2018版高中生物 第4章 生物技術(shù)的安全性和倫理問(wèn)題 4.1 轉(zhuǎn)基因生物的安全性學(xué)案 新人教版選修3.doc

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4．1　轉(zhuǎn)基因生物的安全性 1．簡(jiǎn)述對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論。(重點(diǎn)) 2．運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)對(duì)不同觀(guān)點(diǎn)的依據(jù)進(jìn)行辨析和討論。(重、難點(diǎn)) 轉(zhuǎn) 基 因 成 果 1．轉(zhuǎn)基因微生物方面 (1)制造出具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的各種重組微生物，如清除石油污染的假單胞桿菌。 (2)使用DNA重組的微生物生產(chǎn)稀缺的生化藥物，即基因制藥。 2．轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面 (1)在培育生長(zhǎng)迅速、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因家畜、家禽方面，不斷取得輝煌成就，如轉(zhuǎn)基因牛、豬、雞、鯉魚(yú)、鯽魚(yú)等。 (2)科學(xué)家把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物變成生物反應(yīng)器，讓它們的奶中富含某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、珍貴藥物或人類(lèi)所需要的蛋白質(zhì)。 3．轉(zhuǎn)基因植物方面 (1)成果：目前，科學(xué)家已經(jīng)培育出了大批具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。 (2)推廣國(guó)家及品種：全球種植轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的國(guó)家已經(jīng)達(dá)到20多個(gè)，種植面積較大的國(guó)家有美國(guó)、阿根廷、巴西、加拿大、印度和中國(guó)。種植的轉(zhuǎn)基因植物中以大豆和玉米最多，其次是轉(zhuǎn)基因棉花和油菜。 探討：什么是轉(zhuǎn)基因生物？ 提示：用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因的動(dòng)植物，且外源基因能通過(guò)繁殖而傳代，這樣的生物稱(chēng)為轉(zhuǎn)基因生物，它包括轉(zhuǎn)基因植物、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和轉(zhuǎn)基因微生物。 探討：你所知道的我國(guó)轉(zhuǎn)基因成果都有哪些？ 提示：中國(guó)科學(xué)家培育的轉(zhuǎn)基因豬、牛、雞、鯉魚(yú)等，還有大批具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物。 1．轉(zhuǎn)基因成果的種類(lèi) (1)植物性轉(zhuǎn)基因成果：如轉(zhuǎn)基因小麥，蛋白質(zhì)含量比一般小麥高。 (2)動(dòng)物性轉(zhuǎn)基因成果：如轉(zhuǎn)入了人基因的牛，產(chǎn)生的牛奶中含有基因藥物，提取后可用于人類(lèi)疾病的治療。 (3)轉(zhuǎn)基因微生物成果：如生產(chǎn)奶酪的凝乳酶，以前只能從殺死的小牛的胃里提取，現(xiàn)在利用轉(zhuǎn)基因微生物已經(jīng)能夠使凝乳酶在體外大量生產(chǎn)。 2．轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點(diǎn)分析 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) ①解決糧食短缺問(wèn)題 ②減少農(nóng)藥使用，減少環(huán)境污染 ③增加食物營(yíng)養(yǎng)，提高附加值 ④增加食物種類(lèi)，提升食物品質(zhì) ⑤提高生產(chǎn)效率，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 ①可能產(chǎn)生新病毒或新過(guò)敏原 ②可能產(chǎn)生抗除草劑的雜草 ③可能使疾病的傳播跨越物種障礙 ④可能會(huì)損害生物多樣性 ⑤可能干擾生態(tài)系統(tǒng)的多樣性 3.抗逆轉(zhuǎn)基因作物的培育與推廣給社會(huì)帶來(lái)的社會(huì)效益 抗逆轉(zhuǎn)基因作物是指通過(guò)基因工程技術(shù)使農(nóng)作物具有抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲(chóng)、抗病毒、抗干旱、抗鹽堿等)，因此，抗逆轉(zhuǎn)基因作物的培育和推廣在一定程度上可以使農(nóng)作物擺脫土壤和氣候的限制，使得作物在不良的環(huán)境中更好的生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，同時(shí)還可以減少農(nóng)藥的使用量、減輕對(duì)環(huán)境的污染，但是，抗逆作物不能固氮，不會(huì)使土壤中無(wú)機(jī)鹽的含量增加，因此，不可能減少化肥的制造量和使用量。 1．下列不是轉(zhuǎn)基因成果的是(　　) A．清除石油污染的假單胞桿菌 B．高產(chǎn)青霉素菌株 C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉 D．巨型小鼠 【解析】　高產(chǎn)青霉素菌株是人工誘變培育的。A、C、D三項(xiàng)都是轉(zhuǎn)基因成果。 【答案】　B 2．我國(guó)大面積推廣種植并收到顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的轉(zhuǎn)基因作物是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72240036】 A．轉(zhuǎn)基因水稻 B．轉(zhuǎn)基因金大米 C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉 D．轉(zhuǎn)基因大豆 【解析】　我國(guó)科學(xué)家把自主研制的第一代和第二代優(yōu)質(zhì)多抗轉(zhuǎn)基因棉花新品種移植到田間后，大大減少了農(nóng)藥的投放量，并增加了棉花的產(chǎn)量。由于棉花只用于紡織品的生產(chǎn)，對(duì)人類(lèi)潛在的威脅較小，得到大規(guī)模推廣。 【答案】　C 　　　　　　　　　　　轉(zhuǎn) 基 因 生 物 的 安 全 性 1．食物安全 觀(guān)點(diǎn) 存在安全問(wèn)題 不存在安全問(wèn)題 論據(jù) ①反對(duì)“實(shí)質(zhì)性等同” ②可能出現(xiàn)滯后效應(yīng) ③可能出現(xiàn)新的過(guò)敏原 ④營(yíng)養(yǎng)成分可能改變 ⑤侵犯宗教信仰或素食者的權(quán)益 ①“實(shí)質(zhì)性等同”只是評(píng)價(jià)的起點(diǎn)，而不是終點(diǎn) ②多環(huán)節(jié)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩栽u(píng)估 ③科學(xué)家對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的態(tài)度 ④至今未發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因食物影響人體健康的實(shí)例 2.生物安全 觀(guān)點(diǎn) 引起生物安全問(wèn)題 不存在生物安全問(wèn)題 論據(jù) ①可能變成野生種類(lèi)或雜草 ②可能重組出新的有害病原體 ③有可能形成用除草劑除不掉的“超級(jí)雜草” ④可能成為“入侵的外來(lái)物種” ①進(jìn)入非種植區(qū)生命力很差 ②存在生殖隔離，難與其他植物雜交 ③花粉的傳播距離和存活時(shí)間有限 ④新性狀的表現(xiàn)必須具有一定的條件和配套的種植技術(shù) 3.環(huán)境安全 (1)引起環(huán)境破壞的理由： ①會(huì)打破自然物種的原有界限，改變生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)。 ②重組的微生物在降解某些化合物過(guò)程中所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可能會(huì)對(duì)人類(lèi)生活環(huán)境造成二次污染。 ③重組DNA與微生物雜交，可能產(chǎn)生有害的病原微生物。 ④轉(zhuǎn)基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或過(guò)敏蛋白可通過(guò)蜜蜂進(jìn)入蜂蜜中，再經(jīng)過(guò)食物鏈的傳遞，有可能進(jìn)入其他動(dòng)物和人體內(nèi)。 (2)不會(huì)引起環(huán)境安全問(wèn)題的理由： ①轉(zhuǎn)基因生物不會(huì)改變生物原有的分類(lèi)地位，不會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ②轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的種植，大大減少了農(nóng)藥的使用量。 ③抗除草劑農(nóng)作物的種植，減輕了農(nóng)田管理的負(fù)擔(dān)，保護(hù)了農(nóng)田土壤環(huán)境。 ④新聞報(bào)道不實(shí)，增加了公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的恐懼感。 4．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù) (1)面對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，正確的做法應(yīng)該是趨利避害，而不能因噎廢食。 (2)法制建設(shè)：建立相應(yīng)的法規(guī)，如我國(guó)1993年制定的《基因工程安全管理辦法》和2002年頒布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》。 (3)增強(qiáng)科學(xué)家的法制意識(shí)，提高科學(xué)家的研究道德水平。 探討：假如外源基因是轉(zhuǎn)移到農(nóng)作物的葉綠體DNA上的，能通過(guò)花粉傳播嗎？為什么？ 提示：不能。因?yàn)榫?xì)胞通過(guò)減數(shù)分裂形成的精子不含葉綠體DNA。 探討：為什么轉(zhuǎn)基因食物可能會(huì)出現(xiàn)滯后效應(yīng)？ 提示：轉(zhuǎn)基因食物的DNA經(jīng)過(guò)重組，有可能合成出對(duì)人體有直接毒性或潛在毒性的蛋白質(zhì)；轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物所表達(dá)的某些蛋白質(zhì)，可能潛移默化地影響人的免疫系統(tǒng)，而對(duì)人體健康造成隱性傷害，食用者在過(guò)了若干年或一兩代之后，問(wèn)題才顯現(xiàn)出來(lái)。 探討：對(duì)轉(zhuǎn)基因生物存在爭(zhēng)論的原因是什么？ 提示：①對(duì)基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用以及基因的調(diào)控機(jī)制等都了解得相當(dāng)有限。 ②轉(zhuǎn)移來(lái)的基因不少是異種生物的基因。 ③外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。 探討：探討從哪些方面保證理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)。 提示：①正確的社會(huì)輿論導(dǎo)向：人們對(duì)科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生不同見(jiàn)解是正常的社會(huì)現(xiàn)象，正確的輿論導(dǎo)向?qū)茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展起促進(jìn)作用。 ②社會(huì)監(jiān)督：建立良好的社會(huì)監(jiān)督機(jī)制是減少轉(zhuǎn)基因技術(shù)負(fù)面作用的有效措施。 ③建立相應(yīng)的法律法規(guī)：完善的法律法規(guī)建設(shè)是保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)健康發(fā)展的重要措施。 1．轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品的安全性主要包括三個(gè)方面： (1)導(dǎo)入的外源基因及產(chǎn)物對(duì)受體生物是否有不利影響。 (2)有關(guān)轉(zhuǎn)基因生物的釋放或使用所帶來(lái)的生物學(xué)上的安全性。 (3)轉(zhuǎn)基因生物在生物、環(huán)境和食品方面的安全性。 2．基因污染 (1)概念：基因污染是指人工組合的基因通過(guò)轉(zhuǎn)基因作物或家養(yǎng)動(dòng)物擴(kuò)散到其他栽培作物或自然野生物種并成為后者基因的一部分 (2)途徑： ①轉(zhuǎn)基因植物的相關(guān)基因通過(guò)花粉傳播而進(jìn)入附近的野生植物或鄰近的非轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物。 ②轉(zhuǎn)基因作物在自然條件下存活并發(fā)育成為野生的、雜草化的轉(zhuǎn)基因植物。 ③土壤微生物或動(dòng)物腸道微生物吸收轉(zhuǎn)基因作物后獲得外源基因。 (3)基因污染的危害性的主要表現(xiàn)： ①污染傳統(tǒng)作物，影響已形成的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。 ②污染自然界的生物基因庫(kù)。 ③影響自然界的生態(tài)平衡。 ④能夠在自然界中增殖和擴(kuò)散。 3．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原因： (1)生物技術(shù)和其他科學(xué)技術(shù)一樣具有兩面性，是一把雙刃劍，既能推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，也可能帶來(lái)災(zāi)難。 (2)社會(huì)的發(fā)展總是和技術(shù)的發(fā)展密切聯(lián)系，從促進(jìn)社會(huì)發(fā)展的角度看，必須不斷發(fā)展生物技術(shù)，造福人類(lèi)，同時(shí)盡量避免災(zāi)難。 4．理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)： (1)認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用前景是非常廣闊的，以基因工程為代表的一大批生物技術(shù)成果，進(jìn)入人類(lèi)的生產(chǎn)和生活，特別是在醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上發(fā)揮了極大的作用。 (2)正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來(lái)的安全性問(wèn)題，切實(shí)認(rèn)識(shí)到個(gè)別有害轉(zhuǎn)基因生物的危害性，要趨利避害，而不能因噎廢食。 (3)完善相應(yīng)的法律法規(guī)，利用法制手段確保轉(zhuǎn)基因生物的安全性。 (4)我國(guó)保證轉(zhuǎn)基因食物的安全性的監(jiān)控和預(yù)防措施。 ①立法監(jiān)控是保證轉(zhuǎn)基因生物安全的有力措施。 ②多環(huán)節(jié)監(jiān)控。轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物研究、從實(shí)驗(yàn)室走向大田試驗(yàn)各階段，以及產(chǎn)品商品化都有相應(yīng)法規(guī)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，只有在每一階段試驗(yàn)獲得認(rèn)可證書(shū)后，才可進(jìn)入下一階段。 1．隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，“基因污染”應(yīng)運(yùn)而生，關(guān)于基因污染的下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．轉(zhuǎn)基因作物可通過(guò)花粉散落到它的近親作物上，從而污染生物基因庫(kù) B．基因污染是一種不可擴(kuò)散的污染 C．雜草、害蟲(chóng)從它的近親獲得抗性基因，可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 D．轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來(lái)物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存 【解析】　基因污染是可以隨著自然界中的生物擴(kuò)散的，如轉(zhuǎn)基因作物可通過(guò)花粉散落到它的近親作物上，從而污染生物基因庫(kù)；雜草、害蟲(chóng)從它的近親獲得抗性基因，可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 【答案】　B 2．關(guān)于轉(zhuǎn)基因食品的安全性評(píng)價(jià)應(yīng)做到多環(huán)節(jié)評(píng)估，下面哪些屬于轉(zhuǎn)基因食品安全性評(píng)價(jià)的環(huán)節(jié)(　　) ①轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物的研究?、谵D(zhuǎn)基因農(nóng)作物的農(nóng)田試種?、坜D(zhuǎn)基因農(nóng)作物的大面積種植?、苻D(zhuǎn)基因食品的商品化 A．①② B．①②③ C．②③ D．①②③④ 【解析】　轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物從研究到商品化的各個(gè)環(huán)節(jié)，都要進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)。只有都無(wú)問(wèn)題，才可保證轉(zhuǎn)基因食物的安全。 【答案】　D 1．轉(zhuǎn)基因植物的營(yíng)養(yǎng)成分可能發(fā)生改變的根據(jù)是 (　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：72240037】 A．部分DNA發(fā)生了重組 B．某一基因可以控制合成不同的蛋白質(zhì) C．重組DNA控制一種蛋白質(zhì)的合成 D．有些基因足以使植物體內(nèi)某些代謝途徑發(fā)生變化，這可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)成分的改變 【解析】　轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物盡管只是部分DNA發(fā)生了重組，但是，有些基因影響酶的合成，使植物體內(nèi)某些代謝途徑發(fā)生變化，這可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)成分的改變。 【答案】　D 2．面對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，正確的做法是(　　) A．堅(jiān)決抵制轉(zhuǎn)基因生物 B．不加區(qū)分，全盤(pán)接受 C．應(yīng)停止有關(guān)的實(shí)驗(yàn) D．趨利避害，不能因噎廢食 【解析】　正確的社會(huì)輿論導(dǎo)向有利于決策者做出正確的決策，從而促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。面對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的利弊，正確的做法是趨利避害，而不能因噎廢食。 【答案】　D 3．下列哪項(xiàng)支持轉(zhuǎn)基因生物會(huì)引發(fā)生物安全性問(wèn)題(　　) A．生殖隔離使轉(zhuǎn)基因植物與其他植物很難雜交 B．花粉的傳播距離有限，不會(huì)引起生物安全 C．植物花粉存活時(shí)間有限，不會(huì)散失到其他環(huán)境，威脅其他生物 D．轉(zhuǎn)基因生物有可能成為“入侵的外來(lái)物種” 【解析】　科學(xué)家賦予了轉(zhuǎn)基因生物某種特殊性狀，增強(qiáng)了它們?cè)谠摰貐^(qū)生存條件下的競(jìng)爭(zhēng)能力，有可能成為“入侵的外來(lái)物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存。 【答案】　D 4．害蟲(chóng)損傷番茄的葉片后，組成葉片細(xì)胞的細(xì)胞壁能釋放出一種類(lèi)激素物質(zhì)，這種物質(zhì)可以擴(kuò)散到番茄的其他部位，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)蛋白酶抑制劑基因表達(dá)，合成蛋白酶抑制劑，導(dǎo)致害蟲(chóng)不能消化食物而死亡。 科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)把番茄的蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)移到玉米中，使玉米獲得了與番茄相似的抗蟲(chóng)性狀，有效抵御了玉米螟對(duì)玉米的危害。 請(qǐng)結(jié)合上面的材料回答： (1)轉(zhuǎn)移了番茄蛋白酶抑制劑基因的玉米合成番茄蛋白酶抑制劑的具體部位是________，合成的化合物還需要在________________________中加工才具有生物活性。 (2)這種抗玉米螟玉米品種的培育技術(shù)屬于________技術(shù)，這種變異在生物學(xué)上稱(chēng)為_(kāi)_______。 (3)在種植了這種轉(zhuǎn)基因玉米的農(nóng)田中的雜草是否也會(huì)出現(xiàn)抗玉米螟性狀？原因是什么？________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (4)抗玉米螟玉米具有顯著的生態(tài)效應(yīng)。你認(rèn)為種植該玉米的農(nóng)田是否還需要進(jìn)行防蟲(chóng)管理？理由是什么？ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ (5)有人對(duì)食用該玉米的安全性表示擔(dān)憂(yōu)，你認(rèn)為這種擔(dān)憂(yōu)有無(wú)道理？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 【解析】　(1)番茄蛋白酶抑制劑的本質(zhì)為蛋白質(zhì)，其合成部位為核糖體，但還需要在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中加工才具有生物活性。(2)由材料可獲得信息，抗玉米螟玉米品種的培育運(yùn)用的是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，這種技術(shù)的原理是基因重組。第(3)(5)題屬于開(kāi)放性試題，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蟲(chóng)，故種植抗玉米螟玉米的農(nóng)田仍需要進(jìn)行防蟲(chóng)管理。 【答案】　(1)核糖體　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體　(2)轉(zhuǎn)基因　基因重組　(3)(答案不唯一)不會(huì)。不同物種之間存在生殖隔離，玉米的花粉不能傳遞給雜草。(或會(huì)。蛋白酶抑制劑基因通過(guò)玉米的花粉傳遞給雜草，使雜草獲得抗蟲(chóng)基因，從而表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀。) 　(4)需要。轉(zhuǎn)基因玉米能夠抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害蟲(chóng)?！?5)(答案不唯一)有道理。這種玉米的子?？赡芎械鞍酌敢种苿?，人食用后可能抑制人體蛋白酶的活性，影響人體健康。(或沒(méi)有道理。人蛋白酶與玉米螟蛋白酶結(jié)構(gòu)不同，玉米中的蛋白酶抑制劑對(duì)人體蛋白酶無(wú)影響。) 課堂小結(jié)： 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 核心回扣 1.轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)移的目的基因不少是異種生物的基因。 2.外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的。 3.轉(zhuǎn)基因生物引起人們?cè)谑澄锇踩?、生物安全、環(huán)境安全三個(gè)方面的爭(zhēng)論。 4.轉(zhuǎn)基因技術(shù)有利有弊，我們對(duì)待它應(yīng)趨利避害，不能因噎廢食。 5.轉(zhuǎn)基因生物在生物安全和環(huán)境安全方面可能會(huì)破壞生態(tài)平衡，威脅生物多樣性。