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4．1　轉基因生物的安全性 1．簡述對轉基因生物安全性的爭論。(重點) 2．運用生物學知識對不同觀點的依據(jù)進行辨析和討論。(重、難點) 轉 基 因 成 果 1．轉基因微生物方面 (1)制造出具有重要經(jīng)濟價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重組的微生物生產稀缺的生化藥物，即基因制藥。 2．轉基因動物方面 (1)在培育生長迅速、營養(yǎng)品質優(yōu)良的轉基因家畜、家禽方面，不斷取得輝煌成就，如轉基因牛、豬、雞、鯉魚、鯽魚等。 (2)科學家把轉基因動物變成生物反應器，讓它們的奶中富含某種營養(yǎng)物質、珍貴藥物或人類所需要的蛋白質。 3．轉基因植物方面 (1)成果：目前，科學家已經(jīng)培育出了大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農作物。 (2)推廣國家及品種：全球種植轉基因農作物的國家已經(jīng)達到20多個，種植面積較大的國家有美國、阿根廷、巴西、加拿大、印度和中國。種植的轉基因植物中以大豆和玉米最多，其次是轉基因棉花和油菜。 探討：什么是轉基因生物？ 提示：用基因工程技術導入外源基因的動植物，且外源基因能通過繁殖而傳代，這樣的生物稱為轉基因生物，它包括轉基因植物、轉基因動物和轉基因微生物。 探討：你所知道的我國轉基因成果都有哪些？ 提示：中國科學家培育的轉基因豬、牛、雞、鯉魚等，還有大批具有抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農作物。 1．轉基因成果的種類 (1)植物性轉基因成果：如轉基因小麥，蛋白質含量比一般小麥高。 (2)動物性轉基因成果：如轉入了人基因的牛，產生的牛奶中含有基因藥物，提取后可用于人類疾病的治療。 (3)轉基因微生物成果：如生產奶酪的凝乳酶，以前只能從殺死的小牛的胃里提取，現(xiàn)在利用轉基因微生物已經(jīng)能夠使凝乳酶在體外大量生產。 2．轉基因生物的優(yōu)缺點分析 優(yōu)點 缺點 ①解決糧食短缺問題 ②減少農藥使用，減少環(huán)境污染 ③增加食物營養(yǎng)，提高附加值 ④增加食物種類，提升食物品質 ⑤提高生產效率，帶動相關產業(yè)發(fā)展 ①可能產生新病毒或新過敏原 ②可能產生抗除草劑的雜草 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.抗逆轉基因作物的培育與推廣給社會帶來的社會效益 抗逆轉基因作物是指通過基因工程技術使農作物具有抗逆能力(如抗除草劑、抗蟲、抗病毒、抗干旱、抗鹽堿等)，因此，抗逆轉基因作物的培育和推廣在一定程度上可以使農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，提高產量，同時還可以減少農藥的使用量、減輕對環(huán)境的污染，但是，抗逆作物不能固氮，不會使土壤中無機鹽的含量增加，因此，不可能減少化肥的制造量和使用量。 1．下列不是轉基因成果的是(　　) A．清除石油污染的假單胞桿菌 B．高產青霉素菌株 C．轉基因抗蟲棉 D．巨型小鼠 【解析】　高產青霉素菌株是人工誘變培育的。A、C、D三項都是轉基因成果。 【答案】　B 2．我國大面積推廣種植并收到顯著經(jīng)濟效益和社會效益的轉基因作物是(　　) 【導學號：72240036】 A．轉基因水稻 B．轉基因金大米 C．轉基因抗蟲棉 D．轉基因大豆 【解析】　我國科學家把自主研制的第一代和第二代優(yōu)質多抗轉基因棉花新品種移植到田間后，大大減少了農藥的投放量，并增加了棉花的產量。由于棉花只用于紡織品的生產，對人類潛在的威脅較小，得到大規(guī)模推廣。 【答案】　C 　　　　　　　　　　　轉 基 因 生 物 的 安 全 性 1．食物安全 觀點 存在安全問題 不存在安全問題 論據(jù) ①反對“實質性等同” ②可能出現(xiàn)滯后效應 ③可能出現(xiàn)新的過敏原 ④營養(yǎng)成分可能改變 ⑤侵犯宗教信仰或素食者的權益 ①“實質性等同”只是評價的起點，而不是終點 ②多環(huán)節(jié)、嚴謹?shù)陌踩栽u估 ③科學家對社會負責的態(tài)度 ④至今未發(fā)現(xiàn)轉基因食物影響人體健康的實例 2.生物安全 觀點 引起生物安全問題 不存在生物安全問題 論據(jù) ①可能變成野生種類或雜草 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“超級雜草” ④可能成為“入侵的外來物種” ①進入非種植區(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 3.環(huán)境安全 (1)引起環(huán)境破壞的理由： ①會打破自然物種的原有界限，改變生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質循環(huán)。 ②重組的微生物在降解某些化合物過程中所產生的中間產物，可能會對人類生活環(huán)境造成二次污染。 ③重組DNA與微生物雜交，可能產生有害的病原微生物。 ④轉基因植物的花粉中含有的有毒蛋白或過敏蛋白可通過蜜蜂進入蜂蜜中，再經(jīng)過食物鏈的傳遞，有可能進入其他動物和人體內。 (2)不會引起環(huán)境安全問題的理由： ①轉基因生物不會改變生物原有的分類地位，不會破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 ②轉基因農作物的種植，大大減少了農藥的使用量。 ③抗除草劑農作物的種植，減輕了農田管理的負擔，保護了農田土壤環(huán)境。 ④新聞報道不實，增加了公眾對轉基因農作物的恐懼感。 4．理性看待轉基因技術 (1)面對轉基因技術的利弊，正確的做法應該是趨利避害，而不能因噎廢食。 (2)法制建設：建立相應的法規(guī)，如我國1993年制定的《基因工程安全管理辦法》和2002年頒布的《農業(yè)轉基因生物標識管理辦法》。 (3)增強科學家的法制意識，提高科學家的研究道德水平。 探討：假如外源基因是轉移到農作物的葉綠體DNA上的，能通過花粉傳播嗎？為什么？ 提示：不能。因為精原細胞通過減數(shù)分裂形成的精子不含葉綠體DNA。 探討：為什么轉基因食物可能會出現(xiàn)滯后效應？ 提示：轉基因食物的DNA經(jīng)過重組，有可能合成出對人體有直接毒性或潛在毒性的蛋白質；轉基因農作物所表達的某些蛋白質，可能潛移默化地影響人的免疫系統(tǒng)，而對人體健康造成隱性傷害，食用者在過了若干年或一兩代之后，問題才顯現(xiàn)出來。 探討：對轉基因生物存在爭論的原因是什么？ 提示：①對基因的結構、基因間的相互作用以及基因的調控機制等都了解得相當有限。 ②轉移來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的。 探討：探討從哪些方面保證理性看待轉基因技術。 提示：①正確的社會輿論導向：人們對科學發(fā)展產生不同見解是正常的社會現(xiàn)象，正確的輿論導向對科學技術的發(fā)展起促進作用。 ②社會監(jiān)督：建立良好的社會監(jiān)督機制是減少轉基因技術負面作用的有效措施。 ③建立相應的法律法規(guī)：完善的法律法規(guī)建設是保證轉基因技術健康發(fā)展的重要措施。 1．轉基因生物及其產品的安全性主要包括三個方面： (1)導入的外源基因及產物對受體生物是否有不利影響。 (2)有關轉基因生物的釋放或使用所帶來的生物學上的安全性。 (3)轉基因生物在生物、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轉基因作物或家養(yǎng)動物擴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轉基因植物的相關基因通過花粉傳播而進入附近的野生植物或鄰近的非轉基因農作物。 ②轉基因作物在自然條件下存活并發(fā)育成為野生的、雜草化的轉基因植物。 ③土壤微生物或動物腸道微生物吸收轉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，影響已形成的農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。 ②污染自然界的生物基因庫。 ③影響自然界的生態(tài)平衡。 ④能夠在自然界中增殖和擴散。 3．理性看待轉基因技術的原因： (1)生物技術和其他科學技術一樣具有兩面性，是一把雙刃劍，既能推動社會發(fā)展和技術進步，也可能帶來災難。 (2)社會的發(fā)展總是和技術的發(fā)展密切聯(lián)系，從促進社會發(fā)展的角度看，必須不斷發(fā)展生物技術，造福人類，同時盡量避免災難。 4．理性看待轉基因技術： (1)認識到轉基因技術的應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成果，進入人類的生產和生活，特別是在醫(yī)藥和農業(yè)生產上發(fā)揮了極大的作用。 (2)正視轉基因技術帶來的安全性問題，切實認識到個別有害轉基因生物的危害性，要趨利避害，而不能因噎廢食。 (3)完善相應的法律法規(guī)，利用法制手段確保轉基因生物的安全性。 (4)我國保證轉基因食物的安全性的監(jiān)控和預防措施。 ①立法監(jiān)控是保證轉基因生物安全的有力措施。 ②多環(huán)節(jié)監(jiān)控。轉基因農作物研究、從實驗室走向大田試驗各階段，以及產品商品化都有相應法規(guī)進行嚴格的監(jiān)控，只有在每一階段試驗獲得認可證書后，才可進入下一階段。 1．隨著轉基因技術的發(fā)展，“基因污染”應運而生，關于基因污染的下列說法不正確的是(　　) A．轉基因作物可通過花粉散落到它的近親作物上，從而污染生物基因庫 B．基因污染是一種不可擴散的污染 C．雜草、害蟲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．轉基因生物有可能成為“入侵的外來物種”，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散的，如轉基因作物可通過花粉散落到它的近親作物上，從而污染生物基因庫；雜草、害蟲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．關于轉基因食品的安全性評價應做到多環(huán)節(jié)評估，下面哪些屬于轉基因食品安全性評價的環(huán)節(jié)(　　) ①轉基因農作物的研究?、谵D基因農作物的農田試種?、坜D基因農作物的大面積種植?、苻D基因食品的商品化 A．①② B．①②③ C．②③ D．①②③④ 【解析】　轉基因農作物從研究到商品化的各個環(huán)節(jié)，都要進行安全性評價。只有都無問題，才可保證轉基因食物的安全。 【答案】　D 1．轉基因植物的營養(yǎng)成分可能發(fā)生改變的根據(jù)是 (　　) 【導學號：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 C．重組DNA控制一種蛋白質的合成 D．有些基因足以使植物體內某些代謝途徑發(fā)生變化，這可能會導致轉基因農作物營養(yǎng)成分的改變 【解析】　轉基因農作物盡管只是部分DNA發(fā)生了重組，但是，有些基因影響酶的合成，使植物體內某些代謝途徑發(fā)生變化，這可能會導致轉基因農作物營養(yǎng)成分的改變。 【答案】　D 2．面對轉基因技術的利弊，正確的做法是(　　) A．堅決抵制轉基因生物 B．不加區(qū)分，全盤接受 C．應停止有關的實驗 D．趨利避害，不能因噎廢食 【解析】　正確的社會輿論導向有利于決策者做出正確的決策，從而促進科學技術的發(fā)展。面對轉基因技術的利弊，正確的做法是趨利避害，而不能因噎廢食。 【答案】　D 3．下列哪項支持轉基因生物會引發(fā)生物安全性問題(　　) A．生殖隔離使轉基因植物與其他植物很難雜交 B．花粉的傳播距離有限，不會引起生物安全 C．植物花粉存活時間有限，不會散失到其他環(huán)境，威脅其他生物 D．轉基因生物有可能成為“入侵的外來物種” 【解析】　科學家賦予了轉基因生物某種特殊性狀，增強了它們在該地區(qū)生存條件下的競爭能力，有可能成為“入侵的外來物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存。 【答案】　D 4．害蟲損傷番茄的葉片后，組成葉片細胞的細胞壁能釋放出一種類激素物質，這種物質可以擴散到番茄的其他部位，誘導細胞內蛋白酶抑制劑基因表達，合成蛋白酶抑制劑，導致害蟲不能消化食物而死亡。 科學家利用轉基因技術把番茄的蛋白酶抑制劑基因轉移到玉米中，使玉米獲得了與番茄相似的抗蟲性狀，有效抵御了玉米螟對玉米的危害。 請結合上面的材料回答： (1)轉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屬于________技術，這種變異在生物學上稱為________。 (3)在種植了這種轉基因玉米的農田中的雜草是否也會出現(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。你認為種植該玉米的農田是否還需要進行防蟲管理？理由是什么？ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ (5)有人對食用該玉米的安全性表示擔憂，你認為這種擔憂有無道理？請簡要說明理由。 ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 【解析】　(1)番茄蛋白酶抑制劑的本質為蛋白質，其合成部位為核糖體，但還需要在內質網(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用的是轉基因技術，這種技術的原理是基因重組。第(3)(5)題屬于開放性試題，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，故種植抗玉米螟玉米的農田仍需要進行防蟲管理。 【答案】　(1)核糖體　內質網(wǎng)和高爾基體　(2)轉基因　基因重組　(3)(答案不唯一)不會。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。蛋白酶抑制劑基因通過玉米的花粉傳遞給雜草，使雜草獲得抗蟲基因，從而表現(xiàn)出抗蟲性狀。) 　(4)需要。轉基因玉米能夠抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害蟲?！?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。(或沒有道理。人蛋白酶與玉米螟蛋白酶結構不同，玉米中的蛋白酶抑制劑對人體蛋白酶無影響。) 課堂小結： 網(wǎng)絡構建 核心回扣 1.轉基因轉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的。 3.轉基因生物引起人們在食物安全、生物安全、環(huán)境安全三個方面的爭論。 4.轉基因技術有利有弊，我們對待它應趨利避害，不能因噎廢食。 5.轉基因生物在生物安全和環(huán)境安全方面可能會破壞生態(tài)平衡，威脅生物多樣性。