最新生物選修三知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

第一章 基因工程 第一節(jié) 基因工程概述 一 基因工程的概念 操作 環(huán)境 操作 對(duì)象 操作 水平 基本過(guò)程結(jié)果 生物 體外 基因 分子 水平 剪切 拼接 導(dǎo)入 表 達(dá) 人類需要的基因產(chǎn)物 由于基因工程是在 DNA 分子水平上進(jìn)行操作 因此又叫做重組 DNA 技術(shù) 二 基因工程的基本工具 一 分子手術(shù)刀 限制性核酸內(nèi)切酶 簡(jiǎn)稱限制酶 1 來(lái)源 主要是從原核生物中分離純化出來(lái)的 2 功能 能夠識(shí)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(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 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 二 分子針線 DNA 連接酶 1 分類 根據(jù)酶的來(lái)源不同 可分為 E coliDNA 連接酶和 T4DNA 連接酶兩類 2 功能 恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵 兩種 DNA 連接酶 E coliDNA 連接酶和 T4DNA 連接酶 的比較 相同點(diǎn) 都縫合磷酸二酯鍵 區(qū)別 E coIiDNA 連接酶來(lái)源于大腸桿菌 只能使黏性末端之間連接 T4DNA 連接酶能縫合兩種末端 但連接平末端之間的效率較低 DNA 連接酶與 DNA 聚合酶作用的比較 DNA 連接酶DNA 聚合酶 連接的 DNA 雙鏈單鏈 模板不要模板要模板 不 同點(diǎn) 連接的 對(duì)象 2 個(gè) DNA 片段單個(gè)脫氧核苷酸加到已存在的單 鏈 DNA 片段上 作用實(shí) 質(zhì) 形成磷酸二酯鍵相 同點(diǎn) 化學(xué)本 質(zhì) 蛋白質(zhì) 三 分子運(yùn)輸車 載體 1 載體具備的條件 能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 具有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn) 供外源 DNA 片段插入 具有標(biāo)記基因 供重組 DNA 的鑒定和選擇 2 基因工程常用的載體有 質(zhì)粒 噬菌體 和 動(dòng) 植物病毒 等 最早應(yīng)用的載體是質(zhì)粒 它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的雙鏈環(huán)狀 DNA 分子 三 基因工程的基本過(guò)程w w w k s 5 u c o m 一 獲得目的基因 目的基因的獲取 1 獲取方法主要有兩種 從自然界中已有的物種中分離出來(lái) 如可從基因文庫(kù)中獲取 用人工的方法合成 獲得原核細(xì)胞的目的基因可采取直接分離 獲取真核細(xì)胞的目的基因一般是人工合成 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 2 利用 PCR 技術(shù)擴(kuò)增目的基因 1 PCR 的含義 是一項(xiàng)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(guò)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(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成 5 特點(diǎn) 指數(shù)形式擴(kuò)增 二 制備重組 DNA 分子 基因表達(dá)載體的構(gòu)建 1 重組 DNA 分子的組成 除了目的基因外 還必須有標(biāo)記基因 標(biāo)記基因的作用 鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因 從而將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái) 2 方法 同種限制酶分別切割載體和目的基因 再用 DNA 連接酶把兩者連接 三 轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞 將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 1 轉(zhuǎn)化的概念 是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi) 并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程 2 常用的轉(zhuǎn)化方法 將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞 采用最多的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 其次還有基因 槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù) 基因槍法 和花粉管通道技術(shù) 花粉管通道法 將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞 最常用的方法是顯微注射技術(shù) 此方法的受體細(xì)胞多是受精卵 將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞 Ca 處理法 四 篩選出獲得目的基因的受體細(xì)胞 培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)目的基因的表達(dá) 目的基因的檢測(cè)與鑒定 1 首先要檢測(cè)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(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出 mRNA 方法是采用 DNA 分子雜交技術(shù) 3 最后檢測(cè)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(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定 如抗蟲或抗病的鑒定等 第二節(jié) 基因工程的應(yīng)用 1 運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種最突出的優(yōu)點(diǎn)是 能打破常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限 2 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(dòng)物基因工程 提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度來(lái)提高產(chǎn)品產(chǎn)量 改善產(chǎn)品品質(zhì) 用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物 用轉(zhuǎn) 基因動(dòng)物作器官移植的供體等 3 基因診斷和基因治療 基因診斷 又稱為 DNA 診斷 是采用基因檢測(cè)的方法來(lái)判斷患者是否出現(xiàn)了基因異?；驍y帶病 原體 基因治療 指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法 實(shí)例 ADA 基因缺陷癥的基因治療 第三節(jié) 蛋白質(zhì)工程 1 蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì) 根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系 通過(guò)改造基因 以定向改造天然蛋白質(zhì) 甚至創(chuàng)造自然界不存在的 具有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì) 2 蛋白質(zhì)工程的基本原理 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 測(cè)定蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu) 推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列 找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列 基因 具有預(yù)期功能的蛋白質(zhì) 3 蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用 1 通過(guò)改造酶的結(jié)構(gòu) 有目的地提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性 2 合成嵌合抗體 3 改變蛋白質(zhì)的活性 蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別 蛋白質(zhì)工程基因工程 實(shí)質(zhì)通過(guò)改造基因 以定向改造天然 蛋白質(zhì) 甚至創(chuàng)造自然界不存在的蛋 白質(zhì) 將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞 并在受體細(xì)胞中表達(dá) 結(jié)果合成自然界不存在的蛋白質(zhì)只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì) 聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上 延伸出的第二代基因工程 第二章第二章 細(xì)胞工程細(xì)胞工程 第一節(jié)第一節(jié) 植物細(xì)胞工程植物細(xì)胞工程 基礎(chǔ)梳理 一 植物組織培養(yǎng) 1 植物細(xì)胞的全能性 1 生物細(xì)胞的全能性 生物體細(xì)胞一般都是受精卵經(jīng)有絲分裂形成 因而都含有生物一整套遺傳物質(zhì) 都具有發(fā)育成完 整個(gè)體的潛能 但在生物體上有時(shí)不能表現(xiàn)出其全能性 只能通過(guò)分化形成不同的組織 器官 這是在 特定的環(huán)境 激素等的影響下基因選擇性表達(dá)的結(jié)果 2 植物細(xì)胞具有全能性的原因 植物體的全部體細(xì)胞都是從受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂產(chǎn)生的 具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套遺傳 物質(zhì) 3 細(xì)胞表現(xiàn)其全能性的條件 離體 無(wú)菌 一定的營(yíng)養(yǎng)條件 植物激素誘導(dǎo) 環(huán)境條件 脫分化避光 再分化需光 4 全能性的大小 受精卵全能性最大 高度分化的植物細(xì)胞具有全能性 高度特化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制 它的細(xì)胞核仍保持著全能性 全能性表達(dá)的難易程度 受精卵 生殖細(xì)胞 體細(xì)胞 植物細(xì)胞 動(dòng)物細(xì)胞 2 植物組織培養(yǎng) 1 理論基礎(chǔ) 原理 細(xì)胞全能性細(xì)胞全能性 2 核心 脫分化形成愈傷組織和愈傷組織再分化 3 過(guò)程 4 培養(yǎng)基的成分 水分 無(wú)機(jī)鹽 碳源 維生素 生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素 有機(jī)添加物等 5 進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)需要注意的問(wèn)題 所以實(shí)驗(yàn)用具嚴(yán)格滅菌 接種過(guò)程嚴(yán)格的無(wú)菌操作 愈傷組織培養(yǎng) 最初避光培養(yǎng) 后期見(jiàn)光培養(yǎng) 試管苗培養(yǎng) 先要進(jìn)行生芽培養(yǎng) 再進(jìn)行生根培養(yǎng) 試管苗培養(yǎng)要在光照條件下進(jìn)行 3 植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用 二 植物細(xì)胞培養(yǎng) 1 概念 在實(shí)驗(yàn)室工廠化生產(chǎn)的條件下 將組織培養(yǎng)過(guò)程中形成的愈傷組織愈傷組織或其他易分散的組織置于 液體培養(yǎng)基中 進(jìn)行懸浮培養(yǎng)懸浮培養(yǎng) 得到分散游離的懸浮細(xì)胞懸浮細(xì)胞 通過(guò)繼代培養(yǎng)繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖 從而獲得大 量的細(xì)胞群體細(xì)胞群體的一種技術(shù) 2 與植物組織培養(yǎng)的關(guān)系 植物組織組織培養(yǎng)是植物細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ) 目的不同 植物組織培養(yǎng)的目的是得到更多的植物體植物體 植物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得人類所需的細(xì)胞細(xì)胞 3 實(shí)例 成功地培養(yǎng)紅豆杉紅豆杉的細(xì)胞 從中提取出重要的抗腫瘤抗腫瘤藥物 紫杉醇 三 植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1 概念 是將不同種植物體細(xì)胞 在一定條件下融合成雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞 并把雜種細(xì)胞培養(yǎng)成新的植物體的技 術(shù) 1 植物快速繁殖 優(yōu)點(diǎn)是取材少 周期短 繁殖率高 便于自動(dòng)化 管理 2 培育無(wú)病毒植株 所用材料是植物分生組織 根尖 莖尖 的生植物分生組織 根尖 莖尖 的生 長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞長(zhǎng)點(diǎn)細(xì)胞 原因 分生區(qū)極少感染病毒 甚至無(wú)病毒分生區(qū)極少感染病毒 甚至無(wú)病毒 3 制造人工種子 取材 胚狀體 特殊加工 加入某些農(nóng)藥 微生物 除草劑 優(yōu)點(diǎn) 育種周期短 便于貯藏和運(yùn)輸 缺 點(diǎn) 抗菌性差 萌發(fā)率低 消毒 2 理論基礎(chǔ) 原理 植物細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性植物細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性 3 過(guò)程 4 注意 1 去除細(xì)胞壁的方法為酶解法 利用纖維素酶和果膠酶纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁 2 誘導(dǎo)融合的方法 物理法包括離心 振動(dòng) 電刺激離心 振動(dòng) 電刺激等 化學(xué)法一般是用聚乙二醇 聚乙二醇 PEGPEG 作為誘導(dǎo)劑 3 原生質(zhì)體融合后的細(xì)胞是雜種細(xì)胞雜種細(xì)胞 利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)把雜種細(xì)胞培養(yǎng)成雜種植株 4 融合完成的標(biāo)志 雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁 5 雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁的檢測(cè)方法 植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原 5 意義 克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙 第三節(jié)第三節(jié) 動(dòng)物細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞工程 基礎(chǔ)梳理 一 動(dòng)物細(xì)胞與組織培養(yǎng) 1 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) 1 概念 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織組織 將它分散成單個(gè)細(xì)胞單個(gè)細(xì)胞 然后放在適 宜的培養(yǎng)基培養(yǎng)基中 讓這些細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖生長(zhǎng)和繁殖 2 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過(guò)程 3 細(xì)胞貼壁和接觸抑制 懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上貼附在瓶壁上 稱為細(xì)胞貼壁細(xì)胞貼壁 細(xì)胞數(shù)目不斷增多 當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長(zhǎng)到表面相互抑制相互抑制時(shí) 細(xì)胞就會(huì)停止分裂增殖停止分裂增殖 這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制細(xì)胞的接觸抑制 4 原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng) 直接從動(dòng)物體內(nèi)取出的組織塊 用胰蛋白酶使其分散成單個(gè)細(xì)胞 然后用培養(yǎng)基配成 一定濃度的細(xì)胞懸浮液 轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行培養(yǎng)的過(guò)程 傳代培養(yǎng) 原代培養(yǎng)到一定程度 細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)接觸抑制 如果還要繼續(xù)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng) 就要用胰 蛋白酶使細(xì)胞從甁壁上脫離下來(lái) 重新分散成細(xì)胞懸浮液 分裝到多個(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)的過(guò)程 5 細(xì)胞株和細(xì)胞系 細(xì)胞株 原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至 10 代左右 細(xì)胞的分裂就會(huì)出現(xiàn)停滯 大部分細(xì)胞衰老死亡 但是極少數(shù)的細(xì)胞能夠度過(guò) 危機(jī) 而繼續(xù)傳下去 這些存活的細(xì)胞一般能傳代 40 50 代 這種傳代細(xì) 胞叫做細(xì)胞株 細(xì)胞株的細(xì)胞的遺傳物質(zhì)沒(méi)有發(fā)生改變 細(xì)胞系 當(dāng)細(xì)胞傳至 50 代以后不能再傳下去 但是有部分細(xì)胞的遺傳物質(zhì)發(fā)生了改變 并且?guī)?有癌變的特點(diǎn) 從而有可能在培養(yǎng)的條件下無(wú)限制地傳代下去 這種傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞系 6 所需條件 無(wú)菌 無(wú)毒的環(huán)境無(wú)菌 無(wú)毒的環(huán)境 培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無(wú)菌無(wú)菌處理 通常還要在培養(yǎng)液中添加一定量的抗生素抗生素 以防培養(yǎng)過(guò) 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(duì)細(xì)胞自身造成危害代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害 營(yíng)養(yǎng)營(yíng)養(yǎng) 合成培養(yǎng)基成分 糖 氨基酸 促生長(zhǎng)因子 無(wú)機(jī)鹽 微量元素等 通常需加入血清 血漿血清 血漿等 天然成分 溫度溫度 適宜溫度 哺乳動(dòng)物多是 36 5 36 5 0 5 0 5 pH 7 27 2 7 47 4 氣體環(huán)境氣體環(huán)境 95 空空氣氣 5 C CO O2 2 O2是細(xì)細(xì)胞胞代代謝謝所必需的 CO2的主要作用是維維持持培培養(yǎng)養(yǎng)液液的的p pH H 7 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用 可有助于生產(chǎn)許多有重要價(jià)值的生物制品 如制備病毒疫苗 制備單克隆抗體 制備病毒疫苗 制備單克隆抗體 可以進(jìn)行有毒物質(zhì)和藥物的檢測(cè) 大面積燒傷或燙傷病人的皮膚移植 培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞 培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞 有助于細(xì)胞全能性的揭示 細(xì)胞周期及其調(diào)控等基礎(chǔ)研究的進(jìn)行 2 動(dòng)物組織培養(yǎng) 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與動(dòng)物組織培養(yǎng)方法類似 主要區(qū)別是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中需要用胰蛋白酶胰蛋白酶等使組織塊 中的細(xì)胞離散離散 而動(dòng)物組織培養(yǎng)過(guò)程中不需要使用胰蛋白酶胰蛋白酶等 二 細(xì)胞核移植技術(shù)和動(dòng)物體細(xì)胞克隆 1 概念 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)放入技術(shù) 2 種類 哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞胚胎細(xì)胞核移植 比較容易 和體細(xì)胞體細(xì)胞核移植 比較難 3 體細(xì)胞核移植的大致過(guò)程是 克隆羊?yàn)槔?注 注 選用去核卵卵 母母 細(xì)胞細(xì)胞的原因 卵 母 細(xì)胞比較大 容易操作比較大 容易操作 卵 母 細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多 營(yíng)養(yǎng)豐富細(xì)胞質(zhì)多 營(yíng)養(yǎng)豐富 4 體細(xì)胞核移植技術(shù) 克隆技術(shù) 的應(yīng)用 1 1 加速家畜遺傳改良進(jìn)程 促進(jìn)良畜群繁育 加速家畜遺傳改良進(jìn)程 促進(jìn)良畜群繁育 2 2 保護(hù)瀕危物種 增大存活數(shù)量 保護(hù)瀕危物種 增大存活數(shù)量 3 3 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白 生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白 4 4 作為異種移植的供體 作為異種移植的供體 5 5 用于組織器官的移植等 用于組織器官的移植等 5 體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問(wèn)題 克隆動(dòng)物存在著健康健康問(wèn)題 表現(xiàn)出遺傳和生理遺傳和生理缺陷等 三 動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體 1 動(dòng)物細(xì)胞融合 1 概念 動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交細(xì)胞雜交 是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一個(gè)細(xì)胞的過(guò)程 融合后形 成的具有原來(lái)兩個(gè)或多個(gè)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞 稱為雜交細(xì)胞雜交細(xì)胞 2 過(guò)程 動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同 誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)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 電刺激聚乙二醇 滅活的病毒 電刺激等 3 動(dòng)物細(xì)胞融合的意義 克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性遠(yuǎn)緣雜交的不親和性 成為研究細(xì)胞遺傳 細(xì)胞免疫 腫瘤和生物生細(xì)胞遺傳 細(xì)胞免疫 腫瘤和生物生 物新品種培育物新品種培育的重要手段 2 單克隆抗體 1 抗體 一個(gè) B 淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體特異性抗體 從血清中分離出的抗體產(chǎn)量低 純度低 特異性差產(chǎn)量低 純度低 特異性差 2 單克隆抗體的制備過(guò)程 說(shuō)明 1 融合形成的雜交細(xì)胞有多種 若僅考慮兩個(gè)細(xì)胞的融合 僅有 3 種雜交細(xì)胞 2 整個(gè)制備過(guò)程要經(jīng)過(guò)兩次篩選 第一次用特定的選擇培養(yǎng)基從融合的細(xì)胞中篩選出雜交瘤細(xì)胞 第 二次在多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng) 篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群 3 雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn) 既能迅速大量繁殖繁殖 又能產(chǎn)生專一的抗體專一的抗體 4 單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn) 特異性強(qiáng) 靈敏度高 并能大量制備特異性強(qiáng) 靈敏度高 并能大量制備 3 單克隆抗體技術(shù)的應(yīng)用 作為診斷試劑作為診斷試劑 準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原抗原物質(zhì)的細(xì)微差異 并跟一定抗原一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合 具有準(zhǔn)確 高效 準(zhǔn)確 高效 簡(jiǎn)易 快速簡(jiǎn)易 快速的優(yōu)點(diǎn) 用于治療疾病和運(yùn)載藥物用于治療疾病和運(yùn)載藥物 主要用于治療癌癥治療癌癥治療 可制成 生物導(dǎo)彈生物導(dǎo)彈 也有少量用于治療其它疾 病 疑難解析疑難解析 動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與植物體細(xì)胞雜交的比較 項(xiàng)目植物細(xì)胞雜交 番茄馬鈴薯植株 動(dòng)物細(xì)胞融合 單克隆抗體 第 1 步原生質(zhì)體的制備 酶解法 正常小鼠的處理 注射滅活抗原 第 2 步原生質(zhì)體的融合 物化法 動(dòng)物細(xì)胞融合 物化生法 過(guò)程 第 3 步雜種細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞的篩選和培養(yǎng) 第 4 步雜種植株誘導(dǎo)與鑒定 提純單克隆抗體 特異性強(qiáng) 靈敏度高 原理 理 論基礎(chǔ) 細(xì)胞膜的流動(dòng)性 植物細(xì)胞的全能性細(xì)胞膜的流動(dòng)性 細(xì)胞增殖 融合前 處理 酶解法除去細(xì)胞壁 纖維素酶 果膠酶注射特定抗原法免疫處理正常小鼠 促融因子 物理法 電激 離心 振動(dòng) 化學(xué)法 聚乙二醇 CaCl2等 物化法 與植物相同 生物法 滅活的仙臺(tái)病毒 意義和 用途 1 克服有性遠(yuǎn)緣雜交不親和性 2 克服有性雜交的母系遺傳 獲得細(xì)胞質(zhì) 基因的雜合子 是研究細(xì)胞質(zhì)遺傳的有力手 段 1 制備單克隆抗體 2 有助于疾病的診斷 治療 預(yù)防 第四章第四章 生態(tài)工程生態(tài)工程 第一節(jié)第一節(jié) 生態(tài)過(guò)程的原理和類型生態(tài)過(guò)程的原理和類型 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 簡(jiǎn)述生態(tài)工程的概念 關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè) A 2 簡(jiǎn)述生態(tài)工程的注意原理 A 3 嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理 分析生態(tài)環(huán)境問(wèn)題及解決對(duì)策 A 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 一 生態(tài)工程的概念一 生態(tài)工程的概念 1 概念 是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生原理 結(jié)構(gòu)和功能協(xié)調(diào)原則 結(jié)合經(jīng)系統(tǒng)分析的 最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級(jí)利用的生產(chǎn)工藝系統(tǒng) 2 生態(tài)工程建設(shè)目的 遵循自然界物質(zhì)循環(huán)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 少消耗 多效益 可持續(xù) 2 實(shí)例 農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程 依據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理 其關(guān)鍵是調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能 進(jìn)行優(yōu)化組合 提高生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)再 生和能量轉(zhuǎn)化的能力 充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)的潛力 盡量充分利用原料 產(chǎn)品 副產(chǎn)品 廢棄物以及時(shí)間 空間和營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位 提高整體的綜合效益 3 人教版 生態(tài)經(jīng)濟(jì) 主要是通過(guò)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)工程的原理 蘇教版 二 生態(tài)工程的原理 蘇教版 生態(tài)工程主要由生物種群 生物群落和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成 生態(tài)工程構(gòu)建和運(yùn)行的主要依據(jù)是生態(tài)學(xué)基 本原理 這些基本原理主要包括物種共生 生態(tài)位 食物鏈 物種多樣性等 物種共生原理 自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁衍 這種關(guān)系是自然界 中生物之間長(zhǎng)期進(jìn)化的結(jié)果 包括共生 競(jìng)爭(zhēng)等多種關(guān)系 構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制 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 在生態(tài)系統(tǒng)中 合理利用生態(tài)位原理 可 以構(gòu)建一個(gè)具有多層次 多種群的穩(wěn)定而有效的生態(tài)系統(tǒng) 食物鏈原理 是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán) 能量流動(dòng)和信息傳遞的基礎(chǔ) 也是生態(tài)工程所利用的物 種共生原理的基礎(chǔ) 物種多樣性原理 生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高 生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定 生態(tài)工程的設(shè)計(jì)還必須遵循社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本規(guī)律 運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法來(lái)指導(dǎo)生 態(tài)工程的實(shí)現(xiàn)和管理 在生態(tài)工程中除了必須遵循上述各種基本原理外 還要考慮通過(guò)適當(dāng)滿足物種生存 生長(zhǎng)或繁殖的 環(huán)境條件來(lái)提高物種的適應(yīng)能力 補(bǔ)充說(shuō)明補(bǔ)充說(shuō)明 生態(tài)工程所遵循的基本原理 人教版 1 物質(zhì)循環(huán)再生原理 物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中 進(jìn)行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán) 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 2 物種多樣性原理 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 生物多樣性高 可以為各類生物的生存提供多種機(jī)會(huì)和條件 眾多的生物通過(guò)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)很快有其他物種占據(jù)它原來(lái)的生態(tài)位置 從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡 3 協(xié)調(diào)與平衡原理 處理好生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡 除了考慮生物的生態(tài)適應(yīng)性外 還需要考慮環(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 4 整體性原理 人類處在一個(gè)社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)中 進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)時(shí) 不但要考慮到自然 生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律 更重要的是 還要考慮到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等系統(tǒng)的影響力 除此之外 社會(huì)習(xí)慣 法律制 度等也都對(duì)生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響 建立在對(duì)系統(tǒng)成分的性質(zhì)及相互關(guān)系充分了解基礎(chǔ)之上的整體 理論 是解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的必要基礎(chǔ) 5 系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理 1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理 生態(tài)工程需要考慮系統(tǒng)內(nèi)部不同組分之間的結(jié)構(gòu) 通過(guò)改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu) 達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的 2 系統(tǒng)整體性原理 系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系 只有這樣才能順利完成能量 物質(zhì) 信息等的轉(zhuǎn)化和流通 并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果 即 1 1 2 三 生態(tài)工程的類型 根據(jù)性質(zhì)和設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同 生態(tài)工程可分為不同的類型 例如 具有農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)性質(zhì)并以農(nóng)產(chǎn) 品生產(chǎn)為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程 以環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)的林業(yè)生態(tài)工程 包括水土保持生態(tài)工程 防風(fēng)固沙 生態(tài)工程 水源涵養(yǎng)生態(tài)工程 城市綠化和園林生態(tài)工程等 以治理環(huán)境污染為目標(biāo)的治污生態(tài)工程 包括污水治理生態(tài)工程 城市垃圾處理生態(tài)工程 湖泊和水源地治理生態(tài)工程等 實(shí)例 1 人工濕地 生態(tài)工程 1 濕地是開放水域和陸地之間過(guò)渡性的生態(tài)系統(tǒng) 其重要特點(diǎn)之一是生物多樣性豐富 濕地生態(tài)系統(tǒng) 具有較強(qiáng)的凈化功能 被譽(yù)為 地球之腎 2 人工濕地 是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng) 它的組成成分包括土壤 各類水生植物 浮水植物 挺水植物和沉水植物 和水等 3 人工濕地 對(duì)污水的凈化作用是通過(guò)不同類型的水生植物和微生物的共同作用實(shí)現(xiàn)的 水生植物 除了能吸收 轉(zhuǎn)化污水中的 N P 等物質(zhì)外 還能促進(jìn)細(xì)菌等微生物對(duì)污水的處理和凈化 在 人工濕地 生態(tài)系統(tǒng)中 對(duì)廢水凈化起作用的是微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用以及相關(guān)的物理 化學(xué)作用 如沉淀 吸 附 過(guò)濾等 實(shí)例 2 礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工程 1 礦山廢棄地是指因采礦活動(dòng)而遭破壞且不經(jīng)治理便無(wú)法使用的土地 它包括開采后的廢石碓 大量 采礦而形成的開采廢棄地 選礦剩余物造成的污染地等 2 礦山廢棄地的危害 不僅毀壞和污染大片森林 草地和農(nóng)田 還造成水土大量流失 有的甚至成為 巨大的污染源 3 礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù) 關(guān)鍵在于植被恢復(fù) 以及為其所必需的土壤微生物群落的重建 人教版 在植被恢復(fù)過(guò)程中要注意選擇生長(zhǎng)快 抗逆性強(qiáng)的樹種 優(yōu)先選擇固氮樹種 盡量選擇適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土 樹種和先鋒樹種 注意樹種的多功能效益 實(shí)例 3 林業(yè)生態(tài)工程 1 林業(yè)生態(tài)工程是環(huán)境與生態(tài)保護(hù) 修復(fù)和改善的重要組成部分 它是在維護(hù)環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目標(biāo) 下 以優(yōu)化土地利用為基礎(chǔ) 以發(fā)揮水土資源和生物資源生產(chǎn)潛力為依據(jù) 形成各林種 各樹種的合理 配置和組合 充分利用多林種 多樹種生物群體的多功能和多效益特點(diǎn) 建設(shè)功能完善 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 經(jīng) 濟(jì)高效的生態(tài)系統(tǒng) 2 我國(guó)先后批準(zhǔn)建設(shè)了十大林業(yè)生態(tài)工程 特別是三北防護(hù)林體系建設(shè)工程 長(zhǎng)江中上游防護(hù)林體系 建設(shè)工程 太行山綠化工程 黃河中上游防護(hù)林體系建設(shè)工程等 第二節(jié)第二節(jié) 關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè) 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 一 生態(tài)工程建設(shè)的基本過(guò)程 1 遵循的原理 生態(tài)工程建設(shè)既要遵循生態(tài)學(xué)原理 也要遵循適應(yīng)性原則和高效益原則 即在強(qiáng)調(diào)可行性的前提下 突出社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 自然生態(tài)系統(tǒng)的整體與功能 以生態(tài)建設(shè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 并將環(huán)境保護(hù)融于產(chǎn)業(yè)工程 之中 2 基本過(guò)程 包括擬定目標(biāo)與本底調(diào)查 系統(tǒng)分析 可行性評(píng)價(jià)與決策和技術(shù)設(shè)計(jì)等 其中技術(shù)設(shè)計(jì)是 整個(gè)生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié) 擬定目標(biāo)與本底調(diào)查 設(shè)計(jì)時(shí)必須強(qiáng)調(diào)社會(huì) 經(jīng)濟(jì) 自然生態(tài)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)的目標(biāo) 本底調(diào)查的內(nèi) 容包括自然資源 社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)境條件 系統(tǒng)分析 是生態(tài)工程可行性分析和決策的基礎(chǔ)和依據(jù) 可行性評(píng)價(jià)與決策 通過(guò)可行性評(píng)價(jià)與決策分析 在達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí) 也達(dá) 到最佳的生態(tài)效益 增加復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 降低生態(tài)系統(tǒng)惡化的風(fēng)險(xiǎn) 技術(shù)設(shè)計(jì) 通過(guò)改變食物鏈的方法 提高系統(tǒng)自身的遷移 轉(zhuǎn)化 再生物質(zhì)和利用能量的能力 充 分利用原料 產(chǎn)品 副產(chǎn)品以及時(shí)間 空間和營(yíng)養(yǎng)生態(tài)位 提高整體的綜合效益 3 生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)的常用方法 一是食物鏈 網(wǎng) 的 相接 即連接平行的原本不相連接的種類 形成互利共生網(wǎng)絡(luò) 提高效率 促進(jìn)物質(zhì)的良性循環(huán) 二是食物鏈 網(wǎng) 的 加環(huán) 即在食物鏈 網(wǎng) 的中增加一些環(huán)節(jié) 以充分利用原先尚未利用的那 部分物質(zhì)和能量 促使物流和能流的路徑暢通 發(fā)揮生產(chǎn)潛力 提高生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益 二 我國(guó)生態(tài)工程建設(shè)的實(shí)例 典型的例子是治污生態(tài)工程和生態(tài)農(nóng)業(yè)工程 1 治污生態(tài)工程 1 包括固體 液體及有機(jī)廢棄物的處理 生物肥料的研制與試用 湖區(qū)污染的生態(tài)治理 塑料的再生 利用等方面 2 生物氧化塘 概念 是利用藻類和細(xì)菌等生物之間的協(xié)同作用處理污水的一種生態(tài)系統(tǒng) 凈化污水的機(jī)理 表層 好氧層 分布有藻類 藻類光合作用產(chǎn)生的氧氣和空氣中的氧氣 有利于好氧菌降解廢水 中的有機(jī)物 下層 兼性層 通常有無(wú)色桿菌 假單胞菌 芽孢桿菌等優(yōu)勢(shì)菌種 底部 厭氧層 分布有硫酸還原細(xì)菌和甲烷桿菌 兼性菌和厭氧菌則通過(guò)好氧和厭氧反應(yīng) 分解