生物选修三总复习ppt课件

体外基因治疗 从病人体内获得某种细胞 进行培养 在体外完成基因转移 筛选成功转移的细胞扩增培养 再重新输入患者体内的治疗方法 四 基因治疗 体内基因治疗 直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法 1 专题二细胞工程 细胞工程是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法 通过细胞整体水平或细胞器水平上的操作 按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术 按照操作对象不同 可分为植物细胞工程和动物细胞工程两大领域 2 一 理论基础 细胞的全能性 1 概念 细胞全能性是指细胞具有形成机体所有细胞类型的能力 是细胞的一种特征 2 基础 生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质 都有发育成为完整个体所必需的全部基因 3 全能性大小受精卵 生殖细胞 体细胞体细胞 分化程度低的细胞 分化程度高的细胞 植物细胞 动物细胞 3 植物细胞工程 植物组织培养是在无菌和人工控制条件下 将离体的植物器官 组织 细胞 培养在人工配制的培养基上 给予适宜的培养条件 诱导其产生愈伤组织 丛芽 最终形成完整的植株 4 二 植物细胞工程的基本技术 一 植物组织培养技术 离体器官组织细胞 脱分化 已经高度分化的植物细胞经诱导后 失去特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程 即形成愈伤组织 再分化 脱分化产生的愈伤组织继续进行培养 又重新分化成根或芽等器官 1 过程 5 2 条件 离体 提供营养的培养基 激素及其他适宜条件 温度 O2 pH 无菌 光照 二 植物细胞工程的基本技术 一 植物组织培养技术 6 二 植物体细胞杂交技术 杂种细胞 1 过程 杂种植株 7 植物细胞A 植物细胞B 8 2 意义 与有性杂交 种内 相比 植物体细胞杂交克服了远缘杂交不亲合的障碍 大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围 种间 属间 并且培育出了许多在生产上有较高应用价值的杂种植株品种 9 三 植物细胞工程的实际应用 1 微型繁殖 概念 快速繁殖优良品种的植物组织培养技术 也叫快速繁殖技术 特点 繁殖速度快 即具有高效性保持优良品种的遗传特性 即具有高保真性 10 2 培育脱毒作物 原因 无性繁殖的作物 感染的病毒易传播给后代 病毒在作物体内逐年积累 会导致作物产量降低 品质变差 材料 植物分生区 如茎尖 方法 切取茎尖进行组织培养 获得脱毒苗 三 植物细胞工程的实际应用 11 技术 组织培养特性 在适宜条件下可以萌发长成幼苗优点后代无性状分离 保持优良特性不受季节 气候和地域的限制 3 人工种子 植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽 腋芽等包裹在人工薄膜 人工种皮 内形成的结构 三 植物细胞工程的实际应用 12 一 动物细胞培养 一 概念 从动物机体中取出相关组织 将它分散成单个细胞 放在适当的培养基中 使之生长和增殖的技术 13 动物组织块 单个细胞 细胞悬浮液 10 50代细胞 二 过程 传代培养 14 三 动物细胞培养的条件 1 无菌 无毒的环境 添加一定量的抗生素 定期更换培养液 2 营养物质 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素以及动物或人血清等 3 温度和pH 温度pH 4 气体环境 与体内相近36 5 0 5 7 2 7 4 O2CO2 细胞代谢所必需 维持pH 15 大规模培养生产蛋白质生物制品 病毒疫苗 干扰素 单克隆抗体 获得大量自体的皮肤细胞 解决烧伤病人的植皮问题检测有毒物质 判断某种物质的细胞毒性筛选抗癌药物 为治疗和预防癌症及其他疾病提供理论依据 四 动物细胞培养技术的应用 16 二 动物细胞核移植技术和克隆动物 一 概念 动物细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核 移入到一个已经去掉细胞核的卵母细胞中 使其重组并发育成一个新的胚胎 该胚胎最终发育成完整的动物个体 二 类型 胚胎细胞核移植体细胞核移植 容易 困难 利用核移植技术得到的动物称为克隆动物 17 三 体细胞核移植的过程 以高产奶牛为例 培养 取出核 甲牛 乙牛 去除核 核植入 卵裂 早期胚胎 代孕母牛丙 移植 克隆牛 细胞核移植 胚胎移植 物理或化学方法激活 18 三 动物细胞融合和单克隆抗体 一 动物细胞融合技术 动物细胞融合也称细胞杂交 指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞 1 概念 19 2 过程 不同DNA的两个细胞 灭活病毒诱导细胞融合 先质后核 融合后的杂交细胞进行有丝分裂 20 二 单克隆抗体技术 每一个B淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体 由单个B淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的化学性质单一 特异性强的抗体就是单克隆抗体 B淋巴细胞 能产生抗体 体外培养不能无限增殖 骨髓瘤细胞 体外培养可无限传代 不能产生抗体 21 二 单克隆抗体技术 22 骨髓瘤细胞 抗原 杂交瘤细胞 产生特定抗体的杂交瘤细胞 23 专题三胚胎工程 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术 如体外受精 胚胎移植 胚胎分割 胚胎干细胞培养等技术 经过处理后获得的胚胎 还需要移植到雌性动物体内生产后代 以满足人类的各种需求 24 一 精子和卵子的发生 一 精子的发生 1 场所 睾丸 2 时间 初情期 生殖机能衰退 3 过程 25 精细胞变形为精子 26 细胞核高尔基体中心体线粒体细胞内其他物质 精子头的主要部分 头部的顶体 精子的尾 线粒体鞘 尾的基部 原生质滴 球状 最后脱落 精细胞变形为精子 27 1 场所 卵巢 2 时间 性别分化以后 二 卵子的发生 28 3 过程 卵原细胞 初级卵母细胞 胎儿期 初级卵母细胞生长 透明带形成 M 分裂 初级卵母细胞 次级卵母细胞 第一极体 M 分裂 29 二 受精 1 概念 精子与卵子结合形成合子 即受精卵 的过程 2 场所 输卵管 3 过程 准备阶段受精阶段 30 准备阶段 1 精子获能 精子在雌性动物的生殖道发生相应的生理变化 获得受精能力的生理过程 2 卵子的准备 在输卵管中发育到减数第二次分裂的中期 此期的卵子才具有与精子受精的能力 31 受精阶段 1 精子穿越放射冠和透明带 顶体反应 顶体内的酶释放出来 并溶解放射冠的卵丘细胞之间以及透明带的组成物质 形成精子穿越放射冠和透明带的通道 透明带反应 精子接触卵细胞膜的瞬间 产生阻止其他精子进入透明带的反应 这是防止多精入卵受精的第一道屏障 32 2 精子进入卵细胞膜 卵细胞膜封闭作用 精子入卵后 卵细胞膜会立即发生一种生理反应 阻止其他精子再进入卵内 这是防止多精入卵受精的第二道屏障 当精子与卵细胞膜接触时 立即被卵细胞膜的微绒毛抱合 随后 精子外膜与卵细胞膜融合 精子头部进入卵细胞质 33 3 原核形成雄原核形成和雌原核形成 精子入卵后 核膜破裂 接着形成新的核膜 最后形成一个比原来精子核还大的核 即雄原核 也称精原核 精子入卵后 激活了静息在减数第二次分裂中期的次级卵母细胞 使其很快完成第二次分裂 排出第二极体后 形成一个成熟的卵子 即雌原核 也称卵原核 34 4 配子结合雌雄原核融合形成合子 受精卵 雌雄原核充分发育后 相互靠近 彼此接触 二者体积缩小 合并 核膜解体 两组核染色体合为一组 形成一个含二倍染色体的合子 即受精卵 35 卵子受精的标志 卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时 说明卵子已经完成了受精 36 三 胚胎发育 受精卵 桑椹胚 囊胚 内含囊胚腔 原肠胚 内含原肠腔 胎儿 卵裂 37 试管动物技术 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 再经移植产生后代的技术 38 一 体外受精 1 卵母细胞的收集和培养 超数排卵技术 利用促性腺激素处理 使得卵巢中有更多的卵泡发育 更多的卵被排出 这个过程就称为超数排卵 分别采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子 使其在体外完成受精的过程 39 精子的获能 2 精子的收集和获能 一 体外受精 培养法化学诱导法 人工配制的获能液处理 啮齿类动物 家兔 猪等动物精子 一定浓度的肝素溶液或钙离子载体A23187溶液处理 牛 羊等动物精子 3 受精 在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程 40 41 二 胚胎的早期培养 将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎的过程 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 42 三 胚胎移植 将雌性动物体内的早期胚胎 或者通过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 供体 提供胚胎的个体受体 接受胚胎的个体 43 胚胎移植的基本程序 44 胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行 不发生免疫排斥 进行胚胎移植的供体和受体的生理状态要相同 同期发情处理 胚胎移植成功与否的两个条件 45 四 胚胎分割 采用机械方法将早期胚胎切割成2等份 4等份或8等份等 经移植获得同卵双胎或多胎的技术 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质胚胎分割是动物无性繁殖或克隆的方法之一选择发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚进行分割 46 五 胚胎干细胞 哺乳动物的胚胎干细胞 embryonicstemcell 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 47 1 特点 形态体积小 核大 核仁明显功能具有发育的全能性 即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞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 48 49 2 主要用途 治疗人类的某些顽症培育出人造组织器官 用于器官移植是研究体外细胞分化的理想材料 需加入诱导分化因子 如牛磺酸 丁酰环腺甘酸 50 专题四生态工程 人类应用生态学和系统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 51 一 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 少消耗 多效益 可持续 一 生态工程的基本原理 52 二 传统农业生产模式 石油农业 2 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 1 模式内容 大量使用化肥 农药 机械的农业生产方式 石油农业 是指大量使用化肥 农药 机械的农业生产方式 由于需要大量的石油 煤 天然气等作为原料或动力而得名 53 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 三 生态经济 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 54 1 物质循环再生原理 1 内容 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 四 生态工程所遵循的基本原理 3 意义 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 2 理论基础 物质循环 55 无废弃物农业 4 实例 56 2 物种多样性原理 1 内容 物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性 可以在有限的资源条件下 产生或容纳更多的生物量 提高系统生产力 3 意义 避免系统结构或功能失衡 2 理论基础 生态系统的稳定性 57 4 实例 正面 由珊瑚虫和某些藻类共生组成的珊瑚礁区 物种繁多 系统稳定 58 反面 辽宁西部地区樟子松林的松毛虫肆虐 宁夏 内蒙古地区杨树天牛造成几十亿株杨树损毁 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其提供了丰富的食物来源 因而会导致了树林的毁坏 59 3 协调与平衡原理 1 内容 处理好生物与环境的协调与平衡 需要考虑环境承载力即某种环境所能养活的生物种群的数量 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 2 理论基础 生物与环境的协调与平衡 3 意义 避免系统的失衡和破坏 60 4 实例 太湖水葫芦泛滥 61 4 整体性原理 整体指社会 经济 自然复合而成的巨大系统 62 1 内容 进行生态工程建设时 不但要考虑到自然生态系统的规律 还要考虑到经济和社会等系统的影响力 4 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 3 意义 统一协调各种关系 保障系统的平衡与稳定 2 理论基础 社会 经济 自然复合系统 63 1 内容 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 5 系统学和工程学原理 2 理论基础 分布式优于集中式和环式 系统的结构决定功能原理 3 意义 改善和优化系统的结构以改善功能 64 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 4 实例 桑基鱼塘 65 66 系统整体性原理 1 内容 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 2 理论基础 整体大于部分之和 4 实例 豆科作物和固氮菌的共生 3 意义 保持系统很高的生产力 67 二 生态工程的实例 案例1 窦店农村综合发展型生态工程 物质循环再生原理整体性原理物种多样性原理 68 案例3 退耕还林还草生态工程防沙治沙生态工程 三北 防护林生态工程 三北 指华北北部 东北大部和西北大部 物种多样性原理协调与平衡原理整体性原理 69