1、选修3 现代生物科技专题,专题4 生物技术的安全性和伦理问题 专题5 生物工程,基础梳理,基础梳理,1.基因生物与食物安全 反方观点：反对“实质性等同”、出现_、出现新的过敏原、营养成分改变。 正方观点：有安全性评价、科学负责的态度、无实例无证据。,滞后效应,2.转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响 反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵_、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”。 正方观点：生命力有限、存在_、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限。 3.转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响 反方观点：打破物种界限、_、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能
2、通过食物链进入人体。正方观点：不改变生物原有的分类地位、_、保护农田土壤环境。,减少农药使用,外来物种,生殖隔离,二次污染,归纳整合,一、转基因生物的优缺点分析,二、外来物种及其造成影响 外来物种入侵是指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。外来物种入侵的危害有： (1)外来物种进入新的生态系统之后，由于没有天敌，极易造成生长失控，破坏生态系统的结构。例如，外来的植物疯长，可以对本地一年生和多年生植物的结构比例造成严重影响，通过对植被的生长和结构的影响，从而造成物质循环和能量流动的改变。又如，外来的动物种类，由于它们的选择性觅食和破坏，
3、也会造成物质循环和能量流动的改变。物质循环和能量流动的改变会对生态系统造成严重破坏。例如，有人将美洲食人鲳引入某地，这一入侵物种就可能会对当地生态系统造成长久性的破坏。,(2)外来物种在新的生态系统中，通过与当地物种竞争营养或食物、分泌释放化学物质、形成大面积单优势群落等方式，直接影响本地物种的生存，加速某些生活力较弱的物种的消失。在全世界濒危植物名录中，大约有35%46%是由外来物种入侵所造成的。即入侵的外来物种可能会造成生物多样性减少。 (3)外来物种进入新的生态系统后，作为捕食者、寄生者或病原体，会使被捕食者或寄主的数量发生变化。尤其是外来物种在适宜的生态和气候条件下，往往会对当地的农业
4、或林业带来严重的损害，即所谓的爆发生物灾害。,(4)有些外来植物产生的花粉，是当地居民从未接触过的物质，从而可能成为对人类健康造成威胁的新过敏原。例如，日本引种的杉树，大面积栽种后，杉树产生的花粉已经成了日本人产生过敏反应的重要过敏原。又如豚草，它已在包括中国在内的许多国家泛滥成灾，而豚草的花粉是重要的过敏原。豚草花粉引起的过敏反应称为“枯草热”，它已给许多国家人民的身体健康带来了严重的危害。,跟踪训练,阅读以下材料，回答问题： 自1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究取得长足进步。如转入生长激素（GH）基因的鱼生长速度快,饵料转化率高。但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安
5、全性问题，如转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散等问题是很值得研究的。最近，我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。 （1）转基因鱼成功的物质基础是_。,（2）已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是_。 （3）转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以至生长率高于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是_ _。 （4）鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题是很值得研究的问题，试分析其引起生态安全性问题的原因： _。,（5）多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，刘筠等最近培育
6、成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是_， 试从保障生态安全性问题分析只投放三倍体鱼的原因：_ _。,答案：（1）遗传物质都是DNA （2）1146 （3）合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成 （4）转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因，具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争，引起生态危机 （5）转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后二倍体与四倍体杂交形成三倍体 三倍体不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交，竞争引起生态危机,基础梳理,1.克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。 否定的理由：克隆人严重违反了_，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的
7、婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都_。,人类伦理道德,不健全的人,肯定的理由：技术性问题可以通过_、_和_等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。 中国政府的态度：禁止_，不反对_。四不原则：_、_、_、_任何生殖性克隆人的实验。 2.试管婴儿：试管婴儿根据目的可分为两种，对试管婴儿的态度也有不同观点，有人反对，也有人认可。 否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对_的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。,胚胎分割,基因诊断,染色体检查,生殖性克隆,治疗性克隆,不赞成,不允许,不支持,不接受,
8、生命,肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对_造成损伤。 3.基因身份证 否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成_，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。 肯定的理由：通过_可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。,基因检测,试管婴儿,基因歧视,归纳整合,“试管婴儿”与“设计试管婴儿”的区别 所谓“设计试管婴儿”，实际是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。而一般我们所说
9、试管婴儿的产生，不必进行基因检测这一步骤。,跟踪训练,仔细阅读下文，回答问题： 20世纪90年代中期，在美国加利福尼亚州，有一名19岁的姑娘安妮莎患了白血病，需要进行骨髓移植。然而，安妮莎惟一哥哥的骨髓配型并不适合于她，同时在骨髓库中也找不到与她配型合适的骨髓。在人们十分焦急的时候，安妮莎父母突发奇想：再生一个配型合适的孩子为安妮莎提供骨髓。然后，他们通过设计试管婴儿（植入前对胚胎进行遗传学诊断），如愿以偿地生下了一个配型适合于安妮莎的女婴，等这个女婴出生两个月后，就抽取其骨髓造血干细胞，移植给安妮莎，结果安妮莎得救了。,2000年9月，又有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造
10、血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一位名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中的造血干细胞挽救了玛尼的生命。 2002年初，英国一位名叫扎因哈什米的3岁男孩患上了地中海贫血症，他的父母也是通过设计试管婴儿的办法，用新生儿脐带血中的造血干细胞挽救了扎因的生命。当该消息公布之后，马上又有6对夫妇提出类似申请，等待审批；另有10对夫妇对这种方法进行了咨询。 （1）“设计试管婴儿”与“试管婴儿”有何区别？_ _。,（2）脐带血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。采集利用新生儿脐带血，可用于挽救生命的原理是什么？ _ _。 （3）我国首家“生命银行”协和脐血干细胞自体储存库正
11、式向市民开放，家长可把孩子出生时的脐血放在这里零下196 的液氮超低温罐中保存，当孩子日后万一患血液疾病或恶性肿瘤等症时，便可取出脐血为他移植治疗。将脐血干细胞移植，与骨髓干细胞移植相比，脐血移植属于_移植，从免疫学角度分析，它的优点有_，并且不会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机，医疗费用也较低。,答案： （1）“试管婴儿”是利用体外受精和胚胎移植的方法，解决不孕夫妇的生育问题。“设计试管婴儿”也是利用体外受精和胚胎移植的方法，培育新生命，但一般要进行基因检测 （2）脐带血中含有造血干细胞。其对白血病、再生障碍性贫血等恶性血液病治疗具有疗效 （3）自身 自身排斥反应小,归纳整合,“试管婴儿”
12、与“设计试管婴儿”的区别 所谓“设计试管婴儿”，实际是指体外受精形成的胚胎（几个细胞期）在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。而一般我们所说试管婴儿的产生，不必进行基因检测这一步骤。,基础梳理,1.种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过_的致病菌。 2.散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。 3.特点：_、多数具_、传染途径_、污染面_、_、_、_等。 4._生物武器公约及中国政府的态度。,禁止,基因重组,致病力强,传染性,多,广,有潜伏期,不易被发现,危害时间长,归纳整合,生物武器的特点,生物
13、武器具有致命性、传染性强、生物专一性、面积效应大、危害时间长、难以发现等特点。 （1）致命性、传染性强。一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。 （2）生物专一性。生物武器可以使人、畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，例如武器装备、建筑物等。 （3）面积效应大。现代生物武器可将生物制剂分散成气溶胶状达到杀伤目的。这种气溶胶技术在适当天气条件下可造成大面积污染。,（4）危害时间长。在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如Q热病原体在毛、棉布、土壤中可存活数月，球孢子菌的孢子在土壤中可以存活4年，炭疽杆菌芽孢在阴暗潮湿土壤中甚至可存活10年。
14、（5）难以发现。生物制剂气溶胶无色、无味，不容易发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。 目前主要的生物武器有6种：炭疽杆菌、鼠疫杆菌、天花病毒、出血热病毒、兔热病杆菌和肉毒杆菌毒素。,跟踪训练,基因武器与普通生物武器的区别是（ ） A.传染性强 B.定向改变原有物种的遗传特性 C.污染面广 D.难以防治,解析:普通的生物武器具有传染性强、污染面广、难以防治三大特点。基因武器是按照军事需要，利用基因工程技术对天然病原体进行基因改造，创造出新的生物制剂，它具有超强的抵抗力、致病性和耐药性，使原有的检测、消毒、防治等方法失效。甚至还可能根据特定人种生化特征上的差异，设计一种只针对特定遗传特征
15、人群的致病菌，以达到有选择地杀死敌方有生力量的目的，从而克服普通生物武器在杀伤区域上无法控制的特点。因此，基因武器比一般的生物武器有更大规模的杀伤力和毁灭性。答案 :B,基础梳理,生态工程建设目的：遵循自然界_的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止_，达到_和_的同步发展（少消耗、多效益、_） 生态经济：主要是通过实行“_”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的_，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是_,物质循环,环境污染,经济效益,生态效益,可持续,循环经济,生产原料,生态工程,_原理：物质能在生态系统中循环往复，_ _原理：物种繁多复杂的生态系统具
16、有较高的_ _原理：生态系统的生物数量不能超过_（环境容纳量）的限度 _原理：生态系统建设要考虑自然、_、_的整体影响,生态工程原理,物质循环再生,分层分级利用,物种多样性,抵抗力稳定性,协调与平衡,环境承载力,整体性,经济,社会,系统的结构决定_原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的_，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分_的效果，即“1+12”, _原理,之和,系统学和工程学,功能,比例关系,归纳整合,跟踪训练,（2009 年山东卷）利用泥浆生物反应器处理污染土壤，原理是将污染土壤用水调成泥浆状，同时加入部分营养物质和菌
17、种等，在有氧条件下剧烈搅拌，使污染物快速分解，由此推知，该反应器（ ） A.能够实现物质循环 B.主要处理有机污染 C.可看作一个小型生态系统 D.存在能量输入、传递、转化和散失,解析:本题通过泥浆生物反应器的介绍考查了对生态系统结构和功能的理解。解答本题的关键在于抓住题目中污染物的分解是在有氧条件下剧烈搅拌而使污染物快速分解，故而判断是菌种进行有氧呼吸而分解有机物，故B正确。本题中的反应器中有只有土壤、营养物质和菌种，不满足生态系统（生物群落及其无机环境）的概念范畴，更谈不上生态系统功能中的物质的循环和能量的流动，A、C、D均错误。 答案 :B,基础梳理,_生态工程 问题：如何利用用有限资源
18、，取得经济、社会、生态效益全面提高 对策：建立农村综合发展型生态工程 案例：北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程,农村综合发展型,_生态工程 问题：小流域（河流各级支流的集水区域）水土流失比较严重 对策：应用生态工程的整体原理、_原理及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作、 林草、生物等措施，层层设防控制_ 案例：甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式,小流域综合治理,协调与平衡,土壤侵蚀,大区域生态系统恢复工程 问题：荒漠化（原因：_、过度放牧、_、不合理利用水资源） 对策：实施系列森林或草原植被恢复的生态工程及水土保持的生态工程 案例：_工程、_工程、_工程等,_工程 问题：地球
19、80的湿地资源遭破坏 对策：采用工程和生物措施相结合，如废水处理、_污染控制、土地处理工程，植物物种的引 进种植，及建立缓冲带等，使受干扰的湿地得以恢复 案例：鄱阳湖生态恢复工程,过度樵采,盲目开垦,退耕还林还草,防沙治沙,“三北”防护林,湿地生态恢复,点源和非点源,矿区废弃地,植被恢复,土壤微生物群落,生态分区,环境友好,废弃物资源化,浮床生态工艺法,城市环境建设,定量化模型,人工模拟生命支持,无价之宝,经济、社会效益,归纳整合,跟踪训练,如下图所示为农民采用的笼养蝇蛆法而形成的食物网。(说明：鸡粪中含有较多的营养物质未被消化，因此，可添加其他饲料养猪，从生态系统的角度来看，这是一个理想的生
20、态系统)，请据图回答有关问题。,(1)构成此生态系统，不可缺少的生物成分是_。 (2)建立此生态系统的目的是：_ _。 (3)人们为了使农作物高产，常喷洒农药来消灭农田害虫，结果害虫的抗药性反而有所增强，其原因是 _ _。 (4)通过微生物的作用，猪粪等中的氨可形成硝酸盐被农作物所利用，这类微生物的新陈代谢类型是 _。 (5)概括地说，该生态系统的维持，除取决于它的_外，主要取决于_ _。,答案： （1）农作物 （2）使该生态系统中的能量得以充分利用 （3）农药对害虫抗药性变异选择的结果 （4）自养需氧型 （5）自我调节能力 农民的生产活动（或人工控制）,热点聚焦,下列哪项明显体现出转基因生物
21、引发的食物安全问题 （ ） 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.胡萝卜素基因转入水稻得到转基因大米，其产量高，营养丰富 C.转基因植物合成的某些新蛋白质，引起极个别人过敏 D.让转基因牛为人类生产凝血因子，并在奶汁中提取,解析：转基因技术给人类带来了许多可喜的成果，提高了食物种类和质量。但转基因植物合成的某些新的蛋白质，引发极个别人过敏反应，这些新的蛋白质属于新的过敏原，属于转基因生物引发的食物安全。A、B、D是转基因成果，C中转基因植物合成的某些新的蛋白质作为新过敏原值得担心，不能被题中“极个别”误导。答案：C,名师点睛：对于转基因的安全性问题，要切实联
22、系学过的生物学原理来分析，根据所掌握的生物学知识分析其可能性，不要盲目地下结论。涉及本专题大部分内容的试题均有一定的开放性，答案不唯一，要学会采用辩证的观点看待问题，培养自己的辩证思维能力。,热点训练,某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白质抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制无法消化食物而死。下列就该玉米对人类安全性的评论中，不符合生物学科学原理的是（ ） A.不安全，因为玉米的果实(种子)可能含蛋白酶抑制剂，人食用后因无法消化而患病 B.不安全，因为蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体内表达，使人无法消化而患病 C.安全，因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑
23、制剂对人体很可能无影响 D.安全，人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂已被破坏，不会影响人的消化,解析：DNA(基因)是有机高分子，需消化才能被吸收，结构与功能经消化已被破坏，无法在人体内富集与表达。答案：B,走进实验室,基础再现,生态工程建设的基本过程包括拟定目标与本底调查、系统分析、可行性评价与决策和技术设计等。其中技术设计是整个生态工程建设的核心环节。,实验课题：生态工程建设的基本过程,过程设计,1.拟定目标与本底调查 明确生态工程的类型与预期效益。设计时必须强调社会经济自然复合生态系统整体协调的目标。本底调查的内容包括自然本底或自然资源、社会经济条件、生态环境条件。 2.系统分
24、析 根据拟定的目标和收集的评尽数据，采用系统分析的方法，结合定性研究，系统地对整体特征进行综合分析和评价。系统分析是生态工程可行性分析和决策的基础和依据。,3.可行性评价与决策 通过可行性评价与决策分析，在达到最佳的经济效益和社会效益的同时，也达到最佳的生态效益，增加复合生态系统的稳定性，降低生态系统恶化的风险。 4.技术设计 通过改变食物链的方法，提高系统本身的迁移、转化、再生物质和利用能量的能力，充分利用原料、产品、副产品以及时间、空间和营养生态位，提高整体的综合效益。,易错归纳,1.“石油农业”不属于生态工程，它是大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它
25、把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续的生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。,2.在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，
26、促进社会的可持续发展。 3.在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）能源的来源问题以及如何提高农民的经济收入。,精题演习,1.为了解决粮食生产和环境保护问题，实现农业可持续发展，当前科学、有效的途径是（ ） 合理开发海洋，寻找新的粮食资源 控制人口增长，协调人与自然和谐发展 增加化肥和农药的使用，提高作物产量 开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积 利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种 A. B. C. D.,解析：农业可持续发展是生态、经济、社会三位一体的发展，是指生态、经济、社会三者的协调发展。生态农业可以实现对物质和能量的多级利用，减少对资源和能
27、源的消耗，减少污染；生态农业提倡生物防治，能减少农药污染。还包括控制环境污染和改善环境质量，保护生物多样性，保证以持续的方式使用可再生资源。围湖造田是一种短期行为，早期的目的是扩大耕地面积和防治血吸虫病，后来主要是为了扩大耕地面积增产粮食，安置不断增长的人口，在一定程度上达到了目的。正确，错误。答案：B,2.下图为北京大兴留民营生态农业示意图。 （1）分析该生态系统除了农作物（粮、菜、果、苗、木）和肉、蛋、奶、鱼产品供人利用外，还有哪些其他途径实现了能量的多级利用？ _； _； _。,（2）该生态系统的某玉米新品种籽粒中的蛋白质含量高于普通玉米。请用所学的方法设计实验加以证明。 实验原理：_。
28、 实验材料和用品：新鲜的普通玉米籽粒；新鲜的新品种玉米籽粒；试管；漏斗； 纱布；烧杯；吸管；清水；铁架台。 请写出其他必备的实验用品：_。,方法步骤： 分别制备组织样液，该过程采用的方法是_， 为了取得可靠的实验结果，此过程中应该注意的问题是_。 取A、B两支试管，分别加入2 mL_，再加入2 mL_，摇匀。 分别加入3滴_，摇匀。 观察_。 预期的结果：_。,答案： （1）农作物秸秆等可作为饲养动物的饲料 畜禽粪便等作为沼气发酵的原料，产生供人利用的清洁能源 沼渣水中的有机物供土壤微生物利用，为农作物提供肥料 （2）实验原理：蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，蛋白质含量越高颜色越深 其他必备实
29、验用品：双缩脲试剂、量筒、研钵（或磨浆机） 方法步骤：研磨过滤 取等质量的两种玉米籽粒和等量的水 两种组织样液 双缩脲试剂A 双缩脲试剂B 颜色，比较紫色的深浅 预期结果：新品种玉米籽粒样液的紫色较深,课时作业,1.面对转基因技术的利与弊，正确的说法是（ ） A.坚决抵制转基因生物 B.不加区分，全盘接受 C.应停止有关的实验 D.趋利避害，不能因噎而废食,解析：我们必须理性地面对转基因技术的利与弊，要趋利避害，不能因噎而废食，而应让基因技术为人类造福。答案：D,2生物武器的危害有传染性强的特点，针对这一特点，下列哪项不是防护生物武器的有效措施（ ） A提前接种和个人防护 B发现病人，立即报告，及时隔离 C注意空气消毒，动植物本身具杀菌能力，不需消毒 D注意切断传播途径,解析：本题涉及防护生物武器具有传染性强的特点并重点考查传染病的防治。生物武器为追求面积效应大，往往利用传染性强、毒性大的病原体以达到致命性广的目的。传染病传播需同时满足三个条件：传染源、传播途径和易感人群。传播途径包括空气、食物、动植物等。 答案：C,祝,您,学业有成,
