高二生物 现代生物技术对人类社会的总体影响课件浙科版选修3.ppt

第四章生物技术的安全性和伦理问题 第二节现代生物技术对人类社会的总体影响 前言 生物科技是二十一世纪的关键科技 被视为是继资讯产业后最具前景的明星产业 因此先进国家莫不卯足全劲 想尽办法捷足先登 惟恐一旦落於人后 即会失去带领新世纪风骚的机会 以基因科技为例 人体基因组的定序已经接近完成 在英国复制多莉羊 dolly 之后 复制牛等也有所突破 科学家甚至信誓旦旦 即使是复制人在未亦绝非梦想 至於现时生物科技的发展成果 应用层面上已扩及如对疾病的检验与治 医品开发 种植技术 食物 农牧业 基因改作物等方面 就在科技研发及产业界 洋溢著对於未来欢欣愿景的同时 生物科技不当的研发应用 是值得我们深虑忧心 如基因生殖技术已冲击到人类亲子的关系 而复制人类的研发态势的看法分歧 官方虽然采取禁止态势 如日本最近立法明文禁止 但民间却仍有不同声音出现 至於科技成果专利权的设定 将使得技术的掌控者 拥有宰制整个科学发展的武器 愈加加大国家间贫富的差距 因此 在科技研发之外 如何经由科际整合 提供多面向的思维 成为相当急迫性的议题 生物科技含义 广义的生物科技定义为综合包含动植物物学 微生物学 细胞学 相关物理化学等科学及工程学等 包括传统之生物技术 而目前的生物科技定义系指以分子生物技术所发展出之关键技术 整合传统之生物技术及工程学后 开发出可应用於食品 农业 医学 制药 检验 环境保护等方面之新技术 关键技术包括 01 分子遗传技术02 蛋白质工程技术03 细胞工程技术04 组织培养技术05 基因重组技术06 细胞融合技术07 整合开发之新技术 生物技术在实现可持续发展战略中的作用 生物技术在实现可持续发展战略中的作用 资源保护 环境污染和控制 生态恢复 全球环境保护 防灾减灾 消除贫困 人类居住区可持续发展 卫生和健康 消费与社会服务 人口与教育 交通发展 持续可再生能源 持续农业发展 清洁生产与环境产业 产业政策 一 现代生物技术改善人类生活 1 生物技术革命的标志 基因工程2 生物技术给人类带来的好处 准确诊治 预防疾病 有效提高作物畜禽产量和质量 开发研制新型药物营养品和保健品 有效清除环境污染及废弃物 建立遗传信息档案 有效确认身份和侦破案件等 生物技术给人类健康带来最直接的实惠 准确诊治 dna探针技术预防疾病 全民健康基因系统工程 是一项通过基因检测来预知人类疾病的工程 是一项健康预防工程 全民健康基因系统工程 是面对健康人群 倡导从治疗转向预防 从预防到少得病 不得病或得了病能针对性地及早治疗的健康理念 每个人通过对自己基因的检测 就能知道自己应该在那些方面进行健康预防 从而使自己的生命质量大大提高 不仅可以避免一些重大的疾病发生 同时可以使生命最大程度延长 这是人类科技史上的一个重要里程碑 有效提高作物畜禽产量和质量 转基因作物开发研制新型药物营养品和保健品 免疫疫苗 蛋白产品有效清除环境污染及废弃物 超级细菌建立遗传信息档案 个人版基因图谱 神州三号 为客户描绘与编制个人全套遗传基因信息档案 它记载着受检客户可用于基因组医学诊疗所需要的全部信息 就像一本个人版的 天书 一本 辞海 全世界生命科学领域的科学家们都在研究和破译这本 天书 在对这本 辞海 进行注解 目前 已经成功破译或部分破译的内容包括1000多种疾病风险预测 疾病诊断和200多种药物反应评估 并且每天都有新的内容在不断被破译 能够解读的疾病种类和药物反应种类也随之每天都在增加和更新 有效确认身份和侦破案件 dna鉴定 1 生物技术带来的问题 a社会和环境问题 7点 b社会伦理问题 4点 2 如何正确对待生物技术 合理规范使用 制定国际法则 加强防护手段 二 现代生物技术对生活和环境的影响 1 食物安全 基因是生物的控制中心 基因一旦被改动 可能引起生物体内一系列结构和功能的变化 可能会产生一些人们意料不到的结果 例如 研究人员为了增加大豆含硫氨基酸的含量 曾将巴西坚果中的2s清蛋白基因转入大豆中 使大豆蛋白中蛋氨酸的含量提高了30 但人们很快发现这种转氨基大豆会引起部分人的过敏反应 这项研究也因此而不得不被放弃 又如转基因时常用质粒作为运载体 把外源基因导入受体细胞 而质粒上往往带有一些抗生素抗性基因 用于帮助筛选和鉴定发生转化的细胞或植株 标记基因本身没有安全问题 但有的科学家担忧它有发生转移的可能性 如抗生素标记基因有可能转移到肠道微生物细胞内 从而降低抗生素在临床治疗中的有效性 到目前为止 人们对转基因食品的安全性的认识也仅仅停留在讨论和猜测阶段 尚有待于进一步实践的检验 所以现在包括中国在内的很多国家都规定 要求生产商对转基因产品加贴标识 以满足消费者购买产品时的知情权和选择权 2 社会安全 相信很多人还对2001年 9 11 事件后在美国引发巨大恐慌的炭疽杆菌信件风波记忆犹新 像炭疽杆菌这样 被用于战争或恐怖袭击 可以对军队和平民造成大规模杀伤后果的致病微生物或其产生的生化毒剂 我们称之为生物武器 生物武器往往都具有极大的危险性 威胁社会安全 一旦现代生物技术被恐怖分子用于生物武器的研制中 更会给人类造成极度的恐慌和致命的危害 如高致病性的基因如果重组到高感染性的病毒基因组中 就会产生 超级病毒 引起疾病在人和动物群体中迅速蔓延 所以 人们对转基因生物武器的担忧是不无道理的 但是历史告诉我们 人类发展总是朝着文明而不是野蛮的方向发展的 在核不扩散条约等的约束和人类正义事业占上风的形势下 核武器没有毁灭世界 同样 只要依靠科学力量和人类的文明合作 生物武器也会受到控制 3 生态安全 转基因生物导入了外源基因后 往往会表现出一些本物种生物原来所没有的性状 所以我们也可以把转基因生物看作是自然界原来不存在的外来物种 他们释放到环境中后 可能会破坏现有的生态平衡 导致生物多样性的丧失 例如在20世纪末 加拿大科学家成功培育出具有抗除草剂特性的转基因油菜 并进行大规模种植 仅几年后 在农田中便发现了对多种除草剂具有抗性的杂草化油菜植株 而且其传播速度快得惊人 已经真正成为所谓的超级杂草 影响了农业生产 另外转基因生物体内的外缘基因可能会随着近缘物种的杂交 扩散 漂移到其他物种而导致自然界的混乱 转基因生物的分泌物和残体分解物也可能会对周围其他生物的生长产生危害 影响生态安全 所以转基因生物投入生产以前 应先进行科学的观察试验和生态风险评估 避免它对自然生态系统造成危害 1 试管婴儿 谁应该成为孩子的真正父母呢 2 克隆人问题 生殖性克隆的研究将会引发一系列的伦理道德问题 如克隆人与被克隆人之间是什么关系 克隆人与被克隆人的家庭成员之间是什么关系 克隆人研究过程中可能会造出成百上千的畸形儿 应该如何看待这些畸形儿 克隆人会不会象多莉那样存在个体缺陷 早衰现象 克隆人会不会因为自己与众不同的特殊身份而产生心理缺陷 引发新的社会问题 3 基因歧视 它是指个人或其亲属因基因结构的不同 如携带致病基因 而受到差别对待 基因歧视往往针对的是那些无症状的健康人或有轻微症状但无功能障碍者 尽管基因歧视尚未成为普遍现象 但在欧美发达国家已屡有发生 很多企业和保险公司对员工和投保人的遗传信息感兴趣 千方百计探询相关情况 获取遗传资料 以此作为决策的重要依据 例如一名年轻女性在基因检测后发现brca 1基因阳性 这是乳腺癌的易感基因 保险公司调阅她的病案后便拒绝承保健康保险 2001年 美国北圣菲铁路公司曾从部分雇员中采集血样 进行基因缺陷检测 试图依据检测结果来确定员工的雇用和升迁 许多人由于担心基因信息的泄露 不敢进行基因检测 而失去预防疾病 改善健康的机会 所以基因歧视问题必须引起我们的重视 如果不加防范 就会形成所谓的 基因劣等阶级 也会大大影响生物技术的发展 我们对生物科技应有的正确态度 1 相信由科学技术带来的问题 必须用更先进的科学技术来解决 2 生物技术的积极作用要远远超过消极作用 3 中国必须大力发展生物科技 为人类造福 生物科技的广泛应用 选学 今日生物科技可用改善农渔牧产品的品质 营养价值及产等 但目前所面临的问题中 最人担忧的不外乎是人口增加所导致的粮食不足 然而地球上可耕地的面积有限 所以要如何改良出产量大之作物 成为今后急待研究之课题 所以 能藉生物技术有效地防治害虫 病害 杂草的话 作物的收获也必会有所增加 或者将耐寒 耐旱 耐盐等生物因子加於作物身上 那麼新品种的作物将能在不良的环境下存活 因此也就解决可耕地缺乏的问题 a农业问题 b 基因食品 基因改造食品可能正充斥在超级巿场的商品架上呢 基因改造食品是指以基因转殖技术将野生的农作物做改造 目前基因改造成功的子有玉米 大豆 番茄 马薯 油菜与稻米等 这些新品种作物本身就具有抵抗病虫害或除草剂的能力 所以栽种时不必喷洒农药 就可以长得很好 以番茄为例 原本番茄放不到5天就变软 甚至腐烂 所以无法长期储存 要从产地运到市场贩售 一不小心就会被压坏 而目前用遗传工程改造过的新番茄 不仅颜色鲜艳 大而可口 储存时间也延长了许多 c 生物农药 有机食品蓬勃兴起的原因 强调的就是不使用任何农药 但有机作物的产量并不高 在巿面上反倒变成了高消费产品 如今科学家想到了一个法子 他们发现有一种苏云杆菌 bacillusthuringiensis 其产生的毒蛋白能有效地杀死害虫 因此科学家打算将这种毒蛋白的基因 转殖到植物的身上 这麼一来就可以在不洒化学农药的情况下 植物依然能够百虫不侵了吗 这对於农业的专家而言的确是一大福音 在上个世纪 生态环境在ddt的残酷摧残下 留下了不少后遗症 而今他们似乎又找到一个能有效解决虫害的方法 d 食品安检 基因食品是否安全 至今在世界上已是一个倍受争议的话题 我们把改造后的基因或蛋白质食入后 究竟会不会对人体健康造成威胁因此有关单位就发展出一些能够检测食品内是否含有改造作物的方法 如酵素免疫方析法 elisa 聚合酶链锁反应 pcr 等 其中以聚合酶链锁反应的检测方式最为准确 目前已有许多国家规定 凡食品中含基因改造成份达百分之一或五以上者 必须明确标示含基因改造物 然而面对基因改造作物愈来愈多的情况下 食品检测单位如何拿捏实验成本跟实验准确性 有效地为人民健康把关 将是一大挑战 e 转殖鱼 在早期 研究人员将鱼儿的生长荷尔蒙基因 放入大肠杆菌中 使生长荷尔蒙大量地生产 之后再回注入年轻的鱼儿体内 这麼一来 鱼儿就能够快速地生长 目前在科学家眼中 鱼儿很适合拿来做基因转殖的研究 因为鱼儿的卵又大又透明 容易观察它们发育的过程 也容用显微注射技术将基因作转殖 f 细菌肥 科学家筛选出一系列特殊功能的细菌 如淀粉分解菌 固氮菌 溶钙磷菌 抗植物病原菌等 其作用能使土壤中的大分子物质分解 或者固定空气中的氮元素成为氨 以提供植物之用 这种栽培方式不仅提高植物对於养分的吸收能力 并可以改善土壤性质 另一方面 有这些微生物的帮助 不仅节约人工 降低了生产成本 让生物堆肥的方法有加倍作用 g 疾病诊断 当我们身体因为一些细菌或病毒的感染 常使得全身上下不舒服 现在您只需拿一个小小的晶片 就能找到那个害你的原凶 在发烧晶片上黏附了一些特殊的核酸引子 用dna的杂交原理 在使用很少量的病人检体下 就可以作多样细菌的筛检 不仅可即时判断 结果准确 并且有效地降低检验成本 h 药物开发 用基因体的研究 可了解药物的原理及药物是否安全 如想要研究某一种中药 是否具有治疗癌症的功效 则可先用各种分析方式筛选出具有潜在的药性成份 再以生物晶片找寻出与药物有关的抗癌机制 另外 还能藉由生物技术将一些稀有或不易繁殖的药用植物 用组织培养技术大量产生 并萃取出其中的有效成份 除了药物萃取外 在分子医学的概念下 也诞生了一些新颖的治疗药物 使得癌症病人除了接受化疗或放射线治疗外 还有其他的选择 研究发现 癌细胞表面存在著各种的生长因子的接受器 当接受器与这些生长因子结合后 癌细胞的增殖现象就会加强 使得病人的病情恶化 因此 科学家使用某些抑制分子 可以使恶性增殖的过程被打断 而有效地舒缓某些全身转移性癌症 i 疫苗制造 过去疫苗的本质可能是死亡或削弱毒性的病毒 或者是病毒身上的蛋白质等 人体在注射这些疫苗后可以自然产生抗体 因此当人体再次遇上相同的病毒时 就会有特定的抗体可以应付 如b型肝炎疫苗及感冒疫苗等 能对该疾病做有效的预防 然而对於aids后天免疫缺乏症候群的病人而言 由於爱滋病病毒的外表变性大 疫苗研发困难 使得科学家不得不去寻求另外一个解决之道 dna疫苗可能是目前较新的研究方向 他以质体作为载体 在质体内嵌入能表现病原蛋白的基因 在载体注入人体后 嵌入基因产生的病原蛋白就能引发人体的免疫反应 产生抗体来对付往后病毒的入侵 j 基因治疗 基因治疗指的是将正常的基因送进人体内 替代有缺陷的基因 改善或减缓病人的病情 然而就目前的基因治疗技术而言 并无法直接修补有缺陷的基因 所以现在的方法乃是藉由增加患者体内的正常细胞 以正常基因的机能来治疗疾病 k 组织再生 科学家已经可以用一些方式 让人体的器官在实验室中制造出 过程首先是制造可自然代谢分解的支架 再使组织细胞在这种特殊的人工支架上生长 经过一段时间的培养后 想要的组织就会慢慢地成形 这项技术已经成为生物科技中的新宠儿 因为制造出的器官较无免疫排斥反应 所以移植的成功率很高 一些组织器官受损的病患 以后或许不须再为一个合适的移植器官苦苦等候 目前医学上常使用的有人工皮肤 它提供烧烫伤病人在治疗期间的替代组织 人工的骨骼支架 让骨骼受损的病人得以动自如 l 融合技术 细胞融合是生物科技中一项重要的技术 我们以动物细胞作为材料 将自我复制能较强的肿瘤细胞 与其他具有特定功能蛋白的细胞做融合 结合杂种细胞的特性 能达到快速大生产特定蛋白的目的 如同在生产抗体的应用上 从动物身上所分离到的血清是各种抗体的混合物 但我们如果将产生抗体的b细胞与骨髓癌细胞融合 经纯化后可以得到大且为同一种的抗体 我们称之为单株抗体 这些单株抗体可以当作高特异性的检验试剂 因为单株抗体本身只会跟特异的抗原结合 是用融合肿瘤细胞产生的单株抗体用携带抗癌药物 注射到人体内后 可以很准地将体内的癌细胞消灭 o 环保生物 地球暖化 温室效应 酸雨 沙漠化 与臭氧层破坏等问题 无一受世界各国的重视 因此有许多的环境工程学家 生态保护学家 生物学家 化学家及社会学家已投身环保工作 设法解决日严重的污染问题 随著工业的发展 工厂常排放出许多难以自然分解的重属及废 严重地影响到生态环境 而这些污染物很可能会间接伤害到人的健康 最近科学家发现 有些突变的微生物具有分解污染物的能 如染废水中的脱色菌 粪中的脱氮菌 油污污染土壤中所分的油污分解菌 猜测这可能是自然中一种适应与天择结果 在人眼中的废弃物或是毒性物质 对某些细菌 可能是可的食物呢 藉著生物技术 科学家可以将能分解污染物的微生物做改造 以提高它们的工作能 或者大培养微生物 再放回自然界 废水处场中 使丧失的自然净化功能恢 由此看 生物技术似乎在环境保护方面也有小的贡献 而这就是所谓的 环保生物技术学 就目前而言 细菌并能将所有有毒物质以此方法清除 虽已有许多成功的子 但大多仍处於研究的阶段 科学家们信心满满 他们相信随著生物科技的进步 总有一天人能得心应用地操控微生物 解决环境污染 让地球恢生机 p 分解性材 我们日常生活中所使用的热塑性塑胶产品 具有难分解的特性 一旦它们进入到环境中 就会造成非常严重的环境污染 因此 开发微生物可分解性的高分子材成为生物学家与化学家共同致的方向 而今已发现有许多种的微生物 其能够生合成各种同特性之生物高分子材 如聚磷酸盐或聚酯等 我们希望这些高科技产品 有一天能够将分解的塑胶取而代之 q 鉴定科学 dna比对技术的发明 让一些飞机失事的难者 常藉由此方法辨认身份 当犯罪案件摸著头绪时 dna比对的报告常成为一个破案的关键 另外 在现今社会上 由於人际关系趋於复杂 亲子鉴定的服务也为一些人解答血缘关系上的问题 d