高中生物選修3《現(xiàn)代生物科技專題》知識(shí)梳理

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流高中生物選修3現(xiàn)代生物科技專題知識(shí)梳理.精品文檔. 選修3現(xiàn)代生物科技專題知識(shí)梳理 專題1 基因工程1.1 基因工程的誕生一、基因工程的誕生1、20世紀(jì)中葉，基礎(chǔ)理論取得了重大突破 DNA是遺傳物質(zhì)的證明：1944艾弗里等人 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)和中心法則的確立：1953年沃森和克里克建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1958年，梅塞爾松和斯塔爾用實(shí)驗(yàn)證明了DNA的半保留復(fù)制，隨后不久確立了中心法則。 遺傳密碼的破譯：1963年，尼倫貝格等破譯了遺傳密碼。2、技術(shù)的發(fā)明使基因工程的實(shí)施成為可能 基因轉(zhuǎn)移載體的發(fā)現(xiàn) 工具酶的發(fā)明 DNA合成和測(cè)序技術(shù)的發(fā)

2、明 DNA體外重組的實(shí)現(xiàn) 重組DNA表達(dá)實(shí)驗(yàn)的成功：1973年，博耶和科恩將兩種不同來源的DNA 分子進(jìn)行體外重組，并首次實(shí)現(xiàn)了在大腸桿菌中的表達(dá)，至此，基因工程正式問世。 第一例轉(zhuǎn)基因動(dòng)物問世：1980年，科學(xué)家首次通過顯微注射法，培育出世界上第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。這一實(shí)驗(yàn)被認(rèn)為是基因工程發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。 PCR技術(shù)的發(fā)明：1985年，科學(xué)家莫里斯發(fā)明。二、基因工程的概念是指在體外通過人工“剪切”和“拼接”等方法，對(duì)生物的基因進(jìn)行改造和重新組合，然后導(dǎo)入受體細(xì)胞并使重組基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，產(chǎn)生人類需要的基因產(chǎn)物的技術(shù)。又稱重組DNA技術(shù)。思考：（1）基因工程的物質(zhì)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA

3、均由四種脫氧核苷酸組成。（2）基因工程的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是：所有生物的DNA均為雙螺旋結(jié)構(gòu)。（3）一種生物的DNA上的基因之所以能在其他生物體內(nèi)得以進(jìn)行相同的表達(dá)，是因?yàn)樗鼈児灿靡惶走z傳密碼子。1.2 基因工程的原理及技術(shù)一、基因工程的工具酶與載體1、分子手術(shù)刀：限制性核酸內(nèi)切酶（簡(jiǎn)稱限制酶）。（1）來源：主要從原核生物中分離和純化。（2）特點(diǎn)：每種限制酶只能識(shí)別一種特定的核苷酸序列，并在特定的位點(diǎn)上切割DNA分子。 （切割的化學(xué)鍵：磷酸二酯鍵）（2）切割方式錯(cuò)位切：產(chǎn)生黏性末端。平切： 產(chǎn)生平口末端。2、分子針線：DNA連接酶。（1）類型：E·coliDNA連接酶、T4DNA連接酶等。（2

4、）作用：可以將兩個(gè)DNA 片段之間的2各缺口通過磷酸二酯鍵同時(shí)連接起來。3、運(yùn)載工具：載體。（1）種類：質(zhì)粒（常用）、噬菌體、可起載體作用的動(dòng)植物病毒。（2）質(zhì)粒：來源：是細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中一種很小的環(huán)狀、雙鏈DNA分子。條件：具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)。能在受體細(xì)胞中自我復(fù)制，或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制。具有某些標(biāo)記基因。（供重組DNA的 鑒定和選擇）能“友好”地“借居”在受體細(xì)胞內(nèi)；二、基因工程的一般過程與技術(shù)蘇教版人教版1、獲得目的基因1、目的基因的獲取2、制備重組DNA分子2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建3、轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、篩選出獲得目的基因的受體細(xì)

5、胞4、目的基因的檢測(cè)與鑒定5、培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)目的基因的表達(dá)1、目的基因的獲取從基因文庫(kù)中獲取目的基因利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因逆轉(zhuǎn)錄（1）目的基因：主要是指編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因。（2）獲取方法從自然界已有物種中分離人工合成補(bǔ)充：聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PCR技術(shù)）（1）PCR：即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（2）PCR技術(shù)：在體外通過酶促反應(yīng)有選擇地大量擴(kuò)增目的基因或序列的技術(shù)。（3）方法：2、基因表達(dá)載體的構(gòu)建（核心）（1）目的：使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時(shí)，使目的基因可以能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。（2）組成：目的基因 + 啟動(dòng)子 + 終止子 + 標(biāo)記基因RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合部位

6、，位于基因的首端。 終止信號(hào)，位于基因的尾端。鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。（3）構(gòu)建步驟：用同一種限制酶切割目的基因和載體，從而產(chǎn)生相同的黏性末端，再用DNA連接酶連接。（形成的分子稱：重組DNA分子或重組質(zhì)粒。）【特別提示】 插入的目的基因只是目的基因部分，其表達(dá)需要調(diào)控序列，因而用作載體的質(zhì)粒前需有啟動(dòng)子，后需有終止子。3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（轉(zhuǎn)化）（1）受體種類不同，導(dǎo)入方法不同導(dǎo)入植物細(xì)胞：農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法（常用）、基因槍法、花粉管通道法。導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞：顯微注射法。導(dǎo)入微生物細(xì)胞：Ca2+處理法。（2）受體細(xì)胞的種類植物：可以是受精卵、體細(xì)胞（可經(jīng)組織培養(yǎng)成完整個(gè)體）動(dòng)物：受精卵（

7、因?yàn)閯?dòng)物細(xì)胞的全能性受到抑制）（3）轉(zhuǎn)化實(shí)質(zhì)：目的基因整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。4、目的基因的檢測(cè)與鑒定（1）分子檢測(cè)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA是否插入了目的基因（DNA分子雜交法）檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA（分子雜交法）檢測(cè)目的基因是否翻譯出了蛋白質(zhì)（抗原抗體雜交法）（2）個(gè)體生物學(xué)水平鑒定檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物是否具有了我們所需要的遺傳特性。三、基因工程育種1、方法：提取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因表達(dá)篩選出符合要求的新品種2、原理：基因重組。3、優(yōu)點(diǎn)：目的性強(qiáng)，可以按照人們的意愿定向改造生物；育種周期短。4、缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，存在安全性問題。5、實(shí)例：抗軟化番茄的培育。1.3 基

8、因工程的應(yīng)用一、轉(zhuǎn)基因生物是指利用基因工程技術(shù)導(dǎo)入外源基因培育出的、能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地遺傳給后代的基因工程生物。二、基因工程的應(yīng)用1、植物基因工程 抗蟲轉(zhuǎn)基因植物減輕農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染 抗病轉(zhuǎn)基因植物 抗逆轉(zhuǎn)基因植物 利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)2、動(dòng)物基因工程 提高動(dòng)物的生長(zhǎng)速度 改善畜產(chǎn)品的品質(zhì) 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物（乳腺生物反應(yīng)器） 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體3、基因工程藥物的生產(chǎn)如用轉(zhuǎn)基因工程菌生產(chǎn)細(xì)胞因子、抗體、疫苗、激素等。4、基因診斷和基因治療（1）方法l 基因診斷：采用基因檢測(cè)的方法（DNA分子雜交技術(shù)）來判斷患者是否出現(xiàn)了基因異常（如遺傳病患者的基因缺陷）或是否攜帶病原體（如乙型

9、肝炎病毒）等。l 基因治療：是指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的的治療方法。途徑 體外基因治療：先從病人體內(nèi)獲得某種細(xì)胞，進(jìn)行培養(yǎng)，然后在體外完成基因轉(zhuǎn)移，再篩選成功轉(zhuǎn)移的細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)，最后重新輸入患者體內(nèi)。 體內(nèi)基因治療：用基因工程的方法，直接向人體組織細(xì)胞中轉(zhuǎn)移基因的方法。（2）實(shí)例：ADA基因缺陷癥基因治療機(jī)理1.4 蛋白質(zhì)工程一、蛋白質(zhì)工程崛起的緣由基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，這些天然蛋白質(zhì)是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的，它們的結(jié)構(gòu)和功能符合物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產(chǎn)和生活的需要。二、蛋白質(zhì)工程的概念指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過

10、基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需求?；蚬こ淌瞧渲械年P(guān)鍵技術(shù)，因此，蛋白質(zhì)工程又被稱為第二代基因工程。三、蛋白質(zhì)工程的原理1、天然蛋白質(zhì)合成：基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯）形成氨基酸序列的多肽鏈形成具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)行使生物功能。（中心法則）2、蛋白質(zhì)工程：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列（基因）四、蛋白質(zhì)工程的類型1、類型（1）大改：是指根據(jù)氨基酸的性質(zhì)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并制造出自然界中不存在的全新蛋白質(zhì)，使之具有特定的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)和預(yù)期的功能。（2）中改：是指在蛋白質(zhì)分子中替代某一肽段

11、或一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)域。（3）小改：是指通過基因工程中的定點(diǎn)誘變技術(shù)，有目的地改造蛋白質(zhì)分子中某活性部位的1個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基，以改善蛋白質(zhì)的性質(zhì)和功能。2、定點(diǎn)誘變技術(shù)（見右圖）五、蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用1、通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高酶的熱穩(wěn)定性。2、在生物工程制藥領(lǐng)域，蛋白質(zhì)工程也有廣泛的應(yīng)用。專題2 克隆技術(shù)2.1 細(xì)胞工程概述一、細(xì)胞工程的概念是指以細(xì)胞為基本單位，在體外無(wú)菌條件下，進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或利用細(xì)胞融合、核移植等技術(shù)，使細(xì)胞某些生物學(xué)特性按照人們的意愿發(fā)生改變，從而改良生物品種、創(chuàng)造新品種和加速繁育生物個(gè)體，以及獲得某些有用的細(xì)胞代謝產(chǎn)物的技術(shù)。二、細(xì)胞工程的類型1、按研究對(duì)象可分為

12、：植物細(xì)胞工程、動(dòng)物細(xì)胞工程、微生物細(xì)胞工程2、按所用技術(shù)可分為：l 植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交l 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物細(xì)胞融合和單克隆抗體制備、細(xì)胞核移植技術(shù)和動(dòng)物體細(xì)胞克隆2.2 植物的組織培養(yǎng)一、植物細(xì)胞的全能性1、概念：生物體內(nèi)幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因，因此，這些細(xì)胞都具有發(fā)育成為一個(gè)新的生物個(gè)體的潛能。細(xì)胞的這種特性稱為細(xì)胞全能性。2、理論依據(jù)：生物體內(nèi)幾乎每一個(gè)細(xì)胞內(nèi)都含有該物種的全套遺傳物質(zhì)，具有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因。3、全能性大小的判斷（1）受精卵>配子>體細(xì)胞（2）植物細(xì)胞>動(dòng)物細(xì)胞（3）分

13、化程度低的細(xì)胞>分化程度高的細(xì)胞4、實(shí)現(xiàn)全能性的條件（1）離體狀態(tài)。（2）環(huán)境條件條件適宜（如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、激素、溫度等）。5、體細(xì)胞未表現(xiàn)出全能性的原因 基因的表達(dá)具有選擇性。即未離體細(xì)胞只能在機(jī)體的調(diào)控下定向分化，不能表達(dá)其全能性。6、植物細(xì)胞的全能性是植物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)?！咎貏e提示】目前的實(shí)驗(yàn)證明，離體的植物體細(xì)胞的全能性得到了充分的體現(xiàn)（如植物組織培養(yǎng)），而離體的動(dòng)物體細(xì)胞，其全能性受到限制，但其細(xì)胞核仍然保持全能性（如克隆技術(shù)培養(yǎng)動(dòng)物個(gè)體），然而需要卵細(xì)胞質(zhì)才能體現(xiàn)出來。二、植物細(xì)胞工程（一）植物組織培養(yǎng)1、概念：是指依據(jù)細(xì)胞全能性的原理，在無(wú)菌條件下，分離植物的器官、組織、細(xì)胞或

14、原生質(zhì)體（稱為外植體），并在培養(yǎng)基上培養(yǎng)，在適宜的條件下使其長(zhǎng)成部分或完整植株的技術(shù)。2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。3、過程：愈傷組織胚狀體試管苗植物體再分化（分化培養(yǎng)基）離體的器官、組織、細(xì)胞脫分化附：相關(guān)概念l 愈傷組織：是一團(tuán)沒有特定結(jié)構(gòu)和功能并處于旺盛分裂狀態(tài)的薄壁細(xì)胞。l 脫分化：由已分化的植物細(xì)胞形成愈傷組織的過程。l 再分化：愈傷組織生長(zhǎng)一段時(shí)間后再移植到新的培養(yǎng)基（人教版：分化培養(yǎng)基）上繼續(xù)培 養(yǎng)，重新誘導(dǎo)分化形成根、芽等器官的過程。4、條件：首先用消毒劑除去外植體表面的微生物，在無(wú)菌條件下將其放到適宜的培養(yǎng)基上。培養(yǎng)基一般有五類成分：（1）水（2）無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)：包括大量元素和微

15、量元素。（3）有機(jī)營(yíng)養(yǎng)：主要有糖、維生素、氨基酸。（4）生長(zhǎng)物質(zhì)：指植物激素，常用的有生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素，離體培養(yǎng)物的根芽分化取決于激素間的比例。此外，赤霉素對(duì)刺激細(xì)胞的伸長(zhǎng)也有一定的作用。（5）天然附加物：如椰子乳、酵母提取物等。5、應(yīng)用（1）微型繁殖：不僅可以保持優(yōu)良品種的遺傳特性，還可以高效快速地實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。（2）作物脫毒：植物分生區(qū)附近，如莖尖、根尖，很少被病毒感染，甚至無(wú)病毒，因而被用來培育無(wú)病毒植株。（3）制備人工種子概念：是指在植物組織培養(yǎng)中得到的體細(xì)胞胚狀體，包埋在含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和保護(hù)物質(zhì)的包被中，在適宜條件下能夠發(fā)芽出苗的顆粒體。優(yōu)點(diǎn)： l 不受環(huán)境因素的制約，一年四季

16、都可以進(jìn)行工廠化生產(chǎn)；l 繁殖速度快，可在短時(shí)間內(nèi)提供大量種苗；l 有利于保存該種系的優(yōu)良性狀。（4）轉(zhuǎn)基因植物的培育（5）生產(chǎn)藥物、殺蟲劑等。6、細(xì)胞工程育種之一植物組織培養(yǎng)育種方法：離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽等器官植物體 原理：植物細(xì)胞的全能性 優(yōu)點(diǎn)：快速繁殖、培育無(wú)病毒植株等 缺點(diǎn)：技術(shù)要求高、培養(yǎng)條件嚴(yán)格 實(shí)例：制備人工種子（二）植物體細(xì)胞雜交1、概念：就是將不同種的植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)胞培育成新的植物體的技術(shù)。 2、理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的全能性。3、過程附：（1）原生質(zhì)體：是指去除植物細(xì)胞壁后獲得的裸露的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)等。（2）誘導(dǎo)植物細(xì)胞融合

17、的方法：物理法：離心、振動(dòng)、電激等?；瘜W(xué)法：一般用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。4、意義：克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙。5、細(xì)胞工程育種之二植物體細(xì)胞雜交育種方法：去掉細(xì)胞壁誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合組織培養(yǎng) 植物體 原理：植物細(xì)胞的全能性 （變異原理：染色體變異；融合原理：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性）優(yōu)點(diǎn)：克服遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育出作物新品種。缺點(diǎn)：技術(shù)復(fù)雜，不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。實(shí)例：番茄馬鈴薯的培育2.3 動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)與體細(xì)胞克隆一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)1、概念：就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)細(xì)胞，然后，放在適宜的培養(yǎng)基中，讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖。這項(xiàng)技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)

18、。用于培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞和組織大多取自動(dòng)物胚胎或出生不久的幼齡動(dòng)物的器官或組織。2、過程：見下圖相關(guān)概念l 細(xì)胞貼壁：培養(yǎng)時(shí)懸液中分散的細(xì)胞很快就會(huì)貼附在瓶壁上，稱為細(xì)胞貼壁。l 接觸抑制：當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互相互接觸時(shí)，細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。l 原代培養(yǎng)：是指從供體獲取組織或細(xì)胞后的初次培養(yǎng)。l 傳代培養(yǎng)：將原代培養(yǎng)的細(xì)胞分離稀釋后轉(zhuǎn)入新的培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)。（一般情況下，傳代培養(yǎng)10-50次后，細(xì)胞增殖會(huì)明顯放緩，甚至完全停止，但有少部分細(xì)胞克服細(xì)胞壽命的自然極限，獲得不死性，這些細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正在朝著等同于癌細(xì)胞的方向發(fā)展。）3、條件：（1）無(wú)菌、無(wú)毒

19、的環(huán)境 培養(yǎng)液和培養(yǎng)用具進(jìn)行無(wú)菌處理 培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素 定期更換培養(yǎng)液（2）營(yíng)養(yǎng) 葡萄糖、氨基酸、維生素、無(wú)機(jī)鹽、微量元素、促生長(zhǎng)因子等。 合成培養(yǎng)基中還需加入動(dòng)物血清、血漿等（3）溫度和PH 溫度：細(xì)胞體外培養(yǎng)的溫度一般與動(dòng)物的體溫相近，哺乳動(dòng)物多以36.5±0.5為宜。 PH：多數(shù)細(xì)胞最適PH為7.2-7.4。（4）氣體環(huán)境 細(xì)胞培養(yǎng)所需氣體主要是O2和CO2，O2 是細(xì)胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液的PH。 進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，通常采用培養(yǎng)皿或松蓋培養(yǎng)瓶，將其置于95%空氣加5% CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱 中進(jìn)行培養(yǎng)。附：培養(yǎng)基的的種類（按來源分）天然培養(yǎng)基

20、：主要取自動(dòng)物血清、動(dòng)物組織提取液和雞胚汁等，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、成分復(fù)雜的特點(diǎn)。合成培養(yǎng)基：是人工配制的，具有成分明確、便于控制實(shí)驗(yàn)條件的特點(diǎn)。4、應(yīng)用：（1）許多有重要價(jià)值的生物制品，如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體等，都可以借助動(dòng)物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)來生產(chǎn)。（2）作為基因工程的受體細(xì)胞。（3）用于檢測(cè)有毒物質(zhì)，判斷某種物質(zhì)的毒性。（4）用于醫(yī)學(xué)研究二、細(xì)胞核移植和動(dòng)物體細(xì)胞克?。ㄒ唬┘?xì)胞核移植：是一種利用顯微操作技術(shù)將某種動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核移入同種或異種動(dòng)物的去除細(xì)胞核的成熟卵細(xì)胞內(nèi)的技術(shù)。（二）動(dòng)物體細(xì)胞克隆1、概念：將供體體細(xì)胞的細(xì)胞核與受體去核卵細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)進(jìn)行人工組合，借助于卵細(xì)胞的發(fā)育能

21、力，經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)育成胚胎，進(jìn)而形成個(gè)體的技術(shù)。（關(guān)鍵：細(xì)胞核移植）（克?。菏侵高z傳上完全相同的分子、細(xì)胞或來自同一祖先的生物個(gè)體的無(wú)性繁殖群體。）2、過程：（克隆羊“多利”的產(chǎn)生過程）3、應(yīng)用前景（1）在畜牧生產(chǎn)中，可以加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)優(yōu)良畜群繁育；（2）在保護(hù)瀕危物種方面，可以增加這些動(dòng)物的存活數(shù)量；（3）在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域：n 轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物可以作為生物反應(yīng)器，生產(chǎn)許多珍貴的醫(yī)用蛋白；n 在治療人類疾病時(shí)，轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物細(xì)胞、組織和器官可以作為異體移植的供體；n 人的核移植胚胎干細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)分化，形成相應(yīng)的組織、器官后可以用于組織、器官的移植。（4）研究克隆動(dòng)物和克隆細(xì)胞可使人類更深入

22、地了解胚胎發(fā)育及衰老過程；（5）用克隆動(dòng)物做疾病模型，能使人們更好的追中蹤研究疾病的發(fā)展過程和治療疾病。4、細(xì)胞工程育種之三動(dòng)物細(xì)胞核移植育種方法：細(xì)胞核移植重組細(xì)胞培養(yǎng)成早期胚胎胚胎移植 原理：動(dòng)物細(xì)胞核的全能性 優(yōu)點(diǎn)：快速繁殖優(yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動(dòng)物。 缺點(diǎn)：導(dǎo)致生物品系減少，個(gè)體生存能力下降。 實(shí)例：“多利”羊等克隆動(dòng)物的培育 附：現(xiàn)代生物技術(shù)育種小結(jié) 類型 比較 基因工程育種細(xì)胞工程育種植物組織培養(yǎng)育種植物體細(xì)胞雜交育種動(dòng)物細(xì)胞核移植育種原理基因重組植物細(xì)胞的全能性植物細(xì)胞的全能性（變異原理：染色體變異；融合原理：細(xì)胞膜具有一定的流動(dòng)性）動(dòng)物細(xì)胞核的全能性方法提

23、取目的基因裝入載體導(dǎo)入受體細(xì)胞基因表達(dá)篩選出符合要求的新品種離體的植物器官、組織或細(xì)胞愈傷組織根、芽植物體去掉細(xì)胞壁誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合組織培養(yǎng)細(xì)胞核移植重組細(xì)胞培養(yǎng)成早期胚胎胚胎移植優(yōu)點(diǎn)目的性強(qiáng)，可以按照人們的意愿定向改造生物；育種周期短?？焖俜敝?、培育無(wú)病毒植株等克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙，培育出作物新品種?？焖俜敝硟?yōu)良品種，保存瀕危物種，有選擇地繁殖某性別的動(dòng)物。缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜，存在安全性問題。技術(shù)要求高、培養(yǎng)條件嚴(yán)格。技術(shù)復(fù)雜，不能按人們的需要表現(xiàn)出親代的優(yōu)良性狀。導(dǎo)致生物品系減少，個(gè)體生存能力下降。舉例抗軟化番茄、轉(zhuǎn)基因鯉魚等。制備人工種子、試管苗的培育、培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因植物等。白菜甘藍(lán)的培育、“

24、番茄馬鈴薯”的培育?！岸嗬毖虻瓤寺?dòng)物的培育。2.4 動(dòng)物細(xì)胞融合與單克隆抗體（一）動(dòng)物細(xì)胞融合1、概念：指在一定條件下將2個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞融合為一個(gè)細(xì)胞的過程。（融合成的細(xì)胞稱為雜交細(xì)胞）雜交細(xì)胞誘導(dǎo)因素2、過程不同來源的細(xì)胞 附：誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞融合的方法主要有物理法（如電激）、化學(xué)法（如聚乙二醇）、生物法（如滅活的病毒）3、意義：克服遠(yuǎn)源雜交的不親和性。（二）單克隆抗體1、制備：2、優(yōu)點(diǎn)：特異強(qiáng)、靈敏度高、并可能大量制備。3、應(yīng)用：（1）作為診斷試劑l 單克隆抗體特異強(qiáng)、靈敏度高，所以能準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原物質(zhì)的差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合。因此單克隆抗體在診斷的應(yīng)用上具有準(zhǔn)確、高效、簡(jiǎn)易

25、、快速的特點(diǎn)。（2）治療疾病和運(yùn)載藥物l 主要用于癌癥治療，也有少量用于其他疾病治療。l 可把抗癌細(xì)胞的單克隆抗體與放射性同位素、化學(xué)藥物或細(xì)胞毒素相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”。專題3 胚胎工程3.1 動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程一、哺乳動(dòng)物生殖細(xì)胞的發(fā)生和受精作用（一）精子的發(fā)生1、場(chǎng)所：睪丸2、時(shí)間：初情期（蘇教版：性成熟）3、過程：第一階段：位于曲細(xì)精管管壁的精原細(xì)胞進(jìn)行數(shù)次有絲分裂，產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞。第二階段：初級(jí)精母細(xì)胞連續(xù)進(jìn)行兩次分裂（即減數(shù)分裂，包括M和M），第一次分裂產(chǎn)生2個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞，每個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞再分裂一次產(chǎn)生2個(gè)精子細(xì)胞。第三階段：圓形的精子細(xì)胞經(jīng)過變形成為精子。（二）卵子

26、的發(fā)生1、場(chǎng)所：卵巢2、時(shí)間及過程：l 胎兒期動(dòng)物的胚胎在性別分化后以后，卵原細(xì)胞通過有絲分裂不斷增加數(shù)量，并進(jìn)一步演變?yōu)槌跫?jí)卵母細(xì)胞，這時(shí)，它被卵泡細(xì)胞包圍，形成卵泡。l 初情期后（蘇教版：性成熟）減數(shù)第一次分裂：是在雌性動(dòng)物排卵前后完成的，結(jié)果產(chǎn)生1個(gè)初級(jí)卵母細(xì)胞和1個(gè)第一極體，進(jìn)入輸卵管，準(zhǔn)備與精子受精。減數(shù)第二次分裂：是在精子和次級(jí)卵母細(xì)胞（減中期）結(jié)合的過程中形成的，次級(jí)卵母細(xì)胞經(jīng)分裂產(chǎn)生1個(gè)卵子和1個(gè)第二極體。（當(dāng)在卵黃膜和透明帶的間隙觀察到2個(gè)極體時(shí)，說明卵子已經(jīng)完成了受精，這是判斷卵子是否受精的重要標(biāo)志）（三）受精準(zhǔn)備階段1精子獲能剛剛排出的精子，不能立即與卵子受精，必須在雌性

27、動(dòng)物的生殖道（子宮和輸卵管）發(fā)生相應(yīng)的生理變化后，才能獲得受精的能力，這種現(xiàn)象稱為“精子獲能”。（蘇教版：卵泡液、輸卵管分泌物、血清等液體可使精子獲能）準(zhǔn)備階段2卵子的準(zhǔn)備 卵子在受精前也要經(jīng)歷類似精子獲能的過程。動(dòng)物排出的卵子成熟程度不同，有的可能是次級(jí)卵母細(xì)胞，有的可能是初級(jí)卵母細(xì)胞，它們都要在輸卵管內(nèi)進(jìn)一步成熟，當(dāng)達(dá)到減數(shù)第二次分裂中期時(shí)，才具備與精子受精的能力。受精階段（1）場(chǎng)所：輸卵管（2）主要過程（哺乳動(dòng)物）：精子穿越放射冠和透明帶，進(jìn)入卵黃膜，原核形成和配子結(jié)合。獲能后的精子與卵子相遇時(shí)，首先發(fā)生頂體反應(yīng)，使頂體內(nèi)的頂體酶釋放出來，以溶解透明帶外面的放射冠（由卵泡細(xì)胞構(gòu)成的放射狀

28、結(jié)構(gòu)），形成精子穿越的通道。精子穿越透明帶后，在接觸卵黃膜的瞬間，會(huì)產(chǎn)生阻止后來的精子進(jìn)入透明帶的生理反應(yīng)，這個(gè)反應(yīng)稱作透明帶反應(yīng)。這是防止多精子入卵受精的第一道屏障。精子外膜與卵黃膜相互融合，精子入卵。精子入卵后，卵黃膜會(huì)立即發(fā)生一種生理反應(yīng)，拒絕其他精子再進(jìn)入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作卵黃膜封閉作用。這是防止多精子入卵受精的第二道屏障。精子入卵后的另一個(gè)變化，是尾部脫離，并且原有的核膜破裂；隨后，精子形成一個(gè)新的核膜，最后形成一個(gè)比原來精子核還大的雄原核。與此同時(shí)，精子入卵后被激活的卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體后，形成雌原核。 雄、雌原核充分發(fā)育后，相向移動(dòng)，彼此接觸，二者體積縮小、合

29、并，形成一個(gè)含二倍染色體的合子，即受精卵。受精過程至此結(jié)束，受精卵的發(fā)育也由此開始。二、哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育的基本過程1、胚胎發(fā)育概念：是指受精卵發(fā)育成幼體的過程，包括卵裂、囊胚、原腸胚、胚層分化等主要階段。（卵裂期細(xì)胞數(shù)目為32個(gè)左右時(shí)的胚胎，叫做桑椹胚）2、胚胎發(fā)育過程：蘇教版：胚胎發(fā)育分為3個(gè)階段胚卵期（受精卵第1周末）胚胎期（第2周第8周）胎兒期（第9周始）3.2 胚胎工程的理論基礎(chǔ)一、胚胎工程的概念：是指對(duì)動(dòng)物早期胚胎或配子所進(jìn)行的多種顯微操作和技術(shù)處理，經(jīng)過處理后獲得的胚胎，還需移植到雌性動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)生后代，以滿足人類的各種需求。二、胚胎工程概念的理解：技術(shù)：體外受精技術(shù)、胚胎移植技術(shù)、

30、胚胎分割技術(shù)、胚胎干細(xì)胞移植技術(shù)、胚胎冷凍保存技術(shù)、性別控制技術(shù)等操作對(duì)象：生殖細(xì)胞、受精卵和早期胚胎細(xì)胞三、胚胎工程的理論基礎(chǔ)：胚胎發(fā)育學(xué)3.3 胚胎干細(xì)胞的移植（一）干細(xì)胞1、概念：是動(dòng)物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細(xì)胞，是重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官功能的種子細(xì)胞。2、類型：專能干細(xì)胞：只能分化為一種或功能密切相關(guān)的兩種細(xì)胞。如上皮組織基底層的干細(xì)胞，肌肉中的成肌細(xì)胞。多能干細(xì)胞：能分化為多種細(xì)胞或組織。如造血干細(xì)胞。全能干細(xì)胞：能分化為各種細(xì)胞、組織或器官。如胚胎干細(xì)胞。（二）胚胎干細(xì)胞1、概念：是在人胚胎發(fā)育早期的囊胚（受精后約56d）中未分化的細(xì)胞。

31、（人教版：是由早期胚胎或原始性腺分離出來的一類細(xì)胞，簡(jiǎn)稱ES或EK細(xì)胞。）2、特點(diǎn)（人教版）形態(tài)上：體積小，細(xì)胞核大、核仁明顯。功能上：具有發(fā)育的全能性。3、胚胎干細(xì)胞的分離途徑：見下圖4、胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用（1）用于治療人類的某些頑癥。 人類的某些頑癥是由于細(xì)胞壞死、退化或功能異常引起的，如帕金森綜合癥、少年糖尿病和老年癡呆等。利用ES細(xì)胞可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。目前，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功治愈糖尿病、肝衰竭等。也許將來當(dāng)我們身體某一類細(xì)胞功能出現(xiàn)異?；蛲嘶瘯r(shí)，可以通過誘導(dǎo)ES細(xì)胞定向分化來

32、及時(shí)修補(bǔ)。（2）通過誘導(dǎo)ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。（3）ES細(xì)胞是研究體外細(xì)胞分化的理想材料。3.4 胚胎工程的應(yīng)用一、體外受精1、概念：是指哺乳動(dòng)物的精子和卵子在體外人工控制的環(huán)境中完成受精過程的技術(shù)。主要包括卵母細(xì)胞的采集、精子的獲能和受精等幾個(gè)主要步驟。 人工模擬體內(nèi)環(huán)境，包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、PH等，使初級(jí)卵母細(xì)胞成熟，同時(shí)使精子獲能，最終完成受精作用，并有計(jì)劃地保存胚胎等。2、過程：見右圖3、意義：加快優(yōu)良家畜的繁殖速度。二、胚胎早期培養(yǎng)1、概念：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

33、狀況和受精卵的發(fā)育能力。當(dāng)胚胎發(fā)育到適宜階段時(shí)，可將其取出向受體移植或冷凍保存。2、胚胎培養(yǎng)液：成分包括無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸等營(yíng)養(yǎng)成分，及血清等物質(zhì)。3、牛體外受精胚胎工程化生產(chǎn)流程：三、胚胎移植1、概念：是指將良種母畜（供體）配種后，從其生殖道取出受精卵或早期胚胎（人教版：或通過體外受精及其他方式得到的胚胎），移植到生理狀態(tài)相同的同種母畜（受體）體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個(gè)體的技術(shù)。2、過程：見右圖 【特別提示】用于移植的胚胎應(yīng)為桑葚胚或囊胚。胚胎移植的供體和受體必須是同種生物，同一物種的動(dòng)物才有可能具有相同的生理特征。作為供體的是優(yōu)良品種，受體的雌性動(dòng)物則是常見或存量

34、大的品種。3、關(guān)鍵技術(shù)：超數(shù)排卵（促性腺激素處理）、人工授精、同期發(fā)情、胚胎采集等。4、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(gè)體的繁殖潛能。 5、胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)（1）供、受體生殖器官的生理變化是相同的（2）哺乳動(dòng)物的早期胚胎形成后，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)與母體子宮建立組織上的聯(lián)系，而是處于游離狀態(tài)，這就為胚胎的收集提供了可能。（3）受體對(duì)移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，這為胚胎在受體內(nèi)的存活提供了可能。（4）供體胚胎可與子宮建立正常的生理和組織聯(lián)系，但移入受體的供體胚胎的遺傳特性，在孕育過程中不受任何影響。四、胚胎分割1、概念：用顯微手術(shù)的方法將一枚胚胎分割成二分胚

35、、四分胚甚至八分胚，經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙生或同卵多生后代的技術(shù)。這種方法可視為一種胚胎克隆方法。2、材料：發(fā)育良好，形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。（注意：對(duì)囊胚階段的胚胎進(jìn)行分割時(shí)，要注意將內(nèi)細(xì)胞團(tuán)均等分割，否則會(huì)影響分割后胚胎的恢復(fù)和進(jìn)一步發(fā)育）3、意義：提高家畜的胚胎利用率。（三）胚胎冷凍保存技術(shù)1、概念：將動(dòng)物的早期胚胎，通過特殊的保護(hù)劑和降溫措施，使其長(zhǎng)期保存在超低溫環(huán)境下。2、意義：可以使胚胎移植不受時(shí)間和地域的限制，簡(jiǎn)化引種過程。（五）性別控制技術(shù)1、概念：通過人為干預(yù)，使動(dòng)物按照人們的愿望繁衍所需性別的后代的技術(shù)。2、應(yīng)用： 在臨床上，避免與性別有關(guān)的遺傳病胎兒的出

36、生； 在畜牧業(yè)生產(chǎn)上，按生產(chǎn)需要控制動(dòng)物性別以提高經(jīng)濟(jì)效益。3、牛胚胎性別鑒定和分割技術(shù)：專題4 生物技術(shù)的安全性和倫理問題 一、轉(zhuǎn)基因生物的安全性問題1、對(duì)轉(zhuǎn)基因生物安全性的擔(dān)憂：（1）食用是否安全： 轉(zhuǎn)基因生物可能產(chǎn)生毒性蛋白、新的過敏原，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)成分的改變。（2）對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響； 對(duì)生物多樣性的影響； 導(dǎo)入的目的基因是否會(huì)擴(kuò)散到其他物種而導(dǎo)致自然界的混亂； 轉(zhuǎn)基因植物的殘?bào)w分解物、根際分泌物等是否會(huì)對(duì)生態(tài)與環(huán)境造成大規(guī)模的負(fù)面效應(yīng)等。2、我們應(yīng)該采取的態(tài)度和措施（1）對(duì)于轉(zhuǎn)基因生物及其產(chǎn)品，我們應(yīng)該科學(xué)地認(rèn)識(shí)、評(píng)估和利用，保障公眾的知情權(quán)；（2）國(guó)家應(yīng)建立相應(yīng)的評(píng)估及預(yù)警機(jī)制，更加理性

37、地利用轉(zhuǎn)基因生物。二、生物武器對(duì)人類的威脅1、生物武器的危害性（1）許多細(xì)菌和病毒具有強(qiáng)大的感染力和致病力；（2）利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，在一些不致病的微生物體內(nèi)插入致病基因，或在一些致病的細(xì)菌或病毒中插入能對(duì)抗普通疫苗或藥物的基因；（3）人類基因組計(jì)劃的完成也為生物武器的研制創(chuàng)造了條件。如，不同種群基因組成的特性的闡明，就有可能被用于研制針對(duì)特定種群的生物武器。2、禁止生物武器的措施（1）1972年4月10日，蘇、美、英簽署了禁止生物武器公約，我國(guó)1984年加入。（2）全球刑警合作，共防生物襲擊。三、生物技術(shù)中的倫理問題1、熱點(diǎn)討論1克隆人（人教版）（1）爭(zhēng)論焦點(diǎn) 反對(duì)者認(rèn)為，克隆人嚴(yán)重違反了人類倫

38、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，克隆人是在人為地制造在心理上和社會(huì)地位上都不健全的人等；由于克隆技術(shù)尚不成熟，很有可能孕育出有嚴(yán)重生理缺陷的孩子。 支持者認(rèn)為，克隆人是一項(xiàng)科學(xué)研究，既然是科學(xué)，就應(yīng)該允許科學(xué)家研究克隆人；擔(dān)心可能孕育出有生理缺陷孩子的問題可以通過基因診斷、染色體檢查等方法得到解決，不成熟的技術(shù)只有通過實(shí)踐，才能使之成熟。（2）中國(guó)政府的態(tài)度： 禁止生殖性克隆人，不反對(duì)治療性克隆。 四不原則：不贊成、不允許、不支持、不接受。2、熱點(diǎn)討論2設(shè)計(jì)試管嬰兒（人教版）（1）設(shè)計(jì)試管嬰兒與為解決不孕夫婦的生育問題的試管嬰兒區(qū)別：設(shè)計(jì)試

39、管嬰兒需要對(duì)胚胎進(jìn)行基因檢測(cè)，選擇符合配型要求的胚胎，然后用其干細(xì)胞（如造血干細(xì)胞）進(jìn)行移植，從而治療白血病、貧血病等疾病。而為解決不孕夫婦的生育問題的試管嬰兒則不需要。（2）爭(zhēng)論焦點(diǎn)l 反對(duì)者認(rèn)為，把試管嬰兒當(dāng)作人體零配件工廠，是對(duì)生命的不尊重，那些配型不合適的胚胎又將如何處理？l 大部分人則認(rèn)為，設(shè)計(jì)試管嬰兒是符合倫理道德的，因?yàn)檫@是父母出于強(qiáng)烈的愛子之心，千方百計(jì)救治自己孩子的行為。3、熱點(diǎn)討論3是否需要“基因身份證”（人教版）（1）基因身份證：記錄有個(gè)人某些基因（如致病基因和易感基因）資訊的身份證，便于醫(yī)生對(duì)疾病進(jìn)行診治。（2）爭(zhēng)論焦點(diǎn)l 反對(duì)者認(rèn)為，完全沒有必要，因?yàn)椋耗壳叭祟悓?duì)基因

40、結(jié)構(gòu)及基因間相互作用，要想通過基因檢測(cè)達(dá)到預(yù)防疾病的目的是困難的，況且人類的多基因病，既與基因有關(guān)，由于環(huán)境與習(xí)慣有關(guān)；個(gè)人基因資訊的泄露所造成的基因歧視已經(jīng)在社會(huì)上出現(xiàn)了。l 支持者認(rèn)為，有必要，因?yàn)椋弘m然基因不是決定一切的，但是有一些遺傳性疾病在后代中復(fù)現(xiàn)率很高，通過基因檢測(cè)可以及早采取預(yù)防措施，適時(shí)進(jìn)行治療，達(dá)到挽救患者生命的目的；對(duì)于基因歧視現(xiàn)象，可以通過正確的科學(xué)知識(shí)傳播、倫理道德教育和立法得以解決。專題5 生態(tài)工程5.1 生態(tài)工程的基本原理一、生態(tài)工程提出的原因Ø 傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)模式正在毀壞水、大氣、土壤和生物資源，消耗地球增給我們的自然資本。Ø 為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

41、，經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須生態(tài)學(xué)規(guī)律，走生態(tài)經(jīng)濟(jì)之路。生態(tài)經(jīng)濟(jì)主要是通過實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化，而實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的手段之一就是生態(tài)工程。二、生態(tài)工程的概念生態(tài)工程是指人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已被破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善、并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類社會(huì)和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。l 產(chǎn)生：是人類學(xué)習(xí)自然生態(tài)系統(tǒng)“智慧”的結(jié)晶，是生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等學(xué)科交叉而產(chǎn)生的新興學(xué)科。l 目的：遵循自然界物質(zhì)循環(huán)

42、的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。l 特征：與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類低消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。三、生態(tài)工程的原理（一）物質(zhì)循環(huán)再生原理1、解釋：地球以有限的空間和資源，長(zhǎng)久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于物質(zhì)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)往復(fù)、分層分級(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡，用之不竭的效果。而在沒有物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng)，就會(huì)產(chǎn)生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展。2、舉例：“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”“無(wú)廢棄物農(nóng)業(yè)”（如右圖）是我國(guó)古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早、最生動(dòng)的一種模式。土壤肥力是一切農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是種植業(yè)的基礎(chǔ)，我們的

43、祖先之所以維持土壤肥力幾千年，其中的訣竅就在于實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用。（二）物種多樣性原理1、解釋：一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)為追求最大產(chǎn)量，常常忽略生物多樣性而連年種植單一品種，這往往會(huì)造成病蟲害增加，環(huán)境惡化。生物多樣性程度高，可以為各類生物的生存提供多樣的機(jī)會(huì)和條件。眾多的生物通過食物鏈關(guān)系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。即使某個(gè)物種由于某種原因而死亡，也會(huì)有其他物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。2、舉例：人工單一樟子常常會(huì)遭到松林松毛蟲的肆虐，一種小小的楊樹天牛曾經(jīng)將幾十億株

44、楊樹毀于一旦；而珊瑚礁區(qū)存在于養(yǎng)分稀少的深海中，但其中的生物種類卻非常多，保持著很高的穩(wěn)定性。（三）協(xié)調(diào)與平衡原理1、解釋：在進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí)，生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡也是需要考慮的問題之一。處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，需要考慮環(huán)境承載力。環(huán)境承載力（又稱環(huán)境容納量）是指某種環(huán)境所能養(yǎng)活的生物種群的數(shù)量，如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會(huì)引起系統(tǒng)的失衡和破壞。2、舉例：我國(guó)西北一些地區(qū)年降雨量小于450mm，是只適宜種植灌木和 草的地區(qū)，但卻被硬性規(guī)定種植屬于喬木的楊樹，以致到處都是“楊家將”。生態(tài)的不適應(yīng)使許多地方的楊樹長(zhǎng)成半死不活的“小老頭”遠(yuǎn)不如當(dāng)?shù)貥浞N那樣有較高的生態(tài)適應(yīng)性，結(jié)果防護(hù)林成