资源描述
必修三，稳态与环境一，内环境与稳态1，内环境的组成及相互关系细胞内液 组织液血浆淋巴 （淋巴循环）呼吸道，肺泡腔，消化道内的液体不属于人体内环境，则汗液，尿液，消化液，泪液等不属于体液，也不属于细胞外液细胞外液的成分 水， 无机盐（ Na+, Cl- ）， 蛋白质（血浆蛋白）血液运送的物质营养物质： 葡萄糖甘油脂肪酸胆固醇氨基酸等废物： 尿素尿酸乳酸等气体： O2,CO2等 激素， 抗体， 神经递质维生素组织液，淋巴，血浆成分相近，最主要的差别在于血浆中含有很多的蛋白质，细胞外液是盐溶液，反映了生命起源于海洋， 内环境作用：是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。 1）、单细胞直接与外界环境进行物质交换 2）、多细胞动物通过内环境作媒介进行物质交换2、组织液、淋巴的成分和含量与血浆的相近，但又不完全相同，最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液和淋巴中蛋白质含量较少 组织水肿形成原因： 1代谢废物运输困难：如淋巴管堵塞 2渗透问题；血浆中蛋白质含量低（1，过敏，毛细血管通透性增强，蛋白质进入 组织液） （2，营养不良 ） （ 3，肾炎，蛋白尿，使血浆中的蛋白质含量低。）3，细胞外液的理化性质：渗透压、酸碱度、温度。 血浆中酸碱度：7.35-7.45 原因是要缓冲溶液： NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/ NaH2PO4 人体细胞外液正常的渗透压：770kPa、相当生理盐水，浓度是 0.9% 的NaCl 正常的温度：维持在370C 左右（一般不超过10C ）4，稳态：内环境稳态指的是内环境的成分和理化性质都处于动态平衡中稳态的基础是各器官系统协调一致地正常运行调节机制：神经-体液-免疫稳态相关的系统：消化、呼吸、循环、排泄系统（及皮肤）维持内环境稳态的调节能力是有限的，若外界环境变化过于剧烈或人体自身调节能力出现障碍时内环境稳态会遭到破坏内环境稳态的意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。二，动物和人体生命活动的调节5，神经调节基本方式：反射反射的结构基础：反射弧是反射活动的结构基础和功能单位。感受器：感觉神经末稍和与之相连的各种特化结构，感受刺激产生兴奋传入神经组成 神经中枢：在脑和脊髓的灰质中，功能相同的神经元细胞体汇集在一起构成传出神经效应器：运动神经末稍与其所支配的肌肉或腺体6，兴奋在神经纤维上的传导 （1） 静息状态时，细胞膜电位外正内负（K离子外流形成）（2） 受到刺激后，细胞膜电位为外负内正（钠离子外流形成）（3） 兴奋在神经纤维上的传导的方向：双向神经元之间的兴奋传递就是通过突触实现的（兴奋的传递方向：由于神经递质只存在于突触小体的突触小泡内，所以兴奋在神经元之间（即在突触处）的传递是单向的，只能是：突触前膜突触间隙突触后膜 上个神经元的轴突下个神经元的细胞体或树突）7，人脑的组成及功能：大脑：大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢，是高级神经活动的结构基础。小脑：是重要的运动调节中枢，维持身体平衡脑干：有许多重要的生命活动中枢，如呼吸中枢下丘脑：有体温调节中枢、渗透压感受器、是调节内分泌活动的总枢纽注意: 神经系统的分级调节位于脊髓的低级中枢受脑中的相应的高级中枢的调控脑干：呼吸中枢下丘脑：内分泌腺活动的调节中枢小脑：维持身体平衡的中枢（运动的力量，快慢，方向等）脊髓：调节身体运动的低级中枢，（膝跳反射，缩手反射，婴儿排尿反射）如健康成人的排尿反射就是受大脑皮层的高级中枢控制,再支配脊髓的地级中枢,进而支配效应器,完成排尿反射.8，通过激素的调节 促胰液素是人们发现的第一种激素 在这个实验中,也证明了胰液分泌属于激素调节. 激素调节的特点：微量和高效、通过体液运输作用于靶器官或靶细胞体液调节概念：激素，CO2、H+、乳酸，和K+，组织胺，等通过体液传送，对人 和对动物的生理活动所进行的调节称为体液调节，而激素相对于这些化学物质的调节最为重要。9、人体主要激素及其作用激素分泌部位激素名称主要作用下丘脑蛋白质激素抗利尿激素促进肾小管和集合管对水的重吸收多种促激素的释放激素促进垂体合成并释放相关激素垂体蛋白质激素生长激素促进蛋白质合成，促进生长多种促激素促进靶腺体的生长发育，合成和分泌相应激素甲状腺胺类激素甲状腺激素促进代谢活动；促进生长发育（包括中枢神经系统的发育），提高神经系统的兴奋性；胸腺蛋白质激素胸腺激素促进T淋巴细胞的发育，增强T淋巴细胞的功能肾上腺髓质肾上腺皮质肾上腺激素肾上腺皮质激素（醛固酮）参与体温调节中促进机体氧化分解产生热，血糖调节中促肝糖原分解为葡萄糖。升血糖。促进肾小管和集合管重吸收钠，分泌钾（保钠排钾）胰岛蛋白质激素胰岛素、（B细胞） 胰高血糖素（A）促进组织细胞对血糖的摄入,利用.(合成糖原，氧化分解，转化为非糖物质），抑制肝糖原的分解，抑制非糖物质转化为肝糖原促进肝糖原的分解，促非糖物质转化为肝糖原卵巢雌性激素等促进女性性器官的发育、卵细胞的发育和排卵，激发并维持第二性征等睾丸雄性激素促进男性性器官的发育、精子的生成，激发并维持男性第二性征10、激素间的相互关系：协同作用：如甲状腺激素与生长激素拮抗作用：如胰岛素与胰高血糖素,11、血糖的含义：血浆中的葡萄糖(正常人空腹时浓度：3.9-6.1mmol/L) 人体正常血糖浓度；0.81.2g/L（80-120mg/dl) 低于0.8 g/L：低血糖症 高于1.2 g/L；高血糖症、严重时出现糖尿病。12，血糖不平衡：过低低血糖病；过高糖尿病糖尿病 病因：胰岛B细胞受损，导致胰岛素分泌不足症状：多饮、多食、多尿和体重减少（三多一少）血糖平衡的调节：（负反馈）血糖升高胰岛B细胞分泌胰岛素血糖降低血糖降低胰岛A细胞分泌胰高血糖素血糖升高13，激素分泌的调节：一般都是负反馈，也有分级调节: 例如甲状腺激素的分泌调节 下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素,促进垂体分泌促甲状腺激素,促进甲状腺分泌甲状 腺激素.而甲状腺分泌增多后,对下丘脑和垂体的抑制作用又增强.使甲状腺激素分泌不至于过量.14、神经调节与体液调节的联系：不少内分泌腺直接或间接地受到神经系统的调节：内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能15，、体温相对恒定的原因：在神经系统和内分泌系统等的共同调节下， 人体的产热和散热过程保持动态平衡的结果。产热器官：主要是肝脏和骨骼肌 散热器官：皮肤（血管、汗腺） 4）、体温调节过程：【神经调节和体液调节的协调】 寒冷环境冷觉感受器（皮肤中）下丘脑体温调节中枢皮肤血管收缩、汗液分泌减少（减少散热）、骨骼肌紧张性增强、肾上腺分泌肾上腺激素增加（增加产热）体温维持相对恒定。另：寒冷刺激 下丘脑 促甲状腺激素释放激素 垂体促甲状腺激素甲状腺 甲状腺激素 促进细胞的新陈代谢 炎热环境温觉感受器（皮肤中）下丘脑体温调节中枢皮肤血管舒张、汗液分泌增多（增加散热）体温维持相对恒定。体温恒定的意义：是人体生命活动正常进行的必需条件，注意：恒温动物体内的的酶的活性不受外界影响 16，水盐平衡的调节 【神经调节和体液调节的协调】 水分调节（细胞外液渗透压调节）：（负反馈）过程：饮水过少、食物过咸等细胞外液渗透压升高下丘脑渗透压感受器垂体抗利尿激素肾小管和集合管重吸收水增强细胞外液渗透压下降、尿量减少,。另外 下丘脑渗透压感受器大脑皮层渴觉主动饮水。17，免疫调节 1）免疫类型： 非特异性免疫（先天性的，对各种病原体有防疫作用）第一道防线：皮肤、黏膜及其分泌物等。第二道防线：体液中的杀菌物质和吞噬细胞。特异性免疫（后天性的，对某种病原体有抵抗力） 第三道防线：免疫器官和免疫细胞 体液免疫细胞免疫 在特异性免疫中发挥免疫作用的主要是淋巴细胞 体液免疫（主要是B细胞起作用）、细胞免疫（主要是T细胞起作用）2）免疫系统的功能：防卫功能、监控和清除功能3）抗原和抗体 抗原：能够引起机体产生特异性免疫反应的物质（如：外来或生物体内部） 特点：具有异物性、大分子性，特异性。 抗体：专门抗击抗原的蛋白质。在抗原刺激下，由B淋巴细胞或记忆细胞增殖分化 成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白 分布：主要分布在血清中，也分布于组织液及外分泌液中。4）浆细胞不识别抗原， 吞噬细胞识别抗原但没有特异性， 其余淋巴细胞都能特异性的识别抗原 5）免疫失调引起的疾病 当免疫功能失调时，可引起疾病，如免疫功能过强时，会引起过敏反应和自身免疫病。 免疫功能过低时会引起免疫缺陷病。过敏反应是指已免疫的机体在再次接受相同抗原的刺激时所发生的反应 特点是发作迅速、反应强烈、消退较快；一般不会破坏组织细胞， 有明显的遗传倾向和个体差异。 预防主要措施：找出过敏源，尽量避免再次接触该过敏源。自身免疫病：机体对自身组织器官发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。 例如： 类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮，强直性脊柱炎、硬皮病等。免疫缺陷病：指由于机体免疫功能不足和缺乏引起的疾病。 分两类：一类是由于遗传而使机体生来就有的， 一类是疾病和其他原因引起的（获得性免疫缺陷）。例如艾滋病 艾滋病的流行及预防艾滋病的全称：获得性免疫缺陷综合症（AIDS），病原体名称：人类免疫缺陷病毒（HIV），其遗传物质是2条单链RNA发病机理：HIV病毒进入人体后，主要攻击T淋巴细胞，使人丧失免疫力传播途径：血液传播、性接触传播、母婴传播6）免疫学应用：免疫预防：人工自动免疫 即接种疫苗免疫治疗：人工被动免疫 即注射抗体，胸腺素等免疫移植：包括器官，组织，干细胞移植。配型要求供体和受体的组织相容性抗原百分之五十以上相同。移植后再注射免疫抑制剂，使免疫系统迟钝，从而接受移植的器官。18，生长素的发现（1）达尔文的试验： 提出：胚芽鞘尖端受单侧光刺激后，就向下面伸长传递某种“影响”， 造成伸长区背光侧 比向光侧生长快，因而出现向光弯曲。（2）鲍森.詹森实验证明：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部（3）拜尔实验证明：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成 初步证明：尖端产生了一种化学物质，分布不均匀造成胚芽鞘弯曲生长。（4）温特的试验：认为这可能和动物激素一样类似的物质，把这种物质命名为生长素（3）科戈试验：分离出该促进植物生长的物质，确定是吲哚乙酸，命名为生长素 3个试验结论小结：生长素的合成部位是胚芽鞘的尖端；感光部位是胚芽鞘的尖端；生长素的作用部位是胚芽鞘的尖端以下部位2），植物激素的概念-由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长， 发育有显著影响的微量有机物，称为植物激素。3）.生长素的产生、运输和分布： 产生：幼嫩的芽、叶、发育中的种子 色氨酸可以转变为生长素 运输：极性运输：即从形态学的上端向形态学的下端运输，属于主动运输，单向。 非极性运输：在成为组织中，生长素可以通过韧皮部进行非极性运输 横向运输：受单一方向刺激时，发生与刺激方向有关的横向运输 分布：植物体各个器官中都有分布，多数集中在生长旺盛的部位。4）生长素的生理作用：两重性：既能促进生长，又能抑制生长；既能促进发芽， 又能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。生长素对植物生长的促进和抑制作用与生长素的浓度、植物器官的种类、细胞的年龄有关。 原因：不同的器官对生长素的敏感性不同 根芽茎生长素作用两重性表现的具体实例：根的向地性；顶端优势 5）.生长素在农业生产实践中的应用 促进果实发育（例如无籽番茄的获得原理：）； 促进扦插枝条生根（用一定浓度的生长素类似物处理枝条）； 防止落花落果。 除草剂（高浓度的生长素抑制杂草的生长）6），植物细胞的分化、器官的发生、发育、成熟和衰老，整个植株的生长等，是多种激素相互协调、共同调节的结果。7）其他植物激素激素种类合成部位作用赤霉素（GA）主要是未成熟的种子，幼根或幼芽促进细胞伸长，从而引起植株增高；促进种子萌发，果实发育细胞分裂素主要是根尖促进细胞分裂； 防治叶片早衰脱落酸根冠，萎蔫的叶片抑制细胞分裂，促进叶与果实的衰老与脱落乙烯植物的各个部位促进果实成熟； 促进瓜类雌花发育19，生长调节剂：人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质称为植物生长调节剂；优点：具有容易合成，原料广泛，效果稳定等优点，如：2、4-D奈乙酸。 使用时注意施用目的，药物效果，药物毒性，药物残留，部位，浓度，次数，时间等20，种群的特征 种群密度（种群最基本的数量特征） 出生率和死亡率 决定种群密度的大小 其他数量特征 年龄结构 预测种群密度的大小 性别比例 对种群密度也有一定的影响 迁入率和迁出率 决定种群密度的大小 空间特征：个体在空间中的位置状态或布局21、调查种群密度的方法：样方法：以若干样方（随机取样）平均密度估计总体平均密度的方法。 适合估算植物，一些活动能力差的动物 标志重捕法： 适合估算活动能力强的动物取样器取样法：适合个体小，活动能力强的动物22，种群数量的变化 1.种群增长的“J”型曲线：Nt= N0t ：种群数量是一年前的种群数量的倍数（1）模型假设条件：在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等理想条件下（2）特点：种群内个体数量连续增长；增长率不变。无K值 注意 =1 种群年龄组成稳定型 1 种群年龄组成是增长型 1 种群年龄组成是衰退型 2.种群增长的“S”型曲线：（1）条件：有限的环境中，种群密度上升，种内个体间的竞争加剧，捕食者数量增加（2）特点：种群内个体数量达到环境条件所允许的最大值（K值）时，种群个体数量将不再增加；种群增长速率变化，K/2时增速最快，（3）应用：控制环境，提高K值是保护大熊猫的根本措施， 对家鼠等有害动物的控制应降低其K值。3、研究种群数量变化的意义：对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用， 以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有重要意义。24，群落的结构 1）群落的物种组成是区别不同群落的重要特征， 不同群落的物种数目有差别，群落中物种数目的多少称为丰富度。2） 群落的种间关系有捕食，竞争，寄生，互利共生等3）群落的空间结构 垂直结构：指群落在垂直方向上的分层现象。植物分层因群落中的生态因子光 动物分层因为食物和栖息场所 水平结构：指群落中的各个种群在水平状态下的格局或片状分布。 影响因素：地形、光照、湿度、人与动物影响等。 意义：提高了生物利用环境资源的能力。4）、群落的演替主要类型初生演替：在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替。例在裸岩，沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。 次生演替：原有植被虽不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子 或其他繁殖体的地方发生的演替 如完全被砍伐或火烧后的森林、弃耕后的农田人类活动对群落演替的影响 人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的速度方向进行。我国由于破坏环境，现在政府提出退耕还林，还草，还湖，改善生态自然演替的结果：生物种类越来越多，生态系统越来越稳定演替不一定都到森林阶段，要与当地的气候相适应，主要是看温度和水分初生演替与次生演替的区别：起始条件不同25，生态系统结构组成成分：非生物的物质和能量：（无机环境），生产者，消费者，分解者营养结构：食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这个渠道进行的 26、功能1：能量流动：生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程， 输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，（天然生态系统） 传递沿食物链、食物网， 散失通过呼吸作用以热能形式散失的。 c、 特点：单向流动、逐级递减。传递效率10%20% d,研究能量流动的实践意义 研究生态系统的能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统， 使能量得到最有效的利用。 研究生态系统的能量流动，还可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。功能2：物质循环 1. 定义：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从 机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。 2特点：具有全球性物质循环和能量流动的关系： 不同点：在物质循环中，物质是被循环利用的；能量在流经各个营养级时，是逐级递减的，而且是单向流动的，而不是循环流动 联系： 两者同时进行，彼此相互依存，不可分割能量的固定、储存、转移、释放，都离不开物质的合成和分解等过程物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力， 27，功能3，生态系统的信息传递 信息种类 ：物理信息， 化学信息 行为信息 范围：在种内、种间及生物与无机环境之间 信息传递作用：生命活动的正常进行离不开信息作用，生物种群的繁衍也 离不开信息传递。信息还能调节生物种间关系以维持生态系统的稳定。 应用：a .提高农产品或畜产品的产量。 b.对有害动物进行控制，生物防治害虫，用不同声音诱捕和驱赶动物29，生态系统的稳定性 定义：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定能力 种类：抵抗力稳定性 抵抗干扰保持原状；恢复力稳定性 遭到破坏恢复原状 两者往往是相反关系，但也有一致的 如，北极冻原 原因：生态系统具有自我调节能力（负反馈调节是自我调节能力的基础） 能力大小由生态系统的组分和食物网的复杂程度有关 但能力是有限度的，超过限度的干扰会使生态系统崩溃提高生态系统稳定性的措施：a.对生态系统的干扰不应超过生态系统的自我调节能力 b.对人类利用强度较大的生态系统应实施相应的物质能量的投入 保证内部结构与功能的协调 注意：营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低； 营养结构越简单，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性越高。一般来说，自然原因对生态系统的干扰，我们谈到抵抗力稳定性，人为的原因 对生态系统的干扰，我们会谈到恢复力稳定性（除自然森林大火）一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强 抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越差一般来说，在生态系统遭受到较大或彻底的破坏时，抵抗力越强的生态系统，恢复力越弱 但当遭受到相同的干扰时，抵抗力强的生态系统，恢复力也强。抵抗力与恢 力不一定成反相关，主要要看生态系统的气候条件。生态环境的保护30，1）我国的人口状况与前景 我国由于人口基数大而且出生率大于死亡率，所以近百年来呈“J”型；2）人口增长对生态环境的影响： a、人均耕地减少； b、燃料需求增加 c、多种物质、精神需求； d、社会发展 地球的人口环境容纳量是有限的，对生态系统产生了沉重压力。3）我国应对的措施：a、控制人口增长 b、加大环境保护的力度c、加强生物多样性保护和生态农业发展4）、全球环境问题：a.全球气候变化 b.水资源短缺 c.臭氧层破坏 d.酸雨 e.土地荒漠化 f.海洋污染 g.生物多样性锐减5）、生物多样性 概念：生物圈内所有的植物、动物、微生物，它们所拥有的全部基因 及各种各样的生态系统共同构成了生物的多样性。 价值：潜在价值 目前不清楚 间接价值 对生态系统起重要的调节功能（一定有） 直接价值 食用药用 工业用 旅游观赏 科研 文学艺术 保护措施 就地保护 ：建立自然保护区和风景名胜区 是生物多样性 最有效的保护。（原地） 易地保护： 将灭绝的物种提供 最后的生存机会 （异地） 建立精子库种子库，利用生物技术对濒危物种基因进行保护协调好人与生态环境的关系（关键） 反对盲目掠夺式地开发利用，不禁止开发利用，要合理利用6）、可持续发展 人类必然的选择定义：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要， 它是追求自然、经济、社会的持久而协调发展。措施：a.保护生物多样性 b.保护环境和资源 c.建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调和平衡。选修3 现代生物科技专题 基因工程的原理及技术原理：基因重组基因工程的基本工具1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限制酶）能够识别双链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，因此具有专一性。经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。2.“分子缝合针”DNA连接酶(1)两种DNA连接酶（EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键。(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。3.“分子运输车”载体（1）载体具备的条件：能在受体细胞中复制并稳定保存。具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。（3）其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒(二)基因工程的基本操作程序第一步：目的基因的获取1.目的基因是指： 编码蛋白质的结构基因 。2. 从基文库中获取目的基因 ( 基因组文库 ；部分基因文库（cDNA文库）利用PCR技术扩增目的基因用化学合成法（适合序列已知，片段较小的基因）第二步：基因表达载体的构建1）.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。2.）组成：目的基因启动子终止子标记基因（1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。（3）标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。第三步：将目的基因导入受体细胞_1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。2. 将目的基因导入细胞常用的转化方法：导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是 受精卵。将目的基因导入微生物细胞：用钙离子处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。 在一定温度下 就可完成转化3.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。第四步：目的基因的检测和表达1.首先要检测 转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术。2.其次还要检测 目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。3.最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取 蛋白质，用相应的 抗体进行 抗原抗体杂交。4.有时还需进行 个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。（三）（b）基因工程的应用1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。（四）（a）蛋白质工程的概念蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）（1）蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质（2）蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。基本途径：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，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径；以下按照基因工程的一般步骤进行。（注意：目的基因只能用人工合成的方法）细胞工程（一）植物细胞工程1.理论基础（原理）：细胞全能性 全能性表达的难易程度：受精卵生殖细胞干细胞体细胞；植物细胞动物细胞2.植物组织培养技术 脱分化 再分化 1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 愈伤组织 试管苗 植物体 2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。 A 植物繁殖 微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因为植物分生区附近的病毒极少或没有） 人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经人工薄膜 包装得到的种子, 人工胚乳;含有大量的营养物质，加入某些农药、菌肥、有益菌种、激素或 生长调节剂，抗生素.等； 人工种皮：有机薄膜，透气透水易于被微生物降解 优点：解决了有些作物品种繁殖能力差、结子困难或发芽率低等问题 完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输 B ，作物新品种培育 单倍体育种： 常用方法：花药离体培养法 优点：明显缩短育种年限 C， 突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种 （如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体） D， 细胞产物的生产： 通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养，从而让它们产生大量的细胞产物。 E，拯救濒危植物。 3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。3.植物体细胞杂交技术（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。 化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。（二）动物细胞工程 1. 动物细胞培养（1）原理：细胞生长和繁殖。（2）动物细胞培养的流程：取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）剪碎 用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞制成细胞悬液转入培养瓶中进行 原代培养贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续 传代培养。（3）动物细胞培养需要满足以下条件 无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗 生素，以防培养过程中的污染。应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。 营养：合成培养基成分：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需 加入血清、血浆等天然成分。 温度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。 气体环境：95%空气5%CO2。O2是细胞代谢所必需，CO2的主要作用是维持培养液的pH。（4）动物细胞培养技术的应用：制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、动物基因工程，培养医学研究的各种细胞。2.动物体细胞核移植技术和克隆动物 核移植的细胞叫杂种细胞（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。（2）选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作； 卵(母)细胞细胞质多，营养丰富。有诱导细胞核全能性表达的物质（3）体细胞核移植技术的应用： 加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； 保护濒危物种，增大存活数量； 生产珍贵的医用蛋白； 作为异种移植的供体； 用于组织器官的移植等。（5）体细胞核移植技术存在的问题：健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。3.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交（2）常用的诱导因素有灭活的病毒、聚乙二醇等。（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、 肿瘤和生物生物新品种培育的重要手段。4.单克隆抗体单克隆抗体的制备过程要进行两次筛选 在特定的选择培养基上筛选出融合的杂种细胞筛选出能产单一抗体的杂种细胞。杂种细胞特点：能迅速大量增殖，又能产生专一的抗体（3）杂交瘤细胞的特点：既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。（4）单克隆抗体的优点：特异性强，灵敏度高，并能大量制备。（5）单克隆抗体的作用： 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合， 具有准确、高效、简易、快速的优点。 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”， 也有少量用于治疗其它疾病。专题三 胚胎工程 胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。3.1 体内受精和早期胚胎发育1、精子的发生场所：睾丸时间：从初情期开始，到生殖机能衰退过程：（1）精原细胞多个初级精母细胞（通过数次有丝分裂），通过减数分裂，产精子细胞精子（通过变形）2、 卵子的发生3、 场所：卵巢、输卵管时间：在胎儿时期，卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞被卵泡细胞包围，减一分裂在排卵前后完成，形成次级卵母细胞和第一极体进入输卵管准备受精；减二分裂是在受精过程中完成的。3、受精概念：精子和卵子结合成合子（受精卵）的过程。场所：雌性的输卵管内过程：（1）受精前的准备阶段1：精子获能（2）受精前的准备阶段2：卵子的准备（在输卵管发育到M中期）（3）受精阶段：a.精子穿越放射冠：顶体反应（顶体酶）b.精子穿越透明带：透明带反应（阻止多精入卵的第一道屏障）c.进入卵黄膜：卵黄膜封闭作用（阻止多精入卵的第二道屏障）d.原核形成（雄原核的体积略大于雌原核）e.配子结合受精标志：透明带与卵黄膜的间隙可以观察到两个极体受精完成标志：雌雄原核融合4、早期胚胎发育： 过程：受精卵，卵裂，桑葚胚，囊胚，原肠胚场所：输卵管、(有的阶段在子宫)卵裂期：细胞在透明带中进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积不增加桑椹胚：胚胎细胞达32个左右，每一个细胞都是细胞囊胚：有囊胚腔，出现了囊胚从透明带中伸展出来的孵化过程（细胞开始分化的时期）原肠胚：内细胞团细胞形成外胚层和内胚层、中胚层，叫做原肠胚滋养层发育成胎膜和胎盘，内胚层包围着原肠腔（“一腔三层”）3.2 体外受精和早期胚胎培养1、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，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。（有性生殖过程）2、卵母细胞的采集和培养方法一：用促性腺激素处理，使其超数排卵，从中输卵管冲取卵子（针对家畜猪、羊等）方法二：从屠宰母畜卵巢中采集方法三：借助超声波探测仪、内窥镜、腹腔镜等工具直接从活体母畜卵巢中吸取（针对大家畜或大型动物，如牛）3、精子的采集和获能采集的方法：假阴道法、手握法和电刺激法获能的方法：培养法（通过获能培养液）：对于啮齿目动物、家兔和猪等动物化学诱导法（通过肝素或钙离子载体A23187）：对于牛、羊等家畜。体外受精 属有性生殖过程 条件：获能溶液或专用的受精溶液受精：获能的精子 培养成熟的卵子 完成受精5、胚胎早期培养条件：受精卵在发育培养液中培养。培养液成分：特有血清不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段，人的胚胎到816个细胞阶段移植。3.3 胚胎工程的应用及前景1、胚胎移植（1）概念：是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过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，使之继续发育为新个体（2）意义：可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，缩短供体本身的繁殖周期。供体主要职能只是产生优良特性的胚胎，受体的主要任务是妊娠和育仔。大量节省购买种畜的费用；一胎多产；保存品种资源和濒危物种；加速育种工作和品种改良优势：（3）生理学基础：供、受体生殖器官的生理变化相同，为胚胎提供相同的生理环境早期胚胎没有与母体子宫建立组织联系，为胚胎收集提供可能受体对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应，为胚胎的存活提供可能胚胎能与受体子宫建立正常的生理和组织联系但其遗传物质不受影响（4）基本程序：供、受体的选择和同期发情处理超数排卵配种或人工受精胚胎收集（冲卵）胚胎的检查、培养（胚胎发育到桑椹胚或囊胚）或保存（196的液氮）胚胎移植：手术法（引出子宫和卵巢将其注入）；非手术法（用移植管将其送入子宫）妊娠检查分娩2、胚胎分割（动物无性繁殖或克隆）（1）概念：指采用机械方法将早期胚胎切割成2、4或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。（2）仪器设备：实体显微镜和显微操作仪（3）操作程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿 用分割针或分割刀切开胚胎，吸出半个，注入空透明带或直接将裸半胚移植给受体。分割囊胚时要将内细胞团均等分割。此时还可用分割针分割滋养层，做胚胎性别鉴定对胚胎进行性别鉴定的方式：染色体或性染色体鉴定 做DNA分析性别鉴定【SRYPCR法，即用含SRY的探针进行基因检测】(3)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。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。（4）局限：刚出生的动物体重偏低，毛色和斑纹上存在差异，同卵多胎的可能性有限。3、胚胎干细胞（1）概念：由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。简称ES或EK细胞。（2）形态上：体积小、细胞核大、核仁明显（3）功能上：具有发育的全能性。即可分化为成年动物体任何一种组织细胞；在体外可增殖而不发生分化；可冷冻保存；可进行遗传改造 只分裂不分化的胚胎干细胞：可以在饲养层细胞上培养，也可以在加了分化抑制因子的培养基上培养。 专题4 生物技术的安全性和伦理问题（一）转基因生物的安全性争论 ：(1)基因生物与食物安全：反方观点：反对“实质性等同”、出现滞后效应、出现新的过敏原、营养成分改变正方观点：有安全性评价、科学家负责的态度、无实例无证据(2)转基因生物与生物安全：对生物多样性的影响反方观点：扩散到种植区之外变成野生种类、成为入侵外来物种、重组出有害的病原体、成为超级杂草、有可能造成“基因污染”正方观点：生命力有限、存在生殖隔离、花粉传播距离有限、花粉存活时间有限(3)转基因生物与环境安全：对生态系统稳定性的影响反方观点：打破物种界限、二次污染、重组出有害的病原微生物、毒蛋白等可能通过食物链进入人体正方观点：不改变生物原有的分类地位、减少农药使用、保护农田土壤环境（二）生物技术的伦理问题(1)克隆人：两种不同观点，多数人持否定态度。否定的理由：克隆人严重违反了人类伦理道德，是克隆技术的滥用；克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；克隆人是在人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人。肯定的理由：技术性问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法解决。不成熟的技术也只有通过实践才能使之成熟。中国政府的态度：禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。四不原则：不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。(2)试管婴儿：两种目的试管婴儿的区别两种。不同观点，多数人持认可态度。否定的理由：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；早期生命也有活下去的权利，抛弃或杀死多余胚胎，无异于“谋杀”。肯定的理由：解决了不育问题，提供骨髓中造血干细胞救治患者最好、最快捷的方法，提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤。(3)基因身份证：否定的理由：个人基因资讯的泄漏造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。肯定的理由：通过基因检测可以及早采取预防措施，适时进行治疗，达到挽救患者生命的目的。（三）生物武器 (1)种类：致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌。(2)散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。(3)特点：致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。(4)禁止生物武器公约及中国政府的态度专题5 生态工程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。（少消耗、多效益、可持续）生态经济：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。 1）物质循环再生原理：物质能在生态系统中循环往复，分层分级利用 2）物种多样性原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性生态工程原理 3）协调与平衡原理：生态系统的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度 4）整体性原理：生态系统建设要考虑自然、经济、社会的整体影响 5）系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：要通过改善和优化系统结构改善 功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”注意：（1）生态工程的建设应遵循以上五个原理， 但不同的生态系统遵循的原理可以不同。 （2）生态工程建设的目的就是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同步发展 （3）生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。 （4）概念的理解：涉及的学科知识包括生态学和系统学；运用到的技术手段或方法有系统设 计、调控和技术组装；最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展5.2 生态工程的实例和发展前景 问题：怎样用有限资源，取得经济、社会、生态效益全面提高？农村综合发展型生态工程 对策：建立农村综合发展型生态工程 案例：北京郊区窦店村的以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程问题：小流域（河流各级支流的集水区域）水土流失比较严重 小流域综合治理生态工程 对策：应用生态工程的整体原理、协调与平衡原理，及工程学等原理，通过保土蓄水、耕作、林草、生物等措施，层层设防控制土壤侵蚀 案例：甘肃陇南地区的“九子登科”治理模式 问题：荒漠化（原因：过度樵采、过度放牧、盲目开垦、不合理利用水资源） 大区域生态系统恢复工程 对策：实施一系列森林或草原植被恢复的生态工程、水土保持的生态工程案例：退耕还林还草工程、防沙治沙工程、“三北”防护林工程等实例 问题：地球80的湿地资源遭破坏 湿地生态恢复工程 对策：采用工程和生物措施相结合，如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，植物物种的引进种植，及建立缓冲带等，使受干扰的湿地得以恢复 案例：鄱阳湖生态恢复工程 问题：矿区土体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏 矿区废弃地的生态恢复工程 对策：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等，关键是植被恢复及其所必需的土壤微生物群落的重建 案例：赤峰市元宝山矿区生态恢复工程 问题：城市严重的环境污染，如过量垃圾、煤不完全燃烧、汽车尾气、噪音等 城市环境生态工程 对策：进行城市生态分区；推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，减少污染产出；治理污染，废弃物资源化利用；建立监督法制 案例：加强绿地建设；采用水生植物、湿地生态净化工程；采用浮床生态工艺法净化污水；垃圾分类处理；树立城市环境建设典范 实验：制造人工模拟生命支持系统，验证人类离开地球，仅靠太阳能能否维持生存，“生物圈2号”
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