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第4章 生物技术的安全性与伦理问题
第1节 转基因产品的安全性
知识一 转基因成果令人叹为观止
1．转基因微生物
(1)优点：微生物具有生理结构和遗传物质简单、生长繁殖快、对环境因素敏感和容易进行遗传物质操作等优点。
(2)成果
a.转基因技术已被用来减少啤酒酵母双乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期。
b.用基因工程技术构建高产、优质的基因工程菌来生产氨基酸。
c.用基因工程菌生产药物。
2．转基因动物
(1)将生长素基因、促生长激素释放激素基因等转入动物体内，培育生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽。
(2)将某些抗病毒基因导入动物体内，培育抵抗相应病毒的动物新品种。
(3)建立某些人类疾病的转基因动物模型，模拟疾病的发生发展，为研究该疾病的致病机制和开发新药提供依据。
3．转基因植物
(1)成果：目前，科学家培育出了具有抗虫、抗病、抗除草剂和耐储藏等新性状的农作物。
(2)实例：转基因耐储存番茄、转基因棉花、大豆等。
(3)推广国家及品种：全球种植转基因农作物的国家已经达到24个，排名前十的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大、印度和中国等。种植的转基因植物中以大豆和玉米最多，其次是转基因棉花和油菜。
[例1]对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，关于其原因的描述，不正确的是（ ）
A．微生物具有生理结构和遗传物质简单的优点
B．微生物具有生长繁殖快的优点
C．微生物具有适应性强、对环境因素不敏感的优点
D．微生物具有容易进行遗传物质操作的优点
【答案】C
【详解】A、微生物具有生理结构和遗传物质简单的优点，便于研究，A正确；
B、微生物的生长周期短，具有生长繁殖快的优点，B正确；
C、微生物对环境因素敏感，如在某种抗生素的环境中不能生存，C错误；
D、 微生物的遗传物质简单，具有容易进行遗传物质操作的优点，D正确。
故选C。
[例2]下列有关基因工程的成果及应用的说法，错误的是(　　)
A.基因工程可实现基因在不同种生物之间转移
B.利用基因工程技术，将人产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构相同
C.基因工程在给人类生产和生活带来益处的同时，也使人们产生关于其安全性方面的担忧
D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
【答案】B
【详解】A、基因工程可实现目的基因在不同种生物之间转移和表达，A正确；
B、利用基因工程技术，将人产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构不相同，因为大肠杆菌属于原核生物，无内质网与高尔基体，无法对其产生的胰岛素进行加工，B错误；
C、关于转基因产物的安全性，目前还存在着争议，C正确；
D、基因工程可以培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，从而提高农产品的产量，D正确。
故选B。
知识二 对转基因产品安全性的争论和理性看待转基因技术
1．对转基因产品安全性的争论
(1)争论的原因
当人们面对原本是自然造就的生命形式被人为改造后具有了全新特征的现实时，出现激烈的争论是正常的。
(2)影响因素
人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和伦理道德观念等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向，因此对于转基因技术就会产生不同见解。
2．理性看待转基因技术
(1)理性看待转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础，即清晰地了解转基因技术的原理和操作规范；还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；最重要的是，要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论。
(2)我国对转基因技术的方针是研究上要大胆，坚持自主创新；推广上要慎重，做到确保安全；管理上要严格，坚持_依法监管。
(3)我国针对转基因技术的应用，颁布和实施了一系列法规和政策，既维护了消费者对转基因产品的知情权和选择权，又最大程度地保证了转基因技术和已经上市的转基因产品的安全性。
[例1]如图表示一种转基因鼠的培育过程，下列有关叙述错误的是(　　)
A.该过程中目的基因的受体细胞是胚胎干细胞
B.转基因细胞导入的部位应该是内细胞团
C.该项技术不会引起伦理、道德、安全性等方面的问题
D.转基因鼠通过自由交配后可以获得纯种转基因鼠
【答案】C
【详解】AB、由题图可知，目的基因的受体细胞为囊胚中的内细胞团细胞，即胚胎干细胞，A、B正确；
C、转基因鼠中的外来基因有可能会在近缘物种之间通过杂交而传播，从而引起一些安全性问题，C错误；
D、转基因鼠可视为杂合子，通过自由交配后可能出现纯种的转基因鼠，D正确。
故选C。
[例2]人们对转基因生物安全性的关注，随着转基因成果的不断涌现而与日俱增，下列不属于理性看待转基因技术的是（ ）
A．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
B．要看到经济、文化和伦理道德观念等的差异使人们对转基因技术有不同的看法
C．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
D．要在清晰地了解转基因技术的原理和操作规程的基础上来讨论转基因技术的相关问题
【答案】C
【详解】A、转基因技术是一把双刃剑，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，A正确；
B、由于不同的人在经济、文化和伦理道德观念等方面存在差异，所以不同的人对转基因技术会有不同的看法，B正确；
C、转基因技术存在一定的负面影响，C错误；
D、转基因技术是一把双刃剑，最重要的是要科学合理的利用这项技术，要在清晰地了解转基因技术的原理和操作规程的基础上来讨论转基因技术的相关问题，D正确。
故选C。
难点知识一 转基因产品的安全性
1．转基因生物的优缺点分析
优点 缺点
①解决粮食 短缺问题 ②减少 农药使用 ，减少环境污染 ③增加 食物营养 ，提高附加值 ④增加 食物种类 ，提升食物品质 ⑤提高 生产效率 ，带动相关产业发展 ①可能产生新病毒或 新过敏原 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 生物多样性 ⑤可能干扰 生态系统 的多样性
2．基因污染
(1)概念：外源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)途径
①转基因植物的相关基因通过花粉传播而进入附近的近缘野生植物体内或邻近的非转基因农作物体内。
②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。
③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。
(3)基因污染的危害性表现
①污染传统作物，影响已形成的农业生态系统。
②污染自然界的生物基因库。
③影响自然界的生态平衡。
④污染“微生态”菌群。
⑤能够在自然界中增殖和扩散。
讨论1：假如外源基因是转移到农作物的叶绿体DNA上的，能通过花粉传播吗？为什么？
不能。因为叶绿体DNA存在于细胞质中，精原细胞通过减数分裂形成的精子几乎不含细胞质，不含有叶绿体DNA。
讨论2：科学家将玉米的α淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中能防止转基因花粉的传播，这是为什么？
由于α淀粉酶基因控制合成的淀粉酶能分解淀粉，阻止花粉中淀粉的储藏，使花粉失去活性。讨论3：科学家专门培育转生长激素基因的三倍体鲤鱼，请分析科学家这样做的目的是什么？
培育转生长激素基因的三倍体鲤鱼，减数分裂异常，配子不育，可以避免其逃逸到野外环境与其他鲤鱼杂交，进而避免将目的基因传播到野外。
巩固训练1
有人认为“转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制”，以下各项中支持此观点的是（ ）
A．通过转基因技术减少啤酒酵母双乙酰的生成，可以改良啤酒的风味和口感
B．转基因食品与非转基因食品一样，都是由脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质组成的
C．帝王蝶的幼虫在吃了某种转基因玉米的花粉沾染过的牛奶草叶子后，近一半的个体死亡，幸存的也不能正常发育
D．对转入了苏云金杆菌基因的西红柿进行毒性分析表明，这种转基因西红柿对人体健康没有影响
【答案】C
【详解】A、通过转基因技术减少啤酒酵母双乙酰的生成，可以改良啤酒的风味和口感，说明转基因技术能提高食品安全性，A错误；
B、转基因食品与非转基因食品一样，都是由脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质组成的，一定程度上可说明转基因食品是安全的，B错误；
C、帝王蝶的幼虫在吃了某种转基因玉米的花粉沾染过的牛奶草叶子后，近一半的个体死亡，幸存的也不能正常发育，说明了转基因食品存在不安全因素，C正确；
D、对转入了苏云金杆菌基因的西红柿进行毒性分析表明，这种转基因西红柿对人体健康没有影响，说明转基因食品安全，D错误。
故选C。
巩固训练2
美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌（一种产生抗虫毒蛋白的细菌）基因在内的转基因作物的基因，由此可见（ ）
①转基因作物的基因可传播到野生植物中
②转基因作物可对天然植物的基因多样性构成威胁
③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究
④自然杂交过程实质上是一个长期的转基因过程，两者没有区别
A．①④ B．②③
C．①② D．①③
【答案】
【详解】①转基因作物可通过花粉散落到它的近亲野生作物上，如野生玉米中含有了抗虫基因，从而造成基因污染，①正确；
②转基因植物的基因传播到野生植物中，使野生植物的基因库发生了改变，会对植物基因多样性构成威胁，②正确；
③虽然转基因生物存在危害，但应该客观辩证地对待转基因技术，不能因噎废食，③错误；
④自然杂交是通过受粉的方式实现基因交流，由于生殖隔离的原因，自然杂交一般发生于同种生物之间，而转基因技术是在异种生物之间进行，二者区别很大，④错误。
故选C。
一、选择题
1．生物技术应用广泛，下列有关叙述正确的是（　　）
A．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，发育成的个体没有形态学差异
B．动物细胞体外培养均需贴附在某些基质表面才能生长增殖
C．可通过脱分化和再分化过程获得胚状体，提取紫杉醇等次生代谢物
D．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响自然界原有植物的遗传多样性
【答案】D
【详解】A、分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，但个体的性状还受到环境的影响，因此发育成的个体有形态学差异，A错误;
B、体外培养的动物细胞一类能悬浮在培养液中生长增殖，另一类需要贴附于某些基质表面才能生长增殖，B错误；
C、红豆杉茎尖分生组织通过脱分化过程形成愈伤组织，一方面愈伤组织通过再分化形成胚状体，进而培养成红豆杉植株；另一方面，愈伤组织培养增殖产生更多的愈伤组织细胞，从愈伤组织细胞中提取紫杉醇，C错误；
D、转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的遗传多样性，D正确。
故选D。
2．转基因产品是指利用基因工程技术获得的生物制品，其安全性问题一直是大众关注和争论的热点。下列叙述错误的是（ ）
A．通过转基因育种可增加或消除原有生物品种的某些性状
B．转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题
C．严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性
D．只要有证据表明某种转基因食品有害，就应全面禁止转基因技术在食品上的应用
【答案】D
【详解】A、基因工程可创造出更符合人们需要的新的生物类型和产品；转基因产品是指利用基因工程技术而获得的生物制品，故通过转基因育种，按照人们的需要，可增加或消除原有生物品种的某些性状，A正确；
B、在基因表达载体上，除了有目的基因、启动子、终止子等外，还需要标记基因，故转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题，B正确；
C、转基因作物所携带的外源基因在使得作物高产的同时，也可能会向自然界扩散，从而打破自然界原有的物种平衡，严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性，C正确；
D、若有证据表明某种转基因食品是有害的，可以禁止相关食品生产，但也可以利用该转基因食品进行进一步的科学研究，而不是全面禁止，D错误。
故选D。
3．草甘膦是一种可以杀灭多种植物（包括农作物）的除草剂。其杀灭植物的原理是破坏植物叶绿体中的EPSPS合成酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多的EPSPS合成酶，就能抵抗草甘膦，从而不被草甘膦杀死。下列有关抗草甘膦转基因大豆培育的分析，正确的是（ ）
A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功
B．只要EPSPS合成酶基因进入大豆细胞，大豆就会表现出抗草甘膦性状
C．只能以大豆的受精卵作为受体细胞
D．抗草甘膦转基因大豆食品都是不安全的
【答案】A
【详解】A、转基因大豆能产生更多的EPSPS合成酶，能抵抗草甘膦，不被草甘膦杀死，A正确；
B、EPSPS合成酶基因进入大豆细胞后不一定能成功表达，未必能变现出抗草甘膦性状，B错误；
C、植物细胞的全能性较高，可将体细胞作为受体细胞，利用组织培养技术获得转基因大豆，C错误；
D、理性看待转基因技术，食品需要经过一系列的安全评估，通过评估的是安全的，D错误。
故选A。
4．矿业生产和农田不当使用化肥会导致重金属镉（Cd）在土壤过度积累。通过基因工程，将酵母液泡镉转运蛋白（YCF1）定位在不育杨树株系的液泡膜上，可获得液泡中富集Cd的转基因杨树。再通过收集杨树的组织器官异地妥善储存等后续处理，可对Cd污染土壤进行修复。将长势一致的野生型和转基因杨树苗栽植在Cd污染土壤中，半年后测定数据如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．培育转基因不育株系可避免YCF1基因扩散造成基因污染
B．由图1可知转基因植株对Cd污染具有更强的耐受能力
C．对杨树的茎叶进行后续处理对于修复Cd污染土壤最为方便有效
D．YCF1向液泡内转运镉离子过程不需要消耗细胞代谢释放的能量
【答案】D
【详解】A、培育转基因不育株系的配子不育，可避免YCF1基因随花粉扩散造成基因污染，A正确；
B、由图1可知，与野生型比，转基因植株的干重更大，转基因植株对Cd污染具有更强的耐受能力，B正确；
C、据图2可知，叶片中的Cd含量是最高的，故对杨树的茎叶进行后续处理对于修复Cd污染土壤最为方便有效，C正确；
D、YCF1向液泡内转运镉离子是逆浓度梯度运输，故需要消耗细胞代谢释放的能量，D错误。
故选D。
5．转基因抗虫棉在我国的种植面积已占全国棉花种植面积的90%。研究者利用PCR技术检测杂草中有无转基因成分，得到如图所示结果。下列相关分析错误的是(　　)
A.空白实验是未加入DNA模板得到的电泳结果
B.推测棉田杂草6、7与抗虫棉的亲缘关系较近
C.结果说明校园杂草与棉花间一定存在生殖隔离
D.转基因成分进入杂草体内，可能会引发生态问题
【答案】C
【详解】A、空白实验是DNA标准样液中未加入DNA模板得到的电泳结果，作为空白对照，A正确；
B、根据棉田杂草6和7含有转基因成分可以推测，棉田杂草6和7可能与抗虫棉的亲缘关系较近，获得了转基因成分，B正确；
C、根据棉田杂草6和7含有转基因成分可知，棉田杂草6、7可能与棉花的亲缘关系较近，但不能说明校园杂草与棉花之间一定存在生殖隔离，C错误；
D、转基因成分进入杂草内，可能导致杂草获得转基因特性，引发生态问题，D正确。
故选C。
6．2018年3月，我国科学家宣布首次利用CRISPR－Cas9基因编辑技术，精准地将人亨廷顿舞蹈症基因插入猪成纤维细胞中，成功培育出亨廷顿舞蹈症的模型猪，为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型。下列有关叙述正确的是(　　)
A.外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于染色体变异
B.以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是它具有全能性
C.模型猪的培育涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
D.模型猪为阿尔茨海默病等疾病的病理研究、药物研发提供试验材料
【答案】D
【详解】A、外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于基因重组，A错误；
B、以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是该细胞分化程度低，全能性的表达能力高，B错误；
C、模型猪的培育未涉及体外受精技术，C错误；
D、模型猪为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型，即为阿尔茨海默病等疾病的病理研究、药物研发提供试验材料，D正确。
故选D。
7．实验人员将一段外源DNA片段(包含约850个基因)与丝状支原体(一种原核生物)的DNA进行重组后，植入大肠杆菌，制造出一种“新的生命”。该生物能够正常生长、繁殖。下列有关该技术应用的叙述，错误的是(　　)
A.该技术可以制造某些微生物，用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等
B.由于存在生殖隔离，因此人造生命进入自然界并不会破坏生物多样性
C.人造生命扩散到自然界，有可能造成环境安全性问题
D.此项技术可能被用来制造新的致病微生物，从而危及人类安全
【答案】B
【详解】A、题中所述的技术通过导入不同的目的基因制造某些微生物，可用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等，A正确；
B、“新的生命”是一个新的物种，进入自然界后，可能会因为没有天敌等原因，破坏生物多样性，B错误；
C、人造生命扩散到自然界，竞争能力强，因此可能成为“入侵的外来物种”，有可能造成环境安全性问题，C正确；
D、利用基因工程技术，在一些不致病的微生物体内插入致病基因，或在一些致病的细菌或者病毒中插入能对抗普通疫苗或药物的基因，就会培育出新的致病微生物或新的抗药性增强的致病微生物，这些致病微生物可能危及人类安全，D正确。
故选B。
8．普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因（PG基因）控制合成的多聚半乳糖醛酸酶，能使番茄细胞壁破坏而不耐贮藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是（ ）
A．PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同
B．抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG
C．常用显微注射法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D．为了避免转基因植物花粉污染周围植物，可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
【答案】C
【详解】A、真核细胞中基因是有遗传信息的DNA片段，其碱基对的排列顺序决定了遗传信息，故PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同，A正确；
B、翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而阻止了PG基因的mRNA和核糖体结合，不能进行翻译过程，使细胞不能合成PG，B正确；
C、目的基因导入植物细胞的最常用方法是农杆菌转化法，显微注射法通常是将目的基因转入动物细胞（受精卵），C错误；
D、由于精子中几乎不含有细胞质，所以如果将抗PG基因整合到叶绿体DNA上，则花粉中不含有抗PG基因，避免基因污染，D正确。
故选C。
9．某大学医学院为一名57岁的男子进行了转基因猪(该转基因猪经过了基因编辑：修饰或敲除部分基因)心脏移植手术并获得成功。该患者在接受手术后的2个月去世，具体原因还未报道，但可能与免疫排斥反应有关。下列叙述错误的是(　　)
A.免疫排斥反应主要依赖于T细胞的作用
B.患者在术后需使用免疫抑制剂以抑制免疫细胞活性
C.转基因猪的心脏引起的免疫排斥作用相对较弱
D.对动物基因进行编辑不存在安全问题和伦理问题
【答案】D
【详解】A、免疫排斥过程主要依赖于细胞毒性T细胞对靶细胞、靶器官的攻击，即免疫排斥反应主要依赖于T细胞的作用，A正确；
B、给患者使用免疫抑制剂，抑制免疫细胞的活性，减弱患者的免疫功能，有利于移植心脏的存活，B正确；
C、由题意可知.转基因猪改造过程中可能去掉了某些抗原性物质，降低移植心脏的抗原特性，提高存活率，故引起的免疫排斥作用相对较弱，C正确；
D、对动物基因进行编辑也存在安全问题和伦理问题，D错误。
故选D。
10．抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
【答案】B
【详解】A、预变性是使模板DNA充分变性，A错误；
B、后延伸过程后延伸是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；
C、延伸过程需引物参与，C错误；
D、转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测是否表达，还有安全性问题，D错误；
故选B。
二、非选择题
11．害虫损伤番茄的叶片后，组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。
(1)转移了番茄蛋白酶抑制剂基因的玉米，其合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是________，合成的化合物还需要在________中加工才具有生物活性。
(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于转基因技术，该技术的核心是________________，这种变异在生物学上称为________。科学家预言，此种“转基因玉米”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的现象，此种现象是由于玉米螟发生了________。
(3)有人认为在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草不会出现抗玉米螟性状，分析可能的原因是____________________________________，玉米的花粉不能传递给杂草。
(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应，该项科技成果在环境保护上的重要作用是________________________________。但是，种植该玉米的农田还需要进行防虫管理，原因是_________________________________________________________。
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧的理由是___________________
__________________________________________________。
【答案】
(1)核糖体　内质网和高尔基体　
(2)基因表达载体的构建　基因重组　基因突变
(3)不同物种之间存在生殖隔离　
(4)减少了农药对环境的污染　转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫　
(5)这种玉米的籽粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体内蛋白酶的活性，影响人体健康
【详解】
(1)据题意可知，蛋白酶抑制剂为蛋白质，故合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是核糖体，合成的化合物还需要在内质网和高尔基体中加工才具有生物活性。
(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于转基因技术，该技术的核心是基因表达载体的构建，这种变异在生物学上称为基因重组。科学家预言，此种“转基因玉米”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的现象，此种现象是由于玉米螟发生了基因突变。
(3)有人认为在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草不会出现抗玉米螟性状，分析可能的原因是不同物种之间存生殖隔离，玉米的花粉不能传递给杂草。
(4)抗玉米螟玉米由于具有抗虫作用，故在环境保护上的重要作用是减少了农药对环境的污染。但是，种植该玉米的农田还需要进行防虫管理，原因是转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，这种担忧的理由是这种玉米的籽粒可能含有蛋白酶抑制剂，人食用后可能抑制人体内蛋白酶活性，影响人体健康。
12．黄金大米是一种新型转基因大米，其β-胡萝卜素含量是普通大米的23倍，因大米在抛光后呈黄色而得名。八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtI表示）参与β-胡萝卜素的合成。图是科学家将psy和crtI基因转入水稻，使水稻胚乳中含有β-胡萝卜素，生产出“黄金大米”的过程。请据图回答问题：
(1)若用PCR技术扩增psy基因和crtI基因需要Taq酶，该酶最大的特点是_________。
(2)_________是培育转基因“黄金大米”植株的核心步骤，其除含有目的基因外，还必须含有_________、标记基因、复制原点等。
(3)据图可知，将目的基因导入水稻细胞的方法是_________；过程④需要用到__________技术，该技术依据的生物学原理是_________。
(4)基因工程中，除了可以将外源基因导入染色体基因组外，还可以将外源基因导入叶绿体基因组中，后者最大的优点是可避免外源基因随花粉扩散产生基因污染，原因是_________。
【答案】(1)耐高温
(2)基因表达载体的构建（构建基因表达载体） 启动子、终止子
(3)农杆菌转化法 （植物）组织培养 植物细胞的全能性
(4)受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子中几乎不含叶绿体基因组，叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代
【详解】（1）用PCR扩增目的基因时需要用到Taq酶，由于PCR过程中温度可达90℃左右，故Taq酶最大的特点是耐高温。
（2）基因工程的核心步骤是第二步，即基因表达载体的构建；基因表达载体除含有目的基因外，还必须含有启动子（RNA聚合酶识别和结合的位点，用于驱动基因的转录）、终止子（用于结束基因的转录）、标记基因、复制原点等。
（3）据图可知，将目的基因导入水稻细胞用到了农杆菌，该方法是农杆菌转化法；过程④是将水稻细胞培育为水稻植株，用到了植物组织培养技术，该技术依据的生物学原理是植物细胞的全能性。
（4）由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，精子中几乎不含叶绿体基因，即叶绿体中的目的基因不会通过花粉传递给下一代，从而避免外源基因随花粉扩散产生基因污染。13．蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR－Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。
(1) CRISPR－Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，其由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白(如图1)。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过________与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。
(2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR－Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。
①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因：________(填字母)。
A.四环素抗性基因
B.I－Ppol基因(能够切割X染色体DNA的核酸酶基因)
C.氨苄青霉素抗性基因
②通过________技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成________性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。
(3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有_____________
___________(答出两点)。
(4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因：________________________________。
【答案】
(1)碱基互补配对　
(2)①B　②显微注射　雄　
(3)基因可以实现子代都继承，更持久；无需其他生物的参与，起效更快　
(4)有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染
【详解】
(1)sgRNA与DNA的结合遵循碱基互补配对原则。
(2)①目的基因中还需能切割X染色体DNA的核酸酶基因，故选B。②将基因表达载体导入动物细胞使用显微注射技术；由题干分析可知要提高雄性蚊虫的比例。
(3)相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有基因可以实现子代都继承，无需代代操作，更持久；无需其他生物参与，起效更快。
(4)转基因蚊虫有可能造成转基因扩散到自然界其他生物，导致基因污染。
2 / 2第4章 生物技术的安全性与伦理问题
第1节 转基因产品的安全性
知识一 转基因成果令人叹为观止
1．转基因微生物
(1)优点：微生物具有____________和____________简单、____________、对____________敏感和_____________________________等优点。
(2)成果
a.转基因技术已被用来减少_______________________的生成，缩短啤酒的发酵周期。
b.用基因工程技术构建高产、优质的基因工程菌来生产____________。
c.用基因工程菌生产____________。
2．转基因动物
(1)将生长素基因、________________________等转入动物体内，培育____________、___
_________的转基因家畜、家禽。
(2)将某些_________________导入动物体内，培育__________________的动物新品种。
(3)建立某些_____________的转基因动物模型，模拟疾病的发生发展，为研究该疾病的___
_________和____________提供依据。
3．转基因植物
(1)成果：目前，科学家培育出了具有_________、__________、抗除草剂和耐储藏等____
________的农作物。
(2)实例：转基因耐储存番茄、转基因棉花、大豆等。
(3)推广国家及品种：全球种植转基因农作物的国家已经达到24个，排名前十的国家有美国、巴西、阿根廷、加拿大、印度和________等。种植的转基因植物中以______________最多，其次是转基因_______________。
[例1]对微生物的基因改造是基因工程中研究最早、最广泛和取得实际应用成果最多的领域，关于其原因的描述，不正确的是（ ）
A．微生物具有生理结构和遗传物质简单的优点
B．微生物具有生长繁殖快的优点
C．微生物具有适应性强、对环境因素不敏感的优点
D．微生物具有容易进行遗传物质操作的优点
[例2]下列有关基因工程的成果及应用的说法，错误的是(　　)
A.基因工程可实现基因在不同种生物之间转移
B.利用基因工程技术，将人产生胰岛素的基因转入大肠杆菌后，大肠杆菌内表达出的胰岛素与人的胰岛素结构相同
C.基因工程在给人类生产和生活带来益处的同时，也使人们产生关于其安全性方面的担忧
D.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
知识二 对转基因产品安全性的争论和理性看待转基因技术
1．对转基因产品安全性的争论
(1)争论的原因
当人们面对原本是自然造就的生命形式被人为改造后具有了____________的现实时，出现激烈的争论是____________的。
(2)影响因素
人们所生活的国家或社会，政治制度、意识形态、宗教信仰、经济发展水平、历史背景、传统文化和_______________等的差异，决定了人们具有不同的价值观取向，因此对于转基因技术就会产生不同见解。
2．理性看待转基因技术
(1)理性看待转基因技术需要以_________________为基础，即清晰地了解转基因技术的___
_________；还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响；最重要的是，要靠______________和严谨的逻辑进行思考和辩论。
(2)我国对转基因技术的方针是研究上要大胆，坚持____________；推广上____________，做到____________；管理上____________，坚持____________。
(3)我国针对转基因技术的应用，颁布和实施了一系列法规和政策，既维护了消费者对转基因产品的____________和____________，又最大程度地保证了_____________和已经上市的
____________的安全性。
[例1]如图表示一种转基因鼠的培育过程，下列有关叙述错误的是(　　)
A.该过程中目的基因的受体细胞是胚胎干细胞
B.转基因细胞导入的部位应该是内细胞团
C.该项技术不会引起伦理、道德、安全性等方面的问题
D.转基因鼠通过自由交配后可以获得纯种转基因鼠
[例2]人们对转基因生物安全性的关注，随着转基因成果的不断涌现而与日俱增，下列不属于理性看待转基因技术的是（ ）
A．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
B．要看到经济、文化和伦理道德观念等的差异使人们对转基因技术有不同的看法
C．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
D．要在清晰地了解转基因技术的原理和操作规程的基础上来讨论转基因技术的相关问题
难点知识一 转基因产品的安全性
1．转基因生物的优缺点分析
优点 缺点
①解决粮食 短缺问题 ②减少 农药使用 ，减少环境污染 ③增加 食物营养 ，提高附加值 ④增加 食物种类 ，提升食物品质 ⑤提高 生产效率 ，带动相关产业发展 ①可能产生新病毒或 新过敏原 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 生物多样性 ⑤可能干扰 生态系统 的多样性
2．基因污染
(1)概念：外源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)途径
①转基因植物的相关基因通过花粉传播而进入附近的近缘野生植物体内或邻近的非转基因农作物体内。
②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。
③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。
(3)基因污染的危害性表现
①污染传统作物，影响已形成的农业生态系统。
②污染自然界的生物基因库。
③影响自然界的生态平衡。
④污染“微生态”菌群。
⑤能够在自然界中增殖和扩散。
讨论1：假如外源基因是转移到农作物的叶绿体DNA上的，能通过花粉传播吗？为什么？
讨论2：科学家将玉米的α淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中能防止转基因花粉的传播，这是为什么？
讨论3：科学家专门培育转生长激素基因的三倍体鲤鱼，请分析科学家这样做的目的是什么？
巩固训练1
有人认为“转基因生物和转基因食品不安全，要严格控制”，以下各项中支持此观点的是（ ）
A．通过转基因技术减少啤酒酵母双乙酰的生成，可以改良啤酒的风味和口感
B．转基因食品与非转基因食品一样，都是由脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质组成的
C．帝王蝶的幼虫在吃了某种转基因玉米的花粉沾染过的牛奶草叶子后，近一半的个体死亡，幸存的也不能正常发育
D．对转入了苏云金杆菌基因的西红柿进行毒性分析表明，这种转基因西红柿对人体健康没有影响
巩固训练2
美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌（一种产生抗虫毒蛋白的细菌）基因在内的转基因作物的基因，由此可见（ ）
①转基因作物的基因可传播到野生植物中
②转基因作物可对天然植物的基因多样性构成威胁
③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究
④自然杂交过程实质上是一个长期的转基因过程，两者没有区别
A．①④ B．②③
C．①② D．①③
一、选择题
1．生物技术应用广泛，下列有关叙述正确的是（　　）
A．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，发育成的个体没有形态学差异
B．动物细胞体外培养均需贴附在某些基质表面才能生长增殖
C．可通过脱分化和再分化过程获得胚状体，提取紫杉醇等次生代谢物
D．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响自然界原有植物的遗传多样性
2．转基因产品是指利用基因工程技术获得的生物制品，其安全性问题一直是大众关注和争论的热点。下列叙述错误的是（ ）
A．通过转基因育种可增加或消除原有生物品种的某些性状
B．转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题
C．严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性
D．只要有证据表明某种转基因食品有害，就应全面禁止转基因技术在食品上的应用
3．草甘膦是一种可以杀灭多种植物（包括农作物）的除草剂。其杀灭植物的原理是破坏植物叶绿体中的EPSPS合成酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多的EPSPS合成酶，就能抵抗草甘膦，从而不被草甘膦杀死。下列有关抗草甘膦转基因大豆培育的分析，正确的是（ ）
A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功
B．只要EPSPS合成酶基因进入大豆细胞，大豆就会表现出抗草甘膦性状
C．只能以大豆的受精卵作为受体细胞
D．抗草甘膦转基因大豆食品都是不安全的
4．矿业生产和农田不当使用化肥会导致重金属镉（Cd）在土壤过度积累。通过基因工程，将酵母液泡镉转运蛋白（YCF1）定位在不育杨树株系的液泡膜上，可获得液泡中富集Cd的转基因杨树。再通过收集杨树的组织器官异地妥善储存等后续处理，可对Cd污染土壤进行修复。将长势一致的野生型和转基因杨树苗栽植在Cd污染土壤中，半年后测定数据如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．培育转基因不育株系可避免YCF1基因扩散造成基因污染
B．由图1可知转基因植株对Cd污染具有更强的耐受能力
C．对杨树的茎叶进行后续处理对于修复Cd污染土壤最为方便有效
D．YCF1向液泡内转运镉离子过程不需要消耗细胞代谢释放的能量
5．转基因抗虫棉在我国的种植面积已占全国棉花种植面积的90%。研究者利用PCR技术检测杂草中有无转基因成分，得到如图所示结果。下列相关分析错误的是(　　)
A.空白实验是未加入DNA模板得到的电泳结果
B.推测棉田杂草6、7与抗虫棉的亲缘关系较近
C.结果说明校园杂草与棉花间一定存在生殖隔离
D.转基因成分进入杂草体内，可能会引发生态问题
6．2018年3月，我国科学家宣布首次利用CRISPR－Cas9基因编辑技术，精准地将人亨廷顿舞蹈症基因插入猪成纤维细胞中，成功培育出亨廷顿舞蹈症的模型猪，为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型。下列有关叙述正确的是(　　)
A.外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于染色体变异
B.以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是它具有全能性
C.模型猪的培育涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
D.模型猪为阿尔茨海默病等疾病的病理研究、药物研发提供试验材料
7．实验人员将一段外源DNA片段(包含约850个基因)与丝状支原体(一种原核生物)的DNA进行重组后，植入大肠杆菌，制造出一种“新的生命”。该生物能够正常生长、繁殖。下列有关该技术应用的叙述，错误的是(　　)
A.该技术可以制造某些微生物，用于生产药品、制造染料、降解有毒物质等
B.由于存在生殖隔离，因此人造生命进入自然界并不会破坏生物多样性
C.人造生命扩散到自然界，有可能造成环境安全性问题
D.此项技术可能被用来制造新的致病微生物，从而危及人类安全
8．普通番茄细胞中多聚半乳糖醛酸酶基因（PG基因）控制合成的多聚半乳糖醛酸酶，能使番茄细胞壁破坏而不耐贮藏。科学家将抗PG基因导入番茄细胞，使抗PG基因合成的mRNA与PG基因合成的mRNA相结合，从而培育出抗软化的转基因番茄。下列叙述错误的是（ ）
A．PG基因与抗PG基因的区别是基因中的碱基序列不同
B．抗PG基因能阻止PG基因表达的翻译过程，使细胞不能合成PG
C．常用显微注射法将抗PG基因表达载体导入番茄体细胞
D．为了避免转基因植物花粉污染周围植物，可将抗PG基因整合到叶绿体DNA上
9．某大学医学院为一名57岁的男子进行了转基因猪(该转基因猪经过了基因编辑：修饰或敲除部分基因)心脏移植手术并获得成功。该患者在接受手术后的2个月去世，具体原因还未报道，但可能与免疫排斥反应有关。下列叙述错误的是(　　)
A.免疫排斥反应主要依赖于T细胞的作用
B.患者在术后需使用免疫抑制剂以抑制免疫细胞活性
C.转基因猪的心脏引起的免疫排斥作用相对较弱
D.对动物基因进行编辑不存在安全问题和伦理问题
10．抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
二、非选择题
11．害虫损伤番茄的叶片后，组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质，这种物质可以扩散到番茄的其他部位，诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达，合成蛋白酶抑制剂，导致害虫不能消化食物而死亡。科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中，使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，有效抵御了玉米螟对玉米的危害。
(1)转移了番茄蛋白酶抑制剂基因的玉米，其合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是________，合成的化合物还需要在________中加工才具有生物活性。
(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于转基因技术，该技术的核心是________________，这种变异在生物学上称为________。科学家预言，此种“转基因玉米”独立种植若干代以后，也将出现不抗虫的现象，此种现象是由于玉米螟发生了________。
(3)有人认为在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草不会出现抗玉米螟性状，分析可能的原因是____________________________________，玉米的花粉不能传递给杂草。
(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应，该项科技成果在环境保护上的重要作用是________________________________。但是，种植该玉米的农田还需要进行防虫管理，原因是_________________________________________________________。
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧的理由是___________________
__________________________________________________。
12．黄金大米是一种新型转基因大米，其β-胡萝卜素含量是普通大米的23倍，因大米在抛光后呈黄色而得名。八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtI表示）参与β-胡萝卜素的合成。图是科学家将psy和crtI基因转入水稻，使水稻胚乳中含有β-胡萝卜素，生产出“黄金大米”的过程。请据图回答问题：
(1)若用PCR技术扩增psy基因和crtI基因需要Taq酶，该酶最大的特点是_________。
(2)_________是培育转基因“黄金大米”植株的核心步骤，其除含有目的基因外，还必须含有_________、标记基因、复制原点等。
(3)据图可知，将目的基因导入水稻细胞的方法是_________；过程④需要用到__________技术，该技术依据的生物学原理是_________。
(4)基因工程中，除了可以将外源基因导入染色体基因组外，还可以将外源基因导入叶绿体基因组中，后者最大的优点是可避免外源基因随花粉扩散产生基因污染，原因是_________。
13．蚊虫分布范围广，生物量大，其中的雌蚊会叮咬人类，可传播多种传染病，须采取防控措施防止传病蚊种泛滥。研究者利用CRISPR－Cas9基因编辑系统和同源重组修复技术提高蚊虫群体中雄蚊比例。
(1) CRISPR－Cas9系统可以实现对双链DNA的精确切割，其由三部分组成：crRNA、tracrRNA及Cas9蛋白(如图1)。crRNA会与tracrRNA结合形成sgRNA，sgRNA通过________与目标DNA结合，引导Cas9蛋白对DNA进行切割，导致其断裂。
(2)同源重组修复是一种高保真的DNA双链断裂、修复技术，原理如图2，其过程为CRISPR－Cas9基因编辑系统切割使DNA断裂后，启动同源修复，使得染色体DNA上的靶向序列被替换成所需序列。
①现需构建基因表达载体，请结合图2选出目的基因中必要的结构或基因：________(填字母)。
A.四环素抗性基因
B.I－Ppol基因(能够切割X染色体DNA的核酸酶基因)
C.氨苄青霉素抗性基因
②通过________技术将基因表达载体导入受精卵，该受精卵发育成________性蚊虫。Cas9蛋白将对应的靶向序列进行切割，以基因表达载体中同源序列间的DNA为模板进行修复，最终实现子代都继承相应基因，使群体中雄蚊比例升高。
(3)除利用转基因灭蚊之外，还存在寄生菌灭蚊技术，当雄蚊被沃尔巴克菌感染后，精子会被细菌产生的毒素污染。健康雌蚊的卵细胞与这些“毒精子”相遇后，产生细胞质不相容效应，导致后代无法正常发育。相对于寄生菌灭蚊，利用转基因灭蚊的优势有_____________
___________(答出两点)。
(4)目前我国尚不允许释放转基因蚊虫，请解释原因：________________________________。
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