第36講基因工程與生物技術(shù)的安全性和倫理問題

［考綱要求］1.基因工程的誕生(I)?2.基因工程的原理及技術(shù)(含PCR技術(shù))(11)。3.基因工程

的應(yīng)用(II)。4.蛋白質(zhì)工程(I)。5.轉(zhuǎn)基因生物的安全性(I)。6.生物武器對人類的威脅(I)。

7.生物技術(shù)中的倫理問題(I)。

考點(diǎn)一基因工程的基本原理和操作技術(shù)

知識梳理夯實(shí)基礎(chǔ)強(qiáng)化要點(diǎn)

r---------%---------

1.基因工程的概念

基因工程也叫DNA重組技術(shù)，它是在分壬水平上進(jìn)行的一種外科手術(shù)式的遺傳操作，采取

類似于工程建設(shè)的方式，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的藍(lán)圖,借助于實(shí)驗(yàn)室的技術(shù),將某種生物的基因或

基因組提取出來,在生物體外進(jìn)行加工改造或重新組合,再轉(zhuǎn)移到另一種生物中去，從而定

向地改變生物的遺傳特性,創(chuàng)造出新型的生物。

2.基因工程研究的理論基礎(chǔ)

(1)分子基礎(chǔ)：在20世紀(jì)40年代證實(shí)了DNA是主要的遺傳物質(zhì)，它是遺傳信息的攜帶者;

DNA是生物大分子，基因是DNA分子上具有遺傳功能的DNA片段。

⑵重組基礎(chǔ)：在20世紀(jì)50年代確立了DNA的型螺族構(gòu)型，遵循堿基互補(bǔ)原則,DNA進(jìn)行

半保留復(fù)制,從而解決了基因的自我復(fù)制和世代交替問題。

(3)轉(zhuǎn)移基礎(chǔ)：在20世紀(jì)60年代，相繼提出了“中心法則”和操縱子學(xué)說，成功地破譯了遺

傳密碼,闡明了遺傳信息的流動與表達(dá)機(jī)制。

3.基因工程操作技術(shù)的突破

(l)DNA分子的切割技術(shù)——限制性內(nèi)切酶

①特點(diǎn)：a.會識別DNA上某種核甘酸的序列和位置。b.能在這個(gè)位置上將DNA分子一刀

兩斷。

②例子：限制性內(nèi)切酶EcoRI只能識別GAATTC序列的位點(diǎn),并且在G和A之間將這段序

列切開。

③黏性末端：被限制性內(nèi)切酶切開的DNA兩條單鏈的切口，帶有幾個(gè)使出的核甘酸，它們

之間正好是互補(bǔ)配對的。

④與基因的位置關(guān)系：用限制性內(nèi)切酶可以完整地切下一個(gè)或幾個(gè)基因，正好符合基因工程

的要求。

⑤存在：主要存在于微生物中。

(2)DNA分子的連接技術(shù)——DNA連接酶

①作用：能在兩個(gè)DNA片段的末端之間“架起橋梁”，把它們連接起來。

②特點(diǎn)：只要在同一種限制性內(nèi)切酶切割的兩種DNA片段中加上這種DNA連接酶,它就會

把片段縫合得天衣無縫。

(3)DNA分子的運(yùn)載工具

①條件：第一，運(yùn)載體必須是一種能夠自我復(fù)制的較小的DNA分子,能夠比較自由地進(jìn)出

細(xì)胞。第二，能使帶進(jìn)去的DNA在細(xì)胞里面進(jìn)行復(fù)制,并且仍然保持原有的特性。第三，

作為載體最好具有某些簡單的特性，如抗藥性、免疫性等。

②種類：質(zhì)桎、噬菌體和動植物病毒。

③細(xì)菌質(zhì)粒：它是細(xì)菌染色體外的一種很小的環(huán)狀DNA分子。它不僅能進(jìn)行自我復(fù)制,還

帶有某種抗性基因,能在細(xì)胞之間鉆進(jìn)穿出。鑲嵌上一段外來DNA片段的質(zhì)粒,就成為一

個(gè)“雜種質(zhì)?！薄ｋs種質(zhì)粒進(jìn)入細(xì)胞后，便能出色地完成基因工程師交給它的使命——在新

的宿主細(xì)胞里繁殖并發(fā)揮作用，使受體細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)的表達(dá)產(chǎn)物。

深化拓展運(yùn)載體上標(biāo)記基因的作用

運(yùn)載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相

關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的運(yùn)載體進(jìn)入受體細(xì)胞后，抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)

表達(dá)，使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素，所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可

以只保留轉(zhuǎn)入運(yùn)載體的受體細(xì)胞，原理如下圖所示:

進(jìn)入受;在含有氨節(jié)青霉素

I的培養(yǎng)基上培養(yǎng)'

只有含有運(yùn)載體,

含有抗氨節(jié)

并且運(yùn)載體上的

青霉素基因大腸桿菌中有的有

基因表達(dá)的大腸

的質(zhì)粒運(yùn)載體進(jìn)入，有的

桿菌才能存活■并

沒有運(yùn)載體進(jìn)入

增殖

「常考基礎(chǔ)診斷」

1.有關(guān)工具酶的判斷

(1)限制性內(nèi)切酶只能用于切割目的基因(X)

(2)切割質(zhì)粒的限制性內(nèi)切酶均能特異性地識別6個(gè)核甘酸序列(X)

(3)DNA連接酶能將兩堿基間通過氫鍵連接起來(X)

(4)限制性內(nèi)切酶也可以識別和切割RNA(X)

(5)限制性內(nèi)切酶、DNA連接酶和質(zhì)粒是基因工程中常用的三種工具酶(X)

2.有關(guān)載體的判斷

(1)運(yùn)載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因(X)

(2)每個(gè)質(zhì)粒DNA分子上至少含一個(gè)限制性內(nèi)切酶識別位點(diǎn)(V)

(3)質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子，是基因工程常用的運(yùn)載體(V)

(4)運(yùn)載體的作用是將攜帶的目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)(V)

（5）外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制（X）

「教材熱點(diǎn)拓展」

下圖中的圖1和圖2分別表示的是EcoRI限制性內(nèi)切酶和SmaI限制性內(nèi)切酶的作用示意

圖，據(jù)圖分析:

切點(diǎn)

GATT

Ai

IIHI—CGAATTC

CTAAII+I

T!GCTTAAG

中軸線切點(diǎn)黏性末端

圖1

CCCGGGCCCGGG

—IIIIIIII+III

GGGCCCGGGCCC

中軸線（切點(diǎn)）平末端

圖2

（1）請說出EcoRI限制性內(nèi)切酶和SmaI限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列及切割的位點(diǎn)。

提示EcoRI限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列是GAATTC,切割位點(diǎn)在G和A之間；SmaI

限制性內(nèi)切酶識別的堿基序列是CCCGGG,切割位點(diǎn)在G和C之間。

（2）以上實(shí)例說明限制性內(nèi)切酶有何特性？

提示說明限制性內(nèi)切酶具有專一性。

■命題探究預(yù)測考向總結(jié)方法

-------------------N-------------------

命題點(diǎn)一工具酶的應(yīng)用分析

1.下圖是表達(dá)新基因用的質(zhì)粒的示意圖，若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處，則切割基因

時(shí)可用的是（）

BamHI

\EcoB

laI

HindUIPstI

抗青霉

EcoRI素基畝

A.HmdIIIB.EcoRI

C.aoBD.PstI

答案C

解析A處有3處（BGWHI、EcoB、ClaI）限制性內(nèi)切酶的切點(diǎn)，只有使用EcoB限制性內(nèi)

切酶切割時(shí)，才能讓目的基因插入到A處且使原有基因失活。

2.用限制性內(nèi)切酶EcoRV單獨(dú)切割某普通質(zhì)粒，可產(chǎn)生14kb（lkb即1000個(gè)堿基對）的長鏈,

而同時(shí)用限制性內(nèi)切酶EcoRV、Aft。I聯(lián)合切割該質(zhì)粒，可得到三種長度的DNA片段，見

下圖（其中*表示EcoRV限制性內(nèi)切酶切割后的一個(gè)黏性末端）。

若用MboI限制性內(nèi)切酶單獨(dú)切割該普通質(zhì)粒，則產(chǎn)生的DNA片段的長度為()

A.2.5和5.5B.2.5和6

C.5.5和8D.6和8

答案D

解析依圖示可知，該質(zhì)粒上有1個(gè)EcoRV限制性內(nèi)切酶的切點(diǎn)、2個(gè)MboI限制性內(nèi)切酶

的切點(diǎn)，故用限制性內(nèi)切酶I單獨(dú)切割該質(zhì)粒時(shí)，將產(chǎn)生長度為6和8的兩種片段。

3.(2016?全國UI,40改編)圖(a)中的三個(gè)DNA片段上依次表示出了EcoRI>BamRI

Sau3AI三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn)，圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(運(yùn)載體上

的EcoRI、Sau3AI的切點(diǎn)是唯一的)。

II1

—GAATTC——一GGATCC————GATC——

——CTTAAG————CCTAGG————CTAG,——

III

圖(a)

啟動子EcoRI

SQU：3AI

終止子

抗生素抗性基因

O圖(b)

根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：

(1)經(jīng)BamHI酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被酶切后的產(chǎn)物連接，理

由是o

(2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子，如圖⑹

所示。這三種重組子中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有,不能表達(dá)的原

因是O

圖(c)

⑶DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來的酶，常見的有和

，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是

答案(l)Saa3Al兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基

因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下游，二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄

（3）E.co/（DNA連接酶TdDNA連接酶T4DNA連接酶

解析⑴分析圖（a）可知，限制性內(nèi)切酶Sau3AI與BamHI切割DNA后形成的黏性末端相

同，故經(jīng)這兩種酶切割得到的產(chǎn)物可以用DNA連接酶進(jìn)行連接。（2）構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，

為保證目的基因能在宿主細(xì)胞中成功表達(dá)，目的基因應(yīng)插入在啟動子和終止子之間，據(jù)此可

判斷甲、丙均不符合要求，目的基因均不能表達(dá)。（3）常見的DNA連接酶有Eco〃DNA連接

酶和TdDNA連接酶，其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。

「■方法鏈接----------------------------------

限制性內(nèi)切酶的選擇方法

PstISmaIPstI

JK）T￡coRl

sli-WRI

圖甲圖乙

根據(jù)目的基因兩端的限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)確定限制性內(nèi)切酶的種類。

（1）應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制性內(nèi)切酶，如圖甲可選擇Psfl。

⑵不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制性內(nèi)切酶，如圖甲不能選擇Snwl。

（3）為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接，也可使用不同的限制性內(nèi)切酶切割目的基

因和質(zhì)粒，如圖甲也可選擇用PstI和EcoRI兩種限制性內(nèi)切酶（但要確保質(zhì)粒上也有這兩種

酶的切點(diǎn)）。

命題點(diǎn)二運(yùn)載體的應(yīng)用分析

4.質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，它存在于許多細(xì)菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因如圖所示,

通過標(biāo)記基因可以推知外源基因（目的基因）是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細(xì)菌

在培養(yǎng)基上的生長情況不同，如圖表示外源基因插入位置（插入點(diǎn)有a、b、c）,請根據(jù)表中提

供細(xì)菌的生長情況，推測①②③三種重組后細(xì)菌的外源基因插入點(diǎn)，正確的一組是（）

項(xiàng)目細(xì)菌在含氨素青霉素培養(yǎng)基上生長情況細(xì)菌在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況

①能生長能生長

②能生長不能生長

③不能生長能生長

■抗氨節(jié)青霉素基因

,,~~~-a

■抗四環(huán)素基因

A.①是c；②是b；

B.①是a和b；②是a；③是b

C.①是a和b；②是b；③是a

D.①是c；②是a；③是b

答案A

解析第①組中重組后細(xì)菌能在含氨玉青霉素和含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨羊青霉素

基因和抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是c。第②組中重組后細(xì)菌能在含氨

羊青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨羊青霉素基因沒有被破壞；細(xì)菌不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上

生長，說明抗四環(huán)素基因被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是b?第③組重組后細(xì)菌不能在含氨

羊青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨羊青霉素基因被破壞；細(xì)菌能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，

說明抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點(diǎn)是a。

5.（2016?全國I,40）某一質(zhì)粒運(yùn)載體如圖所示，外源DNA插入到A機(jī)”或嶷產(chǎn)中會導(dǎo)致相應(yīng)

的基因失活（A啊/表示氨革青霉素抗性基因，在產(chǎn)表示四環(huán)素抗性基因）。有人將此質(zhì)粒運(yùn)載體

用BamHI酶切后，與用BamH1酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng),

用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌，結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大

腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒運(yùn)載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)

粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}：

（1）質(zhì)粒運(yùn)載體作為基因工程的工具,應(yīng)具備的基本條件有（答

出兩點(diǎn)即可），而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動子和終止子。

（2）如果用含有氨茶青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅

含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是;并且

和的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原因是

o在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因

的重組質(zhì)粒的大腸桿菌的單菌落，還需使用含有的固體培養(yǎng)基。

⑶基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為運(yùn)載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自于

答案（1）能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因（2）二者均不含有氨葦青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上

均不生長含有質(zhì)粒運(yùn)載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒（或答含有重組質(zhì)粒）二者均

含有氨葦青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素（3）受體細(xì)胞

解析（1）質(zhì)粒作為運(yùn)載體應(yīng)具備的基本條件有：能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、含有一個(gè)至多

個(gè)限制性內(nèi)切酶切割位點(diǎn)等。（2）由題意可知，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞中均不

含有氨羊青霉素抗性基因，所以在含有氨茶青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質(zhì)粒運(yùn)載體上含

有氨羊青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因，插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨節(jié)青霉素

抗性基因，所以含有質(zhì)粒運(yùn)載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞均能在含有氮芋青

霉素的培養(yǎng)基上生長，但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能，所以可用含有

四環(huán)素的培養(yǎng)基，篩選出含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于

病毒，病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細(xì)胞。

考點(diǎn)二基因工程的操作過程與應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程

I!知識梳理夯實(shí)基礎(chǔ)強(qiáng)化要點(diǎn)

--------------------------------------%-------

1.基因工程的操作程序

(一)目的基因的獲得

目的基因的含義：是指人們所需要的進(jìn)行研究的基因,如抗蟲基因、抗病基因等。

⑴化學(xué)合成法

①含義：是指利用化學(xué)反應(yīng)直接合成基因。

②適用范圍：主要適用于且翅核甘酸序列的、相對分子質(zhì)量較小的目的基因的制備。

(2)從基因組中直接分離法

①“鳥槍法”分離基因的主要步驟

a.提取基因組的DNA,然后進(jìn)行“散彈射擊”，即用限制性內(nèi)切酶或其他機(jī)械方法將完整

的雙鏈DNA分子隨機(jī)切割成適當(dāng)長度的片段。

b.把上述片段連接到合適的運(yùn)載體上,通過運(yùn)載體分別轉(zhuǎn)入不同的受體細(xì)胞中,使外源DNA

隨著運(yùn)載體的復(fù)制而復(fù)制，從而進(jìn)行目的基因的增殖。

c.采取合適的方法,對含有外源DNA片段的受體細(xì)胞進(jìn)行檢調(diào),找出目的基因所在的運(yùn)載體。

②由于真核生物基因組較大，分離目的基因時(shí)，往往要根據(jù)已獲得的信息，采用很多綜合的

分子生物學(xué)技術(shù)。例如：利用DNA擴(kuò)增儀(PCR儀)直接擴(kuò)增目的基因；也可以利用反轉(zhuǎn)錄法,

合成雙鏈DNA,從而獲得所需要的目的基因。

(二)基因表達(dá)載體的構(gòu)建

(1)方法

①用同一種限制性內(nèi)切酶去切割質(zhì)粒和目的基因。

②在DNA連接酶的作用下,有切口的質(zhì)粒就會與同樣末端的目的基因連接在一起。

(2)結(jié)果：形成一個(gè)含有目的基因的新環(huán)狀質(zhì)粒DNA分子表達(dá)載體。

(3)原因：把目的基因包裝一下，就很容易逃過受體細(xì)胞的防御系統(tǒng)，免遭“滅頂之災(zāi)”。

(三)目的基因的導(dǎo)入

根據(jù)受體和運(yùn)載體的類型不同，所采取的導(dǎo)入方法也往往不一樣。目前經(jīng)常使用的目的基因

導(dǎo)入方法有：

(1)花粉管通道法

①含義：指外源基因利用植物受精后花粉萌發(fā)形成的花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞，借助天然的

種胚系統(tǒng)形成含有目的基因的種胚。

②導(dǎo)入外源基因有如下兩種方法：柱頭滴加法、花粉粒攜帶法。

③優(yōu)點(diǎn)：基本上適用于任何開花植物,并且操作簡便。

④缺點(diǎn)：工作效率較低,且后代的遺傳情況較復(fù)雜。

(2)氯化鈣法

①運(yùn)載體與受體細(xì)胞：運(yùn)載體是質(zhì)粒,受體細(xì)胞是大腸桿菌。

②原理：受體細(xì)胞經(jīng)過一定濃度的氯化鈣處理后，細(xì)胞膜的通透性會發(fā)生變化,可以允許含

有目的基因的運(yùn)載體分子進(jìn)入感受態(tài)細(xì)胞。

③優(yōu)點(diǎn)：這一方法也是擴(kuò)增表達(dá)載體的常用方法,在很短的時(shí)間內(nèi)，就可以獲得大量的目的

基因及目的基因的表達(dá)產(chǎn)物。

(3)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法

①農(nóng)桿菌：是一種土壤細(xì)菌,它侵染植物細(xì)胞后，會使植物組織形成腫瘤。

②介導(dǎo)的原理：a.質(zhì)粒上的一段DNA能夠從一個(gè)細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一個(gè)細(xì)胞，這段DNA被稱為

轉(zhuǎn)化DNA(TDNA),它包含有生長素基因和細(xì)胞分裂素基因,而且可以插入植物基因組，引

起植物細(xì)胞的變化。

b.由于TDNA轉(zhuǎn)移頻率很高，而且Ti質(zhì)粒上可插入幾百至幾千個(gè)堿基大小的DNA片段，因

此可以利用這種天然的遺傳轉(zhuǎn)化體系，將目的基因轉(zhuǎn)移到植物細(xì)胞。

③優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)化頻率高、成本低、操作簡單，而且轉(zhuǎn)基因后代的遺傳組成比較容易分析。

(4)基因槍法

原理：將連接到運(yùn)載體上的目的基因的DNA溶液與金粉或鴇粉共同保溫,使DNA吸附于金

屬顆粒表面,然后，在一個(gè)真空的小室中，利用高壓放電將帶有基因的金粉或鴇粉轟擊進(jìn)入

受體，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因的目的。

(四)目的基因的檢測與表達(dá)產(chǎn)物的測定

(1)形態(tài)檢測

如果目的基因的表達(dá)產(chǎn)物具有明顯的表型性狀，可以根據(jù)目標(biāo)性狀的有無來判斷目的基因是

否表達(dá)。

如果目的基因的表達(dá)產(chǎn)物沒有明顯的表型，可以通過報(bào)告基因的表達(dá)情況來檢測目的基因的

表達(dá)。

(2)分子檢測

①PCR檢測

a.含義：根據(jù)目的基因的序列設(shè)計(jì)引物，采用PCR技術(shù)對目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，如果能擴(kuò)增出

目的基因片段,說明目的基因已整合到受體細(xì)胞中。

b.實(shí)例：對除草劑基因的檢測，就可以根據(jù)除草劑基因的序列設(shè)計(jì)引物，然后提取受體細(xì)胞

的基因組DNA,進(jìn)行PCR擴(kuò)增，根據(jù)電泳擴(kuò)增條帶的有無,判斷目的基因是否整合到受體

生物基因組中。

②分子雜交檢測

a.方法：把目的基因片段進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記或進(jìn)行生物素?zé)晒鈽?biāo)記,用標(biāo)記好的基因片

段作探針，與受體生物的基因組DNA進(jìn)行雜交。

b.結(jié)果預(yù)測：如果有雜交斑點(diǎn)，說明目的基因已經(jīng)被導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi),反之，則說明目的基

因沒有進(jìn)入受體細(xì)胞中。

2.基因工程的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化前景

(一)植物基因工程成果

(1)突破了傳統(tǒng)雜交育種的局限性

①轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在一些野生品種和非栽培品種中，存在著很多優(yōu)質(zhì)、抗

逆的性狀，但是不同物種之間存在著天然的生殖障礙,遠(yuǎn)緣雜交不育。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)

不同物種之間的基因轉(zhuǎn)移，克服這一障礙。

②實(shí)例：科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，把抗病毒基因引入煙草和馬鈴薯，培育出了抗病毒的煙草

和馬鈴薯。

③轉(zhuǎn)基因技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)大大擴(kuò)展了可利用基因的種類,克服了遠(yuǎn)源種及種間雜

交不育或不能雜交的障礙，使得生物界存在的抗病蟲害基因、優(yōu)良的品質(zhì)基因等都可以重組

到植物染色體上,并使之在植物體內(nèi)遺傳和表達(dá)，從而培育出優(yōu)良的品種，同時(shí)還縮短了直

種周期,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來廣闊前景。

(2)開辟了生產(chǎn)疫苗的新途徑

科學(xué)家培育出一種可以生產(chǎn)乙肝疫苗的轉(zhuǎn)基因胡蘿卜通過生吃或者榨汁食用，就可以達(dá)到

接種疫苗的效果，簡便易行。但該方法還需進(jìn)一步試驗(yàn)來驗(yàn)證疫苗的療效及安全性。

(二)動物基因工程成果

(1)改良畜禽經(jīng)濟(jì)性狀的新思路

①新思路：通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，可使受體動物合成某些必需的氨基酸,或改變動物的生長調(diào)節(jié)

系統(tǒng)，進(jìn)而促進(jìn)動物生長、提高飼料的利用效率等。

②實(shí)例：1985年，科學(xué)家第一次將人的生長激素基因?qū)胴i的受精卵獲得成功,轉(zhuǎn)基因豬與

同窩非轉(zhuǎn)基因豬比較，生長速度和飼料利用效率顯著提高。

(2)動物生物反應(yīng)器為醫(yī)藥事業(yè)開辟了新途徑

目前利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)基因藥物，最理想的表達(dá)場所是乳腺，因?yàn)槿橄偈且粋€(gè)外分泌器官,

乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán),不會影響到轉(zhuǎn)基因動物本身的生理代謝反應(yīng)。

(三)基因治療

(1)基因治療的基本原理

①含義:是將健康和正常的基因通過某種運(yùn)載體導(dǎo)入人體細(xì)胞中有缺損或有變異基因的部位，

并使目的基因在有機(jī)體內(nèi)有效表達(dá),達(dá)到防治疾病的目的。

②治療策略及程序

主要包括目的基因的選擇和制備、運(yùn)載體的選擇，靶細(xì)胞的選擇、目的基因進(jìn)入靶細(xì)胞的方

式及外源基因表達(dá)的檢測。

(2)基因治療的成績及展望

基因治療的概念在不斷擴(kuò)展，不再局限于用正常基因替換體內(nèi)的異?；颍€可以導(dǎo)入人體

內(nèi)沒有的基因,對人體的生理代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.蛋白質(zhì)工程的誕生

(1)蛋白質(zhì)工程的含義：根據(jù)蛋白質(zhì)的精細(xì)結(jié)構(gòu)與生物活性以及結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系，

利用基因工程的手段,按照人類自身的需要，定向地改造天然的蛋白質(zhì),甚至創(chuàng)造新的、自

然界不存在的、具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)分子。

(2)改造和設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的方法：一種是多肽合成法,即利用多肽合成儀，從組成蛋白質(zhì)的第一

個(gè)氨基酸合成起，合成一種全新的蛋白質(zhì)；另一種是采用基因工程手段,對負(fù)責(zé)編碼某種蛋

白質(zhì)的基因進(jìn)行設(shè)計(jì)，合成出更符合人們要求的蛋白質(zhì)。

4.蛋白質(zhì)工程的研究與應(yīng)用

(1)蛋白質(zhì)工程的研究主要包括以下幾個(gè)方面：通過基因工程技術(shù)分析蛋白質(zhì)的DNA編碼序

列，對蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化,測定蛋白質(zhì)的序列并對其結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行分析,通過計(jì)算機(jī)輔

助設(shè)計(jì)突變區(qū)，對編碼蛋白質(zhì)的DNA進(jìn)行定點(diǎn)突變改造等。

(2)應(yīng)用

①在工業(yè)上的應(yīng)用：人們運(yùn)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)來改造天然生物酶,使其能夠適應(yīng)特殊的工業(yè)

過程；或者設(shè)計(jì)制造出全新的人工酶或人工蛋白，以生產(chǎn)全新的醫(yī)用藥品、農(nóng)業(yè)藥物，等等。

大家熟悉的加酶洗衣粉,就是利用蛋白質(zhì)工程改造的產(chǎn)物。

②在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：提高光合作用效率是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的關(guān)鍵。光合作用與光呼吸這兩個(gè)過

程都是由一種名為核酮糖1,5—二磷酸竣化酶催化的,如果對這個(gè)酶加以改造，使固定二氧化

碳的作用加強(qiáng)，光呼吸作用減弱，就能提高光合作用的效率。

③在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用：例如，植物、微生物體內(nèi)有一種能與重金屬鎘空等結(jié)合的金屬硫

蛋白，科學(xué)家對這種金屬硫蛋白的基因進(jìn)行了改造,使含有這一新基因的微生物或植物都具

有很強(qiáng)的吸附重金屬的能力，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。

「?？蓟A(chǔ)診斷」

1.有關(guān)基因工程原理與操作的判斷

(1)設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)不必考慮表達(dá)載體的序列(X)

(2)用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列(V)

(3)為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時(shí)只能以受精卵為受體(X)

(4)抗蟲基因即使成功地插入植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá)(V)

(5)檢測目的基因是否成功表達(dá)可用抗原一抗體雜交技術(shù)(V)

(6)應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其是否完全表達(dá)

(X)

2.有關(guān)基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程的判斷

(1)將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導(dǎo)入大腸桿菌，獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株(V)

(2)利用乳腺生物反應(yīng)器能夠獲得一些重要的醫(yī)藥產(chǎn)品，如人的血清白蛋白，這是因?yàn)閷⑷说?/p>

血清白蛋白基因?qū)肓藙游锏娜橄偌?xì)胞中(X)

(3)由大腸桿菌工程菌獲得人的干擾素后可直接應(yīng)用(X)

(4)蛋白質(zhì)工程的目的是改造或合成人類需要的蛋白質(zhì)(V)

(5)蛋白質(zhì)工程是在分子水平上對蛋白質(zhì)分子直接進(jìn)行操作，定向改變分子的結(jié)構(gòu)(X)

「教材熱點(diǎn)拓展」

據(jù)圖分析抗蟲棉的培育過程

(1)該基因工程中的目的基因和運(yùn)載體分別是什么？一般情況下，為什么要用同一種限制性內(nèi)

切酶處理目的基因和運(yùn)載體？

提示目的基因是Bt毒蛋白基因，運(yùn)載體是Ti質(zhì)粒。用同一種限制性內(nèi)切酶處理目的基因

和運(yùn)載體，可以獲得相同的黏性末端，便于構(gòu)建基因表達(dá)載體。

(2)該實(shí)例中，采用何種方法導(dǎo)入目的基因？為什么目的基因可以整合到染色體的DNA上？

提示采用的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化法，由于Ti質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞

且能整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上，而目的基因又插入到了TDNA上，所以目的基因可

以整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。

(3)該實(shí)例中，檢測目的基因是否成功表達(dá)的常見方法有哪兩種？

提示抗原一抗體雜交法、用棉葉飼喂棉鈴蟲。

■命題探究預(yù)測考向總結(jié)方法

------------------N-----------------

命題點(diǎn)一基因工程操作程序的分析

1.(2017?全國I,38)真核生物基因中通常有內(nèi)含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有

真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。己知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以

表達(dá)出某種特定蛋白（簡稱蛋白A）?；卮鹣铝袉栴}：

（1）某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其

原因是O

（2）若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種運(yùn)載體中，不選用

作為運(yùn)載體，其原因是o

⑶若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比，大腸桿菌具有

_______________________________________（答出兩點(diǎn)即可）等優(yōu)點(diǎn)。

（4）若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是（填“蛋白A的

基因”或“蛋白A的抗體”）。

（5）艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)，也可以說是

基因工程的先導(dǎo)，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是

答案（1）基因A有內(nèi)含子，在大腸桿菌中，其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不

能被切除，無法表達(dá)出蛋白A（2）噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌，而不是家蠶（3）繁殖快、

容易培養(yǎng)（4）蛋白A的抗體（5）DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體

解析（1）從人的基因組文庫中獲得的基因A中含有內(nèi)含子，而大腸桿菌屬于原核生物，不能

切除基因A初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列，故基因A在大腸桿菌中無法表達(dá)出

蛋白A。（2）由于病毒對宿主細(xì)胞的感染具有特異性，噬菌體只能寄生在細(xì)菌細(xì)胞中，不能感

染家蠶細(xì)胞，故應(yīng)選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為運(yùn)載體。（3）與真核生物相比，大腸桿菌等

原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點(diǎn)。（4）檢測基因A是否翻譯出蛋白

A,一般用抗原一抗體雜交的方法，即用蛋白A的抗體與從細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行雜交，

觀察是否出現(xiàn)雜交帶。（5）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是S型細(xì)菌的DNA進(jìn)入R型細(xì)菌體內(nèi)，

并可在R型細(xì)菌體內(nèi)完成表達(dá)，這證明了DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體，

為基因工程奠定了基礎(chǔ)。

2.2,4D作為除草劑在農(nóng)田中大量使用，研究認(rèn)為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4D的

危害，科研人員通過基因工程技術(shù)構(gòu)建了能高效降解2,4D的基因工程菌。請回答下列問題：

（1）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常會使用濃度2,4D對麥田進(jìn)行除草，在殺死雜草的同時(shí)卻不會對

小麥生長造成損害，原因是?

（2）從被2,4D污染的土壤中得到能降解2,4D的細(xì)菌，從該細(xì)菌中提取RNA,構(gòu)建

文庫，進(jìn)一步獲得目的基因。

（3）PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過程：含目的基因的DNA受熱變性后解旋為單鏈，引物與單鏈

相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在________________酶作用下進(jìn)行延伸，如此重復(fù)循環(huán)多次，使目

的基因的量呈___________形式擴(kuò)增。

（4）一個(gè)基因表達(dá)載體的組成中要有標(biāo)記基因，標(biāo)記基因的作用是鑒別受體細(xì)胞中

O欲知基因工程成功與否，需要進(jìn)行水平的檢測，有時(shí)還需進(jìn)

行水平的鑒定。

答案（1）高不同植物對2,4D的敏感程度不同（2）cDNA（部分基因）（3）熱穩(wěn)定DNA聚合

酶（或Thq）指數(shù)（4）是否含有目的基因分子個(gè)體生物學(xué)（個(gè)體）

解析（1）2,4D是生長素類似物，利用不同植物對其敏感程度不同，可用其除去麥田雜草。（2）

從工程菌中提取RNA構(gòu)建成的基因文庫是部分基因文庫（cDNA文庫）。（3）PCR技術(shù)用熱穩(wěn)定

DNA聚合酶（7i7g酶）延伸，多次循環(huán)，目的基因的量呈指數(shù)（2。）增長。（4）標(biāo)記基因的作用是鑒

別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，欲知基因工程成功與否，需要進(jìn)行分子水平的檢測，有時(shí)

還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。

命題點(diǎn)二基因工程與蛋白質(zhì)的關(guān)系的分析

3.（2015?全國H,40）已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)（P）,該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，由305個(gè)氨

基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，

改變后的蛋白質(zhì)（PD不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}：

（1）從上述資料可知，若要改變蛋白質(zhì)的功能，可以考慮對蛋白質(zhì)的進(jìn)行改造。

（2）以P基因序列為基礎(chǔ)，獲得Pi基因的途徑有修飾_______基因或合成_________基因，所

獲得的基因表達(dá)是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括的復(fù)制，以及

遺傳信息在不同分子之間的流動，即：o

⑶蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)，通過

_____________________________________________和，進(jìn)而確定相對應(yīng)

的脫氧核糖核甘酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還需要對蛋白質(zhì)

的生物進(jìn)行鑒定。

答案（1）氨基酸序列（或結(jié)構(gòu)X其他答案合理也可）

（2）PPiDNA和RNA（或遺傳物質(zhì)）DNA—RNA、RNA—DNA、RNA—蛋白質(zhì)（或轉(zhuǎn)錄、

反轉(zhuǎn)錄、翻譯）

（3）設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列功能

解析（1）由題干信息可知，改造蛋白質(zhì)的功能可以通過改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。（2）依據(jù)蛋

白質(zhì)工程的定義及題中信息可知，獲得Pi基因的途徑有修飾現(xiàn)有（P）基因或合成新（Pi）基因。

中心法則的全部內(nèi)容包括DNA的復(fù)制，RNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、反轉(zhuǎn)錄和翻譯。（3）蛋白質(zhì)工程

的基本途徑：從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā)一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸序

列一找到相對應(yīng)的脫氧核糖核苜酸序列。通過蛋白質(zhì)工程合成的蛋白質(zhì)還需要進(jìn)行生物活

性的鑒定即功能鑒定，看是否達(dá)到人們的需求。

4.胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，并要經(jīng)過較長

的時(shí)間才能進(jìn)入血液中，而進(jìn)入血液的胰島素又容易被分解，因此，治療效果受到影響。如

圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效胰島素的生產(chǎn)過程，請據(jù)圖回答有關(guān)問題：

I生化制備與重折疊,砥而萩閶X射線晶體衍射

1新的胰島素11高級結(jié)構(gòu)1

在大腸桿菌或其計(jì)算機(jī)設(shè)

他細(xì)胞中表達(dá)計(jì)及作圖

|新的胰島素基因1-——人，如成“"A_—1新的胰島素模型1

⑴構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是

（2）人工合成的DNA與結(jié)合后，被轉(zhuǎn)移到中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。

（3）若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有、和

發(fā)酵工程。

（4）圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？

答案（1）蛋白質(zhì)的預(yù)期功能（2）運(yùn)載體大腸桿菌等受體細(xì)胞（3）蛋白質(zhì)工程基因工程

（4）根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其脫氧核糖核甘酸序列，然后利用DNA合成儀

來合成出新的胰島素基因

解析（1）蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對蛋白質(zhì)功能的特定需求，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)

計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預(yù)期胰島素（即速效胰島素）的功能。（2）人工合

成的目的基因與運(yùn)載體結(jié)合后，被導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得以表達(dá)。（3）利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自

然界中原本不存在的蛋白質(zhì)，需對原有的胰島素進(jìn)行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列

推測出其基因中的脫氧核糖核甘酸序列，人工合成新的胰島素基因，得到目的基因，改造好

的目的基因需通過基因工程將其導(dǎo)入受體細(xì)胞獲得工程菌，再利用工程菌進(jìn)行發(fā)酵，從而獲

取大量產(chǎn)品，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。（4）由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)

建新的基因，其基本設(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，推測出基因中的脫氧核首

酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。

-歸納總結(jié)---------------------------------1

蛋白質(zhì)工程與基因工程的比較

（1）區(qū)別

項(xiàng)目蛋白質(zhì)工程基因工程

預(yù)期蛋白質(zhì)功能一設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白目的基因的獲得一基因表達(dá)載體的

過程質(zhì)結(jié)構(gòu)一推測應(yīng)有的氨基酸序列f構(gòu)建一目的基因的導(dǎo)入f目的基因

找到相對應(yīng)的脫氧核糖核甘酸序列的檢測與表達(dá)產(chǎn)物的測定

定向改造生物的遺傳特性，以獲得

實(shí)質(zhì)定向改造或生產(chǎn)人類所需的蛋白質(zhì)

人類所需的生物類型和生物產(chǎn)品

結(jié)果可生產(chǎn)自然界沒有的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已有的蛋白質(zhì)

⑵聯(lián)系

①蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上，延伸出來的第二代基因工程。

②基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質(zhì)工程進(jìn)行修飾、改造。

考點(diǎn)三生物技術(shù)的安全性和倫理問題

r知識梳理夯實(shí)基礎(chǔ)強(qiáng)化要點(diǎn)

1.轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題

(1)轉(zhuǎn)基因作物引起的風(fēng)波

①發(fā)展地區(qū)：轉(zhuǎn)基因作物的大本營在美洲。2000年，僅在美國轉(zhuǎn)基因作物的種植面積即占全

世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積的70%,而且每年都在不斷增加。

②難接受地區(qū)：在歐洲,至今作為商品種植的轉(zhuǎn)基因作物還很少，該地區(qū)的消費(fèi)者也很難接

受轉(zhuǎn)基因食品。

③結(jié)論：轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題,與人類的生活、健康以及生態(tài)環(huán)境有著密切的關(guān)系，我

們必須對此加以關(guān)注。

(2)轉(zhuǎn)基因作物的安全評價(jià)

①轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境的安全性

a.環(huán)境安全性含義：環(huán)境安全性即轉(zhuǎn)基因植物是否會對環(huán)境構(gòu)成威脅，轉(zhuǎn)入的基因是否會從

轉(zhuǎn)基因植物的體內(nèi)漂移到豆境中，破壞生態(tài)環(huán)境，打破原有的生物種群間的動態(tài)平衡。

b.環(huán)境安全性實(shí)例：如帶有抗除草劑基因的轉(zhuǎn)基因作物一旦與其近緣野生種雜交，產(chǎn)生帶有

抗除草劑基因的野生種(即所謂“超級雜草”)，那么除草劑就失去了作用,其后果將是災(zāi)難

性的。

c.環(huán)境安全性評價(jià)：首先要考慮轉(zhuǎn)基因植物釋放區(qū)是否存在可以與其雜交的近緣野生種。如

果沒有,則轉(zhuǎn)基因漂移才不會發(fā)生。如果硅近緣野生種，轉(zhuǎn)基因就有可能轉(zhuǎn)移到野生種中，

這時(shí)就要考慮轉(zhuǎn)基因漂移后會有什么結(jié)果。如果會導(dǎo)致上述所謂“超級雜草”出現(xiàn)的話，則

是危險(xiǎn)的;如果相關(guān)的基因轉(zhuǎn)入野生種不會增加野生種的生存競爭力，則是安全的。

②轉(zhuǎn)基因食品的安全性

a.人們主要的擔(dān)心：轉(zhuǎn)入的外源基因或基因產(chǎn)物是否對人畜直毒。另外，在自然條件下存在

著許多過敏源，如果將控制過敏源的基因轉(zhuǎn)入新的植物中,則會對過敏人群造成不利影響。

b.轉(zhuǎn)基因食品安全評價(jià)：確保轉(zhuǎn)入的外源基因或基因產(chǎn)物對人畜無害,嚴(yán)格控制形成過敏源

的基因進(jìn)入新的植物中,以免造成危害。

(3)轉(zhuǎn)基因生物的風(fēng)險(xiǎn)防范措施

①世界主要發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家都已制定了各自對轉(zhuǎn)基因生物的管理法則，負(fù)責(zé)對其

安全性進(jìn)行評價(jià)和監(jiān)控。

②在我國，對于轉(zhuǎn)基因生物的安全性評價(jià)及監(jiān)控工作也在順利進(jìn)行。

2.生物技術(shù)中的倫理道德問題

(1)生物技術(shù)是把雙刃劍

①在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：生物技術(shù)帶來了農(nóng)業(yè)的革命，但也存在一些問題。例如，生物技術(shù)的應(yīng)用有

可能使農(nóng)作物的栽培品種大大減少。

②在畜牧業(yè)領(lǐng)域：胚胎工程和克隆技術(shù)的應(yīng)用，使人們能夠?qū)崿F(xiàn)對生物種群的性別比進(jìn)行控

制。但這樣一來，勢必造成種群性別比的失衡,從而造成自然生態(tài)失衡。

(2)生物技術(shù)帶來的道德問題

①基因歧視的含義：是指社會各方面對有基因缺陷的人的歧視性對待。

②每個(gè)人的基因都不可能是十全十美的，會有這樣或那樣的缺陷。任何歧視性做法，都是與

現(xiàn)代文明社會的道德準(zhǔn)則相背離的。

③一個(gè)人的智力、性格等不只受基因的控制，還會受到環(huán)境、社會等因素的多重影響。

④遺傳信息被濫用還會導(dǎo)致社會和政治事件的發(fā)生。由遺傳基因引起的種族仇視、性別歧視

和的歧視也必然會成為更嚴(yán)重的全球性問題。

(3)生物技術(shù)面臨的倫理問題

①干細(xì)胞研究

a.爭論的焦點(diǎn)：人類胚胎的倫理地位問題,即關(guān)于胚胎是不是一個(gè)“人”的爭論。

b.現(xiàn)在國際公認(rèn)：可以用干細(xì)胞來治療目前尚無法治療的重大疾病,但必須使用“多余的”、

“沒有可能發(fā)育成個(gè)體的“、“不是特定用來得到干細(xì)胞的"早期胚胎細(xì)胞。但是，干細(xì)胞

堅(jiān)決不能用于生殖和克隆人研究。

②克隆人

首先要考慮克隆人的社會定位;其次要解決克隆人與供體的倫理法律關(guān)系，所有這些問題至

今仍爭論不休。

③選擇性生育

許多專家認(rèn)為，人類的基因沒有好壞之分,所有的基因都是有用的，這是基因的多樣性決定

的。而且，如果將基因研究成果用于改良人種，也是違反人倫的。

(4)倡導(dǎo)科學(xué)倫理，發(fā)展科學(xué)技術(shù)

生物技術(shù)所引發(fā)的倫理道德問題，并非生物技術(shù)本身的問題，而是如何利用它的問題?？茖W(xué)

技術(shù)只是工具和手段，功能的發(fā)揮取決于使用它的人。

3.生物武器對人類的威脅

(1)生物武器

①含義：是指有意識地利用致病微生物、毒素、昆蟲侵襲敵人的軍隊(duì)、人口、農(nóng)作物或牲畜

等目標(biāo)，以達(dá)到戰(zhàn)爭目的的一類武器。

②組成：一般由致病微生物、毒素、昆蟲以及裝載它們的容器和投擲物組成,其中起傷害作

用的微生物、毒素又稱生物戰(zhàn)劑。

(2)生物武器對人類的危害

生物武器與常規(guī)武器相比，對人更具危害性，其特點(diǎn)概括如下：

①致人生病，造成失能或死亡。

②傳染性強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間運(yùn)。

③殺傷范圍大，難防難治。

(3)生物武器的防范

①嚴(yán)密監(jiān)視，加強(qiáng)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除可疑生物武器。

②普遍開展疫苗接種,使人群獲得基礎(chǔ)免疫力，增強(qiáng)抵抗疾病的體質(zhì)。

③要早期發(fā)現(xiàn)、隔離和治療病人，同時(shí)做好個(gè)人防護(hù)。

④要保護(hù)好糧食、食物和水源。

⑤對污染區(qū)要進(jìn)行隔離封鎖,區(qū)內(nèi)人員采取藥物預(yù)防，并進(jìn)行徹底的消毒處理。

(4)禁止研制開發(fā)生物武器

《禁止生物武器公約》的主要內(nèi)容是：締約國在任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲存、不取

得除和平用途外的微生物制劑、毒素及其武器；也不協(xié)助、鼓勵或引導(dǎo)他國取得這類制劑、

毒素及其武器；締約國在公約生效后9個(gè)月內(nèi)銷毀一切這類制劑、毒素及其武器；締約國可

向聯(lián)合國安理會控訴其他國家違反該公約的行為。

(5)生物武器與國際反恐斗爭

當(dāng)前面臨的主要任務(wù)是：

①技本部XI開發(fā)出有效的生物武器探測設(shè)備及生物戰(zhàn)劑凈化劑。

②醫(yī)療部門研制安全的和足夠人們接種的疫苗。醫(yī)生應(yīng)努力做到快速診斷和有效治療，并在

面對生物武器襲擊后出現(xiàn)大量病人時(shí)采取有效的應(yīng)對措施。

③安全機(jī)關(guān)在收集有關(guān)生物戰(zhàn)威脅的信息方面必須增強(qiáng)力度和敏感性，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和阻止恐

怖分子的襲擊。

深化拓展(1)治療性克隆與生殖性克隆

類型

治療性克隆生殖性克隆

項(xiàng)目

從胚胎中取出干細(xì)胞用于醫(yī)學(xué)研究

區(qū)目的用于生育，獲得人的復(fù)制品

和治療

別

水平細(xì)胞水平個(gè)體水平

聯(lián)系都屬于無性生殖；產(chǎn)生新個(gè)體或新組織，遺傳信息不變

(2)試管嬰兒和設(shè)計(jì)試管嬰兒的異同點(diǎn)

廣T遺傳學(xué)診斷—)

精子

體外授精

T受精卵卜白早期胚胎卜?|胚胎移植|

卵子

①過程區(qū)別：設(shè)計(jì)試管嬰兒比試管嬰兒多出的過程是上圖中的do

②所用技術(shù)手段不同：設(shè)計(jì)試管嬰兒胚胎移植前需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，而試管嬰兒無需進(jìn)行

遺傳學(xué)診斷。

③應(yīng)用不同：試管嬰兒主要解決不孕夫婦的生育問題，而設(shè)計(jì)試管嬰兒主要用于白血病、貧

血癥的治療。

④相同點(diǎn)：兩者都是體外授精，并進(jìn)行體外早期胚胎培養(yǎng)，都要經(jīng)過胚胎移植，都是有性生殖。

「?？蓟A(chǔ)診斷」

(1)轉(zhuǎn)基因作物被動物食用后，目的基因就會轉(zhuǎn)入動物體細(xì)胞中(x)

(2)種植轉(zhuǎn)基因植物有可能因基因擴(kuò)散而影響野生植物的遺傳多樣性(V)

(3)轉(zhuǎn)入油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中(V)

(4)轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加(X)

(5)如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不會存在安全性問題(X)

(6)中國政府禁止生殖性克隆，但不反對治療性克隆(V)

(7)中國反對生物武器，但中國在特殊情況下可以生產(chǎn)生物武器(X)

「教材熱點(diǎn)拓展」

自1984年第一例轉(zhuǎn)基因魚在我國誕生以來，轉(zhuǎn)基因魚的研究取得很大進(jìn)步。如轉(zhuǎn)入外源生長

激素(GH)基因的魚生長速度快，餌料轉(zhuǎn)化率高，但魚類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生

態(tài)安全性問題是很值得研究的問題，需研究轉(zhuǎn)基因魚對生態(tài)系統(tǒng)的壓力及外源基因的擴(kuò)散問

題。最近，我國科學(xué)家只是將三倍體的轉(zhuǎn)基因魚投入自然系統(tǒng)。

(1)轉(zhuǎn)基因魚培育成功的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？

提示遺傳物質(zhì)都是DNA。

(2)魚類易于逃逸、擴(kuò)散，因此轉(zhuǎn)基因魚的生態(tài)安全性是很值得研究的問題，試分析引起生態(tài)

安全性問題的原因。

提示轉(zhuǎn)基因魚與同種野生魚雜交，使野生魚帶有轉(zhuǎn)基因，具有生長優(yōu)勢，使其捕食對象大

量減少，與其他物種競爭加劇，引起生態(tài)危機(jī)。

(3)多倍體魚類對控制過度繁殖是有效的，說出三倍體“湘云鯽”的形成過程。

提示轉(zhuǎn)基因的二倍體個(gè)體加倍為四倍體轉(zhuǎn)基因個(gè)體，然后二倍體與四倍體雜交形成三倍體。

(4)試從保障生態(tài)安全性問題分析只投放三倍體魚的原因。

提示三倍體魚不能繁殖，可以人工控制養(yǎng)殖數(shù)量和范圍，避免發(fā)生雜交、競爭，引起生態(tài)

危機(jī)。

I!命題探究預(yù)測考向總結(jié)方法

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命題點(diǎn)生物技術(shù)的安全性和倫理問題的分析

1.轉(zhuǎn)基因生物的安全性引起人們爭論的技術(shù)原因是（）

①轉(zhuǎn)移基因的功能往往未知

②轉(zhuǎn)移基因的結(jié)構(gòu)往往未知

③外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機(jī)的

④外源基因往往是異種生物的基因

A.①②B.②③C.③④D.①③

答案C

解析由于科學(xué)水平的限制，目前科學(xué)家對基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用以及基因的調(diào)控

機(jī)制了解有限；轉(zhuǎn)移的基因雖然功能已知，但不少是異種生物的基因；外源基因插入宿主基

因組的部位往往是隨機(jī)的。因此，在轉(zhuǎn)基因生物中，有時(shí)候會出現(xiàn)意想不到的后果，引起人

們在食物安全、生物安全和環(huán)境安全三個(gè)方面的激烈爭論。

2.克隆羊多莉的問世，在全世界引發(fā)了一場大討論，其中關(guān)于治療性克隆的問題也成為人們

關(guān)注的焦點(diǎn)。如圖所示為人類治療性克隆的大概過程，請據(jù)圖回答下列問題：