高中生物：专题4 生物技术的安全性和伦理问题中图版选修3.ppt

如果这些菜椒的包装上标注 转基因 的字样 你还敢吃吗 假如真有这种 新西瓜 出现 你会买来吃吗 它对其他生物 环境等会产生不良影响吗 我们是带有荧光基因鱼 漂亮吧 你认为它是动物还是植物呢 外星来客 假想图 虎蚕 带有抗虫基因的转基因玉米 你会出现这种表情吗 转基因标签 这种标志的出现 说明了什么呢 专题4 生物技术安全性和伦理问题 转基因生物的安全性 回顾基因工程技术 转基因技术 概念 基因工程是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过体外dna重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 定向改造生物遗传特性 体外 按照人们的愿望 基因工程的操作步骤 第一步 第二步 第三步 第四步 获取目的基因 构建基因表达载体 导入受体细胞 基因的表达与鉴定 例题1 多选 采用基因工程的方法培育抗虫棉 下列导入目的基因的做法正确的是a 将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中b 将编码毒素蛋白的dna序列 直接注射到棉受精卵中c 将编码毒素蛋白的dna序列 与质粒重组 导入农杆菌 用该细菌感染棉的体细胞 再进行组织培养d 将编码毒素蛋白的dna序列 与细菌质粒重组 注射到棉子房并进入受精卵 提示 基因的表达离不开启动子和终止子 因此必须有构建基因表达载体这一步 cd 例题2 运用现代生物技术 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中 为检测实验是否成功 最方便的方法是检测棉花植株是否有a抗虫基因b 抗虫基因的产物c新的细胞核d 相应性状 d 一 转基因成果令人叹为观止 1 1972年美国斯坦福大学的伯格第一次重组dna获得成功 现代基因工程的创始人p 伯格 美国 1926 在1960年以敏锐的科学预见力提出一个大胆的设想 是否可以创造出一种人工方法 把外界的遗传基因引入动物体内 以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢 1972年 伯格把两种病毒的dna用同一种限制性内切酶切割后 再用dna连接酶把这两种dna分子连接起来 于是产生了一种新的重组dna分子 首次实现两种不同生物的dna体外连接 获得了第一批重组dna分子 这标志着基因工程技术的诞生 伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖 2 转基因的重要成果 1 微生物方面 把某些重组dna转移到细菌中表达获得成功 随后 使出现了具有重要经济价值的各种重组微生物 如可以清除石油污染的假单孢杆菌等 利用转基因细菌制造蛛丝3 多年来 科学家们一直试图找到利用其他生物体来制造蛛丝的办法 蛛丝是自然界最奇特的物质之一 它具有极强的韧度 其韧度是同样直径钢材的好几倍 但与家蚕不同 蜘蛛不能家养 因为它们会互相吞食 所以不可能建立人工饲养蜘蛛的农场 沙伊贝尔说 我们正在与各行业联系 以检测这种新丝的品质 并进一步研发工业规模的生产技术 蛛丝如果能实现大规模人工生产 将可以取代塑胶材料 用于眼部或神经外科手术的精细缝合 也可用来制造胶布等伤口包扎材料或者人造韧带及肌腱等 应用前景极其广阔 在转基因细菌之前 曾有科学家尝试利用转基因山羊 转基因烟草 转基因土豆等制造蛛丝 但由于产量过低或丝质太差均未成功 转基因细菌可治癌症英国医学专家日前将转基因大肠杆菌与一种抗癌药相结合 成功杀死了实验鼠体内的癌细胞 科学家将转基因大肠杆菌注射到实验鼠的肿瘤内 再给实验鼠注射一种名叫6 mpdr的抗癌药 这种药无法单独发挥作用 但是一种由转基因大肠杆菌分泌的酶能将此药物 激活 形成一种有效的毒素 将其周围的癌细胞杀死 而不伤害其它组织器官 2 基因制药方面 生物制药已经成为21世纪的朝阳产业 美国近20年基因制药发展情况 近十几年来 在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就 已有不少药物应用于临床 例如人胰岛素 人生长激素 干扰素 乙肝疫苗 人促红细胞生成素 epo gm 集落刺激因子 gm csf 组织溶纤酶原激活素 白细胞介素 2及白介素 11等 正在研究的有降钙素基因相关因子 肿瘤坏死因子 表皮生长因子等140多种 随着生物技术药物的发展 多肽与蛋白质类药物的研究与开发 已成为医药工业中一个重要的领域 同时给生物制剂带来了新的挑战 2 基因制药方面 生物制药已经成为21世纪的朝阳产业 3 转基因动物方面 科学家在培育生长迅速 营养品质优良的转基因家畜 家禽方面 不断取得辉煌成就 同时 科学家还把转基因动物变成生物反应器 思考 为什么长得快 预防乙肝不用打针 只要吃几个西红柿就行 这可不是玩笑 中国农科院生物技术研究中心经过十年研究 培育出的抗乙肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试 明年有望上市 抗乙肝西红柿与普通西红柿口感一样酸中带甜 不但可以直接食用 还可以榨成汁或炒菜吃 对人体没有任何毒副作用 据该项目负责人刘德虎研究员介绍 食用抗乙肝西红柿 虽不能治愈乙肝 但一年只吃几个 就完全能代替注射乙肝疫苗 抗乙肝西红柿属于转基因食品 就是将乙肝疫苗植入西红柿内 经多代繁殖 使转入的基因稳定化 这种西红柿上市后将论个出售 每个售价大概在 元左右 吃西红柿能防乙肝 4 转基因植物方面 转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草 4 转基因植物方面 转基因金大米 改变花色的转基因矮牵牛花 转基因甜椒 转基因草在穴盆中生长良好 蓝色玫瑰一直是人类美丽的梦想基因工程正在将它变为现实 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 全球转基因农作物种植面积最大的前四个国家是 美国 阿根廷 加拿大 中国 转基因农作物中 以种植转基因大豆和玉米最多 其次是转基因棉花和油菜 转基因生物安全吗 其实 作为一名有责任感的科学家 伯格教授在dna重组技术诞生之初就已经敏锐地意识到这种技术潜在的影响力 他曾写信给美国国家科学院 建议将重组dna技术的研究工作先冻结一年 以便让科学家们有时间讨论这项技术的安全性 二 对转基因生物安全性的争论 读教材p88最后两段 回答1 争论的源头是什么 2 争论的焦点是什么 二 对转基因生物安全性的争论 a 对基因的结构 基因间的相互作用及基因的调空机制都了解的相当有限 b 转移的基因虽然是功能已知的基因 但不少是异种生物的基因 c 外源基因插入宿主基因组的部分往往是随机的 1 在转基因生物中 有时候会出现一些人们意想不到的后果 原因是 焦点 食物安全 生物安全 环境安全 2 转基因生物与食物安全 a 转基因食物引起食物安全性问题的理由 b 不必担心转基因食物安全性的理由 反对 实质性等同 安全性检测问题 滞后效应 担心出现新的过敏原 担心营养成分的改变 把动物蛋白基因转入农作物 是否侵犯了宗教信仰或素食者的权益 没能足够的证据证明转基因食物有问题 多环节 严谨的安全性评价 可以保证转基因食物的安全 科学家的负责态度可以防止新过敏原的产生 至今尚未发现食用转基因食品而影响人体健康的事例 3 转基因生物与生物安全 a 引起生物安全的理由 b 不引起生物安全的理由 转基因植物可能会扩散到种植区以外 成为杂草 转基因生物可能成为 入侵的外来物种 威胁生态其他生物的生存 外源基因可能与感染转基因生物的某些细菌获病毒杂交 重组出对人类或其他生物有害的病原体 有可能使杂草成为除不掉的 超级杂草 扩散到种植区以外的转基因农作物很快死亡 转基因农作物要表现出新性状 必须有一定的水 肥等条件 以及配套的种植技术 由于存在生殖隔离 转基因农作物很难与其他植物杂交 花粉传播的距离有限 时间有限 4 转基因生物与环境安全 a 引起环境安全的理由 b 不引起环境安全的理由 打破自然物种的原有界限 改变了生态系统中能量流动和物质循环 重组微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物 可能对人类的生活环境造成二次污染 重组dna与微生物杂交 可能产生有害的病原微生物 转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜜蜂 再经过食物链传递 有可能进入其他动物和人体内 转基因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 转基因抗虫作物的种植 减少了农药的使用量 抗除草剂农作物的种植 减轻了农田管理的负担 保护了农田的土壤环境 新闻报道不实 增加了公众对转基因农作物的恐惧感 你如何看待转基因生物呢 三 理性看待转基因技术 1 趋利避害 而不能因噎废食 2 完善相应的法令法规 利用法制手段确保转基因生物的安全性 如我国1993年制定的 基因工程安全管理办法 和2002年颁布的 农业转基因生物标识管理办法 3 增强科学家的法制意识 提高科学家的研究道德水平 专题4 生物技术安全性和伦理问题 关注生物技术的伦理问题 一 克隆技术引发的伦理问题 克隆人 1 伦理学家和科学家看待克隆人的角度有什么不同 伦理学家主要是从伦理学 社会学和心理学角度看问题 而科学家更多的是从科学的可行性和科学意义的角度看问题 2 你愿意被科学家克隆吗 为什么 从科学角度 伦理角度和社会需求角度讨论 现在不宜克隆人 我国明确禁止生殖性克隆人 一再重申的四不原则 体现了中国大多数人的价值观取向 3 克隆人如果真的来到人间 你认为应该怎样正确对待他们 到时候我们恐怕并没有必要去追究他是出于什么目的被克隆出来的 也没有必要去争论该成果有什么科学价值 而应该把克隆人当作我们社会中的一个普通成员 尊重他的人权 人格 要用他做实验时 必须征得他自愿同意 绝不能伤害他的身心健康 社会应该以平常心态看待克隆人 使克隆人获得和我们一样的生存和发展的条件 目前 克隆动物还那么困难 克隆人更加不易 当世界上有那么几个克隆人来到人间时 他们并不会破坏我们正常的生活秩序 二 设计试管婴儿引发的伦理性问题 设计试管婴儿 实际上就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 进行遗传学诊断 如诊断血型 诊断性别 诊断hla的类型等等 有选择地把胚胎植入母体子宫 以达到出生所需类型婴儿的一种技术手段 一般我们所说的做试管婴儿 不必经过 这一步骤 基因检测 試管嬰兒簡圖 三胞胎试管婴儿1男2女 我国第一例试管婴儿 中国大陆第一例试管婴儿是于1988年在北京出生的 1 你知道中国大陆第一例试管婴儿是在什么时候出生的吗 3 为什么捐出一部分骨髓救治他人 不会给捐献者的身体健康造成损伤 你愿意为救人一命而捐献自己一部分骨髓吗 为什么 2 你是否支持设计试管婴儿 为什么 设计试管婴儿只是在特定背景下的一种应急措施 需要经过国家有关部门严格审批 它不宜推广 并要严防滥用 1 所谓捐献骨髓 实际上医生只是从你的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植 因为造血干细胞在人的骨髓中相对较多 而在外周血液中却很少 3 医生只是在医学公认的安全条件下 分离出捐献者有限数量的造血干细胞 而且整个抽取 分离过程 都是在设备良好的大医院中进行的 一般不会对捐献者造成意外伤害 4 捐献有限造血干细胞救人一命 对个人来说是一种美德 一种欣慰和快乐 是一种高尚的人道主义表现 2 骨髓中的造血干细胞捐献后并不会对试管婴儿造成损伤 因为它具有很强的再生 正常情况下 人体各种细胞每天都在不断不断进行新陈代谢 进行生成 衰老 死亡的循环往复 捐献造血干细胞后 可刺激骨髓加速造血 利用造血干细胞治疗疾病 主要利用了造血干细胞的 保留有 的能力 全能性 分裂和分化 三 基因检测引发的伦理性问题 基因检测是从血液或从其他体液和细胞检测一个人的dna的技术 基因检测可以诊断疾病 也可以用于疾病风险的预测 疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因 目前应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测 遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断 目前有一千多种疾病可以通过基因技术做出诊断 什么是基因检测 近年非常令人兴奋的是预测性基因检测的开展 利用基因检测技术在疾病发生前发现疾病发生的风险 提早预防 目前已经有20多种疾病可以用基因检测的方法预测 检测的时候 先把受检者的基因从血液或其他细胞中提取出来 然后用可以识别可能存在突变的基因的引物和pcr技术将这部份基因复制许多倍 复制后 有许多方法可以判断这部分基因是否存在突变 方法有 有特殊标记物的突变基因探针方法 酶切方法和基因序列检测的方法等 1 基因检测的优点 通过基因检测可以及早采取预防的措施 适时进行治疗 达到挽救患者生命的目的 你愿意获得一张自己的基因身份证吗 把致病基因和易感基因都检测出来 记录在磁卡上 做一张身份证 成为基因身份证 对于基因歧视现象 可以通过正确的科学知识传授 伦理道德教育 立法得以解决 2 解决的办法 2 基因检测引发的问题及解决的办法 1 问题 目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识 要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的 基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力 个人基因资讯的泄露会造成基因歧视 有一部描写日本 731部队 的国产影片 它所反映的是一个真实的故事 1940年这个部队驻扎在离哈尔滨市20公里的平房地区 他们拿活人作实验 残害了无数的爱国志士和抗日的同胞 这支部队又叫 细菌部队 他们使用的 陶瓷炸弹 也就是我们所说的 生物武器 什么是生物武器呢 专题4 生物技术安全性和伦理问题 禁止生物武器 一 生物武器 生物战剂及施放它的武器 器材总称生物武器 生物战剂是指在战争中使人 畜致病 毁伤农作物的微生物及其毒素 1 什么是生物武器 2 生物武器的种类 通常分为细菌 立克氏体 衣原体 病毒 真菌和毒素六大类 细菌 鼠疫菌 霍乱 伤寒 炭疽 病毒 天花病毒 动物痘病毒 重组基因技术制造全新的致病菌 重组蜡状杆菌 重组流感病毒 新型鼠痘病毒 神经毒剂 如肉毒杆菌毒素 炭疽是由炭疽杆菌引起的一种急性传染病 可以感染人及一些食草动物 死亡率可达50 以上 炭疽杆菌在不利的生长环境下可形成芽孢 具备极强的抵抗力和生存力 英国政府在90年代整理二战德国间谍器材时 发现了47年前德国间谍携带的装有炭疽芽孢的玻璃管 其中的炭疽芽孢依然存活 这种几乎不死的特性使炭疽成为生物武器制剂的首选 不过奥姆真理教在东京发起炭疽袭击时 没有搞到正确的菌株 结果释放出的细菌缺少关键的遗传物质 不具备致病性 袭击完全失败 空惹世人唾骂和嘲笑 皮肤炭疽最为多见 约占95 炭疽痈多见于面 颈 肩 手和脚等裸露部位皮肤 初为丘疹或斑疹 第2日顶部出现水疱 内含淡黄色液体 周围组织硬而肿 第3 4日中心区呈现出血性坏死 稍下陷 周围有成群小水疱 水肿区继续扩大 第5 7日水疱坏死破裂成浅小溃疡 血样分泌物结成黑色似炭块的干痂 痈下有肉芽组织形成为炭疽痈 周围组织有非凹陷性水肿 继之水肿渐退 黑痂在1 2周内脱落 再过1 2周愈合成疤 发病1 2日后出现发热 头痛 局部淋巴结肿大及脾肿大等 少数病例局部无黑痂形成而呈现大块状水肿 累及部位大多为组织疏松的眼睑 颈 大腿等 患处肿胀透明而坚韧 扩展迅速 可致大片坏死 全身毒血症明显 病情危重 若延误治疗 可因循环衰竭而死亡 如病原菌进入血液 可产生败血症 并继发肺炎及脑膜 天花病毒是一种dna类痘病毒 传染途径主要为飞沫传播 患者发病时出现高热 寒战 头痛及全身酸痛等症状 三至五天后开始出疹 并引发败血症 肺炎 全身器官衰竭等 天花在历史上曾多次在全球范围内大流行 造成数以亿计的死亡 古代中国皇帝立太子时 候选人有没有出过痘 患天花后痊愈 获得了免疫力 曾经是一项重要的参考 中国人很早就发明了种痘的方法 英国医生琴纳在18世纪研制出了牛痘疫苗 经过全人类的不懈努力 1977年10月 世界最后一例天花病人被治愈 1980年5月 世界卫生组织宣布人类消灭了天花 20世纪80年代以后出生的人群都没有再接种牛痘 也就是说对天花没有免疫力 一旦再次出现以天花为手段的生物袭击 仍有可能发生世界性的大流行 目前已知的是美国亚特兰大的疾病控制中心和一个是俄罗斯新西伯利亚的维克托国家病毒实验室还保留有研究用天花病毒样本 销毁或保留它们 哪一种方案会使世界更安全 尚存在争议 同时 在非官方的地方 如一些恐怖组织中是否也保有天花病毒 仍是一个极其危险的问号 鼠疫是由鼠疫杆菌引起的烈性传染病 历史上曾发生三次特大规模的流行 第一次发生在公元6世纪 从地中海地区传入欧洲 死亡近1亿人 第二次发生在14世纪 波及欧 亚 非 成为欧洲历史上的 黑死病 恶梦 第三次是18世纪 传播32个国家 肺鼠疫是鼠疫中最严重的一型 病死率极高 电影 卡桑德拉大桥 中描写的就是肺鼠疫在火车上传播的情节 败血型鼠疫又称暴发型鼠疫 患者多在发病后24小时内死亡 很少超过3天 病死率高达100 鼠疫患者皮肤大面织出血 瘀斑 坏死 死后尸体呈紫黑色 故称 黑死病 在20世纪的几场战争中 鼠疫是经常露面的生物武器 出血热病毒中最著名的是埃博拉病毒 这是病死率很高的一种传染病 目前仅知 人类主要是通过与病人或带病毒血液及排泄物接触传播 死亡率在70 以上 更可怕的是这种病至今没有治疗的特效药 不过值得庆幸的是 由于埃博拉病毒人工培养难度较大 危险性也非其他生物武器可以比拟 目前几次流行都非人为造成 但是已经有一些媒体披露 一些国家在进行埃博拉生物战剂的研制 患出血热病可致人于死 包含数种不同程度的症状 包括恶心 呕吐 腹泻 肤色改变 全身酸痛 体内出血 体外出血 发烧等 感染者症状与同为纤维病毒科的马尔堡病毒极为相似 具有50 至90 的致死率 致死原因主要为中风 心肌梗塞 低血容量休克或多发性器官衰竭 肉毒杆菌毒素是最致命的毒物之一 也是当代生物武器制造者最青睐的高效杀人武器之一 1995年联合国核查人员就发现伊拉克拥有肉毒杆菌 自然条件下的肉毒杆菌一般存在于动物肠道中 排出后形成芽孢可以在土壤中长期存活 可以通过食物 伤口感染等途径传播给人类 发病后病人全身软弱 头痛 眩晕 而后出现眼脸下垂 瞳孔放大 重症者会出现吞咽 咀嚼甚至呼吸困难 声音嘶哑或失音 会因呼吸衰竭 心力衰竭或继发肺炎等死亡 一般死亡率超过50 肉毒杆菌毒素 兔热病 兔热病易感动物种类很多 野兔和野生啮齿动物是主要传染源 通过蜱 蚊和虻等吸血昆虫传播 污染的饲料和饮水等也是传播媒介 人类患病后体温迅速升高 精神委顿 步态僵硬 不稳 体表淋巴结肿大 2 3天后体温恢复正常 但之后又常回升 作为生物武器 兔热病虽然死亡率不高 但可以使敌方部队失去战斗力 相对来说 属于一种比较 仁慈 的生物武器 艾滋病毒是生物武器 非典病毒 针对我国的基因武器 2020 3 2 二 生物武器的性能及其防护 1 生物战剂的使用方法 1 施放生物战剂气溶胶 生物战剂分散成微小的粒子悬浮在空气中 这种微粒和空气的混合体叫气溶胶 它能随风漂移 污染空气 地面 食物 并能渗入无密闭设施的人防工程 人员吸入即可致病 直接施放生物战剂气溶胶是最基本的使用方式 它可从空中直接布洒 也可把喷洒器投至地面喷放 还可人工投放 2 投放带菌昆虫 动物和其他媒介物昆虫 动物和杂物被生物战剂感染或污染后 用多格炸弹等多种方式投放到被袭击地域 它们便可将病原体传给人们 使其致病 3 其他方法用生物战剂污染水源 食物 通风管道 遗弃带菌物品 尸体或遣返俘虏等 间接使人感染疾病 2020 3 2 2 生物武器的伤害作用 1 生物战剂侵入人体的途径 吸入 生物战剂污染空气 可以通过呼吸道吸入 感染致病 误食 食用被生物战剂污染的水 食物而得病 如霍乱 痢疾等疾病 皮肤接触 生物战剂如炭疽杆菌等 或带菌物品上的病毒可直接或间接经皮肤 黏膜 伤口进入人体 昆虫叮咬 人被带有生物战剂的昆虫叮咬后 会使血液污染而致病 2 生物战剂的致病症状 发热 头疼 全身无力 上吐下泻 咳嗽 恶心 呼吸困难 局部或全身疼痛等各种不同症状 2020 3 2 3 生物武器的杀伤特点 致病力强 多数具有传染性 某些生物战剂只需少数病原体侵入人体 就能引起发病 例如 几十个野兔热杆菌侵入人体就能致病 某些生物战剂 例如 鼠疫杆菌等 有很强的传染性 在一定条件下能在人员之间传播 长期流行 污染面积广 生物