第二节关注基因工程1.植物基因工程不仅应用于提高农作物的抗性，还用于改善农作物的品质及生产药物。2动物基因工程主要应用于提高动物生长速度、改善畜产品品质、生产药物和获得器官移植供体等方面。3转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。4基因工程和人类健康关系密切，突出表现在基因工程药物、基因诊断和基因治疗方面。5转基因生物的安全性问题主要体现在食用安全和对生态系统的影响两方面。6生物科学技术既能在许多方面造福人类，也可能因用于制造生物武器而造成灾难。基因工程的应用1植物基因工程已经获得了迅猛发展转基因植物抗病植物抗虫棉抗冻番茄抗除草剂大豆含外源基因抗病基因Bt毒蛋白基因抗冻蛋白基因抗除草剂基因2.动物基因工程的应用前景连线3转基因生物(1)概念：指利用基因工程技术导入外源基因培育出的、能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。(2)优点：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限，使生物之间的遗传物质相互重组和转移成为可能。4基因工程和人类健康关系密切(1)基因工程药物：利用转基因工程菌已生产出了多种药物，并用于多种疾病的治疗。(2)基因诊断：又称DNA诊断。方法：基因检测。目的：判断患者是否出现了基因异常或携带病原体等。(3)基因治疗：方法：利用正常基因置换或弥补缺陷基因。步骤：包括目的基因的转移、目的基因的表达和安全措施的实施。1动物乳腺生物反应器生产药物有什么优点与限制？提示：优点：产量高、质量好、成本低、易提取。局限：受动物性别和是否处于生殖期的限制。2转基因抗虫烟草的目的基因是什么？是从哪种生物获取的？抗虫烟草能抗病毒、细菌、真菌吗？提示：目的基因为苏云金杆菌抗虫毒素蛋白基因。是从苏云金杆菌中获取的。不能，因为抗虫基因具有特异性，其控制合成的抗虫毒素蛋白也具有特异性。3从环境保护角度出发，分析转基因抗虫烟草与普通烟草相比，在害虫防治方面有哪些优越性？提示：减少化学农药的使用量，降低环境污染。4基因治疗的实质是利用外源基因替换了原基因本身，还是代替了原基因的功能？治疗后的性状能否遗传给后代？提示：代替了原基因的功能。基因治疗只是改变了病人体细胞的遗传物质，所以恢复的正常性状不会遗传给子女。1乳腺(房)生物反应器的原理、操作及应用(1)原理：应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”，如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入乳汁中，再通过回收含转基因蛋白的动物乳汁，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。(2)操作过程：(3)主要用途：生产多肽类药物、基因工程疫苗、抗体、营养品等。特别提醒利用乳腺生物反应器生产蛋白质，受性别和发育时期的限制，而利用膀胱生物反应器生产蛋白质则不受此限制，而且产品的提取更简便、高效。2转基因植物与转基因动物的区别和联系项目转基因植物转基因动物区别受体细胞受精卵或体细胞一般为受精卵目的基因常用的导入方法土壤农杆菌转化法显微注射法获得个体常用方式植物组织培养胚胎移植目的为了获得具有抗逆性、抗病虫害的植物为了获得生长速度快、有抗病能力的动物联系流程和技术环节基本一致；所用的工具和操作原理基本相同目的都是不仅仅产生体型巨大的个体，更重要的是改善产品的品质最突出的优点都是能打破常规育种难以突破的物种之间的界限，定向培育生物新品种3.基因治疗(1)原理：利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法，即把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。(2)过程：(3)途径：途径比较体外基因治疗体内基因治疗不同点方法从患者体内获得某种细胞体外完成基因转移筛选、细胞扩增输入体内直接向患者体内组织细胞中转移基因特点操作复杂，但效果可靠方法较简单，但效果难以控制相同点都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段4基因诊断与基因治疗的比较项目方法备注基因诊断制作相应探针，利用DNA分子杂交原理，快速、准确检测人类某种疾病临床应用阶段基因治疗把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，可分为体外基因治疗和体内基因治疗两种方法仅处于初期的临床试验阶段，仍有许多问题和困难制约该技术的发展特别提醒DNA分子制作探针进行检测时应检测单链，即需将待测的双链DNA分子打开。转基因生物的安全性问题1转基因植物的安全性问题(1)食用安全问题：长期食用某种转基因食品可能会导致某种毒素在人体内积累。(2)对生态系统的影响：转基因植物的扩散对生物多样性有无影响。导入的目的基因是否会扩散漂移到其他物种体内而导致自然界的混乱。若大面积种植转基因植物，其残体分解物、根际分泌物等是否会对生态与环境造成大规模的负面效应等。2转基因动物的安全性问题(1)对人体健康的影响。(2)对生态系统的影响。3应对转基因生物安全性问题的态度和措施(1)科学地认识、评估和利用。(2)保障公众对所购食品是否来源于转基因生物拥有知情权；同时应在转基因食品上加上特殊标识以尊重消费者的选择权利。(3)国家应建立相应的评估及预警机制。1关于转基因生物安全性的争论有哪些？提示：食物的安全对人体健康的影响；对生物圈中其他生物的影响；生物安全对生物圈中生态环境的影响。2你认为种植某种抗虫转基因农作物后农田是否还需要进行防虫管理？理由是什么？提示：需要。某种转基因抗虫农作物只对某种或某一类害虫有抗性，但不一定能抵抗农田中的所有害虫。3原英国首相布莱尔发表了一篇文章，文中说：“毫无疑问，转基因作物对人类健康和环境有可能带来危害。保护公众和环境的安全，现在是，将来也是政府的首要任务。但与此同时，这种新的科技成果将给人类带来更多的利益，这也是毋庸置疑的。”这段话表明，我们在转基因生物安全性问题上应采取什么措施？提示：科学家必须在现有知识与技术的基础上尽量考虑转基因作物可能存在的风险并采取相应的防范措施。国家必须对转基因作物的研究制定相应的法律法规，并进行严格管理与有效控制。1转基因生物的安全性问题(1)食品安全问题：安全性检测问题。担心出现新的过敏原。担心营养成分的改变。(2)对生态系统的影响：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蜂蜜，再经过食物链传递给人类。2转基因生物对生物多样性可能造成的危害(1)竞争。转基因生物可能有很强的繁殖、抗逆能力，与处于同一环境中的其他生物产生竞争，若其竞争能力强，则会导致其他生物减少，甚至灭绝。(2)转基因生物可能会与一些其他生物杂交，可能产生新的性状，这些新的性状可能会对其他生物不利。(3)转基因生物若造成生态系统中某种生物灭绝，可能造成食物链的破坏。3转基因生物存在安全性问题的原因(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。特别提醒若把动物蛋白基因转入农作物，则可能侵犯宗教信仰者或素食者的权益。生物武器的危害性1被用作生物武器的致病微生物(1)细菌：霍乱弧菌、炭疽杆菌等。(2)病毒：埃博拉病毒、天花病毒等。2生物武器的危害具有强大的感染力和致病力，具有极大的危险性。3制作生物武器的方法(1)将致病基因插入不致病的微生物体内。(2)将能对抗普通疫苗或药物的基因插入致病的细菌或病毒中。(3)用于研制针对某一特定种群的生物武器。1生物武器为什么具有极大的危险性？提示：生物武器的病原体多是传染性极强的致病微生物，其毒性大，感染力和致病性强，尤其是转基因生物武器，毒性更强，极少量病原体就会导致人或动物致病。2生物武器对装备和建筑物是否有破坏作用？提示：生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但不破坏无生命物体。1生物武器的杀伤特点(1)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，如几十个热杆菌侵入人体就能致病。某些生物战剂，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。(2)污染面积广：生物战剂致病力强，气溶胶可随风飘散，在气象、地理条件适宜时，可造成大面积污染。(3)不易被发现：生物战剂气溶胶无色无味，加之多在黄昏、夜间、拂晓、多雾时秘密施放，不易被人发现。(4)有一定的潜伏期：生物战剂致病需经几小时至几天的时间，在这期间相关人员不会很快减弱工作能力。(5)传播途径多：呼吸、饮食、皮肤接触、昆虫叮咬等。(6)受自然条件影响大：风速、气温对气溶胶传播有影响，大雪、低温、干燥、日晒等能加速病菌的消亡。2生物武器的局限性(1)生物武器主要指病原微生物，所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。温度：适宜温度37 左右。a过高：4050 ，细胞停止繁殖；5070 ，死亡；但芽孢必须在100 以上条件下才会死亡。b过低：一般会停止生长、繁殖，但不会死亡。湿度：大多数在干燥的空气中容易死亡，如霍乱弧菌；少数在干燥环境中仍较易存活，如结核杆菌。(2)生物武器的使用受地形、风向等多种因素的影响。(3)生物武器的使用不易控制，使用不当可能会威胁己方的安全。3生物武器的传播途径(1)吸入。生物战剂污染空气，可以通过呼吸道吸入，感染致病。(2)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)。(3)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。(4)昆虫叮咬。人被带有生物战剂的昆虫叮咬后，会使血液被感染而致病。4生物武器的防范(1)生物武器的防护主要是针对生物战剂气溶胶和敌投媒介生物进行防护。(2)生物战剂气溶胶主要经呼吸道侵入人体。因此，保护好呼吸道非常重要，防护方法有戴防毒面具、防护口罩等。此外，还需要保护好皮肤，以防有害微生物通过皮肤侵入人体。通常采用的方法有穿隔绝式防毒衣或防疫衣以及带防护眼镜等。(3)对敌人投放的带菌昆虫、鼠类及其他小动物，可以采用人工扑杀、烧燎熏蒸、喷洒药液等方法进行消灭。(4)制定禁止生物武器公约。结合基因工程的操作程序，考查动植物基因工程的应用例11抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵，最终培育出能在乳腺细胞表达人1抗胰蛋白酶的转基因羊，从而更容易获得这种酶。下列关于该过程的叙述中错误的是()A载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞B将目的基因导入羊膀胱细胞中，将会更加容易得到1抗胰蛋白酶C培养出的转基因羊的所有细胞中