生态学1-6.doc

1. 生态学研究对象的多层次性更加明显。现代生态学研究对象向宏观和微观两极多层次发展，小自分子状态、细胞生态，大至景观生态、区域生态、生物圈或全球生态，虽然宏观仍是主流，但微观的成就同样重大而不可忽视。而在生态学建立时，其研究对象则主要是有机体、种群、群落和生态系统几个宏观层次。环境系统是具有一定调节能力的系统，对来自外界比较小的冲击能够进行补偿和缓冲，从而维持环境系统的稳定性。 意义是把人类环境作为一个统一的整体看待，避免人为地把环境分割为互不相关的支离破碎的各个组成部分。环境系统的内在本质在于各种环境因素之间的相互关系和相互作用过程。揭示这种本质，对于研究和解决当前许多环境问题有重大的意义。2. 分子生态学最显著的特色是，将分子生物学的理论和方法融入传统学科，使传统学科获得了新的生机，进一步扩展了传统学科的研究领域和深度。传统生态学在进行研究时，研究对象涉及从个体到生态系统不同层次水平，对它们相互间的关系研究停留在表观的宏观映像上，采用归纳法对其进行解释说明；而利用分子生态学的研究方法（主要指相关的分子标记方法）可以在个体以下水平如细胞、生物大分子，进行研究，对表观特征的微观机理进行探讨，从而可以采用演绎法对某些生态现象进行推理研究，弥补了传统生态学研究中的不足。具体来说，早期生态学的研究主要集中在个体、种群、群落和生态系统等宏观领域，研究中所观察到的从个体到生态系统之间的性状以及各种关系均为表观特征，而决定表观特征的因素是每一物种的遗传组成及与所处环境的综合作用。借助于分子生态学的理论和方法，恰能使研究深入到生物体内的各种生物活性分子以及这些分子在微环境中的作用，进而从宏观与微观结合的角度真实地反映出生态系统中生物个体和种群间关系的本质。 迄今为止，分子生态学研究已经涉及到种群在分子水平的遗传多样性及遗传结构、生物器官变异的分子机制、生物体内有机大分子响应环境变化的信息传导途径、生物大分子结构、功能变化与环境之间的关系、中观以下水平里生物功能演变与环境长期变化的关系，以及其它生命层次生态现象的分子生态学机理等。凡涉及到需要解释微观本质方面的生态学问题时，都可能回避不了分子生态学。 应用分子生态学技术可以应用各种分子标记(如:RFLP、VNTP、RAPD、DNA测序等)可以分析种群地理格局和异质种群动态、确定种群间的基因流、研究瓶颈效应对种群的影响以及确定个体间的亲缘关系等等。分子生态学技术在微生物多样性方面的研究主要集中在以下几个方面：以16S rRNA序列的比较发现新的微生物；以探针和杂交技术研究微生物的多样性；直接对rDNA进行扩增和分析等。分子生态学的技术包括探针、序列和引物，即DNA标记。但是，随着分子生物学的发展，一些分子标记技术也得到了大力的发展和更新，用于生态学和种群生物学研究的分子标记技术已远远不止先前所说的三种技术。分子标记方法指的就是能提供分子标记的分子生物学技术。分子标记技术根据其标记的性质，可分为三类：蛋白质标记，DNA序列分析，及DNA指纹分析。/naturestudent/blog/item/db035ad951bfd32d10df9b25.html3 Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。一般利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制性内切酶消化的DNA片段，将胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至尼龙膜或其他固相支持物上，经干烤或者紫外线照射固定，再与相对应结构的标记探针进行杂交，用放射自显影或酶反应显色，从而检测特定DNA分子的含量 。Southern印迹杂交显色图片Southern印迹杂交技术是分子生物学领域中最常用的具体方法之一。其基本原理是：具有一定同源性的两条核酸单链在一定的条件下，可按碱基互补的原则形成双链，此杂交过程是高度特异的。由于核酸分子的高度特异性及检测方法的灵敏性，综合凝胶电泳和核酸内切限制酶分析的结果，便可绘制出DNA分子的限制图谱。但为了进一步构建出DNA分子的遗传图，或进行目的基因序列的测定以满足基因克隆的特殊要求，还必须掌握DNA分子中基因编码区的大小和位置。Southern印迹杂交技术包括两个主要过程：一是将待测定核酸分子通过一定的方法转移并结合到一定的固相支持物（硝酸纤维素膜或尼龙膜）上，即印迹（blotting）；二是固定于膜上的核酸同位素标记的探针在一定的温度和离子强度下退火，即分子杂交过程。该技术是1975年英国爱丁堡大学的E.M.Southern首创的，Southern印迹杂交故因此而得名。 主要应用 1.遗传病诊断 2.DNA图谱分析 3.PCR产物分析4. 用部分水解的淀粉制成凝胶作为载体的区带电泳技术。常用于分离和鉴定同工酶淀粉凝胶电泳所用的支持介质是淀粉凝胶，最初由淀粉经过加热和部分水解后制备而成。当淀粉颗粒受热破裂，大分子淀粉经过适度水解，其分子支链便相互缠绕，从而形成一种半刚性的、具有一定孔径大小的淀粉凝胶。由于制成的淀粉凝胶具有一定的分子筛作用，因此用它来分离不同组分的分子时，分离的结果不仅与分子所带的电荷有关，而且与分子的大小和形状有关。目前常用的一种混合淀粉凝胶电泳法，就是在Smithies淀粉凝胶电泳法的基础上改进而成的。其优点在于省略了淀粉部分水解的步骤，通过直接在普通的马铃薯淀粉中掺入适当量的可活性淀粉来控制淀粉凝胶孔径的大小，操作简便，所制得的混合淀粉凝胶具有较高的韧性相机械强度电泳分辨效果比较显著。这种方法现已成为临床检测的重要手段之一。 淀粉凝胶电泳有垂直式和水平式两种。由于垂直式淀粉凝胶电泳需要特制的垂直式电泳槽，不便于推广相应用因此国内外普遍采用水平式，其电泳装置与一般纸电泳或醋酸纤维素膜电泳相同。基本操作方法 淀酚凝胶板的制备，加样，电泳，染色，脱色， 制备淀粉凝胶包括混合淀粉凝胶时，其厚度一定要适宜。一般的厚度为510mm之间。淀粉凝胶最常用的加样方法是用刀片在凝胶上切割一条狭缝，然后将吸有样品液的小滤纸片插入缝中。除此以外，还可以采用将样品混在淀杨凝胶内的方法，具体操作是：用刀片或其他合适的工具将凝胶割去一部分，形成一个狭小的加样槽，将一定量的样品液与未凝固的淀粉凝胶液混合，然后移入加样槽内。印迹法不必将淀粉凝胶直接染色即可检测各分离区带。具体操作是:取一张洁净的滤纸或硝酸纤维素膜，其大小与淀粉凝胶的表面积相同，将滤纸、或膜覆盖在淀粉凝胶表面然后轻轻加压，注意不要将凝胶面压坏，5分钟后取下纸或膜，用电吹风吹干，再用蛋白质的其他染色方法进行染色。经过“印迹”法染色的淀粉凝胶，还可以进一步用来进行组分的洗脱和定量测定，其操作方法是：将上述经过“印迹”和染色的滤纸或膜作为模板，在凝胶上标出每一分离组分的位置，用锋利的刀片沿每一组分的边缘切割淀粉凝胶，将含有蛋白质的凝胶片分别与510ml蒸馏水相混，捣碎凝胶片，浸泡一定时间后以2000r/min离心10分钟，然后对上清液进行蛋白质含量测定。5 双向电泳（two-dimensional electrophoresis）是等电聚焦电泳和SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照pI分离），然后再进行SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 原理 第一向进行等电聚焦，蛋白质沿pH梯度分离，至各自的等电点；随后，SDS-PAGE电泳，沿垂直的方向进行分子量的分离. 6 生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。 物种多样性 是生物多样性的简单度量，它只计算给定地区的不同物种数量。物种多样性是生物多样性的中心，是生物多样性最主要的结构和功能单位，是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面：一方面是指一定区域内物种的丰富程度，可称为区域物种多样性；另一方面是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落多样性。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程