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高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题4 生物技术的安全性和伦理问题综合与测试学案
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这是一份高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题4 生物技术的安全性和伦理问题综合与测试学案，共12页。学案主要包含了试管婴儿与设计试管婴儿，基因检测引发的伦理问题，生物武器等内容，欢迎下载使用。
1.试管婴儿与设计试管婴儿的过程:
试管婴儿与设计试管婴儿都是有性生殖,都要通过①体外受精,并进行②体外早期胚胎培养和③胚胎移植,不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行“遗传学诊断”或“基因诊断”。
2.设计试管婴儿引发的伦理问题:
二、基因检测引发的伦理问题
1.基因身份证:把个人的致病基因和易感基因检测出来,记录在磁卡上,做成个人基因身份证。
2.基因检测引发的问题及解决办法:
(1)技术方面。
①问题。
a.目前人类对基因结构及基因间的相互作用尚缺乏足够的认识,通过基因检测达到预防疾病的目的是很困难的。
b.基因检测结果会给受检者带来巨大的心理压力。
②解决办法:通过基因检测可以对遗传性疾病及早采取预防措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
(2)道德方面。
①问题:基因资讯的泄露造成基因歧视。
②解决办法:对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。
三、生物武器
1.种类及实例(连线):
2.散布途径:
(1)直接散布。
(2)间接散布:通过食物、生活必需品等散布。
3.危害:对军队和平民造成大规模杀伤。
4.《禁止生物武器公约》:
1998年6月27日,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申了在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
1.试管婴儿主要运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等现代生物技术。(√)
2.设计试管婴儿与试管婴儿技术的含义相同。(×)
【分析】设计试管婴儿是在试管婴儿培育的技术基础上,有选择地植入胚胎,以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。
3.生物武器可通过吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等侵入人体。(√)
4.我们对待生物武器的态度是:坚决禁止生物武器。(√)
一、设计试管婴儿及基因检测引发的伦理问题
1.试管婴儿与设计试管婴儿:
(1)两者概念及过程。
①试管婴儿。
a.概念:将精子和卵子从人体中取出来,在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精,并让体外受精的受精卵在试管中发育,再把发育到一定阶段的胚胎移植到母体的子宫内,继续发育直至诞生。
b.过程:如图①②⑤。
②设计试管婴儿。
a.概念:是建立在试管婴儿培育的技术基础上,在早期胚胎移入母体子宫之前,对胚胎进行遗传学诊断,如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等,有选择性地把胚胎植入母体子宫,以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。
b.过程:如图①②③④⑤。
(2)两者区别与联系:
2.基因检测:
(1)概念:基因检测是从血液、其他体液或细胞中检测一个人的DNA的技术。
(2)作用:诊断疾病,用于疾病风险的预测。
(3)方法步骤。
①提取:提取受检测者基因。
②扩增:通过PCR技术扩增可能存在突变的基因。
③检测:用基因探针技术或基因序列检测法判断该部分基因是否存在突变。
(4)存在问题。
①目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的。
②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力。
③个人基因资讯的泄露会造成基因歧视。
(5)解决的办法:对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。
试管婴儿与设计试管婴儿的辨析
(1)试管婴儿培育过程进行受精作用,属于典型的有性生殖,只是受精过程和早期胚胎发育发生在体外。
(2)设计试管婴儿技术重在设计,“设计”是指进行遗传学诊断,包括诊断血型、性别和HLA等,且“设计”的时间应在胚胎移植之前。
【选修对接必修】 对接必修1、2
试管婴儿的培育过程:
(1)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是什么?
提示:前者需经过体外受精,后者需用到细胞核移植技术。
(2)试管婴儿技术和克隆技术的生殖方式各是什么?
提示:试管婴儿技术是通过体外受精获得受精卵,进而获得胚胎,为有性生殖,而克隆技术是通过细胞核移植,利用动物细胞核的全能性获得重组细胞,进而获得胚胎,为无性生殖。
克隆羊多利的问世,在全世界引发了一场大讨论,其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程,请据图回答下列问题:
(1)过程A表示____________________,是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体,由①____________提供细胞质,进行人工重组。
(2)经过程B得到的结构中,④是未分化的细胞,因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下,胚胎干细胞具有增殖能力并保持______________状态。
(3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有______________。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,究其本质原因是__________________的结果。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论,有一男子患有白血病,后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复,你认为这种做法符合伦理道德吗?__________。为什么?______________________________________。
【解题关键】提取信息:A是细胞核移植的过程,B是早期胚胎培养,C是诱导胚胎干细胞分化,D是在医学上的应用。
【解析】(1)从图中可以看出,A是细胞核移植的过程,该技术主要是应用患者的体细胞核与去核的卵母细胞进行人工重组。
(2)胚胎干细胞在体外培养的条件下,具有增殖能力并能保持未分化状态。
(3)在现有的条件下,动物细胞的全能性不能得到表达,但是动物细胞核的全能性可以表达出来;在分化成各种细胞的过程中,基因进行了选择性表达。
(4)我们不支持生殖性克隆,但支持治疗性克隆,治疗性克隆符合伦理道德,特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理道德(其他合理解释亦可)。
答案:(1)细胞核移植 卵子(或次级卵母细胞)
(2)未分化
(3)全能性 基因选择性表达
(4)符合 因为脐带血不是来自胚胎,其中的造血干细胞属于成体干细胞(其他合理答案亦可)
【误区警示】中国不反对治疗性克隆,中国禁止生殖性克隆,因为该过程违反了人类的伦理道德观念。科技是一把双刃剑,我们要扬长避短。
1.下列有关设计试管婴儿的说法错误的是( )
A.不合适的胚胎的处理问题是设计试管婴儿所引发的主要问题之一
B.设计试管婴儿利用了体外受精技术、胚胎移植技术和遗传学诊断技术
C.设计试管婴儿必须得到政府的审批,而试管婴儿则不需要,这是因为前者技术复杂,有一定的危险性,而后者在技术上已经很成熟
D.将设计试管婴儿技术滥用于设计婴儿性别也是该技术引发争议的原因之一
【解析】选C。与试管婴儿相比,设计试管婴儿在操作技术上的特点是胚胎在移植前需进行遗传学诊断。有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死,及滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别引起性别比例失调等,违反了伦理道德。
【误区警示】设计试管婴儿技术的四个关键点
(1)设计试管婴儿技术重在设计。
(2)设计的时间在胚胎移植之前。
(3)设计的含意是进行遗传学诊断。
(4)设计的内容:诊断血型、性别、HLA的类型等。
2. 克隆羊“多利”问世以来,在全世界引发了一场大讨论,其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答。
(1)图示过程应用的主要技术有________________________________。(至少回答两点)
(2)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有________。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是胰岛细胞,有的是血细胞,有的是心肌细胞,究其本质是基因的________________的结果,该过程的开始发生在________期。
(3)如将上述技术用于“克隆人”则需要进行________过程,目前世界上绝大多数国家反对进行“克隆人”实验的原因是__________________________________。
(4)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是______________。
【解析】(1)由题图可知,“治疗性克隆”应用的主要技术包括细胞核移植、动物细胞培养、胚胎干细胞诱导分化等技术。
(2)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有全能性;细胞分化发生的实质是基因的选择性表达的结果,发生在囊胚期。
(3)用于“克隆人”需要进行胚胎移植过程;由于克隆人实验会引起人类社会的伦理道德发生混乱,所以目前世界上大多数国家反对进行“克隆人”实验。
(4)胚胎干细胞分裂分化得到的器官,其中核DNA来自患者,故细胞膜上抗原与患者基本一样,器官移植没有免疫排斥反应。
答案:(1)细胞核移植、动物细胞培养、胚胎干细胞诱导分化等
(2)全能性 选择性表达 囊胚
(3)胚胎移植 “克隆人”会引起人类社会的伦理道德发生混乱
(4)没有免疫排斥反应
二、生物武器
1.生物武器的概念:生物战剂及施放它的武器、器材总称为生物武器。生物战剂是指在战争中使人、畜致病,毁坏农作物的微生物及毒素。
2.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量病原体侵入人体,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与人之间传播,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,在这期间被感染的人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。
3.生物武器与其他武器的最大区别:
生物武器拥有生命力,能够在宿主体内繁殖,并随宿主移动散布到不同地方。
4.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。
(2)还受地形、风向等多种条件影响。
(3)生物武器使用不易控制,使用不当可危害己方安全。
生物战剂侵入人体的四条途径
(1)吸入:生物战剂污染空气,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)。
(3)皮肤接触:生物战剂如炭疽杆菌、鼠疫杆菌,可以直接或间接经过皮肤、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,会因血液被污染而患病。
阅读下列材料并回答问题:
转基因生物就是利用DNA重组技术,将外源基因(目的基因)导入受体生物(动物、植物、微生物)体内。当这些外源基因与受体生物的基因整合后,外源基因就能随受体生物细胞的分裂而增殖,并能表达出受体生物原本没有的性状,且能遗传给后代。1999年2月19日我国培育的首例转基因牛诞生;2001年1月11日第一只转基因羊在美国诞生;2001年2月转基因新鲤鱼(将大马哈鱼的生长激素基因转移到普通鲤鱼体内)在我国培育成功。此外,我国转基因兔、羊及转基因抗虫棉等也已培育成功。
(1)不同生物间基因移植成功,说明生物共用一套______________;从生物进化的角度看,这些生物具有______________。
(2)有人提出“吃基因补基因”,你是否赞成这种观点?试从新陈代谢的角度简要说明理由。
【解题关键】明确基因工程成功的理论基础,深刻理解生物进化,辩证理解生物技术和其他科学技术一样具有两面性,是一把“双刃剑”,既能推动社会发展和技术进步,也可能带来灾难。
【解析】(1)不同生物间的基因之所以能够移植成功,是因为不同的生物共用一套遗传密码(或密码子)。
(2)开放性题目,只要用生物学知识回答即可。吃基因不一定补基因,因为基因被吃后,可能被消化酶消化而失去作用,但其分解产物可作为合成DNA的原料。
答案:(1)遗传密码(或密码子) 亲缘关系
(2)不赞成,因为基因被吃后,与其他生物大分子一样被消化分解,不可能以原状进入细胞,更不可能补充或整合到人体原有的基因中去;赞成,基因被吃下去后,消化分解为简单物质,可以作为合成DNA的原料。
1.下列关于生物武器的叙述中,不正确的是( )
A.生物武器造价昂贵,但却是具有大规模杀伤性的武器
B.生物武器是致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等的总称
C. 生物武器可以直接或间接通过食物、生活必需品等散布
D.生物武器一旦使用,将对军队和平民造成大规模的杀伤后果
【解析】选A。生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等,把这些病原体直接或间接通过食物、生活必需品等散布到敌方,可以对军队和平民造成大规模杀伤后果,其造价并不昂贵。
【方法规律】关于常规武器和生物武器的判断
(1)常规武器是核武器、化学武器、生物武器等大规模杀伤、破坏武器以外的武器,它是进行战争的基本手段。
(2)生物武器是以生物战剂杀死有生力量和毁坏植物的武器统称,具有局限性,容易受到温度、地形、风向等多种条件的影响。
2.与常规武器相比,生物武器具有的特点是( )
①传染性强
②污染面积广,不易被发现
③有一定的潜伏期
④像核武器一样破坏建筑物
⑤自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③④⑤D.①②③④
【解题关键】解答本题的关键是掌握生物武器的特点。
【解析】选A。生物武器不会像核武器那样破坏建筑物,但与常规武器相比,生物武器具有传染性强、污染面积广、不易被发现的特点,有一定的潜伏期,并且受自然条件影响大,大雪、低温、干燥、日晒等,能加速病菌的消亡。
3.新冠病毒在全球多个国家和地区蔓延传播,引发了全球性的“防疫大战”。在防疫战中,尽早确诊并及时隔离是防止新冠病毒过度传播的有效手段。在现有的检测新冠病毒的方法中,最常用的是“荧光PCR法”。其基本原理是:将新冠病毒RNA逆转录为DNA,通过采用多重荧光RT—PCR技术,以该病毒的两个独立基因ORF1ab基因和N基因的保守区为靶位点设计特异性的引物和一定量的荧光标记的DNA探针,单管双检同时测定新型冠状病毒两个独立基因,消除由于病毒变异带来的漏检风险。请回答下列问题:
(1)“荧光PCR法”所用的试剂盒中通常都应该含有__________、______________、引物、四种脱氧核苷酸、缓冲体系。
(2)如果要成功将上述两个独立基因分别扩增出来,则在试剂盒中的引物应该有______种,如图为“基因ORF1ab”对应的cDNA片段结构示意图,则与之对应的引物结合的部位应该是图中的________(用图中数字回答)。
(3)在检测过程中,随着PCR的进行,反应产物不断累积,“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加。可通过荧光强度变化监测产物量的变化,从而得到一条荧光扩增曲线图(如图)。
①“平台期”出现的最可能原因是:________________________。
②理论上,在检测过程中,有荧光标记的“杂交双链”出现,则说明检测结果呈______(填“阴”或“阳”)性,但为了保证检测结果的准确性,一般会设定“双链荧光强度”的阈值(如图虚线),即达到或超过阈值时才确诊。现有甲、乙两个待检样本,在检测过程中都出现了上述形态的曲线,但甲的a点比乙的a点明显左移。请给这种结果做出科学合理的解释(试剂盒合格且正常,操作过程规范且准确):__________________________________________________________。
(4)某些“阴谋论者”认为新冠病毒是“生物武器”,但这显然是不攻自破的,因为任何热爱和平的国家、组织和个人都不可能去研究这类“人类公敌”。早在1998年,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申:__________________________________________________________。
【解析】(1)根据题目信息:“荧光PCR法”基本原理是将新冠病毒RNA逆转录为DNA,通过采用多重荧光RT—PCR技术,因此,“荧光PCR法”所用的试剂盒中通常都应该含有逆转录酶、热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)、引物、四种脱氧核苷酸、缓冲体系。
(2)根据PCR技术的原理,在扩增DNA分子时,每一条链均需与相应的引物结合才能进行扩增,因此如果要成功将上述两个独立基因分别扩增出来,则在试剂盒中的引物应该有4种;在利用PCR技术扩增DNA分子过程中,DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,又由于DNA的两条链是反向平行的,所以引物与DNA分子单链的3'端(—OH)相结合即图示中的1和4所示部位。
(3)①分析荧光扩增曲线图,图中曲线通过荧光强度变化反映产物量的变化,因此曲线中“平台期”出现的最可能原因是:试剂盒中的原料和探针数量一定,超出一定的循环数后,荧光标记的“杂交双链”不再增加。
②理论上,在检测过程中,有荧光标记的“杂交双链”出现,则说明检测结果呈阳性;为了保证检测结果的准确性,一般会设定“双链荧光强度”的阈值,即达到或超过阈值时才确诊。现检测结果甲的a点比乙的a点明显左移,说明甲样本中的新冠病毒含量更高,达到阈值所需的循环数更少。
(4)在1998年,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
答案:(1)逆转录酶 热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)
(2)4 1和4
(3)试剂盒中的原料和探针数量一定,超出一定的循环数后,荧光标记的“杂交双链”不再增加 阳 甲样本中的新冠病毒含量更高,达到阈值所需的循环数更少
(4)在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散
观 点
理 由
不符合
伦理
道德
(1)将试管婴儿当作人体零配件工厂,这是对生命的不尊重。
(2)抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎,无异于“谋杀”
符合伦
理道德
(1)设计试管婴儿是救治患者最快、最好的方法之一。
(2)提供骨髓造血干细胞,不会对试管婴儿造成损伤。
(3)利用的脐带血是利用“身外之物”
中国政府
的观点
实施体外受精—胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书
项目
类别
设计试管婴儿
试管婴儿
技术手段
多了胚胎移植前进行遗传学诊断这一环节
不需进行遗传学
诊断
实践应用
用于白血病、贫血病等疾病的救治
解决不孕不育
联系
二者均采用体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术;都属于有性生殖
1.试管婴儿与设计试管婴儿的过程:
试管婴儿与设计试管婴儿都是有性生殖,都要通过①体外受精,并进行②体外早期胚胎培养和③胚胎移植,不同的是设计试管婴儿胚胎移植前需进行“遗传学诊断”或“基因诊断”。
2.设计试管婴儿引发的伦理问题:
二、基因检测引发的伦理问题
1.基因身份证:把个人的致病基因和易感基因检测出来,记录在磁卡上,做成个人基因身份证。
2.基因检测引发的问题及解决办法:
(1)技术方面。
①问题。
a.目前人类对基因结构及基因间的相互作用尚缺乏足够的认识,通过基因检测达到预防疾病的目的是很困难的。
b.基因检测结果会给受检者带来巨大的心理压力。
②解决办法:通过基因检测可以对遗传性疾病及早采取预防措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
(2)道德方面。
①问题:基因资讯的泄露造成基因歧视。
②解决办法:对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。
三、生物武器
1.种类及实例(连线):
2.散布途径:
(1)直接散布。
(2)间接散布:通过食物、生活必需品等散布。
3.危害:对军队和平民造成大规模杀伤。
4.《禁止生物武器公约》:
1998年6月27日,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申了在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
1.试管婴儿主要运用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等现代生物技术。(√)
2.设计试管婴儿与试管婴儿技术的含义相同。(×)
【分析】设计试管婴儿是在试管婴儿培育的技术基础上,有选择地植入胚胎,以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。
3.生物武器可通过吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等侵入人体。(√)
4.我们对待生物武器的态度是:坚决禁止生物武器。(√)
一、设计试管婴儿及基因检测引发的伦理问题
1.试管婴儿与设计试管婴儿:
(1)两者概念及过程。
①试管婴儿。
a.概念:将精子和卵子从人体中取出来,在人工提供的生活条件下(通常在试管中)进行受精,并让体外受精的受精卵在试管中发育,再把发育到一定阶段的胚胎移植到母体的子宫内,继续发育直至诞生。
b.过程:如图①②⑤。
②设计试管婴儿。
a.概念:是建立在试管婴儿培育的技术基础上,在早期胚胎移入母体子宫之前,对胚胎进行遗传学诊断,如诊断血型、诊断性别、诊断HLA的类型等,有选择性地把胚胎植入母体子宫,以达到生出所需类型婴儿的一种技术手段。
b.过程:如图①②③④⑤。
(2)两者区别与联系:
2.基因检测:
(1)概念:基因检测是从血液、其他体液或细胞中检测一个人的DNA的技术。
(2)作用:诊断疾病,用于疾病风险的预测。
(3)方法步骤。
①提取:提取受检测者基因。
②扩增:通过PCR技术扩增可能存在突变的基因。
③检测:用基因探针技术或基因序列检测法判断该部分基因是否存在突变。
(4)存在问题。
①目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识,要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的。
②基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力。
③个人基因资讯的泄露会造成基因歧视。
(5)解决的办法:对于基因歧视现象,可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。
试管婴儿与设计试管婴儿的辨析
(1)试管婴儿培育过程进行受精作用,属于典型的有性生殖,只是受精过程和早期胚胎发育发生在体外。
(2)设计试管婴儿技术重在设计,“设计”是指进行遗传学诊断,包括诊断血型、性别和HLA等,且“设计”的时间应在胚胎移植之前。
【选修对接必修】 对接必修1、2
试管婴儿的培育过程:
(1)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是什么?
提示:前者需经过体外受精,后者需用到细胞核移植技术。
(2)试管婴儿技术和克隆技术的生殖方式各是什么?
提示:试管婴儿技术是通过体外受精获得受精卵,进而获得胚胎,为有性生殖,而克隆技术是通过细胞核移植,利用动物细胞核的全能性获得重组细胞,进而获得胚胎,为无性生殖。
克隆羊多利的问世,在全世界引发了一场大讨论,其中关于治疗性克隆的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类治疗性克隆的大概过程,请据图回答下列问题:
(1)过程A表示____________________,是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体,由①____________提供细胞质,进行人工重组。
(2)经过程B得到的结构中,④是未分化的细胞,因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下,胚胎干细胞具有增殖能力并保持______________状态。
(3)治疗性克隆的结果说明高度分化的体细胞核具有______________。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,究其本质原因是__________________的结果。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论,有一男子患有白血病,后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复,你认为这种做法符合伦理道德吗?__________。为什么?______________________________________。
【解题关键】提取信息:A是细胞核移植的过程,B是早期胚胎培养,C是诱导胚胎干细胞分化,D是在医学上的应用。
【解析】(1)从图中可以看出,A是细胞核移植的过程,该技术主要是应用患者的体细胞核与去核的卵母细胞进行人工重组。
(2)胚胎干细胞在体外培养的条件下,具有增殖能力并能保持未分化状态。
(3)在现有的条件下,动物细胞的全能性不能得到表达,但是动物细胞核的全能性可以表达出来;在分化成各种细胞的过程中,基因进行了选择性表达。
(4)我们不支持生殖性克隆,但支持治疗性克隆,治疗性克隆符合伦理道德,特别是用脐带血进行治疗(并非胚胎)更符合伦理道德(其他合理解释亦可)。
答案:(1)细胞核移植 卵子(或次级卵母细胞)
(2)未分化
(3)全能性 基因选择性表达
(4)符合 因为脐带血不是来自胚胎,其中的造血干细胞属于成体干细胞(其他合理答案亦可)
【误区警示】中国不反对治疗性克隆,中国禁止生殖性克隆,因为该过程违反了人类的伦理道德观念。科技是一把双刃剑,我们要扬长避短。
1.下列有关设计试管婴儿的说法错误的是( )
A.不合适的胚胎的处理问题是设计试管婴儿所引发的主要问题之一
B.设计试管婴儿利用了体外受精技术、胚胎移植技术和遗传学诊断技术
C.设计试管婴儿必须得到政府的审批,而试管婴儿则不需要,这是因为前者技术复杂,有一定的危险性,而后者在技术上已经很成熟
D.将设计试管婴儿技术滥用于设计婴儿性别也是该技术引发争议的原因之一
【解析】选C。与试管婴儿相比,设计试管婴儿在操作技术上的特点是胚胎在移植前需进行遗传学诊断。有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死,及滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别引起性别比例失调等,违反了伦理道德。
【误区警示】设计试管婴儿技术的四个关键点
(1)设计试管婴儿技术重在设计。
(2)设计的时间在胚胎移植之前。
(3)设计的含意是进行遗传学诊断。
(4)设计的内容:诊断血型、性别、HLA的类型等。
2. 克隆羊“多利”问世以来,在全世界引发了一场大讨论,其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答。
(1)图示过程应用的主要技术有________________________________。(至少回答两点)
(2)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有________。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是胰岛细胞,有的是血细胞,有的是心肌细胞,究其本质是基因的________________的结果,该过程的开始发生在________期。
(3)如将上述技术用于“克隆人”则需要进行________过程,目前世界上绝大多数国家反对进行“克隆人”实验的原因是__________________________________。
(4)按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是______________。
【解析】(1)由题图可知,“治疗性克隆”应用的主要技术包括细胞核移植、动物细胞培养、胚胎干细胞诱导分化等技术。
(2)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的细胞核仍然具有全能性;细胞分化发生的实质是基因的选择性表达的结果,发生在囊胚期。
(3)用于“克隆人”需要进行胚胎移植过程;由于克隆人实验会引起人类社会的伦理道德发生混乱,所以目前世界上大多数国家反对进行“克隆人”实验。
(4)胚胎干细胞分裂分化得到的器官,其中核DNA来自患者,故细胞膜上抗原与患者基本一样,器官移植没有免疫排斥反应。
答案:(1)细胞核移植、动物细胞培养、胚胎干细胞诱导分化等
(2)全能性 选择性表达 囊胚
(3)胚胎移植 “克隆人”会引起人类社会的伦理道德发生混乱
(4)没有免疫排斥反应
二、生物武器
1.生物武器的概念:生物战剂及施放它的武器、器材总称为生物武器。生物战剂是指在战争中使人、畜致病,毁坏农作物的微生物及毒素。
2.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量病原体侵入人体,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与人之间传播,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,在这期间被感染的人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。
3.生物武器与其他武器的最大区别:
生物武器拥有生命力,能够在宿主体内繁殖,并随宿主移动散布到不同地方。
4.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。
(2)还受地形、风向等多种条件影响。
(3)生物武器使用不易控制,使用不当可危害己方安全。
生物战剂侵入人体的四条途径
(1)吸入:生物战剂污染空气,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)。
(3)皮肤接触:生物战剂如炭疽杆菌、鼠疫杆菌,可以直接或间接经过皮肤、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,会因血液被污染而患病。
阅读下列材料并回答问题:
转基因生物就是利用DNA重组技术,将外源基因(目的基因)导入受体生物(动物、植物、微生物)体内。当这些外源基因与受体生物的基因整合后,外源基因就能随受体生物细胞的分裂而增殖,并能表达出受体生物原本没有的性状,且能遗传给后代。1999年2月19日我国培育的首例转基因牛诞生;2001年1月11日第一只转基因羊在美国诞生;2001年2月转基因新鲤鱼(将大马哈鱼的生长激素基因转移到普通鲤鱼体内)在我国培育成功。此外,我国转基因兔、羊及转基因抗虫棉等也已培育成功。
(1)不同生物间基因移植成功,说明生物共用一套______________;从生物进化的角度看,这些生物具有______________。
(2)有人提出“吃基因补基因”,你是否赞成这种观点?试从新陈代谢的角度简要说明理由。
【解题关键】明确基因工程成功的理论基础,深刻理解生物进化,辩证理解生物技术和其他科学技术一样具有两面性,是一把“双刃剑”,既能推动社会发展和技术进步,也可能带来灾难。
【解析】(1)不同生物间的基因之所以能够移植成功,是因为不同的生物共用一套遗传密码(或密码子)。
(2)开放性题目,只要用生物学知识回答即可。吃基因不一定补基因,因为基因被吃后,可能被消化酶消化而失去作用,但其分解产物可作为合成DNA的原料。
答案:(1)遗传密码(或密码子) 亲缘关系
(2)不赞成,因为基因被吃后,与其他生物大分子一样被消化分解,不可能以原状进入细胞,更不可能补充或整合到人体原有的基因中去;赞成,基因被吃下去后,消化分解为简单物质,可以作为合成DNA的原料。
1.下列关于生物武器的叙述中,不正确的是( )
A.生物武器造价昂贵,但却是具有大规模杀伤性的武器
B.生物武器是致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等的总称
C. 生物武器可以直接或间接通过食物、生活必需品等散布
D.生物武器一旦使用,将对军队和平民造成大规模的杀伤后果
【解析】选A。生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等,把这些病原体直接或间接通过食物、生活必需品等散布到敌方,可以对军队和平民造成大规模杀伤后果,其造价并不昂贵。
【方法规律】关于常规武器和生物武器的判断
(1)常规武器是核武器、化学武器、生物武器等大规模杀伤、破坏武器以外的武器,它是进行战争的基本手段。
(2)生物武器是以生物战剂杀死有生力量和毁坏植物的武器统称,具有局限性,容易受到温度、地形、风向等多种条件的影响。
2.与常规武器相比,生物武器具有的特点是( )
①传染性强
②污染面积广,不易被发现
③有一定的潜伏期
④像核武器一样破坏建筑物
⑤自然条件下的大雪、低温、干燥、日晒等不影响生物武器的杀伤力
A.①②③ B.②③④⑤
C.①②③④⑤D.①②③④
【解题关键】解答本题的关键是掌握生物武器的特点。
【解析】选A。生物武器不会像核武器那样破坏建筑物,但与常规武器相比,生物武器具有传染性强、污染面积广、不易被发现的特点,有一定的潜伏期,并且受自然条件影响大,大雪、低温、干燥、日晒等,能加速病菌的消亡。
3.新冠病毒在全球多个国家和地区蔓延传播,引发了全球性的“防疫大战”。在防疫战中,尽早确诊并及时隔离是防止新冠病毒过度传播的有效手段。在现有的检测新冠病毒的方法中,最常用的是“荧光PCR法”。其基本原理是:将新冠病毒RNA逆转录为DNA,通过采用多重荧光RT—PCR技术,以该病毒的两个独立基因ORF1ab基因和N基因的保守区为靶位点设计特异性的引物和一定量的荧光标记的DNA探针,单管双检同时测定新型冠状病毒两个独立基因,消除由于病毒变异带来的漏检风险。请回答下列问题:
(1)“荧光PCR法”所用的试剂盒中通常都应该含有__________、______________、引物、四种脱氧核苷酸、缓冲体系。
(2)如果要成功将上述两个独立基因分别扩增出来,则在试剂盒中的引物应该有______种,如图为“基因ORF1ab”对应的cDNA片段结构示意图,则与之对应的引物结合的部位应该是图中的________(用图中数字回答)。
(3)在检测过程中,随着PCR的进行,反应产物不断累积,“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加。可通过荧光强度变化监测产物量的变化,从而得到一条荧光扩增曲线图(如图)。
①“平台期”出现的最可能原因是:________________________。
②理论上,在检测过程中,有荧光标记的“杂交双链”出现,则说明检测结果呈______(填“阴”或“阳”)性,但为了保证检测结果的准确性,一般会设定“双链荧光强度”的阈值(如图虚线),即达到或超过阈值时才确诊。现有甲、乙两个待检样本,在检测过程中都出现了上述形态的曲线,但甲的a点比乙的a点明显左移。请给这种结果做出科学合理的解释(试剂盒合格且正常,操作过程规范且准确):__________________________________________________________。
(4)某些“阴谋论者”认为新冠病毒是“生物武器”,但这显然是不攻自破的,因为任何热爱和平的国家、组织和个人都不可能去研究这类“人类公敌”。早在1998年,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申:__________________________________________________________。
【解析】(1)根据题目信息:“荧光PCR法”基本原理是将新冠病毒RNA逆转录为DNA,通过采用多重荧光RT—PCR技术,因此,“荧光PCR法”所用的试剂盒中通常都应该含有逆转录酶、热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)、引物、四种脱氧核苷酸、缓冲体系。
(2)根据PCR技术的原理,在扩增DNA分子时,每一条链均需与相应的引物结合才能进行扩增,因此如果要成功将上述两个独立基因分别扩增出来,则在试剂盒中的引物应该有4种;在利用PCR技术扩增DNA分子过程中,DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,又由于DNA的两条链是反向平行的,所以引物与DNA分子单链的3'端(—OH)相结合即图示中的1和4所示部位。
(3)①分析荧光扩增曲线图,图中曲线通过荧光强度变化反映产物量的变化,因此曲线中“平台期”出现的最可能原因是:试剂盒中的原料和探针数量一定,超出一定的循环数后,荧光标记的“杂交双链”不再增加。
②理论上,在检测过程中,有荧光标记的“杂交双链”出现,则说明检测结果呈阳性;为了保证检测结果的准确性,一般会设定“双链荧光强度”的阈值,即达到或超过阈值时才确诊。现检测结果甲的a点比乙的a点明显左移,说明甲样本中的新冠病毒含量更高,达到阈值所需的循环数更少。
(4)在1998年,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
答案:(1)逆转录酶 热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)
(2)4 1和4
(3)试剂盒中的原料和探针数量一定,超出一定的循环数后,荧光标记的“杂交双链”不再增加 阳 甲样本中的新冠病毒含量更高,达到阈值所需的循环数更少
(4)在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散
观 点
理 由
不符合
伦理
道德
(1)将试管婴儿当作人体零配件工厂,这是对生命的不尊重。
(2)抛弃或杀死配型不合适的多余胚胎,无异于“谋杀”
符合伦
理道德
(1)设计试管婴儿是救治患者最快、最好的方法之一。
(2)提供骨髓造血干细胞,不会对试管婴儿造成损伤。
(3)利用的脐带血是利用“身外之物”
中国政府
的观点
实施体外受精—胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书
项目
类别
设计试管婴儿
试管婴儿
技术手段
多了胚胎移植前进行遗传学诊断这一环节
不需进行遗传学
诊断
实践应用
用于白血病、贫血病等疾病的救治
解决不孕不育
联系
二者均采用体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术;都属于有性生殖
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