專(zhuān)題4生物技術(shù)的安全性和倫理道德-4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性-PPT幻燈片

知識(shí)點(diǎn)回顧：基因工程的概念是指在體外通過(guò)人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類(lèi)需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。又稱(chēng)重組DNA技術(shù)。思考：（1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均由四種脫氧核苷酸組成。（2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼子。基因工程的工具——酶與載體1、分子手術(shù)刀：

（簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶）。（1）來(lái)源：主要從

中分離和純化。（2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識(shí)別

特定的核苷酸序列，并在

的位點(diǎn)上切割DNA分子。

（切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵）（2）切割方式錯(cuò)位切：產(chǎn)生

。平切：

產(chǎn)生

。2、分子針線：

。（1）類(lèi)型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。（2）作用：可以將兩個(gè)DNA片段之間的2各缺口通過(guò)

同時(shí)連接起來(lái)。3、運(yùn)載工具：

。（1）種類(lèi)：

（常用）、

、可起載體作用的

。（2）質(zhì)粒：來(lái)源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。條件：①具有

至

限制酶切割位點(diǎn)。②能在受體細(xì)胞中

，或

到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。③具有某些

。（供重組DNA的鑒定和選擇）④能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)；基因工程的工具——酶與載體1、分子手術(shù)刀：限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱(chēng)限制酶）。（1）來(lái)源：主要從原核生物中分離和純化。（2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。

（切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵）（2）切割方式錯(cuò)位切：產(chǎn)生黏性末端。平切：

產(chǎn)生平口末端。2、分子針線：DNA連接酶。（1）類(lèi)型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。（2）作用：可以將兩個(gè)DNA片段之間的2各缺口通過(guò)磷酸二酯鍵同時(shí)連接起來(lái)。3、運(yùn)載工具：載體。（1）種類(lèi)：質(zhì)粒（常用）、噬菌體、可起載體作用的動(dòng)植物病毒。（2）質(zhì)粒：來(lái)源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。條件：①具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。②能在受體細(xì)胞中自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。③具有某些標(biāo)記基因。（供重組DNA的鑒定和選擇）④能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)；專(zhuān)題4生物技術(shù)安全性和倫理問(wèn)題4.1轉(zhuǎn)基因生物的安全性一、轉(zhuǎn)基因成果令人嘆為觀止1.1972年美國(guó)斯坦福大學(xué)的伯格第一次重組DNA獲得成功.2.轉(zhuǎn)基因的重要成果

(1)微生物方面：把某些重組DNA轉(zhuǎn)移到細(xì)菌中表達(dá)獲得成功，隨后，使出現(xiàn)了具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的各種重組微生物,如可以清除石油污染的假單孢桿菌等。利用轉(zhuǎn)基因細(xì)菌制造蛛絲

(2)基因制藥方面:生物制藥已經(jīng)成為21世紀(jì)的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè).

近十幾年來(lái)，在利用生物技術(shù)制取新藥方面取得了驚人的成就，已有不少藥物應(yīng)用于臨床。例如人胰島素、人生長(zhǎng)激素、干擾素、乙肝疫苗、人促紅細(xì)胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、組織溶纖酶原激活素、白細(xì)胞介素－2及白介素－11等。正在研究的有降鈣素基因相關(guān)因子、腫瘤壞死因子、表皮生長(zhǎng)因子等140多種。隨著生物技術(shù)藥物的發(fā)展，多肽與蛋白質(zhì)類(lèi)藥物的研究與開(kāi)發(fā)，已成為醫(yī)藥工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域，同時(shí)給生物制劑帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，基因工程藥物受到一定限制，如口服應(yīng)用時(shí)生物利用度低，會(huì)受到消化酶的破壞，在胃酸作用下不穩(wěn)定，在體內(nèi)半衰期較短等，因此只能注射給藥或局部用藥。為了克服這些缺陷，已開(kāi)始改為合成這些天然蛋白質(zhì)的較小活性片段，即所謂“多肽模擬”或“多肽結(jié)構(gòu)域”合成，又叫“小分子結(jié)構(gòu)藥物設(shè)計(jì)”。這類(lèi)藥物可口服，有利于由皮膚、粘膜給藥，用于治療免疫缺陷癥、HIV感染、變態(tài)反應(yīng)性疾病、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，其制造成本也更低。這種設(shè)計(jì)思想也已應(yīng)用于多糖類(lèi)藥物、核酸類(lèi)藥物和模擬酶的有關(guān)研究。小分子藥物設(shè)計(jì)屬于第二代結(jié)構(gòu)相關(guān)性藥物設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的分子能替代原先天然活性蛋白與特異靶相互作用。(3)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物方面：受到轉(zhuǎn)基因巨型小鼠獲得成功的鼓舞，科學(xué)家又在培育生長(zhǎng)迅速、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)良的轉(zhuǎn)基因家畜、家禽方面,不斷取得輝煌成就。同時(shí)，科學(xué)家還把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物變成生物反應(yīng)器。轉(zhuǎn)基因牛

(3)轉(zhuǎn)基因植物方面：

預(yù)防乙肝不用打針，只要吃幾個(gè)西紅柿就行。這可不是玩笑，中國(guó)農(nóng)科院生物技術(shù)研究中心經(jīng)過(guò)十年研究，培育出的抗乙肝西紅柿順利通過(guò)前三個(gè)階段的測(cè)試，短期內(nèi)有望上市?？挂腋挝骷t柿與普通西紅柿口感一樣酸中帶甜，不但可以直接食用，還可以榨成汁或炒菜吃，對(duì)人體沒(méi)有任何毒副作用。據(jù)該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉德虎研究員介紹，食用抗乙肝西紅柿，雖不能治愈乙肝，但一年只吃幾個(gè)，就完全能代替注射乙肝疫苗?？挂腋挝骷t柿屬于轉(zhuǎn)基因食品，就是將乙肝疫苗植入西紅柿內(nèi)，經(jīng)多代繁殖，使轉(zhuǎn)入的基因穩(wěn)定化。這種西紅柿上市后將論個(gè)出售，每個(gè)售價(jià)大概在２元左右。吃西紅柿能防乙肝?轉(zhuǎn)入熒光素酶蛋白基因的發(fā)熒光煙草改變花色的轉(zhuǎn)基因矮牽?；ㄞD(zhuǎn)基因甜椒藍(lán)色玫瑰一直是人類(lèi)美麗的夢(mèng)想基因工程正在將它變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)基因植物方面：目前，科學(xué)家已經(jīng)培育出了大批具有抗蟲(chóng)、抗病、抗除草劑、抗逆等全新性狀的農(nóng)作物?；蛞坏┍桓膭?dòng)，一方面可能引起生物體內(nèi)一系列未知的結(jié)構(gòu)與功能的變化；另一方面，轉(zhuǎn)基因操作對(duì)生物體的影響會(huì)通過(guò)遺傳傳遞。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性問(wèn)題外源基因引入后，是否會(huì)影響其他重要的調(diào)節(jié)基因，甚至?xí)せ钤┗?？轉(zhuǎn)基因技術(shù)廣泛應(yīng)用是否會(huì)導(dǎo)致難以消滅的新病原物出現(xiàn)？是否會(huì)造成生態(tài)學(xué)災(zāi)難？人類(lèi)攝食大量轉(zhuǎn)基因食品是否會(huì)影響人類(lèi)及其后代的健康？二、對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的爭(zhēng)論

(1)在轉(zhuǎn)基因生物中，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)一些人們意想不到的后果的原因：

a.對(duì)基因的結(jié)構(gòu)，基因間的相互作用及基因的調(diào)控機(jī)制都了解的相當(dāng)有限。b.轉(zhuǎn)移的基因雖然是功能已知的基因，但不少是異種生物的基因。c.外源基因插入宿主基因組的部分往往是隨機(jī)的。(2)轉(zhuǎn)基因生物與食物安全

a.轉(zhuǎn)基因食物引起食物安全性問(wèn)題的理由：安全性檢測(cè)問(wèn)題、滯后效應(yīng)、擔(dān)心出現(xiàn)新的過(guò)敏原、擔(dān)心營(yíng)養(yǎng)成分的改變。

b.不必?fù)?dān)心轉(zhuǎn)基因食物安全性的理由：多環(huán)節(jié)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩栽u(píng)價(jià)，可以保證轉(zhuǎn)基因食物的安全；科學(xué)家的負(fù)責(zé)態(tài)度可以防止新過(guò)敏原的產(chǎn)生；至今尚未發(fā)現(xiàn)食用轉(zhuǎn)基因食品而影響人體健康的事例；沒(méi)能足夠的證據(jù)證明轉(zhuǎn)基因食物有問(wèn)題。(3)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全

a.引起生物安全的理由：可能會(huì)擴(kuò)散到種植區(qū)以外，成為野生種類(lèi),可能成為“入侵的外來(lái)干涉物種”，威脅生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的生存可能重組出對(duì)人類(lèi)或其他生物有害的細(xì)菌或病毒，有可能使雜草成為除草劑除不掉的“超級(jí)雜草”。b.不引起生物安全的理由：擴(kuò)散到種植區(qū)以外就很快死亡要表現(xiàn)出新性狀，必須具有一定的水肥等條件,以及配套的種植技術(shù)。由于生殖隔離的存在,使他們很難與其他植物雜交，花粉傳播的距離有限、存活時(shí)間有限。(4)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全

a.引起環(huán)境安全的理由：

打破自然物種的原有界限，改變了生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，重組微生物可能對(duì)人類(lèi)的生活環(huán)境造成二次污染，重組DNA與微生物雜交，可能產(chǎn)生有害的病原微生物；轉(zhuǎn)基因植物花粉中的有毒物質(zhì)可通過(guò)蜜蜂進(jìn)入蜜蜂，再經(jīng)過(guò)食物鏈傳遞。

b.不引起環(huán)境安全的理由：轉(zhuǎn)基因不會(huì)改變生物原有的分類(lèi)地位，不會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性;轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)作物的種植，減少了農(nóng)藥的使用量；抗除草劑農(nóng)作物的種植，減輕了農(nóng)田管理的負(fù)擔(dān)，保護(hù)了農(nóng)田的土壤環(huán)境。三、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù)a、趨利避害,而不能因噎廢食

b、建立相應(yīng)的法規(guī)，如1993年制定的《基因工程安全管理辦法》和2002年頒布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理辦法》。一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性1.轉(zhuǎn)基因

成果_______——重組微生物基因制藥___________——轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物工程菌生物反應(yīng)器2.安全性

問(wèn)題環(huán)境安全：破壞生態(tài)系統(tǒng)的_______和人類(lèi)生活環(huán)境食物安全_________產(chǎn)生____________________改變侵犯宗教信仰者或素食者的權(quán)益生物安全成為新雜草成為“_______________”，威脅其他生物生存產(chǎn)生出對(duì)人類(lèi)或其他生物有害的病原體通過(guò)基因重組產(chǎn)生“超級(jí)雜草”滯后效應(yīng)新的過(guò)敏原營(yíng)養(yǎng)成分入侵的外來(lái)物種穩(wěn)定性3.理性看待生物技術(shù)(1)正視轉(zhuǎn)基因技術(shù)可能帶來(lái)的安全性問(wèn)題,要_________,不能因噎廢食。(2)制定___________,最大程度保證轉(zhuǎn)基因技術(shù)和產(chǎn)品的安全性。趨利避害政策和法規(guī)【變式訓(xùn)練】研究中發(fā)現(xiàn),番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲(chóng)的消化酶有抑制作用,導(dǎo)致害蟲(chóng)無(wú)法消化食物而被殺死。為對(duì)付異常猖獗的玉米螟,人們成功地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi),在一定程度上遏制了玉米螟的爆發(fā)。(1)如果以玉米的葉肉細(xì)胞作為重組DNA的受體細(xì)胞,則需要通過(guò)

技術(shù)培育成工程植物。(2)如果把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞葉綠體DNA中,將來(lái)產(chǎn)生的配子中是否含有該基因?

。(3)抗玉米螟的玉米就是無(wú)蟲(chóng)玉米,不必防治害蟲(chóng)。你贊成這種說(shuō)法嗎?為什么?

。(4)對(duì)于這種轉(zhuǎn)基因玉米的食用安全性,引發(fā)了人們的爭(zhēng)議,有人認(rèn)為是安全的,有人認(rèn)為是不安全的。你持什么觀點(diǎn)?列舉一個(gè)理由支持你的觀點(diǎn)。

。【解析】(1)葉肉細(xì)胞培育成工程植物植株,應(yīng)該利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)經(jīng)脫分化和再分化過(guò)程將細(xì)胞的全能性表達(dá)出來(lái)。(2)減數(shù)分裂過(guò)程中染色體數(shù)量的變化比較有規(guī)律且親子代相同,但細(xì)胞質(zhì)中的DNA隨機(jī)性比較大,進(jìn)入配子的可能性不是100%。(3)玉米螟是玉米害蟲(chóng)的其中一種,在生長(zhǎng)過(guò)程中還應(yīng)該防止其他害蟲(chóng)的侵?jǐn)_。蛋白酶抑制劑對(duì)其他害蟲(chóng)并不一定有效。(4)答案是開(kāi)放的,支持與不支持均可,但理由必須能支持自己的觀點(diǎn)。答案:(1)植物