第4章生物技術(shù)的安全性與倫理問(wèn)題學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.探討轉(zhuǎn)基因技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中帶來(lái)的影響，討論并理性看待轉(zhuǎn)基因生物的安全性。（科學(xué)思維）2.了解治療性克隆基本過(guò)程，總結(jié)三種不同水平的克隆，能分析出治療性克隆、生殖性克隆和動(dòng)物細(xì)胞核移植的區(qū)別和聯(lián)系。（生命觀念、科學(xué)思維）3．舉例說(shuō)明生物武器的特點(diǎn)及對(duì)人類造成的嚴(yán)重威脅與傷害，認(rèn)同我國(guó)反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散。向人們宣傳生物武器給我國(guó)及其他國(guó)家的人們?cè)?jīng)帶來(lái)的危害，關(guān)愛生命，遠(yuǎn)離戰(zhàn)爭(zhēng)。（社會(huì)責(zé)任）自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)一．轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止1.微生物的基因改造為什么取得實(shí)際應(yīng)用成果最多？2．目前工業(yè)化生產(chǎn)氨基酸的重要途徑是什么？3．探討抗蟲、抗病、抗除草劑和耐儲(chǔ)藏等新性狀轉(zhuǎn)基因作物所帶來(lái)的社會(huì)效益有哪些？二、關(guān)注生殖性克隆人治療性克隆和生殖性克隆的比較比較治療性克隆生殖性克隆不同點(diǎn)概念是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生______________________________________，用于治療性移植的克隆性技術(shù)指利用克隆技術(shù)獲得____，并將其孕育成為________的克隆性技術(shù)目的操作水平相同點(diǎn)都屬于_____生殖，產(chǎn)生新個(gè)體或新組織，遺傳信息相同三、生物武器結(jié)合對(duì)教材P111內(nèi)容的閱讀，歸納生物武器的三種主要類型，并舉例課堂探究課堂探究探究點(diǎn)一、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性1.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？2.科學(xué)家將玉米的α淀粉酶基因與目的基因一起轉(zhuǎn)入植物中能防止轉(zhuǎn)基因花粉的傳播，這是為什么？【資料1】如圖是科研人員利用乙烯合成酶的反義基因，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得耐儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)基因番茄的過(guò)程。分析該過(guò)程回答下列問(wèn)題。（1）該轉(zhuǎn)基因技術(shù)所用的目的基因是什么？（2）該技術(shù)能獲得耐儲(chǔ)存的轉(zhuǎn)基因番茄原理是什么？探究二、關(guān)注生殖性克隆人【資料2】治療性克隆指把患者體細(xì)胞移植到去核卵母細(xì)胞中形成重組胚，把重組胚體外培養(yǎng)到囊胚，然后從囊胚內(nèi)分離出ES細(xì)胞，獲得的ES細(xì)胞使之定向分化為所需的特定細(xì)胞類型(如神經(jīng)細(xì)胞，肌肉細(xì)胞和血細(xì)胞），用于替代療法。下圖所示為人類治療性克隆的大概過(guò)程。1．結(jié)合上圖分析，人類治療性克隆主要涉及哪些生物技術(shù)？2．治療性克隆與生殖性克隆中胚胎的處理方式相同嗎？3．一男子患有白血病，后經(jīng)醫(yī)生利用其出生時(shí)保留的臍帶血進(jìn)行治療后康復(fù)，你認(rèn)為這種做法符合倫理道德嗎？為什么？4.試管嬰兒與設(shè)計(jì)試管嬰兒的過(guò)程有什么不同？試管嬰兒與克隆技術(shù)分別屬于哪種生殖方式？【總結(jié)】試管嬰兒、設(shè)計(jì)試管嬰兒和動(dòng)物細(xì)胞核移植的比較項(xiàng)目試管嬰兒設(shè)計(jì)試管嬰兒動(dòng)物細(xì)胞核移植區(qū)別概念將_____和_____從人體中取出，在人工提供的適宜條件下進(jìn)行受精(通常在試管中)，并讓產(chǎn)生的____在試管中發(fā)育，再將_________到母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育在試管嬰兒培育技術(shù)的基礎(chǔ)上，在早期胚胎移入母體子宮之前，對(duì)胚胎進(jìn)行_________，有選擇地把胚胎植入母體子宮，以達(dá)到生出所需類型嬰兒的一種技術(shù)手段動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)是指________________________________________________________________________________________。技術(shù)手段________（填“需要”或“不需要”）進(jìn)行遺傳學(xué)診斷胚胎移植前________（填“需要”或“不需要”）進(jìn)行遺傳學(xué)診斷實(shí)踐應(yīng)用解決不孕不育問(wèn)題用于白血病、地中海貧血癥等疾病的治療高產(chǎn)奶牛聯(lián)系二者都是_____受精，早期胚胎在體外發(fā)育，然后進(jìn)行胚胎移植；在生殖方式上均屬于______生殖早期胚胎在體外發(fā)育，需要胚胎移植探究三、禁止生物武器結(jié)合下面材料探究生物武器的特點(diǎn)，分析討論相關(guān)問(wèn)題：材料一聯(lián)合國(guó)組織的一個(gè)專家小組的研究報(bào)告指出，雖然許多國(guó)家簽訂了《禁止生物武器公約》，但對(duì)這方面的研制工作并未停止，因此，對(duì)生物武器防治方法的研究也應(yīng)得到加強(qiáng)。材料二戰(zhàn)劑做成干粉或液體噴灑到空氣中，形成有害的氣霧云團(tuán)，叫作“生物戰(zhàn)劑氣溶膠”。它的顆粒很小，肉眼很難看得見，滲透力極強(qiáng)，殺傷范圍廣。一些通常通過(guò)食物或昆蟲傳播的病原體也可以通過(guò)氣溶膠進(jìn)行呼吸道感染，所以，致死的劑量較其他感染途徑小。探究下列問(wèn)題：(1)從傳播的角度來(lái)看，與槍炮、導(dǎo)彈等常規(guī)武器相比，生物武器有什么特點(diǎn)？(2)我國(guó)對(duì)待生物武器與轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全性的態(tài)度有何不同？1．下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，錯(cuò)誤的是（）A．轉(zhuǎn)入到油菜中的抗除草劑基因，可能通過(guò)花粉散播到環(huán)境中B．轉(zhuǎn)抗蟲基因植物可能導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加C．轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)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D．若轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來(lái)源于自然界，則不存在安全性問(wèn)題2．下列關(guān)于克隆人的說(shuō)法中,錯(cuò)誤的是（）A．克隆人是對(duì)人類文明的褻瀆,應(yīng)嚴(yán)禁一切對(duì)人類的克隆實(shí)驗(yàn),克隆人的社會(huì)地位無(wú)法確定B．由于人的體細(xì)胞分裂次數(shù)是有限的,克隆人有可能會(huì)面臨早衰和多病等問(wèn)題C．克隆技術(shù)還不成熟,社會(huì)倫理有嚴(yán)重沖突,應(yīng)研究治療性克隆而禁止生殖性克隆D．克隆人實(shí)驗(yàn)可能會(huì)存在流產(chǎn)率高、胎兒畸形率高等問(wèn)題3．有人認(rèn)為“轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食品不安全，要嚴(yán)格控制”，下列各項(xiàng)中支持此觀點(diǎn)的是（）A．轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)量提高，能使貧窮國(guó)家的億萬(wàn)人口擺脫饑餓B．轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品一樣，都是由脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物等物質(zhì)組成的C．對(duì)轉(zhuǎn)入了蘇云金芽孢桿菌基因的番茄進(jìn)行毒性分析，結(jié)果表明這種轉(zhuǎn)基因番茄對(duì)人體健康沒有影響D．帝王蝶的幼蟲在吃了某種轉(zhuǎn)基因玉米的花粉沾染過(guò)的牛奶草葉子后，近一半的個(gè)體死亡，幸存的也不能正常發(fā)育4．（不定項(xiàng)）下列關(guān)于生物武器的說(shuō)法，正確的是（）A．生物武器傳染性強(qiáng)，不易被發(fā)現(xiàn)，潛在危害大B．要禁止通過(guò)改造某些致病病毒來(lái)制造生物武器的做法C．為了國(guó)家安全，可以進(jìn)行必要的、小范圍的生物武器研究D．現(xiàn)代生物武器的防護(hù)，主要包括預(yù)警體系、防控體系和疫苗庫(kù)5．（不定項(xiàng)）下列關(guān)于我國(guó)轉(zhuǎn)基因技術(shù)方針的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是（）A．我國(guó)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)方針是隨著國(guó)家的政治、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)發(fā)展水平不斷變化的B．研究上要大膽，堅(jiān)持自主創(chuàng)新C．推廣上要慎重，做到確保安全D．管理上要嚴(yán)格，堅(jiān)持依法監(jiān)管6．蚊蟲分布范圍廣，生物量大，其中的雌蚊會(huì)叮咬人類，可傳播多種疾病，須采取防控措施防止傳病蚊種泛濫。研究者利用CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)和同源重組修復(fù)技術(shù)提高蚊蟲群體中雄蚊的比例。（1）CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙鏈DNA的精確切割，由三部分組成：crRNA、tracrRNA和Cas9蛋白，如圖1。crRNA會(huì)與tracrRNA結(jié)合形成sgRNA，sgRNA通過(guò)原則與目標(biāo)DNA結(jié)合，引導(dǎo)Cas9蛋白對(duì)DNA進(jìn)行切割，導(dǎo)致其斷裂。（2）同源重組修復(fù)技術(shù)是一種高保真的DNA雙鏈斷裂、修復(fù)技術(shù)，原理如圖2，其過(guò)程為CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)切割使DNA斷裂后，啟動(dòng)同源修復(fù)，使得染色體DNA上的靶向序列被替換成所需序列。①現(xiàn)需構(gòu)建基因表達(dá)載體，請(qǐng)結(jié)合圖2選出目的基因中必要的結(jié)構(gòu)或基因。A．限定在體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的啟動(dòng)子B．限定在生殖細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的啟動(dòng)子C．限定在受精卵內(nèi)表達(dá)的啟動(dòng)子D．IPpol基因（能夠切割X染色體DNA的核酸酶基因）E.氨芐青霉素抗性基因②通過(guò)技術(shù)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入受精卵，該受精卵發(fā)育成性蚊蟲。Cas9蛋白將對(duì)應(yīng)的靶向序列進(jìn)行切割，以基因表達(dá)載體中同源序列間的DNA為模板進(jìn)行修復(fù)，最終實(shí)現(xiàn)子代都繼承相應(yīng)基因，使群體中雄蚊比例升高。（3）除利用轉(zhuǎn)基因滅蚊之外，還存在寄生菌滅蚊技術(shù)，當(dāng)雄蚊被沃爾巴克氏菌感染后，精子會(huì)被細(xì)菌產(chǎn)生的毒素污染。健康雌蚊的卵細(xì)胞與這些“毒精子”相遇后，產(chǎn)生細(xì)胞質(zhì)不相容效應(yīng)，導(dǎo)致后代無(wú)法正常發(fā)育。相對(duì)于寄生菌滅蚊，利用轉(zhuǎn)基因滅蚊的優(yōu)勢(shì)有（答出兩點(diǎn)即可）。（4）目前我國(guó)尚不允許釋放轉(zhuǎn)基因蚊蟲，請(qǐng)解釋原因。【課堂小結(jié)】請(qǐng)概括總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容。參考答案參考答案自主預(yù)習(xí)一、轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止1.微生物具有生理結(jié)構(gòu)和遺傳物質(zhì)簡(jiǎn)單，生長(zhǎng)繁殖快，對(duì)環(huán)境因素敏感和容易進(jìn)行遺傳物質(zhì)操作等優(yōu)點(diǎn)。2.用基因工程技術(shù)構(gòu)建高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基因工程菌來(lái)生產(chǎn)氨基酸。3.①解決饑餓和貧困問(wèn)題；②在一定程度上可以使農(nóng)作物擺脫土壤和氣候的限制，提高產(chǎn)量；③減少農(nóng)藥的使用，減少環(huán)境污染。二、關(guān)注生殖性克隆人治療性克隆和生殖性克隆的比較比較治療性克隆生殖性克隆不同點(diǎn)概念是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定細(xì)胞、組織(上皮組織、神經(jīng)組織或肌肉組織等)或器官，用于治療性移植的克隆性技術(shù)指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生獨(dú)立生存的新個(gè)體的克隆性技術(shù)目的治療人類疾病產(chǎn)生新個(gè)體操作水平細(xì)胞、組織或器官水平個(gè)體水平相同點(diǎn)都屬于無(wú)性生殖，遺傳信息相同三、生物武器①致病菌類：波特淋菌、霍亂弧菌、炭疽桿菌②病毒類：天花病毒③生化毒劑類：氯氣等2.單位面積效應(yīng)大有特定的傷害對(duì)象具有傳染性危害時(shí)間久持久不斷蔓延不易被發(fā)現(xiàn)和鑒定較復(fù)雜較長(zhǎng)使用者本身易受傷害造價(jià)低技術(shù)難度不大隱蔽性強(qiáng)課堂探究探究一、轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全性1.不能。因?yàn)槿~綠體DNA存在于細(xì)胞質(zhì)中，精原細(xì)胞通過(guò)減數(shù)分裂形成的精子幾乎不含細(xì)胞質(zhì)，不含有葉綠體DNA。2.由于α淀粉酶基因控制合成的淀粉酶能分解淀粉，阻止花粉中淀粉的儲(chǔ)藏，使花粉失去活性。3.（1）乙烯合成酶基因的反義基因（2）導(dǎo)入乙烯合成酶基因的反義基因后，其表達(dá)出的mRNA與乙烯合成酶基因表達(dá)出的mRNA互補(bǔ)，兩者配對(duì)后，影響了乙烯合成酶基因的翻譯過(guò)程，產(chǎn)生的乙烯減少，因?yàn)橐蚁┚哂写龠M(jìn)果實(shí)成熟作用，所以該轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)成熟慢，耐儲(chǔ)存。探究二、關(guān)注生殖性克隆人1．體細(xì)胞核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)及誘導(dǎo)分化等技術(shù)。2．不同。治療性克隆獲得的早期胚胎主要用于獲得胚胎干細(xì)胞，然后誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化出所需的組織或細(xì)胞；在生殖性克隆中獲得的胚胎則通過(guò)胚胎移植到母體的子宮內(nèi)，由母體孕育出嬰兒。3．符合。因?yàn)槟殠а皇莵?lái)自胚胎，其中的造血干細(xì)胞屬于成體干細(xì)胞。4.與試管嬰兒培育過(guò)程相比，設(shè)計(jì)試管嬰兒多了遺傳學(xué)診斷。試管嬰兒的生物學(xué)原理是有性生殖(又稱體外受精技術(shù))，克隆技術(shù)的生物學(xué)原理是無(wú)性生殖(又稱體細(xì)胞核移植技術(shù))?！究偨Y(jié)】試管嬰兒、設(shè)計(jì)試管嬰兒和動(dòng)物細(xì)胞核移植的比較項(xiàng)目試管嬰兒設(shè)計(jì)試管嬰兒動(dòng)物細(xì)胞核移植概念將精子和卵子從人體中取出，在人工提供的適宜條件下進(jìn)行受精(通常在試管中)，并讓產(chǎn)生的受精卵在試管中發(fā)育，再把發(fā)育到一定階段的胚胎移植到母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育在試管嬰兒培育技術(shù)的基礎(chǔ)上，在早期胚胎移入母體子宮之前，對(duì)胚胎進(jìn)行遺傳學(xué)診斷，有選擇地把胚胎植入母體子宮，以達(dá)到生出所需類型嬰兒的一種技術(shù)手段動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù)是指將動(dòng)物的一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞中，使這個(gè)重新組合的細(xì)胞發(fā)育成新胚胎，繼而發(fā)育成動(dòng)物個(gè)體的技術(shù)技術(shù)手段不需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷胚胎移植前需要進(jìn)行遺傳學(xué)診斷動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、核移植、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎移植實(shí)踐應(yīng)用解決不孕不育問(wèn)題用于白血病、地中海貧血癥等疾病的治療高產(chǎn)奶牛聯(lián)系二者都是體外受精，早期胚胎在體外發(fā)育，然后進(jìn)行胚胎移植；在生殖方式上均屬于有性生殖早期胚胎在體外發(fā)育，需要胚胎移植探究三、禁止生物武器（1）生物武器的致病力強(qiáng)，多數(shù)具有傳染性；傳播途徑多；傳播方法簡(jiǎn)單，使用方便；傳播時(shí)具有潛伏期；容易大面積爆發(fā)；環(huán)境條件會(huì)影響殺傷力（2）我國(guó)對(duì)待生物武器的態(tài)度是任何情況下不發(fā)展、不生產(chǎn)、不儲(chǔ)存生物武器，并反對(duì)生物武器及其技術(shù)和設(shè)備的擴(kuò)散，對(duì)待基因產(chǎn)品的安全性的態(tài)度是趨利避害，不能因噎廢食。當(dāng)堂訓(xùn)練1.【答案】D【解析】轉(zhuǎn)基因油菜的抗除草劑基因，可能通過(guò)油菜的花粉散播到環(huán)境中，A正確；由于轉(zhuǎn)抗蟲基因植物對(duì)昆蟲的選擇作用，可能導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加，B正確；轉(zhuǎn)基因植物可能會(huì)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，C正確；外源基因雖然來(lái)源于自然界，但是其往往是在異種生物之間進(jìn)行的基因的轉(zhuǎn)移，因此也可能存在安全性問(wèn)題，D錯(cuò)誤。故選D。2.【答案】A【解析】我國(guó)反對(duì)生殖性克隆，但并不反對(duì)治療性克隆，A錯(cuò)誤；人的正常體細(xì)胞分裂到一定次數(shù)后不再分裂，分裂次數(shù)是有限的，克隆人有可能會(huì)面臨早衰和多病等問(wèn)題，B正確；由于克隆技術(shù)還不成熟，進(jìn)行克隆人實(shí)驗(yàn)很有可能孕育出有嚴(yán)重生理缺陷的個(gè)體，C正確；克隆動(dòng)物的過(guò)程中存在著胚胎著床率低、流產(chǎn)率高、胎兒畸形率高等問(wèn)題，D正確。故選A。3.【答案】D【解析】轉(zhuǎn)基因作物能使貧窮國(guó)家的億萬(wàn)人口擺脫饑餓是轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)點(diǎn)，A不符合題意；轉(zhuǎn)基因食品與非轉(zhuǎn)基因食品一樣，都是由脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物等物質(zhì)組成的，一定程度上可說(shuō)明轉(zhuǎn)基因食品是安全的，B不符合題意；對(duì)轉(zhuǎn)入了蘇云金芽孢桿菌基因的番茄進(jìn)行毒性分析，結(jié)果表明這種轉(zhuǎn)基因番茄對(duì)人體健康沒有影響，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因食品是安全的，C不符合題意；帝王蝶的幼蟲在吃了某種轉(zhuǎn)基因玉米的花粉沾染過(guò)的牛奶草葉子后，近一半的個(gè)體死亡，幸存的