体杂交
抗虫接种
趋利避害，不能因噎废食
课后练习