高中生物选修三专题复习

基因工程概念 基因工程是指按照人们的意愿 进行严格的设计 并通过体外DNA重组和转基因等技术 赋予生物以新的遗传特性 从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的 因此又叫做DNA重组技术 定向改造生物啦 1 基因工程又叫做 或 基因工程相关要点 基因拼接技术 DNA重组技术 2 基本工具 分子手术刀 分子缝合针 基因进入受体细胞的载体 3 基本操作步骤 运载体 DNA连接酶 限制性核酸内切酶 1 目的基因的获取2 基因表达载体的构建 核心 3 将目的基因导入受体细胞4 目的基因的检测与鉴定 基因拼接技术或DNA重组技术 生物体外 基因 DNA分子水平 新生物类型 生物产品 剪切 拼接 导入 表达 基因重组 1 限制性核酸内切酶 一种限制性内切酶只能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列 并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 切割DNA分子 来源 主要从原核细胞分离作用 作用结果 EcoRI 重难点剖析 基因工程的 专用工具 形成平未端 SmaI 及黏性未端 EcoRI 1 种类 2 作用部位 磷酸二酯键 DNA连接酶可把平未端或黏性末端之间的缝隙 缝合 起来 即相当于把梯子两边的扶手的断口连接起来 这样一个重组DNA分子就形成了 2 DNA连接酶 分子缝合针 3 分子运载车 运载体 1 作用 将目的基因送入受体细胞 2 具备的条件 a 能自我复制 b 具有一个或多个酶切位点 c 有标记基因 d 对受体细胞无害 质粒 噬菌体 动植物病毒 3 种类 质粒 细菌拟核DNA之外结构简单 能自主复制的很小的环状DNA分子 小结 一 目的基因的提取 目的基因 主要是指 获取方法 1 中获取目的基因2 人工合成法 化学方法合成DNA片段 反转录法 直接合成法 3 PCR反应扩增DNA 基本操作步骤 从基因文库 编码蛋白质的结构基因 原理 DNA复制过程 加热DNA解链冷却引物结合到互补DNA链互补链合成条件 耐高温DNA聚合酶 基因文库的构建 二 基因表达载体构建 1 基因表达载体由 四部分组成 目的基因 启动子 标记基因 终止子 2 启动子作用 3 标记基因的作用 RNA聚合酶识别和结合的位点 启动转录的 开关 鉴别受体细胞中是否含有目的基因 从普通细胞中筛选出含目的基因的受体细胞 1 用一定的 切割质粒 使其出现一个切口 露出 2 用 切断目的基因 使其产生 3 将切下的目的基因片段插入质粒的 处 再加入适量 形成了一个重组DNA分子 重组质粒 限制酶 黏性末端 同一种限制酶 相同的黏性末端 切口 DNA连接酶 重组质粒形成过程 导入植物细胞 三 将目的基因导入受体细胞 导入动物细胞 导入微生物细胞 受体细胞导入方法 体细胞受精卵 受精卵 显微注射法 Ca2 处理法 将目的基因导入微生物细胞 原核生物繁殖快 多为单细胞 遗传物质相对较少 故早期常作为受体细胞 重组表达载体DNA溶于缓冲液 导入 目的基因是否插入转基因生物染色体的DNA上 四 目的基因的检测与鉴定 目的基因是否表达 目的基因是否转录 鉴定 抗虫性鉴定 抗病性鉴定 生物活性鉴定等 生理 性状水平的检测 检测 转基因生物 转基因生物是指利用技术导入培育出的能够将新性状稳定地给后代的生物 基因工程 外源基因 遗传 基因工程 优点 打破了常规育种难以突破的 的改变了生物的遗传性状 物种之间的界限 生殖隔离 定向 1 抗虫转基因植物 一 植物基因工程硕果累累 2 抗病转基因生物 3 抗逆转基因作物 基因工程的应用 4 利用转基因改良植物的品质 方法 利用转基因动物生产药物 动物乳腺生物反应器 二 动物基因工程前景广阔 用转基因动物作器官移植的供体供体动物 存在的难题 解决方法 猪 免疫排斥 将供体基因组导入某种基因调节因子 以抑制抗原决定基因的表达 或设法除去抗原决定基因 再结合克隆技术 培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官 三 基因工程药品异军突起 工程菌 用基因工程的方法 使外源基因得到高效率表达的菌类细胞株系 我国已生产的产品 白细胞介素 2 干扰素 乙肝疫苗等 四 基因诊断与基因治疗 基因诊断 用放射性同位素等标记的 DNA探针 检测肝炎病毒等病毒感染及遗传缺陷 不但准确而且迅速 我国研究人员正在制备用于基因治疗的基因工程细胞 基因治疗 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中 达到治疗疾病的目的 体外基因治疗 体内基因治疗 基因治疗的类型 比较 基因工程和蛋白质工程 蛋白质工程流程图 从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列 即基因 板书 用干扰素例子 反推过程 第4步后接着做什么 专题二 细胞工程 1 概念 植物细胞工程动物细胞工程 所采用技术的理论基础 植物细胞工程 通常采用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性 一 植物细胞工程 离体的植物器官 组织或细胞 脱分化 再分化 培养条件 离体 含有全部营养成分的培养基 一定的温度 空气 无菌环境 适合的PH 适合的光照等 外植体 举例 花药离体培养 基因工程培育的抗棉铃虫的棉花植株 细胞工程中培育的 番茄 马铃薯 杂种植株等 1 植物组织培养 扩大培养 融合细胞 杂种细胞 去壁的常用方法 诱导原生质体融合方法 融合成功的标志 人工诱导 筛选 2 植物体细胞杂交的过程 1 植物繁殖的新途径 见资料 1 微型繁殖 快速繁殖 2 作物脱毒3 神奇的人工种子 2 作物新品种的培育 1 单倍体育种2 突变体的利用3 转基因植物的培育 3 细胞产物的工厂化生产 3 植物细胞工程的实际应用 二 动物细胞工程 植物细胞工程常用的技术手段 植物组织培养 植物体细胞杂交 强调 是其他动物细胞工程技术的基础 动物细胞培养 动物细胞核移植 动物细胞融合 单克隆抗体制备等 动物细胞培养技术 回顾 常用的技术手段 动物胚胎或幼龄动物的组织 器官 胰蛋白酶 剪碎 单个细胞 加培养液 制成 细胞悬浮液 去掉组织间蛋白 初次培养 分瓶培养 无限传代 部分细胞遗传物质改变 动物细胞培养不能最终培养成动物体 随细胞增多 细胞就会停止分裂增殖 1 动物细胞培养 植物组织培养和动物细胞培养的比较 均需适宜的外界条件 PH 温度 营养及无菌 无毒环境以及气体环境等 固体 营养物质 蔗糖 植物激素 培养成植株 液体 营养物质 葡萄糖 动物血清 培育成细胞系或细胞株 1 生产蛋白质制品 如病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 动物激素 2 用于某些器官移植 1 试管苗的快速繁殖2 无病毒植物的培育3 生产药物等4 人工种子 见资料 5 转基因植物的培育 物理法 化学法 灭活的仙台病毒 2 动物细胞融合 过程 制备单克隆抗体 获得杂种植株 用途 物理 化学方法 同左 生物 灭活的病毒 物理 离心 振荡 电刺激 化学 PEG 诱导方法 使细胞分散后诱导细胞融合 去除细胞壁后诱导原生质体融合 细胞融合的方法 细胞膜的流动性 细胞膜的流动性 植物细胞全能性 原理 动物细胞融合 植物体细胞杂交 比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合的比较 主要用于制备单克隆抗体 细胞核移植 多莉羊的培育过程 3 核移植与克隆动物 动物细胞核有全能性 特点 产量低 特异性差 纯度低 反应不够灵敏 4 单克隆抗体 1 常规抗体制备 一个B淋巴细胞 只分泌一种特异性抗体 2 单克隆抗体制备 杂交瘤细胞 小鼠骨髓瘤细胞 能无限增殖 融合 抗原注入小鼠体内 已免疫的B淋巴细胞 骨髓瘤细胞 筛选出杂交瘤细胞 筛选出能产生特异性抗体的细胞群 从培养液中提取 从小鼠腹水中提取 细胞融合 动物细胞培养 单克隆抗体的制备 特定的选择培养基 主要用于疾病的诊断 治疗和预防 若在单抗上带上抗癌药物制成 生物导弹 将药物定向带到癌细胞所在部位 既消灭了癌细胞又不会伤害健康细胞 特点 与常规抗体相比 具有特异性强 灵敏度高 化学性质单一的优点 单克隆抗体的应用 单克隆抗体是指 杂交瘤细胞产生的单一抗体 例 06江苏 下图是单克隆抗体制备流程阶段示意图 1 技术是单克隆抗体技术的基础 2 根据培养基的用途分类 图中HAT培养基属于 培养基 3 单克隆抗体与常规的血清抗体相比 最大的优越性是 4 动物细胞融合除了采用植物细胞原生质体融合常用的诱导剂外 还可以采用 5 选出的杂交瘤细胞既具备骨髓瘤细胞的 特点 又具备淋巴细胞的 特点 6 淋巴细胞是由动物体 中的 细胞分化 发育而来 7 杂交瘤细胞从培养基中吸收葡萄糖 氨基酸的主要方式是 动物细胞培养 选择 特异性强 灵敏度高 灭活的病毒 在体外大量增殖 分泌特异性抗体 骨髓 造血干细胞 主动运输 6 基因型为AaBb的水稻 具有24条染色体 的花粉通过无菌操作 接入试管后 在一定条件下形成试管苗的育种过程 1 愈伤组织是花粉细胞不断分裂后的形成的不规则细胞团 愈伤组织形成中 必须从培养基中获得 2 要促进花粉细胞分裂生长 培养基中应有 和 两类激素 3 愈伤组织分化是指愈伤组织形成芽和根 再由芽发育成叶和茎 这一过程必须给予光照 其原因是 利用光照制造有机物 供试管苗生长 4 试管苗的细胞核中含有 条脱氧核苷酸链 5 培养出的试管基因型有 如果要获得育种需要的植株 并能繁殖新品种 后面的育种步骤是 各种营养 水 无机盐 蔗糖等能量物质 和小分子有机物 生长素细胞分裂素 叶绿体 24 AB Ab ab a 用一定浓度的秋水仙素处理组织培养获得的幼苗 教学目标 1 胚胎工程的概念2 精子和卵子的发生3 受精作用4 胚胎发育 1 胚胎工程的概念 操作的对象早期胚胎或配子技术手段胚胎干细胞培养 胚胎分割 胚胎移植 体外受精等最后结果产生动物个体 满足人类需求 体内受精和早期胚胎发育 一 精子的发生 1 场所 2 时期 3 过程 精子的发生是在睾丸的曲细精管内完成的 从初情期开始直到生殖功能衰退 发生的过程大体可分为三个阶段 曲细精管 第二阶段 精原细胞经过数次有丝分裂 产生大量的精原细胞 其中一部分经过染色体复制等活动 进一步形成初级精母细胞 每一个初级精母细胞经减数分裂形成四个含有单倍染色体的精子细胞 第一阶段 初级精母细胞的形成 第二阶段 精子细胞的形成 第三阶段精子变形 变为精子头部的主要部分 发育为头部的顶体 演变为精子的尾 形成线粒体鞘膜 其它物质浓缩成 球形 第三阶段 精子变形 细胞核 高尔基体 中心体 线粒体 原生质滴 4 精子的形态 1 外形似蝌蚪 分 三大部分 2 不同种动物精子的形态 大小略有 与动物的体形大小 头颈尾 相似 不同无关 二 卵子的发生 1 场所 2 时期 卵子的发生是在卵巢内完成的 卵巢有产卵与排卵 分泌多种激素这两大功能 性别分化以后 放射冠 3 过程 雌性胎儿卵巢内的卵原细胞 通过有丝分裂增加其数量 并演变为初级卵母细胞 被卵泡细胞包围 形成卵泡 初级卵母细胞经过减数分裂变为成熟的卵子 减数第一次分裂的时间是在雌性动物排卵前后完成的 结果是产生1个次级卵母细胞和1个第一极体 暂不分离 进入输卵管 准备与精子受精 减数第二次分裂时间是在精子和卵子结合的过程中 结果是产生1个成熟卵子和3个第二极体 三 精子与卵子的发生比较 四 受精作用 1 概念 3 场所 1 概念 指精子和卵子结合形成合子 即受精卵 的过程 2 受精的标志 在卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 受精完成的标志 雌雄原核的融合 3 场所 受精是在输卵管内完成的 4 过程 受精前的准备阶段 受精阶段 准备阶段1 精子获能 准备阶段2 卵子的准备 准备阶段1 精子获能 即精子必须在雌性动物生殖道内发生相应生理变化后 才能获得受精能力的现象 准备阶段2 卵子的准备 即卵子在输卵管内成熟到减数第二分裂中期 M 时 才具备受精能力 受精阶段 包括精子穿越放射冠和透明带 进入卵细胞膜 雌雄原核形成和精卵结合等内容 精 卵相遇 顶体反应 顶体酶释放 顶体酶溶解透明带 接触透明带 穿越放射冠 溶解卵丘细胞 放射冠 穿越透明带 接触卵细胞膜 产生透明带反应 形成第一道屏障 精子被微绒毛抱合 精子外膜与卵细胞膜融合 精子进入卵 精子进入卵后 变化 变化 变化 产生卵细胞膜封闭作用 形成第二道屏障 尾部脱离核膜破裂 形成雄原核 形成雌原核 激活卵子完成减数第二次分裂 排出第二极体 发育移动接触合并 形成受精卵 受精作用的特点和实质 特点 1 只有一个精子与一个卵细胞结合 形成一个受精卵 2 进入卵细胞的只是精子的头部 细胞核 3 受精卵的细胞质几乎都只来自卵细胞 实质 雄原核与雌原核的融合 五 胚胎发育 1 卵裂期的特点 细胞分裂方式为 细胞数目 胚胎总体积 或略有 每个细胞体积 DNA总量 但 有丝分裂 增加 不增加 缩小 减小 增加 每个细胞DNA含量不变 2 早期胚胎发育的几个阶段 桑椹胚 囊胚 原肠胚 桑椹胚 细胞均属于全能细胞 囊胚 细胞开始分化 内细胞团将来发育成各种组织 滋养层将来发育成胎膜 胎盘 出现囊胚腔后 进一步扩大会导致孵化 原肠胚 内细胞团表皮的细胞形成外胚层 下方的细胞形成内胚层 出现原肠腔 3 2体外受精和早期胚胎培养 专题3 胚胎工程 3 2体外受精和早期胚胎培养 一 教学目标 1 简述哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤 2 简述哺乳动物胚胎的早期培养方法 3 认同体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义 二 教学重点 1 体外受精在家畜快速繁殖中的重要意义 2 哺乳动物体外受精技术的主要操作步骤 三 教学难点 1 卵母细胞的采集和培养 2 精子的采集和获能 我国奶牛的产奶量较低我国年均产奶量 3000Kg 头国际年均产奶量 10000Kg 头蒙古黄牛体重 300Kg 头澳大利亚海福特牛 800Kg 头 两岁 有什么方法可以提高产量 讨论 买一头公牛 母牛 进行胚胎工程 试管牛过程 1 试管动物技术 是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精 并通过培养发育成早期胚胎后 再经胚胎移植 到受体母亲体内 产生后代的技术 采集良种母牛的卵母细胞 卵母细胞的体外培养 采集良种公牛精子 精子体外获能 体外受精 良种牛体外受精胚胎早期培养 胚胎移植 受体牛 良种犊牛 成熟期牛 屠宰加工厂 市场 采集卵巢中的卵母细胞 试管牛 工厂化生产的技术流程图 体外受精 1 卵母细胞的收集和培养 对不同动物 采取卵母细胞的方法不同 2 精子的收集和获能 1 收集的方法 假阴道法 手握法和电刺激等2 获能处理 培养法 啮齿动物 家兔和猪化学法 牛 羊 3 受精 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 胚胎的早期培养 一般比较复杂培养液 水 无机盐 有机盐 维生素 激素 氨基酸 核苷酸以及动物血清等 培养发育到适宜阶段时 可将其取出向受体移植或冷动保存 2 胚胎移植1 概念 将雌性动物的早期胚胎 或经体外受精及其他方式得到的胚胎 移植到同种的 生理状态相同的其他雌性动物的体内 使之发育为新个体的技术 一胚胎移植 2 胚胎移植的现状和意义 1 加速育种工作和品种改良 2 大量节省购买种畜的费用 3 一胎多产 4 保存品种资源和濒危物种 5 可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力 缩短繁殖周期 增加一生繁殖的后代数量 3 胚胎移植的生理学基础 1 供体和受体具相同的生理环境 2 早期胚胎处于游离状态 为胚胎的收集提供了可能 3 受体对移入子宫的胚胎基本上不发生免疫排斥 4 胚胎与受体能建立正常的组织联系 但遗传物质没有改变 讨论 胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移 你认为这样的概括正确吗 正确 4 胚胎移植的基本程序 阅读课本 思考胚胎移植的基本程序包括哪几个步骤 1 供体 受体的选择和同期发情处理 2 配种或进行人工受精 3 胚胎的收集 检查 培养或保存 4 胚胎移植 5 移植后是否妊娠的检查 1 对供体 受体进行选择 供体 遗传性能和生产性能优秀的个体 受体 健康和正常繁殖能力的个体处理 同期发情具体做法 注射孕激素 2 采集卵母细胞方法 超数排卵具体做法 注射促性腺激素 2 配种或人工受精 精子来源 同种优良的雄性动物 3 胚胎的收集 在配种或输精后第7天 用特制的冲卵装置 把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 3 对胚胎进行质量检查 3 胚胎的保存或移植 4 胚胎的移植 方法一 手术法具体做法 引出受体子宫和卵巢 将胚胎注入子宫角 缝合创口 方法二 非手术法将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位 注入胚胎 5 对受体母牛进行是否妊娠的检查 第二次检查 6 受体母牛产下胚胎移植的犊牛 选择 供体母牛 受体母牛 同期发情处理 超数排卵 供体公牛 配种 冲卵 胚胎 胚胎质量检查 培养 胚胎移植 妊娠检查 分娩 胚胎移植的犊牛 总结 3 胚胎分割 阅读课本 思考以下问题 1 胚胎分割的概念 2 胚胎分割特点 3 胚胎分割的理论基础 4 胚胎分割操作过程 1 概念 采用显微手术 机械方法 的方法将早期胚胎分割成2分胚 4分胚或8分胚 经体内或体外培养后植入受体 以得到同卵双胎或同卵多胎的技术 2 特点 后代具有相同的遗传物质 因此胚胎分割可以看做动物无性繁殖或克隆的方法之一 3 理论基础 动物胚胎细胞的全能性 所以胚胎分割的时期为 囊胚或桑椹胚 4 选择的胚胎 发育良好的 形态正常的桑椹胚或囊胚 5 使用的主要仪器 实体显微镜和显微操作仪 6 具体操作用分割针或分割刀片将胚胎切开 吸出其中的半个胚胎 注入预先准备好的空透明带中 或直接将裸半胚移植给受体 胚胎分割移植的显微操作 7 操作注意事项 对囊胚阶段的胚胎进行分割时 要将内细胞团均等分割 原因 内细胞团一般到囊胚阶段才出现 它是发育为胚胎本身的基础细胞 其他细胞为滋养细胞 只为胚胎和胎儿发育提供营养 若分割时不能将内细胞团均等分割 会出现含内细胞团多的部分正常发育的能力强 少的部分发育受阻或发育不良 甚至不能发育等问题 7 操作注意事项 胚胎分割的份数越多 操作的难度会越大 移植的成功率也越低 早期胚胎的体积很小 只有在显微镜下才能看到 再者 细胞数目是有限的 分割的份数越多 不但难以做到均等分割 每一份的细胞数会越少 而且作为囊胚期的胚胎内细胞团细胞所受的影响会更大 因此 分割的份数越多 技术的难度会越大 移植后的恢复和发育的难度会越大 移植成功率自然会降低 8 胚胎分割技术的缺陷 1 刚出生动物的体重偏低 毛色和斑纹还存在差异 2 采用胚胎分割技术产生同卵多胎的可能性是有限的 4 胚胎干细胞 阅读课本 思考以下问题 1 什么是胚胎干细胞 简称是什么 2 胚胎干细胞的来源 3 胚胎干细胞的特性 4 胚胎干细胞的应用 1 概念 简称ES或EK细胞 是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞 2 特点 1 形态 体积小 细胞核大 核仁明显 2 功能 具有发育的全能性 可经诱导分化为成年动物体内任何一种组织细胞 3 在体外培养的条件下 ES细胞可以增殖而不发生分化 对它可以进行冷冻保存 也可以进行遗传改造 3 主要用途阅读课本相关内容 说说胚胎干细胞有什么具体用途 1 治疗人类的某些顽症利用ES细胞可以诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能 目前 在动物实验方面 用ES细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病 肝衰竭 心衰竭和成骨不良等疑难病症 2 培育出人造组织器官 用于器官移植 随着组织工程技术的发展 通过ES细胞体外诱导分化 还可以培育出人造组织器官 解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题 3 ES细胞也是理论上研究体外细胞分化的理想材料 ES细胞在饲养层细胞上 或在添加抑制因子的培养液中 能够维持不分化的状态 在培养液中加入分化诱导因子 就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化 4 利用胚胎干细胞治疗肝衰竭 实现此过程的重要原理是 A 细胞分裂B 细胞特化C 细胞分化D 细胞增殖 C 专题4生物技术的安全性和伦理问题 一 转基因生物安全性 的争论 1 转基因生物存在安全性的原因 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都了解得相当有限 2 转移来的基因多是异种生物的基因 3 外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 2 转基因生物与食物安全的争论 反对 实质性等同 担心出现滞后效应 担心出现新的过敏源 担心营养成分被改变 一方认为存在食物安全的理由 认同 实质性等同 多环节 严谨的安全性评价可保证转基因食品的安全 科学家的认真负责会及时销毁出现新的过敏源等不利因素的转基因生物 多年来大量人口食用转基因食物并未出现健康问题 无足够的证据证明转基因食物存在安全问题 即不能举证排除 一方认为不存在食物安全问题的理由 一方认为可能存在生物安全问题的理由 转基因植物可能会成为杂草 转基因生物可能成为 入侵的外来物种 威胁其他生物生存 外源基因有可能与某些细菌或病毒杂交 重组出对人类或其他生物有害的病原体 转基因植物的抗除草剂基因 有可能通过花粉传播进入杂草 而成为 超级杂草 3 转基因生物与生物安全问题的争论 一方认为不存在生物安全问题的理由 转基因作物生命力不是很强 扩散到种植区外很容易死亡 转基因作物新性状的表现必需一定的水 肥条件及配套技术 不易带来威胁 由于生殖隔离 转基因作物很难通过杂交传播转入基因 花粉传播的距离有限 转入基因很难通过花粉传播 花粉存活时间有限 很难传播转入基因 4 转基因生物与环境安全问题的争论 一方认为可能带来环境安全问题的理由 1 可能会打破自然物种原有界限 改变生态系统中能量流动和物质循环 2 重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物 可能会对环境造成二次污染 3 重组的DNA可能与微生物杂交产生对动植物或人类有害的病原微生物 转基因植物的花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白 通过蜜蜂采集 再经食物链传递到其他动物或人体内 一方认为不会影响环境安全的理由 1 转入基因只是自然界中原有的一两种外源基因 不会改变生物原有的分类地位 不会破坏生态系统的稳定性 2 抗虫作物的种植可大大减少农药用量 利于保护环境和人畜安全 有益昆虫的数量也会大增 3 抗除草剂作物的种植便于田间管理 也保护了农田土壤环境 4 公众对转基因作物的恐惧来自于某些实验结果的不确切及某些新闻报道不真实 5 理性看待转基因技术 1 转基因生物的优缺点分析 见资料 2 对待转基因生物的正确态度 要趋利避害 不能因噎废食 3 建立相应法规 规范转基因行为 4 转基因生物或产品研究中 科学家遵守研究道德 1 转基因受体限制在遗传上具有特定缺陷的生物上 2 转基因受体的菌株 限定在使用370C下便会死去的菌株 3 对外源DNA认真选择 避免产生对人体有害或过敏的蛋白质 4 一旦发现安全性问题 要求马上停止实验并销毁重组生物 二 关注生物技术的伦理问题 1 克隆人的过程和分类 见资料 一 关于克隆人 2 中国政府的态度 1 禁止性克隆的四不原则 生殖 2 不反对 治疗性克隆 不赞成 不允许 不支持 不接受任何相关的实验 1 赞成克隆人的观点 1 是一种科学研究 既然是科学 就应该允许研究克隆人 2 现在的问题可以通过胚胎分级 基因诊断和染色体检查等方法得到解决 3 对待克隆人的态度 2 不赞成克隆人的观点 1 严重违反了人类的 伦理道德 2 冲击了现有的 和等传统的伦理道德观念 婚姻 家庭 两性关系 3 是在人为地制造心理上和社会上都不健全的人 二 设计试管婴儿引发的伦理性问题 体外受精技术 俗称 试管婴儿 目前是世界上最广为采用的生殖辅助技术 试管婴儿 并不是真正在试管里长大的婴儿 而是从卵巢内取出几个卵子 在实验室里让它们与男方的精子结合 形成胚胎 然后转移胚胎到子宫内 使之在妈妈的子宫内着床 妊娠 正常的受孕需要精子和卵子在输卵管相遇 二者结合 形成受精卵 然后受精卵再回到子宫腔 继续妊娠 所以 试管婴儿 可以简单地理解成由实验室的试管代替了输卵管的功能而称为 试管婴儿 尽管体外受精原用于治疗由输卵管阻塞引起的不孕症 现已发现体外受精对由于宫内膜异位症 endometriosis 精子异常 数目异常或形态异常 引起的不孕症 甚至原因不明性不孕症都有所帮助 研究显示一个周期治疗后的妊娠率在40 左右 出生率稍微低一点 试管婴儿简图 设计试管婴儿 与试管婴儿相比需在胚胎转移之前对胚胎进行遗传学诊断 以筛选出符合特殊要求的胚胎 进而生出特定类型的婴儿 三 基因检测引发的伦理性问题 基因检测是用血液或其他体液和细胞检测一个人的DNA的技术 基因检测可以诊断疾病 也可以用于疾病风险的预测 疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因 目前应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测 遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断 目前有一千多种疾病可以通过基因技术做出诊断 近年非常令人兴奋的是预测性基因检测的开展 利用基因检测技术在疾病发生前发现疾病发生的风险 提早预防 目前已经有20多种疾病可以用基因检测的方法预测 检测的时候 先把受检者的基因从血液或其他细胞中提取出来 然后用可以识别可能存在的突变基因的引物和PCR技术将这部份基因复制许多倍 复制后 有许多方法可以判断这部分基因是否存在突变 用有特殊标记物的突变基因探针方法 酶切方法和基因序列检测的方法等 基因检测的优点 通过基因检测可以及早采取预防的措施 适时进行治疗 达到挽救患者生命的目的 基因检测引发的问题及解决的办法 1 问题 目前人类对基因结构及基因间相互作用尚缺乏足够的认识 要想通过基因检测达到预防疾病的目的是困难的 基因检测结果本身会给受检者带来巨大的心理压力 个人基因资讯的泄露会造成基因歧视 2 解决的办法 对于基因歧视现象 可以通过正确的科学知识传授 伦理道德教育 立法得以解决 禁止生物武器 生物战剂及施放它的武器 器材的总称叫生物武器 生物战剂是指在战争中使人 畜致病 毁伤农作物的微生物及其毒素等 1 生物武器的概念 2 生物武器的种类 通常分为病菌 立克氏体 衣原体 病毒 真菌和毒素六大类 见资料 生物武器的种类 病菌 鼠疫菌 霍乱 伤寒 炭疽 病毒 天花病毒 动物痘病毒 重组基因技术制造全新的致病菌 重组蜡状杆菌 重组流感病毒 新型鼠痘病毒 生化毒剂 如肉毒杆菌毒素 3 生物武器的杀伤特点 1 致病力强 多数具有传染性 某些生物战剂只需少数病原体侵入人体 就能引起发病 2 污染面积广 生物战剂致病力强 气溶胶可随风飘散 在气象 地理条件适宜时 可造成大面积污染区3 不易被发现 难以防治 生物战剂气溶胶无色无味 加之敌方多在黄昏 夜间 拂晓 多雾时秘密施放 不易被人发现 4 有一定的潜伏期生物战剂致病需经几小时至几天的时间 在这个期间人员不会很快减弱工作能力 5 受自然条件影响大风速 气温对气溶胶传播有影响 大雪 低温 干燥 日晒等 能加速病菌的消亡 4 生物武器的伤害作用 1 生物战剂侵入人体的途径 吸入 生物战剂污染空气 可以通过呼吸道吸入 感染致病 误食 食用被生物战剂污染的水 食物而得病 如霍乱 痢疾等疾病 皮肤接触 生物战剂如炭疽杆菌等 或带菌物品上的病毒可直接或间接经皮肤 黏膜 伤口进入人体 昆虫叮咬 人被带有生物战剂的昆虫叮咬后 会使血液污染而致病 2 生物战剂的致病症状 发热 头疼 全身无力 上吐下泻 咳嗽 恶心 呼吸困难 局部或全身疼痛等各种不同症状 5 防护措施1 对生物战剂的防护措施与对毒剂的防护基本相同 人员戴防毒面具 防疫口罩能保护呼吸道不吸入生物战剂气溶胶 穿防毒衣 防疫服或采用扎 三口 的方法能保护皮肤免受带菌昆虫叮咬 2 人员在生物战剂污染区内行动时 根据生物战剂的类型 提前进行免疫接种和个人防护 遵守在污染区内的行动规则 3 发现病人时 要立即报告 及时隔离 4 对污染的房屋 器皿要用福尔马林或过氧乙酸进行熏蒸 也可用通风方法进行消毒灭菌 对服装可用煮沸或用高锰酸钾溶液浸泡等方法灭菌 5 杀虫 灭鼠 杀虫可用打 捕 烧 熏或喷洒杀虫剂 敌敌畏 敌百虫 等方法 灭鼠可采用药杀或打 捕 挖 灌等方法 使用药物时 应注意安全 妥善处理带菌昆虫和动物尸体 无论是敌投的还是当地的昆虫 鼠类 都是生物战剂传播的媒介物 均能传播多种疾病 所以 平时对当地的鼠类和有害昆虫也要经常进行灭杀 以减少战时生物战剂可能利用的传播媒介 防生物武器和防化学武器不同点是 1 污染区内活动时需先免疫接种 2 污染物 服装要消毒 3 杀虫 灭鼠 尸体烧掉或深埋 4 发现传染病要立即报告防疫部门 禁止生物武器公约 1972年4月10日 苏联 美国 英国分别签署了 1998年11月25日中国也加入了这一公约 专题5生态工程 干裂的土地 赤红的荒山 意味着不断恶化的 幼苗的上方是蔚蓝的地球 地球似乎化作一滴甘露 滋润着大地 幼苗又可寓意为 工程 虽然柔弱 却顽强地支撑着地球 地球和幼苗组合和谐 象征着希望 生态环境 生态 生态工程的概念 人类应用生态学 工程学 系统学 经济学等学科的基本原理和方法 通过系统设计 调控和技术组装 对已破坏的生态环境进行修复 重建 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善 并提高生态系统的生产力 从而促进人类社会和自然环境和谐发展 注意 1 学科知识 2 技术手段 3 最终目的 生态学 工程学 系统学 经济学 系统设计 调控和技术组装 促进人类社会和自然环境的和谐发展 5 1生态工程的基本原理 生态工程建设目的 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 优点 与传统的工程相比 生态工程是一类少消耗 多效益 可持续的工程体系 传统农业生产模式 石油农业 弊端 不注重生态环境的保护 没有考虑成本 经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价 模式内容 大量使用化肥 农药 机械的农业生产方式 生态工程与传统农业的比较 主要是通过实行 循环经济 原则 使一个系统产生出的污染物 能够成为本系统或者另一个系统的生产原料 从而实现废弃物的资源化 而实现循环经济最重要的手段之一是生态工程 生态经济 循环经济 模式 实现原料 产品 原料 产品的生产体系 实现废弃物的资源化 地球以有限的空间和资源 长久维持着众多生物的生存 繁衍和发展 奥秘就在于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 而没有物质循环的系统 就会产生废弃物 造成环境污染 并最终影响到系统的稳定和发展 1 物质循环再生原理 二 生态工程所遵循的基本原理 二 生态工程所遵循的基本原理 遇虫害而死的樟子松 珊瑚礁 1 为什么樟子松林的松毛虫会肆虐 几十亿株杨树会毁于一旦 而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中 保持着很高的生物多样性 讨论 2 从上面正面和反面的实例 你能得出怎样的结论 你认为生物多样性的破坏有人为因素吗 纯樟子松林 杨树林的生物多样性低 食物链短而单调 缺少松毛虫 天牛的天敌 而成片单一的林木又为松毛虫提供了丰富的食物来源 因而会导致了树林的毁坏 珊瑚礁区的生物多样性高 食物链复杂 不同的生物占据了不同的时间位 空间位和资源位 因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境 例如 氮 磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外 只有保持生态系统较高的生物多样性 才能保证生态系统的稳定和平衡 生物多样性的破坏有人为因素 而且往往作用巨大 2 物种多样性原理 二 生态工程所遵循的基本原理 3 协调与平衡原理 处理好生物与环境的协调与平衡 需要考虑环境承载力 环境承载力 又称环境容纳量 是指某种环境所能养活的生物种群的数量 即K值 如果生物的数量超过了环境承载力的限度 就会引起系统的失衡和破坏 理论基础 生物与环境的协调与平衡 4 整体性原理 整体指社会 经济 自然复合而成的巨大系统 含义 进行生态工程建设时 不但要考虑到自然生态系统的规律 更重要的是 还要考虑到经济和社会等系统的影响力 实例 在进行林业工程建设时 一方面要号召农民种树 另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题 如粮食 烧柴及收入等 除此之外 社会习惯 法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响 建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论 是解决生态环境问题的必要基础 只有应用整体性原理 才能统一协调当前与长远 局部与整体 开发与环境建设之间的关系 保障生态系统的平衡和稳定 5 系统学和工程学原理 1 系统的结构决定功能原理 桑基鱼塘分布在我国长江三角洲 珠江三角洲一带的水乡 是一种典型的水陆物质和能量交换型生态工程 理论基础 分布式优于集中式和环式 2 系统整体性原理 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 珊瑚礁 白化 理论基础 整体大于部分 2 系统整体性原理 豆科作物和固氮菌的共生就是一例 固氮菌为豆科作物提供氮素 而豆科作物为其提供能量和其他营养 两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长 当把它们分开时 两者的生长都要受到损害 l 系统的结构决定功能原理 含义 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 实例 我国南方水网地区的桑基鱼塘模式2 系统整体性原理 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 1十1 2 小结 生态工程的基本原理 二 生态工程的实例和发展前景 1 农村综合发展型生态工程 l 问题 人多地少 资源有限 产出不足 2 对策 建立农村综合发展型生态工程 3 案例 北京窦店村以沼气工程为为中心的物质多级利用工程 小知识青贮 是指在玉米等作物没有完全成熟时 将果穗和枯秆一起收获切碎 通过厌氧发酵成为牛羊优质的饲料 氨化 是指利用氨水或氮素化肥处理稻麦桔杆 使之软化适口 提高其作为饲料的营养价值 蓝绿萍 一种有固氮作用的藻类 案例1 农村综合发展型生态工程 1 在这一案例中 主要运用了哪些生态工程的原理 2 这一生态系统的结构和功能有哪些特点 有哪些值得借鉴的做法 1 在这一案例中 主要运用了哪些生态工程的原理 物质循环再生原理 整体性原理 物种多样性原理等 2 这一生态系统的结构和功能有哪些特点 有哪些值得借鉴的做法 这个案例以沼气工程为核心 农林牧副渔各业全面发展 增加了劳动力就业机会 促进了经济发展 同时又降低了环境污染 促进了农村的可持续发展 2 小流域综合治理生态工程 l 问题 河流各级支流的集水区域 水土流失严重 2 对策 应用生态工程的整体原理 协调与平衡原理 以及工程学等原理 通过保土蓄水 耕作措施 林草措施等工程和生物措施 层层设防来控制土壤侵蚀等 山顶戴帽子 山头实行封禁管理 营造水土保持林 保护和恢复植被 山腰系带子 半山陡坡退耕还林还草 发挥林草拦蓄作用 减少径流 坡地修台子 坡耕地以坡改梯田为突破口 建设基本农田 为调整农业产业结构提供条件 地埂锁边子 充分利用地埂种植经济作物 既获得经济效益 又保护地埂 荒地荒沟栽苗子 在荒山 荒沟 荒坡地建设薪炭林 山脚种果子 山脚发展经济林果园 促进商品经济发展 沟底穿靴子 在干 支 毛沟沟底修建谷坊 拦挡坝 建设沟坝地 拦蓄泥沙 防止沟壑被水冲蚀而导致其不断扩张 见缝插针钉扣子 利用田间地头 房前屋后栽植林果 发挥零星作用 提高治理程度 秋田盖罩子 在缓坡耕地改顺坡种植为横坡等高种植 实行地膜覆盖等保土耕作措施 九子登科 模式 案例2 小流域综合治理生态工程 1 小流域的综合治理 综合 表现在哪些方面 2 为什么要针对不同的地形采取不同的措施 这体现了生态工程的什么原理 3 这一模式在其他小流域能够照搬吗 1 小流域的综合治理 综合 表现在哪些方面 综合 表现在它一改以前的单纯造林和蓄水 减沙等工程模式 同时考虑到了生态效益和经济效益 不但注重通过还林 还草 筑坝等措施达到蓄水 降低土坡侵蚀的生态效果 还考虑如何提高人们的生活水平 例如 不但种植农作物 还同时种植经济作物来提高人们的收入 考虑到了种植薪柴林解决人们的燃料来源问题 各种措施的结果是建立一个稳定 持久 高效的生态系统 2 为什么要针对不同的地形采取不同的措施 这体现了生态工程的什么原理 提示 山顶土壤条件 气候条件恶劣 不宜蓄水 交通不便 改造成本高 适宜封山 依靠自然恢复力来恢复植被 山腰 荒地等土壤 虽然水分条件较好 但是仍不适宜种植农作物 对于这样的地方可以自然恢复 也可以人为种植适宜的林木 草或果树等 加快植被恢复速度 这样既能降低土壤侵蚀 又能创造一定的经济效益 对沟底而言 应建设堤坝系统 它可以蓄水和淤积土地 还能够减少山体的崩塌和滑坡 保证人民的生命财产安全 对坡地和山脚农田来说 土坡 水分条件良好 交通也较方便 土地生产力高 适宜种植农作物来解决人们的粮食和收入等问题 但是在坡地上要水平梯田种植 以减少水土流失 根据不同的地形采取不同的措施 既要考虑到生态效益 又要考虑到人们的生活和收入问题 这体现了生态工程协调与平衡 因地制宜的原理和思想 3 从这一案例看 当地是怎么做到经济效益与生态效益相统一的 这一模式在其他小流域能够照搬吗 提示 上题分析中已解答了经济效益与生态效益的统一问题 这种模式在其他小流域不能照搬 还是要因地制宜地进行生态工程建设 不同气候带 不同自然条件和不同经济发展水平的地区 其生态工程的模式应各具特色 3 大区域生态系统恢复工程 1 问题及原因 问题 土地沙漠化严重 原因 过度樵采 32 过度放牧 30 盲目开垦 27 不合理利用水资源 9 6 其他 1 4 2 对策 森林或草原植被恢复的生态工程 水土保持的生态工程等 3 案例 退耕还林还草生态工程 防沙治沙生态工程 三北 三北 指华北北部 东北大部和西北大部 防护林生态工程 等等 案例3 大区域生态系统恢复工程 1 这一工程主要原理是什么 2 根据协调与平衡原理和生物多样性原理 不同地区在造林设计上应当注意什么问题 1 这一工程主要原理是什么 物种多样性原理 协调与平衡原理 整体性原理 2 这一工程横跨多个省区 根据协调与平衡原理和生物多样性原理 不同地区在造林设计上应当注意什么问题 提示 首先应考虑树种的生态适应性问题 种植适宜品种 宜林则林 宜灌则灌 宜草则草 其次要考虑树种的多样性 保证防护林体系的稳定性 不同地区应根据当地情况采取不同的策略 如条件恶劣的地区应该结合自然恢复力 而农区的防护林中农田防护林网可能占较大比重 4 湿地生态恢复工程 1