专题4生物技术的安全性和伦理道德-4.1转基因生物的安全性课件

1、知识点回顾：基因工程的概念是指在 通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行 和 ，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中 ，产生人类需要的 的技术。又称 。思考：（1）基因工程的物质基础是： （2）基因工程的结构基础是：（3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为？ 知识点回顾：基因工程的概念是指在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞并使重组基因在受体细胞中表达，产生人类需要的基因产物的技术。又称重组DNA技术。思考：（1）基因工程的物质基础是：所有生物的DNA均由四种脱氧核苷酸组成。（2）基因工程

2、的结构基础是：所有生物的DNA均为双螺旋结构。（3）一种生物的DNA上的基因之所以能在其他生物体内得以进行相同的表达，是因为它们共用一套遗传密码子。基因工程的工具酶与载体1、分子手术刀： （简称限制酶）。（1）来源：主要从 中分离和纯化。（2）特点：每种限制酶只能识别 特定的核苷酸序列，并在 的位点上切割DNA分子。 （切割的化学键：磷酸二酯键）（2）切割方式错位切：产生 。平切： 产生 。2、分子针线： 。（1）类型：EcoliDNA连接酶、T4DNA连接酶等。（2）作用：可以将两个DNA 片段之间的2各缺口通过 同时连接起来。3、运载工具： 。（1）种类： （常用）、 、可起载体作用的 。

3、（2）质粒：来源：是细菌细胞质中一种很小的环状、双链DNA分子。条件：具有 至 限制酶切割位点。能在受体细胞中 ，或 到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。具有某些 。（供重组DNA的 鉴定和选择）能“友好”地“借居”在受体细胞内；基因工程的工具酶与载体1、分子手术刀：限制性核酸内切酶（简称限制酶）。（1）来源：主要从原核生物中分离和纯化。（2）特点：每种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子。 （切割的化学键：磷酸二酯键）（2）切割方式错位切：产生黏性末端。平切： 产生平口末端。2、分子针线：DNA连接酶。（1）类型：EcoliDNA连接酶、T4DNA连接

4、酶等。（2）作用：可以将两个DNA 片段之间的2各缺口通过磷酸二酯键同时连接起来。3、运载工具：载体。（1）种类：质粒（常用）、噬菌体、可起载体作用的动植物病毒。（2）质粒：来源：是细菌细胞质中一种很小的环状、双链DNA分子。条件：具有一个至多个限制酶切割位点。能在受体细胞中自我复制，或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制。具有某些标记基因。（供重组DNA的 鉴定和选择）能“友好”地“借居”在受体细胞内；将目的基因导入受体细胞（转化）（1）受体种类不同，导入方法不同导入植物细胞： （常用）、 、 。导入动物细胞： 。导入微生物细胞： 。（2）受体细胞的种类植物：可以是 、 （可经组

5、织培养成完整个体）动物： （因为动物细胞的全能性受到抑制）（3）转化实质：目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。4、目的基因的检测与鉴定分子检测检测转基因生物的染色体DNA是否插入了目的基因（ ）检测目的基因是否转录出了mRNA（ ）检测目的基因是否翻译出了蛋白质（ ）专题4生物技术安全性和伦理问题4.1 转基因生物的安全性一、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. (2)基因制药方面:生物制药已经成为21世纪的朝阳产业. 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

6、促红细胞生成素（Epo）、GM集落刺激因子（GMCSF）、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。在实际应用中，基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射给药或局部用药。为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质的较小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫“小分子结构药物设计”。这类药物可口服，有利

7、于由皮肤、粘膜给药，用于治疗免疫缺陷症、HIV感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计，所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。(3)转基因动物方面：受到转基因巨型小鼠获得成功的鼓舞，科学家又在培育生长迅速、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。转基因牛 (3)转基因植物方面： 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

8、阶段的测试，短期内有望上市。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?转入荧光素酶蛋白基因的发荧光烟草转 基 因 甜 椒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转基因植物方面：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。基因一

9、旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。 转基因技术的安全性问题外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？是否会造成生态学灾难？人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？(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：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。 b.不必担心转基因食物安全性的理由：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

10、发现食用转基因食品而影响人体健康的事例；没能足够的证据证明转基因食物有问题。(3)转基因生物与生物安全a.引起生物安全的理由：可能会扩散到种植区以外，成为野生种类,可能成为“入侵的外来干涉物种”，威胁生态系统中其他生物的生存可能重组出对人类或其他生物有害的细菌或病毒，有可能使杂草成为除草剂除不掉的“超级杂草”。b.不引起生物安全的理由：扩散到种植区以外就很快死亡要表现出新性状，必须具有一定的水肥等条件,以及配套的种植技术。由于生殖隔离的存在,使他们很难与其他植物杂交，花粉传播的距离有限、存活时间有限。(4)转基因生物与环境安全a.引起环境安全的理由：打破自然物种的原有界限，改变了生态系统中能量

11、流动和物质循环，重组微生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。b.不引起环境安全的理由：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。三、理性看待转基因技术a、趋利避害,而不能因噎废食b、建立相应的法规，如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。一、转基因生物的安全性1.转基因成果_重组微生物 基因制药 _转基因动物 转基

12、因农作物工程菌生物反应器2.安全性问题环境安全：破坏生态系统的_和人类生活环境 食物安全_产生_改变 侵犯宗教信仰者或素食者的权益生物安全成为新杂草 成为“_”，威胁其他生物生存产生出对人类或其他生物有害的病原体 通过基因重组产生“超级杂草”滞后效应新的过敏原营养成分入侵的外来物种稳定性3.理性看待生物技术(1)正视转基因技术可能带来的安全性问题,要_,不能因噎废食。(2)制定_,最大程度保证转基因技术和产品的安全性。趋利避害政策和法规【变式训练】研究中发现,番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,导致害虫无法消化食物而被杀死。为对付异常猖獗的玉米螟,人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因

13、导入玉米体内,在一定程度上遏制了玉米螟的爆发。(1)如果以玉米的叶肉细胞作为重组DNA的受体细胞,则需要通过技术培育成工程植物。(2)如果把目的基因导入受体细胞叶绿体DNA中,将来产生的配子中是否含有该基因?。(3)抗玉米螟的玉米就是无虫玉米,不必防治害虫。你赞成这种说法吗?为什么? 。(4)对于这种转基因玉米的食用安全性,引发了人们的争议,有人认为是安全的,有人认为是不安全的。你持什么观点?列举一个理由支持你的观点。 。【解析】(1)叶肉细胞培育成工程植物植株,应该利用植物组织培养技术经脱分化和再分化过程将细胞的全能性表达出来。(2)减数分裂过程中染色体数量的变化比较有规律且亲子代相同,但细胞质中的DNA随机性比较大,进入配子的可能性不是100%。(3)玉米螟是玉米害虫的其中一种,在生长过程中还应该防止其他害虫的侵扰。蛋白酶抑制剂对其他害虫并不一定有效。(4)答案是开放的,支持与不支持均可,但理由必须能支持自己的观点。答案:(1)植物的组织培养(