高中生物選修3知識點總結(jié)

選修3《現(xiàn)代生物科技專題》知識點總結(jié)

專題1基因工程基因工程的概念

基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷

酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶

(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間的磷酸二酯鍵連接起來；

而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

(2)與DNA聚合酶作用的異同:

DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA模板連接的對象相同點作用實質(zhì)雙鏈不要模板2個DNA片段單鏈要模板單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上形成磷酸二酯鍵化學(xué)本質(zhì)蛋白質(zhì)3.“分子運輸車”載體（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)

狀DNA分子。

（3）其它載體：λ噬菌體的衍生物、動植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴增目的基因

（1）PCR的含義：是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。（2）目的：獲取大量的目的基因（3）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（4）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈為單鏈；

第二步：冷卻到55～60℃，引物與兩條單鏈DNA結(jié)合；

第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成。

n

（5）特點：指數(shù)(2)形式擴增

第二步：基因表達載體的構(gòu)建(核心)

1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。2.組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因

（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

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（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。

第三步：將目的基因?qū)�入受體細胞_

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)�入植物細胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。將目的基因?qū)�入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。方法的受體細胞多是受精卵。

將目的基因?qū)�入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca2+處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。3.重組細胞導(dǎo)入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。第四步：目的基因的檢測和表達

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交(DNA-DNA)技術(shù)。2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA，方法是采用分子雜交(DNA-RNA)技術(shù)。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是采用抗原抗體雜交技術(shù)。4.有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定。如生物抗蟲或抗病的鑒定等。（三）基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)�入病人體內(nèi)，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。

4.基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異�；驍y帶病原體。（四）蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）

轉(zhuǎn)錄翻譯

蛋白質(zhì)工程的基本途徑：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列

找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）★蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別

專題2細胞工程（一）植物細胞工程

1.理論基礎(chǔ)（原理）：細胞全能性

全能性表達的難易程度：受精卵＞生殖細胞＞干細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（1）過程：離體的植物器官、組織或細胞—→愈傷組織—→試管苗—→植物體

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（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。（3）地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。（二）動物細胞工程1.動物細胞培養(yǎng)

（1）概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，

讓這些細胞生長和繁殖。

（2）動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白

酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。

（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁

細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，以防培養(yǎng)過程中的污染。

此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。

②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

（5）動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細胞。2.動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物

（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。

（2）選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。卵細胞的細胞質(zhì)可使體細胞細胞核全能性得到表達。（3）體細胞核移植的大致過程是：（右圖）

核移植

胚胎移植

（4）體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：

①加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育；②保護瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。

（5）體細胞核移植技術(shù)存在的問題：

克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動物細胞融合

（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩

個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。

（2）動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動物細胞融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類

似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。

（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種

培育的重要手段。4.單克隆抗體

（1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。（2）單克隆抗體的制備過程：

兩次篩選:第一次篩選出雜交瘤細胞，第二次篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細胞。（3）雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。

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（4）單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。

（5）在腹腔內(nèi)增殖的優(yōu)點：不需要特定的培養(yǎng)基，不需要嚴格的外界條件。（6）篩選的時候用：特定的選擇性培養(yǎng)基進行篩選�？乖�注入小鼠體內(nèi)

分離

B淋巴細胞骨髓瘤細胞

細胞融合

雜交瘤細胞

細胞培養(yǎng)

選擇培養(yǎng)細胞小鼠內(nèi)培養(yǎng)基

體內(nèi)培養(yǎng)體外培養(yǎng)

從腹水提取從培養(yǎng)液提取

單克隆抗體

（5）單克隆抗體的作用：

①作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。

②用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”（借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用），也有少量用于治療其它疾病。

專題3胚胎工程〖3.1體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育〗

胚胎工程的建立

場所：睪丸的曲細精管

時間：從初情期開始，到生殖機能衰退

精子的發(fā)生1）精原細胞→多個初級精母細胞（通過數(shù)次有絲分裂）

過程2）1個初級精母細胞→2個次級精母細胞→4個精子細胞（通過減數(shù)分裂，即MI和MII）

3）精子細胞→精子（通過變形）

場所：卵巢

時間：從胎兒時期開始（胎兒時期完成了卵泡的形成和在卵巢內(nèi)的儲備）卵子的發(fā)生1）卵原細胞→初級卵母細胞

過程2）1個初級卵母細胞→1個次級卵母細胞＋第一極體（排卵前后完成）

3）1個次級卵母細胞→1個卵子＋第二極體（精子和卵子結(jié)合過程中完成）

概念：精子和卵子結(jié)合成合子（受精卵）的過程。受精場所：雌性的輸卵管內(nèi)

1）受精前的準備階段1：精子獲能

過程2）受驚前的準備階段2：卵子的準備（到減數(shù)第二次分裂中期，具備與精子受精的能力）

a.精子穿越放射冠和透明帶：頂體反應(yīng)，透明帶反應(yīng)

3）受精階段b.進入卵黃膜：卵黃膜封閉作用

c.原核形成和配子結(jié)合

卵裂期：細胞在透明帶中進行有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。早期胚胎發(fā)育桑椹胚：胚胎細胞達32個左右，每一個細胞都是全能細胞

囊胚：有囊胚腔，出現(xiàn)孵化過程。內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。滋養(yǎng)層將發(fā)育成胎膜和胎盤。

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原腸胚：內(nèi)細胞團細胞形成外胚層和內(nèi)胚層，滋養(yǎng)層發(fā)育成胎膜和胎盤，內(nèi)胚層包圍著原腸腔

〖3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng)〗

試管動物技術(shù)：通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育為早期胚胎（桑葚胚或囊胚）后，

再經(jīng)移植產(chǎn)生后代的技術(shù)。

方法一：用促性腺激素處理，使其超數(shù)排卵，從中輸卵管沖取精子（針對

卵母細胞的采集實驗動物，家畜豬、羊等）

方法二：從屠宰母畜卵巢中采集

方法三：借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡、腹腔鏡等工具直接從活體母畜

卵巢中吸取（針對大家畜或大型動物，如牛）體外受精卵母細胞的培養(yǎng)：在體外人工培養(yǎng)成熟

精子的采集：方法有假陰道法、手握法和電刺激法等

精子的獲能：方法有培養(yǎng)法（通過獲能培養(yǎng)液）、化學(xué)誘導(dǎo)法（通過肝素或鈣離子載體A23187）

獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫�溶�?/p>

受精：獲能的精子＋培養(yǎng)成熟的卵子完成受精胚胎早期培養(yǎng)條件：受精卵在發(fā)育培養(yǎng)液中培養(yǎng)

培養(yǎng)液成分：無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等

〖3.3胚胎工程的應(yīng)用及前景〗

概念：是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其他方式得到的胚胎，移植到

同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體叫供體（遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀），接受胚胎的個體叫受體（有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力）。應(yīng)用：胚胎移植是轉(zhuǎn)基因、核移植、或體外受精等技術(shù)的最后一道“工序”現(xiàn)狀：在牛的胚胎移植中，技術(shù)方法更為簡便、實用。

意義：可充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體繁殖潛力。供體主要職能只是產(chǎn)生優(yōu)良特性的胚胎，縮短繁殖周期

胚胎移植成功與否關(guān)系到：供體和受體的生理狀況

胚胎移植1）供、受體生殖器官的生理變化相同，為胚胎提供相同的生理環(huán)境

生理學(xué)基礎(chǔ)2）早期胚胎沒有與母體子宮建立組織聯(lián)系，為胚胎收集提供可能

3）受體對外來胚胎基本不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，為胚胎的存活提供可能

4）胚胎能與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但其遺傳物質(zhì)在孕育過程中不受影響1）供、受體的選擇和處理（使用激素進行同期發(fā)情處理、（促性腺激素）超數(shù)排卵處理）2）配種或人工受精

基本程序3）胚胎收集（沖卵（早期胚胎））、檢查（胚胎發(fā)育到桑椹胚或囊胚）、培養(yǎng)或保存（－196℃的液氮）

4）胚胎移植：手術(shù)法（引出子宮和卵巢將其注入）；非手術(shù)法（用移植管將其送入子宮）5）移植后的檢查（是否妊娠）等

概念：指采用機械方法將早期胚胎切割成2、4或8等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

儀器設(shè)備：實體顯微鏡和顯微操作儀意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。

操作程序1）選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培養(yǎng)皿

胚胎分割2）用分割針或分割刀切開胚胎，吸出半個，注入空透明帶或直接將裸半胚移植給受體。分割囊胚時要將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。此時還可用分割針分割滋養(yǎng)層，

做胚胎DNA分析性別鑒定。

局限：剛出生的動物體重偏低，毛色和斑紋上存在差異，同卵多胎的可能性有限。

概念：由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞。簡稱ES或EK細胞。特點形態(tài)上：體積小、細胞核大、核仁明顯

功能上：具有發(fā)育的全能性，即可分化為成年動物體任何一種組織細胞；在體外可

胚胎干細胞增殖而不發(fā)生分化；可冷凍保存；可進行遺傳改造

1）移植ES細胞修復(fù)壞死或退化部位，治愈糖尿病、肝(心)衰竭、成骨不良等病癥

意義2）ES細胞體外誘導(dǎo)分化，可培育人造組織器官，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題

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3）ES細胞在牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等分化誘導(dǎo)因子作用下可向不同類型組織細胞分化

（一）動物胚胎發(fā)育的基本過程

1、胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。（二）胚胎干細胞

3、胚胎干細胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；

③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；（三）胚胎工程的應(yīng)用

1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)

不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在8-16個細胞階段移植。)專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題（一）轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論：(1)基因生物與食物安全：

反方觀點：反對“實質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點：有安全性評價、科學(xué)家負責(zé)的態(tài)度、無實例無證據(jù)(2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響

反方觀點：擴散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造

成“基因污染”

正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限(3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護農(nóng)田土壤環(huán)境（二）生物技術(shù)的倫理問題

(1)克隆人：兩種不同觀點，多數(shù)人持否定態(tài)度。

否定的理由：克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等

傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人。

肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實踐才

能使之成熟。

中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性

克隆人的實驗。

(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點，多數(shù)人持認可態(tài)度。

否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余

胚胎，無異于“謀殺”。

肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細胞并不會

對試管嬰兒造成損傷。

(3)基因身份證：

否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠等

嚴重后果。

肯定的理由：通過基因檢測可以及早采取預(yù)防措施，適時進行治療，達到挽救患者生命的目的。（三）生物武器

(1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。

(3)特點：致病力強、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時間長等。(4)禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度

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選修3易考知識點背誦

專題1基因工程

基因工程的概念

基因工程是指按照人們的愿望，進行嚴格的設(shè)計，通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，又叫做DNA重組技術(shù)。

（一）基因工程的基本工具

1.“分子手術(shù)刀”限制性核酸內(nèi)切酶（限制酶）（1）來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

（2）功能：能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部

位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，因此具有專一性。

（3）結(jié)果：經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。2.“分子縫合針”DNA連接酶

(1)兩種DNA連接酶（EcoliDNA連接酶和T4-DNA連接酶）的比較：①相同點：都縫合磷酸二酯鍵。

②區(qū)別：EcoliDNA連接酶來源于T4噬菌體，只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間

的磷酸二酯鍵連接起來；而T4DNA連接酶能縫合兩種末端，但連接平末端的之間的效率較低。

(2)與DNA聚合酶作用的異同:DNA聚合酶只能將單個核苷酸加到已有的核苷酸片段的末

端，形成磷酸二酯鍵。DNA連接酶是連接兩個DNA片段的末端，形成磷酸二酯鍵。3.“分子運輸車”載體

（1）載體具備的條件：①能在受體細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存。

②具有一至多個限制酶切點，供外源DNA片段插入。③具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。

（2）最常用的載體是質(zhì)粒,它是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡單的、獨立于細菌染色體之外，并具

有自我復(fù)制能力的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

（3）其它載體：噬菌體的衍生物、動植物病毒

(二)基因工程的基本操作程序

第一步：目的基因的獲取

1.目的基因是指：編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。

2.原核基因采取直接分離獲得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有反轉(zhuǎn)錄法_和化學(xué)合成法_。3.PCR技術(shù)擴增目的基因（1）原理：DNA雙鏈復(fù)制

（2）過程：第一步：加熱至90～95℃DNA解鏈；第二步：冷卻到55～60℃，引物結(jié)合到互補DNA鏈；第三步：加熱至70～75℃，熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始互補鏈的合成。第二步：基因表達載體的構(gòu)建

1.目的：使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳至下一代，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。

2.組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因

（1）啟動子：是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。

（2）終止子：也是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。

（3）標記基因的作用：是為了鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。常用的標記基因是抗生素基因。第三步：將目的基因?qū)�入受體細胞_

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

將目的基因?qū)�入植物細胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次還有基因槍法和花粉管通道法等。

將目的基因?qū)�入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細胞多是受精卵。

將目的基因?qū)�入微生物細胞：原核生物作為受體細胞的原因是繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少，最常用的原核細胞是大腸桿菌，其轉(zhuǎn)化方法是：先用Ca處理細胞，使其成為感受態(tài)細胞，再將重組表達載體DNA分子溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。

3.重組細胞導(dǎo)入受體細胞后，篩選含有基因表達載體受體細胞的依據(jù)是標記基因是否表達。第四步：目的基因的檢測和表達

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。

2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是采用用標記的目的基因作探針與mRNA雜交。

3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的抗體進行抗原－抗體雜交。

4.有時還需進行個體生物學(xué)水平的鑒定。如轉(zhuǎn)基因抗蟲植物是否出現(xiàn)抗蟲性狀。

2+

（三）基因工程的應(yīng)用

1.植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物，利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)。2.動物基因工程：提高動物生長速度、改善畜產(chǎn)品品質(zhì)、用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物。3.基因治療：把正常的外源基因?qū)�入病人體內(nèi)，使該基因表達產(chǎn)物發(fā)揮作用。

（四）蛋白質(zhì)工程的概念

蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。（基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)）

轉(zhuǎn)錄翻譯

專題2細胞工程

（一）植物細胞工程

1.理論基礎(chǔ)（原理）：細胞全能性

全能性表達的難易程度：受精卵＞生殖細胞＞干細胞＞體細胞；植物細胞＞動物細胞2.植物組織培養(yǎng)技術(shù)

（1）過程：離體的植物器官、組織或細胞—→愈傷組織—→試管苗—→植物體

（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體育種、細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)。（3）地位：是培育轉(zhuǎn)基因植物、植物體細胞雜交培育植物

新品種的最后一道工序。

3.植物體細胞雜交技術(shù)（1）過程：

（2）誘導(dǎo)融合的方法：物理法包括離心、振動、電刺激等。化學(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。（3）意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。

（二）動物細胞工程1.動物細胞培養(yǎng)

（1）概念：動物細胞培養(yǎng)就是從動物機體中取出相關(guān)的組

織，將它分散成單個細胞，然后放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細胞生長和繁殖。

（2）動物細胞培養(yǎng)的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼

齡動物的器官或組織）→剪碎→用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞→制成細胞懸液→轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進行原代培養(yǎng)→貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續(xù)傳代培養(yǎng)。

（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細

胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養(yǎng)需要滿足以下條件①無菌、無毒的環(huán)境：培養(yǎng)液應(yīng)進行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素，

以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害。

②營養(yǎng)：合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入

血清、血漿等天然成分。

③溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。

④氣體環(huán)境：95%空氣＋5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的pH。

（5）動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用：制備病毒疫苗、制備單克隆抗體、檢測有毒物質(zhì)、培養(yǎng)

醫(yī)學(xué)研究的各種細胞。

2.動物體細胞核移植技術(shù)和克隆動物

（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。（2）選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。

（3）體細胞核移植的大致過程是：（右圖）

核移植

胚胎移植

（4）體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用：

①加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育；②保護瀕危物種，增大存活數(shù)量；③生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；④作為異種移植的供體；⑤用于組織器官的移植等。

（5）體細胞核移植技術(shù)存在的問題：

克隆動物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。3.動物細胞融合

（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結(jié)合形成一個細胞的過程。

融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。（2）動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動物細胞融合的方法與植

物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、

腫瘤和生物新品種培育的重要手段。（4）動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較：比較項目細胞融合的原理細胞融合的方法誘導(dǎo)手段用法植物體細細胞膜的流動性去除細胞壁后誘離心、電刺激、克服了遠緣雜交胞雜交導(dǎo)原生質(zhì)體融合振動，聚乙二醇的不親和性，獲得等試劑誘導(dǎo)雜種植株除應(yīng)用植物細胞動物細胞細胞膜的流動性使細胞分散后誘制備單克隆抗體雜交手段外，再加融合導(dǎo)細胞融合的技術(shù)之一滅活的病毒誘導(dǎo)

4.單克隆抗體

（1）抗體：一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低、純度低、特異性差。

（2）單克隆抗體的制備過程：

抗原注入小鼠體內(nèi)分離B淋巴細胞細胞融合雜交瘤細胞細胞培選擇培養(yǎng)細胞注入小體內(nèi)培養(yǎng)從腹水提取單克隆抗體培養(yǎng)基體外培養(yǎng)從培養(yǎng)液提骨髓瘤細胞（3）雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產(chǎn)生專一的抗體。（4）單克隆抗體的優(yōu)點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。

（5）單克隆抗體的作用：

①作為診斷試劑：準確識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合，

具有準確、高效、簡易、快速的優(yōu)點。②用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導(dǎo)彈”，也有少量

用于治療其它疾病。

專題3胚胎工程

（一）動物胚胎發(fā)育的基本過程

1、胚胎工程是指對動物早期胚胎或配子所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如胚胎移植、

體外受精、胚胎分割、胚胎干細胞培養(yǎng)等技術(shù)。經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動物體內(nèi)生產(chǎn)后代，以滿足人類的各種需求。2、動物胚胎發(fā)育的基本過程

（1）受精場所是母體的輸卵管上段。

（2）卵裂期：特點：細胞有絲分裂，細胞數(shù)量不斷增加，但胚胎的總體體積并不增加，或略有減小。

（3）桑椹胚：特點：胚胎細胞數(shù)目達到32個左右時，胚胎形成致密的細胞團，形似桑椹。是全能細胞。

（4）囊胚：特點：細胞開始出現(xiàn)分化（該時期細胞的全能性仍比較高）。聚集在胚胎一端個體較大的細胞稱為內(nèi)細胞團，將來發(fā)育成胎兒的各種組織。中間的空腔稱為囊胚腔。（5）原腸胚：特點：有了三胚層的分化，具有囊胚腔和原腸腔。

（二）胚胎干細胞

1、哺乳動物的胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或從原始性腺中分離出來。2、具有胚胎細胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細胞核大，核仁明顯；在功能上，具

有發(fā)育的全能性，可分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進行冷凍保存，也可進行遺傳改造。3、胚胎干細胞的主要用途是：

①可用于研究哺乳動物個體發(fā)生和發(fā)育規(guī)律；

②是在體外條件下研究細胞分化的理想材料，在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，如牛黃酸等化學(xué)物質(zhì)時，就可以誘導(dǎo)ES細胞向不同類型的組織細胞分化，這為揭示細胞分化和細胞凋亡的機理提供了有效的手段；

③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、少年糖尿病等；

④利用可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞的特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能；

⑤隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細胞體外誘導(dǎo)分化，定向培育出人造組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。

（三）胚胎工程的應(yīng)用

1.體外受精和胚胎的早期培養(yǎng)(1)卵母細胞的采集和培養(yǎng)：

主要方法：用促性腺激素處理，使其排出更多的卵子，然后，從輸卵管中沖取卵子，直接與獲能的精子在體外受精。第二種方法：從剛屠宰母畜的卵巢中采集卵母細胞；第三種方法是借助超聲波探測儀、腹腔鏡等直接從活體動物的卵巢中吸取卵母細胞。采集的卵母細胞，都要在體外經(jīng)人工培養(yǎng)成熟后，才能與獲能的精子受精。(2)精子的采集和獲能：在體外受精前，要對精子進行獲能處理。

(3)受精：獲能的精子和培養(yǎng)成熟的卵細胞在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫�溶液中完成受精過程。(4)胚胎的早期培養(yǎng)：精子與卵子在體外受精后，應(yīng)將受精卵移入發(fā)育培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)，以檢查受精狀況和受精卵的發(fā)育能力。培養(yǎng)液成分較復(fù)雜，除一些無機鹽和有機鹽外，還需添加維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分，以及血清等物質(zhì)。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜的階段時，可將其取出向受體移植或冷凍保存。不同動物胚胎移植的時間不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚階段才能進行移植，小鼠、家兔等實驗動物可在更早的階段移植，人的體外受精胚胎可在8~16個細胞階段移植。)2.胚胎移植

(1)胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過體外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其它雌性動物的體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為“供體”，接受胚胎的個體稱為“受體”。（供體為優(yōu)良品種，作為受體的雌性動物應(yīng)為常見或存量大的品種。）

地位：如轉(zhuǎn)基因、核移植，或體外受精等任何一項胚胎工程技術(shù)所生產(chǎn)的胚胎，都必須經(jīng)過胚胎移植技術(shù)才能獲得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。

(2)胚胎移植的意義：大大縮短了供體本身的繁殖周期，充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖能力。

(3)生理學(xué)基礎(chǔ)：①動物發(fā)情排卵后，同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的。這就為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。

②早期胚胎在一定時間內(nèi)處于游離狀態(tài)。這就為胚胎的收集提供了可能。

③受體對移入子宮的外來胚胎不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。這為胚胎在受體的存活提供了可能。④供體胚胎可與受體子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。

(4)基本程序主要包括：

①對供、受體的選擇和處理。選擇遺傳特性和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的供體，有健康的體質(zhì)和正常繁殖能力的受體，供體和受體是同一物種。并用激素進行同期發(fā)情處理，用促性腺激素對供體母牛做超數(shù)排卵處理。②配種或人工授精。

③對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存。配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來(也叫沖卵)。對胚胎進行質(zhì)量檢查，此時的胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹或胚囊胚階段。直接向受體移植或放入－196℃的液氮中保存。④對胚胎進行移植。

⑤移植后的檢查。對受體母牛進行是否妊娠的檢查。3.胚胎分割

(1)概念：是指采用機械方法將早期胚胎切割2等份、4等份等，經(jīng)移植獲得同卵雙胎或多胎的技術(shù)。

(2)意義：來自同一胚胎的后代具有相同的遺傳物質(zhì)，屬于無性繁殖。

(3)材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的發(fā)育過程中，細胞開始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）

(4)操作過程：對囊胚階段的胚胎分割時，要將內(nèi)細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復(fù)和進一步發(fā)育。

專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題

（一）轉(zhuǎn)基因生物的安全性爭論：

(1)基因生物與食物安全：

反方觀點：反對“實質(zhì)性等同”、出現(xiàn)滯后效應(yīng)、出現(xiàn)新的過敏原、營養(yǎng)成分改變正方觀點：有安全性評價、科學(xué)家負責(zé)的態(tài)度、無實例無證據(jù)(2)轉(zhuǎn)基因生物與生物安全：對生物多樣性的影響

反方觀點：擴散到種植區(qū)之外變成野生種類、成為入侵外來物種、重組出有害的病原體、成為超級雜草、有可能造成“基因污染”

正方觀點：生命力有限、存在生殖隔離、花粉傳播距離有限、花粉存活時間有限(3)轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全：對生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

反方觀點：打破物種界限、二次污染、重組出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通過食物鏈進入人體

正方觀點：不改變生物原有的分類地位、減少農(nóng)藥使用、保護農(nóng)田土壤環(huán)境

（二）生物技術(shù)的倫理問題

(1)克隆人：兩種不同觀點，多數(shù)人持否定態(tài)度。

否定的理由：克隆人嚴重違反了人類倫理道德，是克隆技術(shù)的濫用；克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念；克隆人是在人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人。

肯定的理由：技術(shù)性問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法解決。不成熟的技術(shù)也只有通過實踐才能使之成熟。

中國政府的態(tài)度：禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人的實驗。

(2)試管嬰兒：兩種目的試管嬰兒的區(qū)別兩種。不同觀點，多數(shù)人持認可態(tài)度。

否定的理由：把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對生命的不尊重；早期生命也有活下去的權(quán)利，拋棄或殺死多余胚胎，無異于“謀殺”。

肯定的理由：解決了不育問題，提供骨髓中造血干細胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損傷。(3)基因身份證：

否定的理由：個人基因資訊的泄漏造成基因歧視，勢必造成遺傳學(xué)失業(yè)大軍、造成個人婚姻困難、人際關(guān)系疏遠等嚴重后果。

肯定的理由：通過基因檢測可以及早采取預(yù)防措施，適時進行治療，達到挽救患者生命的目的。

（三）生物武器

(1)種類：致病菌、病毒、生化毒劑，以及經(jīng)過基因重組的致病菌。

(2)散布方式：吸入、誤食、接觸帶菌物品、被帶菌昆蟲叮咬等。

(3)特點：致病力強、多數(shù)具傳染性、傳染途徑多、污染面廣、有潛伏期、不易被發(fā)現(xiàn)、危害時間長等。

(4)禁止生物武器公約及中國政府的態(tài)度

專題5生態(tài)工程一、生態(tài)工程的基本原理

項目理論基礎(chǔ)物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡社會、經(jīng)濟、自然復(fù)合系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式系統(tǒng)整體性

意義可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展生物多樣性程度高，可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性可避免系統(tǒng)的失衡和破壞統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關(guān)系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定改變和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以改善功能保持很高的系統(tǒng)生產(chǎn)力8

實例無廢棄物農(nóng)業(yè)“三北”防護林建設(shè)中的單純林問題，珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題太湖富營養(yǎng)化問題林業(yè)建設(shè)中自然系統(tǒng)與社會、經(jīng)濟系統(tǒng)的關(guān)系問題�；�魚塘珊瑚礁藻類和珊瑚蟲的關(guān)系原理：整體大于部分二、生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景1、生態(tài)工程的實例分析類型主要原理物質(zhì)循環(huán)再生原理、農(nóng)村綜合發(fā)展型生整體性原理、物種多態(tài)工程樣性原理整體性原理、協(xié)調(diào)與小流域綜合治理生平衡原理、工程學(xué)原態(tài)工程理注意問題①核心：沼氣工程②優(yōu)點：農(nóng)林牧副漁全面發(fā)展；開發(fā)可更新資源，減少環(huán)境污染①“綜合”表現(xiàn)在同時考慮到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益②不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū)，生態(tài)工程模式應(yīng)各具特色物種多樣性原理、協(xié)工程建設(shè)中應(yīng)注意的問題調(diào)與平衡原理、整體①考慮樹種生態(tài)適應(yīng)性問題，種大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢性原理植適宜品種復(fù)工程②考慮樹種多樣性，保證防護林體系穩(wěn)定③不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同策略濕地生態(tài)恢復(fù)工程協(xié)調(diào)與平衡原理、整①主要措施：退耕還林體性原理②主要困難：解決遷出湖區(qū)居民的生計問題系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原①種植耐旱的灌木、草和樹礦區(qū)廢棄地的生態(tài)理②確定合理載牧量恢復(fù)工程③改良表土協(xié)調(diào)與平衡原理、整①解決大氣污染措施：禁止使用城市環(huán)境生態(tài)工體性原理有鉛汽油程②水污染：減少或禁止污水排放，進行污水凈化一、生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計的促進物質(zhì)被分層多級利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。

二、生態(tài)工程的基本原理

生態(tài)工程的設(shè)計所依據(jù)的是生態(tài)學(xué)和工程學(xué)原理1、生態(tài)學(xué)原理（1）物種共生原理：自然界任何一種生物都不能離開其他生物而單獨生存和繁衍，存在著共生、競爭等關(guān)系，這構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機制。

（2）生態(tài)位原理：生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位，依據(jù)此原理，可構(gòu)建一個具有多層次、多種群的穩(wěn)定而高效的生態(tài)系統(tǒng)。

（3）食物鏈原理：食物鏈/食物網(wǎng)是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞的基礎(chǔ)，物種間的食物關(guān)系是生態(tài)工程設(shè)計的重要因素。

（4）物種多樣性原理：生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，抵抗力穩(wěn)定性越陷越高，生態(tài)系統(tǒng)就越穩(wěn)定。（如“三北防護林”蟲害、珊瑚礁區(qū)的生機）

2、工程學(xué)原理

（1）物質(zhì)循環(huán)再生原理：物質(zhì)能在生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)往復(fù)，分層分級利用。我國古代的“無廢棄物農(nóng)業(yè)”利用收集到的一切可能的有機物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C肥料，改善了土壤結(jié)構(gòu)，培育了土壤微生物，實現(xiàn)了N、P、K等元素的循環(huán)利用。

（2）協(xié)調(diào)與平衡原理：要處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，生態(tài)系統(tǒng)中的生物數(shù)量不能超過環(huán)境承載力（環(huán)境容納量）的限度。太湖等水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致水葫蘆和藻類瘋長現(xiàn)象；西北衰敗的楊樹和繁茂的當(dāng)?shù)貥浞N間的大反差。

（3）整體性原理：生態(tài)工程建設(shè)，不但要考慮自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，還要考慮到社會和經(jīng)濟等系統(tǒng)的影響力。只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。

三、生態(tài)工程建設(shè)的基本過程

1.生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)是技術(shù)設(shè)計.2.生態(tài)工程設(shè)計的方法及實例（1）食物鏈（網(wǎng)）的“相接”，如稻田養(yǎng)魚農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。（2）食物鏈（網(wǎng)）的“加環(huán)”，如玉米芯的充分利用。3.生態(tài)工程在設(shè)計時要考慮到有利于人和自然兩方面，突出低消耗、多效益、可持續(xù)的特征。

二、我國生態(tài)工程建設(shè)的實例1.治污生態(tài)工程

（1）內(nèi)容：主要涉及固體、液體、有機廢物的處理，生態(tài)肥料的研制與試用，湖區(qū)污染的生態(tài)治理，塑料的再生利用。（2）實例“人工濕地”生態(tài)工程：

（1）濕地的重要特點之一是生物多樣性豐富，濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較強的功能，被譽為“地球之腎”。（2）“人工濕地”的凈化作用是通過濕地環(huán)境中所發(fā)生的物理、化學(xué)和生物作用的綜合效應(yīng)實現(xiàn)的，由不同類型的水生植物和微生物的共同作用來完成。

（3）水生植物可吸收、轉(zhuǎn)化污水中的N、P等物質(zhì)，還能促進細菌等微生物對污水的處理和凈化。

【拓展】人工濕地是一個綜合的生態(tài)系統(tǒng)，它應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生、物質(zhì)循環(huán)再生原理，結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，在促進廢水中污染物質(zhì)良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境的再污染，獲得污水處理與資源化的最佳效益。

2.生態(tài)恢復(fù)工程

（1）生態(tài)恢復(fù)工程的第一步是恢復(fù)植被.（2）實例

a.礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)工程：在礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)中，植被要注意選擇生長快和抗逆性強的樹種，優(yōu)先選擇負擔(dān)樹種，盡量選擇適應(yīng)性強的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種，注意樹種的多功能效益。

b.西部的生態(tài)治理

水土流失是西部生態(tài)問題中最本質(zhì)、最突出的矛盾。3.生態(tài)農(nóng)業(yè)工程

生態(tài)農(nóng)業(yè)以保持生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡為主導(dǎo)思想，促進物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)和重復(fù)使用,以最少的投入獲取最大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

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