【生物】2018届人教版一轮复习选修1第十二单元第45讲生物技术的安全性和伦理问题、生态工程教案

【生物】2018届人教版一轮复习选修1第十二单元第45讲生物技术的安全性和伦理问题、生态工程教案

第45讲　生物技术的安全性和伦理问题、生态工程 ‎　1.转基因生物的安全性(Ⅰ)　2.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)　3.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)‎ ‎4．简述生态工程的原理(Ⅱ)　5.生态工程的实例(Ⅰ)‎ ‎　生物技术的安全性及伦理问题 ‎1．转基因生物的安全性 ‎(1)转基因生物存在安全性问题的原因 ‎①目前对基因的结构、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。‎ ‎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。‎ ‎(2)对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。‎ ‎(3)理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。‎ ‎2．生物技术中的伦理问题 ‎(1)克隆 ‎①治疗性克隆与生殖性克隆 类型 项目 治疗性克隆 生殖性克隆 区别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品 水平 细胞水平 个体水平 联系 都属于无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息不变 ‎②中国政府态度：禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆。‎ ‎(2)试管婴儿与设计试管婴儿 试管婴儿与设计试管婴儿都要通过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④遗传学诊断。‎ ‎3．基因身份证 ‎(1)否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等。‎ ‎(2)肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防，适时治疗，达到挽救患者生命的目的。‎ ‎4．生物武器 ‎(1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。‎ ‎(2)中国政府的态度：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．生物技术安全性常见误区 ‎(1)引入外来物种≠增加生物多样性：如果引进的生物会破坏环境或者对当地生物的生存造成影响，可能会造成生物多样性的锐减。‎ ‎(2)转基因生物具有危害≠阻止技术的发展：应用正确的态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。‎ ‎2．克隆动物、试管动物与转基因动物的比较 项目 克隆动物 试管动物 转基因动物 概念 用核移植的方法获得的动物 用体外受精的方法获得的动物 由被转入了目的基因的受精卵发育成的动物 技术 核移植 体外受精 DNA重组技术 生殖 方式 无性繁殖 有性生殖 有性生殖或保持原生殖方式 遗传 特性 主要与供核个体相同 具备双亲的遗传性状 具备原受精卵及被转入的目的基因两方的遗传特异性 相同 点 三者均涉及早期胚胎培养、胚胎移植等技术，且移植所选胚胎一般是桑椹胚或囊胚期的胚胎 ‎1．(2017·泉州模拟)一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时，发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米，这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好，杂草被除草剂杀死，玉米还能正常生长，给农民节省了大量的人力和物力。跟踪调查还发现，这种转基因玉米除直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题：‎ ‎(1)一部分同学认为，这种转基因玉米不会对当地生物多样性构成威胁。如果同意这种观点，请列举3条理由：‎ ‎①________________________________________________________________________；‎ ‎②________________________________________________________________________；‎ ‎③________________________________________________________________________。‎ ‎(2)用转基因玉米加工的食品被摆在超市货架上，生产厂商根据我国的有关规定，对产品进行转基因生物标注，这样做是为了保护______________________。在有关标识中应标注“______________________”或“______________________”。‎ ‎(3)随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是(　　)‎ A．转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库 B．基因污染是一种不可扩散的污染 C．杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性 D．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存 答案：(1)①玉米与其他植物之间存在生殖隔离 ‎②玉米的花粉传播距离有限 ‎③玉米花粉的存活时间有限(或其他合理理由)‎ ‎(2)消费者的知情权　转基因玉米加工品　加工原料为转基因玉米 ‎(3)B ‎2.(2017·信阳模拟)“试管婴儿”技术是将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在体外完成受精，并在体外培养，使其发育到如图所示的时期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答下列问题：‎ ‎(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是________。‎ A．有性生殖　　　　　　　 B．组织培养 C．克隆技术 D．基因工程 ‎(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，进而形成器官和系统。从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________________。‎ ‎(3)图示时期是胚胎发育的________期。‎ ‎(4)在该图下一时期，b细胞最可能成为__________胚层的一部分。‎ ‎(5)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________。双胞胎的性别是否相同？________。‎ ‎(6)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是什么？‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)试管婴儿技术实际是体外受精，即经过精卵结合，所以是有性生殖。(2)卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育，细胞数目不断增多，此时的细胞分裂方式为有丝分裂。(3)图示时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期。(4)图示胚胎发育过程中，b细胞从囊胚表面运动到内部，形成一层内层细胞，最终形成内胚层。(5)将一个受精卵发育形成的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别相同。(6)滥用设计试管婴儿技术设计婴儿性别会引起性别比例失调，且违反了伦理道德。‎ 答案：(1)A　(2)有丝分裂　(3)囊胚　(4)内　(5)胚胎分割移植　相同　(6)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德 ‎　生态工程 ‎1．生态工程与生态经济 ‎(1)生态工程 ‎①任务：修复和重建已遭到破坏的生态系统；改善传统的生产方式，提高生态系统的生产力。‎ ‎②目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。‎ ‎③特点：与传统工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。‎ ‎(2)生态经济 ‎①原则：“循环经济”。‎ ‎②特点：使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料。‎ ‎③目的：实现废弃物的资源化。‎ ‎④手段：生态工程。‎ ‎2．生态工程所遵循的基本原理 ‎(1)物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。‎ ‎(2)物种多样性原理：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。‎ ‎(3)协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力(或环境容纳量)。‎ ‎(4)整体性原理：人类处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中，进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。‎ ‎(5)系统学和工程学原理：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。另外，系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1＋1＞2”。‎ ‎3．生态工程的类型与设计原则 ‎(1)生态工程的类型：根据性质和设计目标的不同，生态工程可以分为以下类型。‎ ‎①具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程。‎ ‎②以环境保护为目标的林业生态工程，包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等。‎ ‎③以治理环境污染为目标的治污生态工程，包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。‎ ‎(2)设计实施生态工程坚持的原则 ‎①首先肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用。‎ ‎②不忘大自然固有的强大的生态恢复力量，不能误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。‎ ‎1．传统经济≠生态经济 ‎(1)传统经济 ‎①方式：大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式。‎ ‎②特点：不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。‎ ‎(2)生态经济 ‎①方式：实现了原料→产品→原料→产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。‎ ‎②特点：少消耗、多效益、可持续。‎ ‎2．整体性原理≠系统整体性原理 ‎(1)整体性原理 ‎①含义：指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个生态系统的稳定与平衡。‎ ‎②举例：林业工程建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。‎ ‎(2)系统整体性原理 ‎①含义：指总体功能大于各部分之和，即1＋1＞2。原因是系统保持有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理。‎ ‎②举例：藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中的藻类和真菌等。‎ ‎3．六大生态工程实例中的“关键点”归纳 ‎(1)农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。‎ ‎(2)小流域综合治理生态工程：“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。‎ ‎(3)大区域生态系统恢复工程：①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；②考虑树种多样性，保证防护林体系稳定性。‎ ‎(4)湿地生态恢复工程：①主要措施：退耕还湖；②主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题。‎ ‎(5)矿区废弃地的生态恢复工程：①种植耐旱的灌木、草和树；②确定合理载牧量；③改良表土。‎ ‎(6)城市环境生态工程：①解决大气污染措施：禁止使用有铅汽油；②水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化。‎ ‎1．(高考新课标全国卷)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：‎ ‎(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________________呼吸将有机物分解。‎ ‎(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的__________________能。‎ ‎(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、______________________和______________________等原理。‎ ‎(4)一般来说，生态工程的主要任务是对____________________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。‎ 解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。‎ 答案：(1)无氧和有氧(或细胞)‎ ‎(2)群落　一　生产者　太阳 ‎(3)物质循环再生　物种多样性 ‎(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)‎ ‎2．(2017·广东揭阳一中第一次段考)如图为某地一生态工程建设模式图，请据图回答有关问题：‎ ‎(1)该生态工程模式的最大优点是____________________________________。该生态工程种植不同的农作物、果树、苗木，饲养牛、猪、鸡等多种畜禽，这体现了生态工程的______________原理；各种粪便可作为沼气发酵的原料，体现了生态工程的__________________________原理。‎ ‎(2)该生态工程中，处于第二营养级的生物除鸡、奶牛、鱼外还有________________________________。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其________________________________。‎ 解析：(1)图中生态工程能够实现能量和物质的分层多级利用(或提高物质和能量的利用率)，减少环境污染。该生态工程中有不同的农作物、果树、苗木和多种畜禽，体现了生态工程的物种多样性原理；各种粪便可作为沼气发酵的原料，体现了生态工程的物质循环再生原理。(2)图示生态工程中，农作物、果树、苗木是第一营养级，鸡、奶牛、鱼、猪、人都可作为第二营养级。养鱼时，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量。‎ 答案：(1)实现能量和物质的分层多级利用(或提高物质和能量的利用率)，减少环境污染　物种多样性(或整体性)　物质循环再生 ‎(2)猪、人　环境容纳量(K值)‎ ‎3．(2017·山东潍坊寿光中学质检)实施西部大开发，要切实搞好生态环境保护和建设，大力开展植树种草、治理水土流失、防治沙漠化等。‎ 材料一：据计算，维持一个6口人的牧民家庭生活所需食物，需饲养35～40头牛，其中一半必须是母牛，以提供牛奶和繁殖小牛，其余为2～3头公牛，15～18头小母牛和几头小公牛。这一畜群所需的牧场面积取决于降雨量(因降雨量影响产草量)，在降雨量为250 mm地区，约需400公顷放牧地。‎ 材料二：“退耕还林工程”囊括25个省(区、市)和新疆生产建设兵团，共1 897个县(含市、区、旗)。到2010年，完成退耕地造林1 467万hm2，宜林荒山荒地造林1 733万hm2，‎ 陡坡耕地基本退耕还林，严重沙化耕地基本得到治理，工程区林草覆盖率增加4.5个百分点，工程治理地区的生态状况得到较大改善。‎ ‎(1)在生态工程中，人类应用了__________________等学科的基本原理和方法，促进了人类社会和自然环境的和谐发展。‎ ‎(2)在西部地区“退耕还林还草”的目的是________________，从而能够提高生态系统的自我调节能力，这个过程遵循的原理是________________________________________________________________________。‎ ‎(3)根据________________________原理可知，西部地区的草场，要注意合理放牧，需要考虑______________________，因为若超过其限度，就会引起________________________。‎ ‎(4)一般来说，生态工程的目标除了治理环境污染之外，主要是对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行____________________。‎ 解析：(1)在生态工程中人类应用了生态学和系统学等学科的基本原理和方法，促进了人类社会和自然环境的和谐发展。(2)“退耕还林还草”的目的是增加当地物种多样性，其遵循的是物种多样性原理。(3)西部地区的草场，要注意合理放牧，需要考虑环境承载力，因为若超过其限度，就会引起系统的失衡和破坏，需遵循的是协调与平衡原理。(4)生态工程的目标除了治理环境污染之外，主要是对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。‎ 答案：(1)生态学和系统学 ‎(2)增加当地物种多样性　物种多样性原理 ‎(3)协调与平衡　环境承载力　系统的失衡和破坏 ‎(4)生态恢复 课时作业 ‎1．如图为设计试管婴儿的过程，据图回答下列问题：‎ ‎(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是________(用标号表示)。‎ ‎(2)试管婴儿主要是解决______________问题，设计试管婴儿用于________________的治疗。‎ ‎(3)两者都是__________受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过________移植，都是________生殖。‎ 答案：(1)④　(2)不孕夫妇的生育　白血病、贫血症等疾病　(3)体外　胚胎　有性 ‎2．(2017·亳州模拟)供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。下面是治疗性克隆的过程图解。‎ ‎(1)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。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，究其本质原因是基因的________________。‎ ‎(2)重组的新细胞经过发育，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用________________技术。‎ ‎(3)若将上述技术用于白血病病人的骨髓移植，图中患者是O型血，提供卵细胞的女性是AB型血，则骨髓移植成功后患者的血型是________型。‎ ‎(4)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)全能性　选择性表达 ‎(2)胚胎分割 ‎(3)O ‎(4)解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 ‎3．(2017·济南模拟)由李建远教授率领的科研团队，在山东烟台毓璜顶医院成功克隆出5枚符合国际公认技术鉴定指标的人类囊胚。实验流程如图(字母表示操作技术或生理过程)。据图回答相关问题：‎ ‎(1)A过程中，采取的关键措施是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)B过程中，李建远教授采用三维立体偏振光纺锤体成像系统对核DNA精确定位后，再用微激光对卵子的某一结构打孔，才能精确剔除卵子细胞核。这一结构主要是指(　　)‎ A．放射冠　　　　　　　 B．透明带 C．卵细胞膜 D．核膜 ‎(3)在培养皮肤成纤维细胞和淋巴细胞时，往往会发生细胞接触抑制现象，需要用______________________等处理。为了保证培养过程中无菌、无毒的环境，通常还要在细胞培养液中添加一定量的________。‎ ‎(4)C表示________________技术，D过程往往需要使用物理或化学方法激活，其中完成的细胞增殖方式是____________。‎ ‎(5)通过克隆胚胎进而用其衍生而来的器官来取代患者本人病变的器官，就会避免免疫排斥反应，根本原因是__________________________。‎ 答案：(1)注射促性腺激素　(2)B ‎(3)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　抗生素 ‎(4)核移植　有丝分裂 ‎(5)遗传物质完全相同 ‎4．(2017·开封模拟)如图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请分析回答下列问题：‎ ‎(1)该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理和________________等。‎ ‎(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)。从群落结构分析，这种养殖模式的优点是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的__________________________(信息类型)传递在农业生产中的应用。‎ ‎(4)流入该生态农业园的总能量有__________________________和人工输入的能量。生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)根据图示，用箭头表示生态系统三类生物成分之间的能量流动关系。‎ 　　　　 答案：(1)协调与平衡原理 ‎(2)充分利用了生态系统的空间和食物资源 ‎(3)化学信息 ‎(4)稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能　实现了生态系统物质和能量的多级利用、减少了环境污染 ‎(5)‎