41 转基因生物的安全性 学案人教版选修3.docx
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41转基因生物的安全性学案人教版选修3
4．1
转基因生物的安全性
1．转基因生物存在安全性问题的原因是：
（1）目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制了解有限。
（2）目的基因往往是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主基因组的部位是随机的。
2．转基因生物主要在食物安全、生物安全和环境安全三个方面存在争论。
3．转基因生物在食物安全方面可能存在的问题是：
①出现滞后效应；②出现新的过敏原；③营养成分可能改变；④把动物蛋白转入农作物会侵犯素食者的权益。
4．转基因生物在生物安全和环境安全方面可能会破坏生态平衡，危害生物多样性。
5．对待转基因技术的正确做法是：
趋利避害，不能因噎废食。
丰硕的转基因成果
1.微生物方面
（1）制造出具有重要经济价值的各种重组微生物，如清除石油污染的假单胞杆菌等。
（2）使用DNA重组的微生物，生产稀缺的生化药物，即基因制药。
2．转基因动物方面
（1）在培育生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽方面不断取得辉煌成就。
（2）科学家把转基因动物（如奶牛）变成生物反应器，让它们的奶中富含某种营养物质、珍贵药物或人类所需要的蛋白质。
3．转基因植物方面
（1）成果：
目前科学家已经培育出了大批具有抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆等全新性状的农作物。
（2）推广国家及品种：
全球种植转基因农作物的国家已经达到20多个，种植面积较大的国家有美国、阿根廷、巴西、加拿大、印度和中国。
根据转基因技术取得的成绩，请分析转基因生物的优点和缺点。
提示：
优点：
①解决粮食缺乏问题；②减少农药使用从而减少环境污染；③节省生产成本，降低粮食售价；④增加食物营养，提高贮藏附加值；⑤增加食物种类，提升食品品质；⑥促进生产效率，带动相关产业的发展。
缺点：
①可能产生新病毒和新的过敏原；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的传播跨越物种障碍；④可能会损害农作物的生物多样性；⑤可能干扰生态系统的稳定性。
对转基因生物安全性的争论
[自读教材·夯基础]
1．转基因生物存在安全性的原因
（1）目前，科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制等都了解得相当有限。
（2）转移的基因多是异种生物的基因。
（3）外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
2．转基因食物的安全性
（1）转基因食物会引发食物安全性问题的理由：
①反对“实质性等同”。
对食物安全性检测不仅要检测其主要成分是否发生改变，还应包括其他方面的检测结果。
②担心出现滞后效应。
③担心出现新的过敏原。
④担心营养成分改变。
⑤把动物蛋白基因转入农作物，是否侵犯了宗教信仰者或素食者的权益。
（2）不必担心转基因食物安全性的理由：
①多环节、严谨的安全性评估，可以保证转基因食物的安全。
②科学家的负责态度，可以防止新的过敏原的产生，对于产生过敏反应的农作物予以销毁。
③至今尚未发现一例因食用转基因食品而影响人体健康的实例。
3．转基因生物与生物安全
观点
引起生物安全问题
不引起生物安全问题
论据
①可能变成野生种类或杂草
②可能成为“入侵的外来物种”
③可能重组出新的有害病原体
④有可能形成用除草剂除不去的“超级杂草”
①进入非种植区生命力很差，很快死亡
②新性状的表现必须具有一定水、肥等条件和配套的种植技术
③存在生殖隔离，难与其他植物杂交
④花粉的传播距离和存活时间有限
4．转基因生物与环境安全
（1）引起环境安全问题的理由：
①打破自然物种的原有界限，改变生态系统中能量流动和物质循环。
②重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物可能造成二次污染。
③重组DNA可能会与微生物杂交，产生出对动植物和人类有害的病原微生物。
④某些有毒蛋白或过敏蛋白会通过食物链的传递进入其他动物和人体内。
（2）不引起环境安全问题的理由：
①转基因生物不会改变生物原有的分类地位，不会破坏生态系统的稳定性。
②转基因抗虫作物的种植，减少了农药的使用量。
③抗除草剂农作物的种植，减轻了农田管理负担，保护了农田土壤环境。
5．理性对待转基因技术
正确的态度是趋利避害，不能因噎废食。
1．关于转基因生物安全性的争论有哪些？
提示：
食物的安全对人体健康的影响；对生物圈中其他生物的影响；生物安全对生物圈中生态环境的影响。
2．阅读关于转基因食物安全性的两种观点的理由，总结两种观点争论的主要焦点。
提示：
主要焦点是：
关于“实质性等同”的分歧；“毒性蛋白是否存在”；“是否出现新的过敏原”等。
3．“实质性等同”原则是什么？
提示：
“实质性等同”原则：
转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。
比较的内容包括生理性状、分子特性、营养成分、毒素含量和过敏原等是否有等同性。
如果实质上是相同的，就应该将转基因生物与传统生物同样对待，视为安全。
[跟随名师·解疑难]
1．基因污染
（1）概念：
基因污染是指人工组合的基因，通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然野生物种并成为后者基因的一部分。
（2）原因：
基因污染可能在以下情况发生：
①附近生长的野生相关植物被转基因作物授粉。
②邻近农田的非转基因作物被转基因作物授粉。
③转基因作物在自然条件下存活并发育成为野生的、杂草化的转基因植物。
④土壤微生物或动物肠道微生物吸收转基因作物后获得外源基因。
2．转基因生物及其产品的安全性分析
主要包括三个方面：
一是导入的外源基因及其产物对受体生物是否有不利影响；二是转基因生物被释放或使用带来的生态学上的安全性；三是转基因生物在食品、饲料和其他消费领域的安全性。
即生物安全、环境安全和食物安全三方面。
转基因生物的安全性
[例1] 自从1983年第一株转基因植物问世以来，已有数十种乃至上百种转基因植物在世界各地的实验室中诞生。
随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生。
下列关于基因污染的说法不正确的是（ ）
A．转基因植物的果实或其他部分作为食物可能会引起食用者产生不良反应
B．转基因植物可能与它们的近缘野生种发生自然杂交，从而破坏生态系统的稳定性
C．基因污染是一种不可以增殖的污染
D．为了防止转基因的扩散，在大面积种植时，必须在周围设置缓冲带作物
[思路点拨] 本题考查对基因污染问题的理解，解题的关键是理解基因污染具有可增殖的特点。
[精讲精析] 食用转基因的食物时，可能会因外源基因产生的性状对食用者不适而造成不良反应，A正确；转基因植物可能与自然物种杂交，从而危及生态系统的稳定性，B正确；在大面积种植转基因植物时，应在周围设置缓冲带作物以防转基因的扩散，D正确；基因污染是一种可增殖的污染，可通过繁殖而传递下去，C错。
[答案] C
下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是（ ）
A．重组微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染
B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C．如果转基因植物的花粉中有毒蛋白或过敏蛋白，可能通过食物链传递到人体内
D．转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的
解析：
转基因生物给我们带来了巨大的社会效益和经济效益，同时也有可能会对生态系统的稳定性和人类生活环境造成破坏。
答案：
B
理性看待转基因技术
[例2] 下列哪项是对待生物技术的理性态度（ ）
A．转基因技术是按照人们的意愿对生物进行的设计，不存在负面影响
B．转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用，同时也存在一定风险
C．克隆技术如果被不合理利用将给社会造成灾难，应禁止任何克隆研究
D．转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝，应停止转基因研究
[思路点拨] 本题综合考查了生物技术的两面性。
解答本题应注意从对待转基因技术“趋利避害，不能因噎废食”的角度分析。
[精讲精析] 转基因技术是按照人们的意愿对生物进行的设计，但由于技术方面的原因和人为因素的存在，仍有产生负面作用的可能；科学从来都是一把双刃剑，任何科学进步都有有益和有害两个方面，是造福人类还是危害人类，关键在于人类如何对待和应用它，而不能因为暂时不合情理就因噎废食。
[答案] B
[随堂基础巩固]
1．下列哪项不是转基因成果（ ）
A．清除石油污染的假单胞杆菌 B．青霉素高产菌株
C．转基因抗虫棉D．巨型小鼠
解析：
清除石油污染的假单胞杆菌、转基因抗虫棉、巨型小鼠等都是基因工程的产物，青霉素高产菌株是诱变育种的产物。
答案：
B
2．下列有关转基因生物引发的安全性问题的叙述，错误的是（ ）
A．转基因生物引发的安全性问题包括食物安全、生物安全、环境安全
B．转基因生物引发安全性问题的原因之一是外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
C．转基因生物的安全性指转移的基因对接受基因的生物是否安全
D．转基因生物有可能引发安全性问题，但不能一概而论
解析：
转基因生物的安全性包括食物安全、生物安全、环境安全，并不是指对转基因生物自身是否安全。
答案：
C
3．（2012·江苏高考）下列关于转基因安全性的叙述，错误的是（ ）
A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
解析：
种植转基因作物（如抗虫棉）应与传统农业（普通棉花）种植区隔离，否则转基因作物中的基因可能扩散到普通作物中，使传统农业种植区的产量受到很大的影响，A项正确；目的基因为DNA分子，动物食用后会消化成小分子脱氧核苷酸，所以目的基因不会转入动物体细胞中，B项错误；种植转基因作物，可能通过花粉扩散而使野生植物获得新基因，从而影响野生植物的遗传多样性，C项正确；导入转基因植物的外源基因有可能与感染转基因植物的某些根际微生物杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体，D项正确。
答案：
B
4．面对转基因技术的利弊，正确的做法是（ ）
A．趋利避害，不能因噎废食
B．不加区分，全盘接受
C．应停止有关的实验
D．坚决抵制转基因生物
解析：
理性看待问题的本质是既看到有利的方面又不回避不利的方面。
转基因技术有利有弊，我们对待它应趋利避害，不能因噎废食。
答案：
A
5．一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时，发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米，这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好，杂草被除草剂杀死，玉米还能正常生长，给农民节省了很大的人力和物力。
跟踪调查还发现，这种转基因玉米除直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。
请回答下列问题：
（1）一部分同学认为，这种转基因玉米不会对当地生物多样性构成威胁。
如果你同意这种观点，请列举出三条理由：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
（2）用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上，生产厂商应根据我国的有关规定，对产品进行转基因生物标注，这样做是为了保护________。
在有关标识中，应标注“________”或“________________”。
如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分，应标注为“本产品为______________加工制成，但本产品中________________”。
解析：
（1）转基因生物不会对当地生物多样性构成威胁，有以下理由：
转基因生物虽然具有某些新的性状，但其生命力没有人们想像得那么强，扩散到种植区以外时，会很快死亡；转基因生物的种植需有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术；转基因生物与其他自然生物之间存在生殖隔离，难以进行自然杂交；许多植物花粉的传播距离有限，花粉存活时间有限，具有受精能力的时间更短。
（2）2002年，我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择，保护消费者的知情权。
答案：
（1）①玉米与其他植物之间存在生殖隔离
②玉米的花粉传播距离有限
③玉米花粉的存活时间有限（答案合理即可）
（2）消费者的知情权 转基因玉米加工品（制成品） 加工原料为转基因玉米 转基因玉米 已不再含有转基因成分
[课时跟踪训练]
（满分50分 时间25分钟）
一、选择题（每小题3分，共30分）
1．转基因生物的安全性引起人们争论的技术原因是（ ）
①转移基因的功能往往未知 ②转移基因的结构往往未知 ③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 ④外源基因往往是异种生物的基因
A．①② B．②③
C．③④D．①③
解析：
由于科学水平的限制，目前科学家对基因的结构、基因间的相互作用以及基因的调控机制了解有限；转移的基因虽然功能已知，但不少是异种生物的基因；外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
因此，在转基因生物中，有时候会出现意想不到的后果，引起人们在食物安全、生物安全和环境安全三个方面的激烈争论。
答案：
C
2．转基因植物的营养成分可能发生改变的根据是（ ）
A．部分DNA发生了重组
B．某一基因可以控制合成不同的蛋白质
C．重组DNA控制一种蛋白质的合成
D．有些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，这可能会导致转基因农作物营养成分的改变
解析：
转基因农作物尽管只是DNA发生了重组，但是，有些基因足以使植物体内某些代谢途径发生变化，这可能会导致转基因农作物营养成分的改变。
答案：
D
3．下列关于转基因生物的研究，哪些属于限制条件（ ）
①重组DNA的转移限制在遗传上具有特定缺陷的生物上 ②对于大肠杆菌作为转基因受体的菌株，限定必须使用在37℃人体体温下死亡的菌株 ③外源DNA不能产生对人体有毒害或过敏的蛋白质 ④转基因作物只要某一点（如产量、营养或抗虫性）对人类有益，其他方面可不必去考虑
A．①②③④B．①②③
C．②③④D．①②④
答案：
B
4.下列关于转基因植物的叙述，正确的是（ ）
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
解析：
转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。
动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也能进行表达。
转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食物安全、生物安全和环境安全等安全性问题。
答案：
A
5．转基因抗虫棉可以有效地对抗棉铃虫的危害。
在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。
这种做法的主要目的是（ ）
A．维持棉田物种多样性
B．减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度
C．使食虫鸟有虫可食
D．维持棉田生态系统中的能量流动
解析：
如果完全种植抗虫棉，对棉铃虫而言，环境的剧烈变化会加速其适应能力的提高，而间隔种植少量非抗虫棉既能使棉铃虫在较长时间内稳定在经济阈值以下，又能减缓棉铃虫进化速度，达到较长时间抗虫的目的。
答案：
B
6．20世纪70年代基因工程技术刚兴起的时候，都是以微生物作为实验材料，且必须在“负压”（低于外界大气压）的实验室里进行操作。
这里“负压”的作用主要是（ ）
A．防止转基因生物进入人体或逃逸到外界，对人体产生危害作用或对环境造成基因污染
B．提高微生物的基因突变频率
C．加快微生物的繁殖速度
D．避免其他生物对实验材料的污染
解析：
由于转基因生物对人类影响的正负效应很难在短时间内发现，为了安全起见，将实验材料放在“负压”条件下操作与培养，目的是防止这种转基因生物进入人体或逃逸到外界。
答案：
A
7.科学研究发现，许多危害人类的新病毒是由两种或多种已知病毒重组产生的。
这一事实有力地支持了下列哪一观点（ ）
A．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的存在
B．导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病原体杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体
C．转基因生物的抗除草剂基因，有可能通过花粉传播而进入杂草中，使杂草成为除不掉的“超级杂草”
D．抗虫棉能抵抗棉铃虫，但随着棉铃虫抗性的增强，抗虫棉有可能被淘汰
解析：
由题干材料可知，这种新病毒是由两种已知病毒重组产生的，说明两种病毒的基因可以重新组合，形成新的生物。
答案：
B
8．基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心（ ）
A．三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼的杂交，进而导致自然种群被淘汰
B．运载体的标记基因（如抗生素基因）可能指导合成有利于抗性进化的产物
C．目的基因（如杀虫基因）本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D．转基因生物体释放到环境中，可能会对生物多样性构成危害
解析：
三倍体转基因鲤鱼在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子，因此三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼不能进行杂交，所以不会导致自然种群被淘汰。
答案：
A
9．抗逆转基因作物的培育与推广带来的巨大社会效益是（ ）
①在一定程度上使作物摆脱了土壤和气候条件的限制
②减少了化学农药对环境的污染和人畜的危害
③减少了化肥的制造量和使用量，有利于环境保护
④使得作物在不良环境下更好地生长，提高产量
A．①②③ B．①②④
C．①③④D．②③④
解析：
抗逆转基因作物是指通过基因工程技术使农作物具有抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病毒、抗干旱、抗盐碱等），因此抗逆转基因作物的培育和推广在一定程度上可以使农作物摆脱土壤和气候条件的限制，使得作物在不良环境中更好地生长，提高产量，同时还可以减少农药的使用量，减轻对环境的污染和对人畜的危害。
但是抗逆作物不能固氮，不会使土壤中无机盐的含量增加，因此不可能减少化肥的制造量和使用量。
答案：
B
10．为了防止转基因作物的目的基因通过花粉转移到自然界中的其他植物，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，其原因是（ ）
A．叶绿体基因组不会进入到生殖细胞中
B．受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞
C．转基因植物与其他植物间不能通过花粉发生基因交流
D．植物杂交的后代不会出现一定的性状分离
解析：
转基因植物与其他植物间主要通过花粉发生基因交流，将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，将遵循母系遗传特点，目的基因不会转移到自然界中的其他生物，而造成污染。
答案：
B
二、非选择题（共20分）
11．（8分）对番茄的研究发现，害虫损伤番茄的叶片后，叶上的细胞壁能释放一种类激素因子，这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。
蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟（一种玉米害虫）。
试分析以下问题：
（1）番茄的蛋白酶抑制剂可能是在茎叶细胞的______内合成的。
（2）将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，使玉米形成新的性状，这种变异属于________________________________________________________________________。
（3）能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效果显著，有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫，你是否赞成这种说法？
说明理由。
（4）有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。
你认为这种担忧有必要吗？
试以学过的知识进行简要的分析说明。
解析：
在生物体的各种成分中，蛋白质的功能最多，大多数的酶的化学本质都是蛋白质，它是在核糖体中合成的。
将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入到玉米体内，属于基因工程范畴，它的原理是基因重组。
对于抗虫玉米只是用基因工程转入特定的基因，并不是对任何害虫均有作用，另外随着变异和选择的进行，变异的害虫个体会越来越适应环境，故也要防治害虫。
对于转基因生物的安全性问题，是一个开放性的题目，可以根据教材中的观点给出支持自己观点的论据即可。
答案：
（1）核糖体
（2）基因重组 （3）不赞成。
因为转基因玉米能抵抗玉米螟，但并不能抵抗所有的害虫。
（4）（答案不唯一）如：
①有必要。
这种转基因玉米果实中可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。
②无必要。
因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人可能无影响。
③无必要。
人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温下已经破坏，因此不会对人的消化造成影响。
12．（12分）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全性问题是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。
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________个。
（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，试分析引起生态安全性问题的原因是___________________________________________。
（5）多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“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是___________________________________________________________________。
解析：
（1）转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到运载体上，实质上是DNA之间的连接。
（2）GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目，三者的比值为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸数至少是1146个。
（3）该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。
（4）转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境时，与其他种类的鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到其他的鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼性情凶猛，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争时，优势明显，所以可能引起生态危机。
（5）三倍体鱼由于不
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