第14单元 第3课时 蛋白质工程和生物技术的安全性与伦理问题（课件）-【创新方案】2026年高考生物一轮复习（单选版）

蛋白质工程和生物技术的安全性与伦理问题 第3课时 5.2.1　概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质 5.2.2　举例说明依据人类需要对原有蛋白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程 课标要求 6.1.1　举例说出日常生活中的转基因产品 6.1.2　探讨转基因技术在应用过程中带来的影响 6.2.1　举例说出生殖性克隆人面临的伦理问题 6.2.2　分析说明我国为什么不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 6.3.1　举例说明历史上生物武器对人类造成了严重的威胁与伤害 6.3.2　认同我国反对生物武器及其技术和设备的扩散 目录 再认再现——教材基础落实 课时跟踪检测 互动课堂——核心深化学习 再认再现——教材基础落实 一、蛋白质工程的原理和应用 1.基础知识判断 (1)蛋白质工程是在分子水平上，对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。 ( ) (2)蛋白质工程可以合成自然界中不存在的蛋白质。 ( ) (3)蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是涉及多学科的综合科技工程。 ( ) (4)将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，延长保存时间，属于蛋白质工程的应用。 ( ) (5)通过改造某些调控光合作用的酶，可以提高光合作用的效率。 ( ) √ × √ √ √ 基础 蛋白质分子的结构规律及其与__________的关系 目的 获得满足人类生产和生活需求的________ 手段 通过____________基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质 2.基本概念梳理 (1)蛋白质工程的概念 生物功能 蛋白质 改造或合成 (2)蛋白质工程的基本思路 蛋白质结构 氨基酸序列 脱氧核苷酸序列 (3)蛋白质工程的应用 ①医药工业方面：研发药物，如延长干扰素的保存时间；降低小鼠单克隆抗体诱发免疫反应的强度。 ②其他工业方面：改进___的性能或开发新的_________。 ③农业方面：通过改造某些_____________________，增加粮食产量；通过改造微生物______________，增强防治病虫害的效果。 酶 工业用酶 参与调控光合作用的酶 蛋白质的结构 二、生物技术的安全性与伦理问题 1.基础知识判断 (1)通过转基因技术生产药物只是转基因微生物方面的应用。 ( ) (2)如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不会存在安全性问题。 ( ) (3)中国政府不允许进行任何生殖性克隆人实验。 ( ) (4)生殖性克隆人冲击了现有的一些有关婚姻、家庭和两性关系的伦理道德观念。 ( ) (5)天花病毒、波特淋菌、霍乱弧菌和炭疽杆菌都可以用来制造生物武器。 ( ) √ × √ × √ 2.基本概念梳理 (1)转基因产品的安全性 项目 治疗性克隆 生殖性克隆 概念 利用克隆技术产生__________________ _______，用它们来修复或替代受损的细胞、组织和器官，从而达到________的目的 通过克隆技术产生独立生存的新个体 目的 用于医学研究或治疗疾病 用于生育，产生新个体 水平 _____水平 个体水平 联系 都属于无性生殖，产生的新个体或新组织的遗传物质均不发生变化 (2)关注生殖性克隆人 ①治疗性克隆和生殖性克隆的比较 特定的细胞、组织和器官 治疗疾病 细胞 ②生殖性克隆人与治疗性克隆的主要过程 (3)试管婴儿与设计试管婴儿的异同点 不同点 技术手段 设计试管婴儿在胚胎移植前需要进行___________(如诊断血型、性别、HLA的类型等)，试管婴儿不需进行遗传学诊断。如下图，设计试管婴儿比试管婴儿多了d过程： 应用 试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症等疾病的治疗 相同点 都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖 遗传学诊断 (4)生物武器 ①种类：致病菌类：炭疽杆菌、霍乱弧菌等。病毒类：天花病毒、某些动物的痘病毒、通过基因工程改造的流感病毒等。________类：肉毒杆菌毒素等。 ②特点：致病能力___，攻击范围___。 ③散布途径：可以直接或者通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布，经由呼吸道、消化道和皮肤等侵入人、畜体内，造成大规模伤亡，也能大量损害植物。 生化毒剂 强 广 融通大概念——建构知识体系 互动课堂——核心深化学习 [题点全练] 1.(2025·广州模拟)蛋白质工程开创了按照人类意愿改造、创造符合人类需要的蛋白质的新时代。下列关于蛋白质工程的叙述，正确的是(　 ) A.蛋白质工程的操作对象是蛋白质 B.蛋白质工程需要改造或合成蛋白质的编码基因 C.对干扰素的改造无需考虑其空间结构 D.蛋白质工程需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列 核心点(一)　蛋白质工程 √ 解析：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，A错误，B正确；干扰素的功能与其空间结构有关，因此对干扰素进行改造需要考虑其空间结构，C错误；由题意可知，改造干扰素时，蛋白质工程不需要改变蛋白质分子的所有氨基酸序列，D错误。 2.某种病毒通过其表面刺突蛋白(S蛋白)的受体结合域(RBD)与人体细胞表面的ACE2受体相互作用，侵入人体细胞。研究人员设计并合成了一种自然界不存在的LCB1蛋白药物，可识别并紧密结合S蛋白的RBD，以干扰该病毒的感染。下列叙述错误的是 (　 ) A.LCB1可能与ACE2受体的某些区域结构类似 B.LCB1可以依据S蛋白的RBD结构进行设计 C.LCB1是通过细胞中原有的基因表达产生的 D.LCB1设计和合成是通过蛋白质工程实现的 √ 解析：由题干信息可知，S蛋白的RBD与人体细胞表面的ACE2受体相互作用；而LCB1可识别并紧密结合S蛋白的RBD，阻止S蛋白的RBD与ACE2受体结合，这说明LCB1可能与ACE2受体的某些区域结构类似，LCB1可以依据S蛋白的RBD结构进行设计，A、B正确。LCB1是人工设计并合成的一种自然界不存在的蛋白质，故LCB1并不是通过细胞中原有的基因表达产生的，而基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，故LCB1设计和合成是通过蛋白质工程实现的，C错误，D正确。 3.(2025·南京一模)嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)是癌症治疗的研究热点。其原理是将CAR基因导入T细胞获得CAR-T，进而表达出特异性更强的癌细胞抗原受体蛋白(CAR)。相比自然状态下的细胞毒性T细胞，CAR-T对肿瘤细胞的杀伤性、靶向性更强，治疗流程如下图。下列叙述正确的是 (　 ) A.步骤②属于生物工程中的细胞工程 B.CAR-T细胞的CAR能特异性识别并杀伤癌细胞 C.步骤④可选用动物病毒或噬菌体作为载体 D.步骤⑤需定期更换培养液以补充营养物质并清除代谢废物 √ 解析：分析题意，步骤②是根据靶抗原设计CAR结构，是从蛋白质的预期结构开始，属于蛋白质工程，A错误；CAR是受体，受体只有识别作用，没有杀伤癌细胞的功能，B错误；将CAR基因导入T细胞不能用噬菌体作为载体，C错误；步骤⑤需定期更换培养液，以补充营养物质并清除代谢废物，D正确。 4.近年来，蛋白质工程与基因工程的结合使得干扰素生物工程的研究取得了更大的进展。回答下列有关生物工程生产干扰素的问题。 (1)根据人们对干扰素结构和功能上的需求，将干扰素的第17位半胱氨酸替换成丝氨酸，这种生物工程属于___________。  (2)可通过点突变技术使干扰素基因中的碱基对发生改变，将改造后的基因与载体构建成_____________后导入大肠杆菌生产干扰素。干扰素是一种糖蛋白，在大肠杆菌内不能加糖基团，这是因为__________ _____________________________________________________。 用家蚕来生产干扰素更为理想，生产过程中，用到了家蚕核型多角体病毒(NPV)，NPV的作用是充当基因工程的_____。  蛋白质工程 基因表达载体 糖基团是在内质网中加入的，大肠杆菌为原核生物，细胞中无内质网 载体 (3)人们设想，如果能将干扰素基因导入哺乳动物的受精卵，再将受精卵进行_____________至桑葚胚或囊胚阶段，然后进行_________。可从转基因动物分泌的乳汁中获得干扰素，人们把这种转基因动物称为________________。 若该设想变为现实，则干扰素的活性及产量均会大幅提高。 早期胚胎培养 胚胎移植 乳腺生物反应器 [题后悟法] 蛋白质工程与基因工程的区别和联系 项目 蛋白质工程 基因工程 区别 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列或合成新基因→获得所需要的蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定 实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的类型或生物产品 结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质 联系 ①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程； ②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造 [题点全练] 题点1　生物技术的安全性 1.(2023·北京高考)抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标的是(　 ) A.在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子 B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂 C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植 D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带 核心点(二)　生物技术的安全性与伦理问题 √ 解析：大面积种植转基因作物并使用杀虫剂会导致不含抗性基因的害虫大量死亡，抗性基因频率会越来越高，B符合题意。在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子；转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植；转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带等措施均会减少对害虫的杀伤力，会使一部分害虫体内的非抗性基因保留下来，有利于保持抗性基因与非抗性基因的基因频率相对稳定，使转基因抗虫棉保持抗虫效果，A、C、D不符合题意。 2.下列关于生物武器的叙述，错误的是 (　 ) A.相对于常规武器、核武器和化学武器等，生物武器最大的特点是携带和投放简单 B.生物武器对人的危害不仅有身体上的，还有心理上的 C.中国坚决支持禁止生物武器的主张，奉行不发展、不生产、不储存生物武器的政策，并反对生物武器的扩散 D.现代生物武器的防护，主要包括预警体系、防控体系和疫苗库 解析：相对于常规武器、核武器和化学武器，生物武器最大的特点是致病能力强、攻击范围广，A错误。 √ 3.炭疽杆菌造成感染者死亡率极高的主要原因之一是它能产生两种成分为蛋白质的内毒素。有科学家将该菌的大型环状DNA分子破坏，该菌仍能产生内毒素。下列对炭疽杆菌的叙述，不正确的是 (　 ) A.炭疽杆菌合成的内毒素属于代谢产物 B.控制内毒素合成的基因位于炭疽杆菌的拟核中 C.如将炭疽杆菌用于军事用途或恐怖活动，则属于生物武器 D.将蜡样芽孢杆菌改造成像炭疽杆菌一样的致病菌需要通过转基因技术 √ 解析：炭疽杆菌合成的内毒素属于代谢产物，A正确；大型环状DNA位于拟核，破坏大型环状DNA分子，该菌仍能产生内毒素，说明控制内毒素合成的基因位于炭疽杆菌的质粒中，B错误；如将炭疽杆菌用于军事用途或恐怖活动，则属于生物武器，C正确；将蜡样芽孢杆菌改造成像炭疽杆菌一样的致病菌需要利用转基因技术实现，D正确。 题点2　生物技术的伦理问题 4.(2023·浙江1月选考)以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是(　 ) A.试管婴儿技术应全面禁止 B.治疗性克隆不需要监控和审查 C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险 D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验 √ 解析：试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A错误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B错误；生殖性克隆会引起严重的道德、伦理、社会和法律问题，C错误。 5.世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿在某大学医学院诞生。这项研究用到了能够精确定位并修饰基因的基因编辑技术，即基因编辑时用约为头发二十分之一细的针把Cas9蛋白和特定的RNA引导序列注入受精卵中，对CCR5基因进行修改，预期婴儿出生后能天然抵抗人类免疫缺陷病毒。关于该技术的安全性问题，下列说法不正确的是 (　 ) A.基因编辑时，引导序列可能发生变异，导致剪切错误，造成不可预知的后果 B.经过基因编辑的个体，有可能影响基因选择性表达，而导致其他疾病的产生 C.将基因编辑技术应用于治疗性克隆，符合人类伦理道德 D.只要加强监管、完善法律法规、完善技术手段，不需担心基因编辑技术的安全性 √ 解析：基因编辑时，引导序列可能发生变异，导致剪切错误，造成不可预知的后果，A正确；经过基因编辑的个体，其基因的序列发生改变，有可能影响基因的选择性表达，而导致其他疾病的产生，B正确；将基因编辑技术应用于治疗性克隆，符合人类伦理道德，C正确；即使加强监管、完善法律法规、完善技术手段，但基因编辑技术仍存在一定的安全性问题，D错误。 6.第三代试管婴儿技术也称胚胎植入前遗传学诊断(PGD)，是在试管婴儿技术基础上出现的。精子和卵子形成受精卵发育成早期胚胎后，要在植入子宫前进行基因检测，再进行胚胎移植。目前PGD能诊断一些单基因缺陷引发的疾病，如血友病等。回答有关问题： (1)试管婴儿技术包括_________、早期胚胎培养和胚胎移植。 解析：(1)试管婴儿技术包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植。  体外受精 (2)试管婴儿技术操作时，首先要采集卵子。在采集卵子之前，需要给母体注射适量的促性腺激素，目的是_________________。从母体的卵巢中采集的卵子_____(填“能”或“不能”)直接参与受精作用。在精子入卵后，_________会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。  解析：(2)试管婴儿技术操作时，给母体注射适量的促性腺激素，目的是促进母体超数排卵，获得更多的卵细胞。从卵巢中采集的卵子不能直接参与受精作用，需在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。在精子入卵后，卵细胞膜会立即发生生理反应，拒绝其他精子再进入卵内。 促进母体超数排卵 不能 卵细胞膜 (3)受精卵发育成4或8细胞胚时，若要进行血友病基因检测，可采用的检测技术有_____________________ (答出2点)。 解析：(3)受精卵发育成4或8细胞胚时，若要进行血友病基因检测，可采用PCR技术对目标基因进行扩增，或制备分子探针进行(DNA)分子杂交。 (DNA)分子杂交、PCR (4)随着第三代试管婴儿技术的不断发展，将为不孕及基因缺陷患者带来福音。如果滥用该技术，将会对社会产生负面影响，滥用的表现有________________(答出一点即可)。  解析：(4)滥用第三代试管婴儿技术的表现有设计婴儿的性别。 设计婴儿的性别 [题后悟法] 1.生物武器的特点 (1)致命性、传染性强：一旦发生病例，易在人群中迅速传染流行，造成人员伤亡，甚至造成社会恐慌。 (2)生物专一性：生物武器可以使人、牲畜感染得病，并能危及生命，但是不破坏无生命物体，如武器装备、建筑物等。 (3)污染面广：现代生物武器可将生物战剂分散成气溶胶状，可造成大面积污染。 (4)有潜伏期：在适当条件下，有的致命微生物可以存活相当长的时间，如炭疽杆菌芽孢在阴暗、潮湿的土壤中甚至可以存活10年。 (5)难以发现：生物战剂气溶胶无色、无味，不容易被发现，若在夜间或多雾时偷偷使用就更难及时发现。 (6)传播途径多：呼吸、饮食、皮肤接触、昆虫叮咬等。 2.试管婴儿与克隆 (1)试管婴儿与设计试管婴儿技术的主要区别是设计试管婴儿多了胚胎移植前的遗传学诊断过程。 (2)试管婴儿技术与克隆技术在技术环节上的主要差异是前者需要经过体外受精，后者需要用到细胞核移植技术。 (3)试管婴儿技术属于有性生殖，克隆技术属于无性生殖。 (4)治疗性克隆与生殖性克隆过程中胚胎的处理方式不相同。治疗性克隆获得的早期胚胎主要用于获得胚胎干细胞，然后诱导胚胎干细胞分化出所需的特定的细胞、组织和器官；在生殖性克隆过程中，获得的胚胎移入母体的子宫内发育成婴儿。 根据下面的材料回答下列问题 害虫损伤番茄的叶片后，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，导致害虫因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。 主攻学困点——强化规范表达 1.在种植了这种转基因玉米的农田中，杂草是否也会出现抗玉米螟性状?原因是什么? 提示：不会。不同物种之间存在生殖隔离，玉米的花粉不能传递给杂草(或会。蛋白酶抑制剂基因通过玉米的花粉传递给杂草，使杂草获得抗虫基因，从而表现出抗玉米螟性状)。 2.抗玉米螟玉米具有显著的生态效应。你认为种植该玉米的农田是否还需要进行防虫管理?理由是什么? 提示：需要。转基因玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他玉米害虫。 3.有人对食用该玉米的安全性表示担忧，你认为这种担忧有无道理?请简要说明理由。 提示：有道理。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蛋白酶的活性，影响人体健康(或没有道理。人体蛋白酶与玉米螟蛋白酶结构不同，玉米中的蛋白酶抑制剂对人体蛋白酶无影响)。 课时跟踪检测 (单击进入电子文档) $$