高中生物選修三專題復(fù)習(xí)PPT課件

.,1,基因工程概念,基因工程是指按照人們的意愿，進行嚴(yán)格的設(shè)計，并通過體外DNA重組和轉(zhuǎn)基因等技術(shù)，賦予生物以新的遺傳特性，從而創(chuàng)造出更符合人們需要的新的生物類型和生物產(chǎn)品。由于基因工程是在DNA分子水平上進行設(shè)計和施工的，因此又叫做DNA重組技術(shù),定向改造生物啦！,.,2,1、基因工程又叫做_或_。,基因工程相關(guān)要點,基因拼接技術(shù),DNA重組技術(shù),2、基本工具：“分子手術(shù)刀”:“分子縫合針”:基因進入受體細(xì)胞的載體:,3、基本操作步驟：,運載體,DNA連接酶,限制性核酸內(nèi)切酶,1、目的基因的獲取2、基因表達載體的構(gòu)建（核心）3、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞4、目的基因的檢測與鑒定,.,3,基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù),生物體外,基因,DNA分子水平,新生物類型、生物產(chǎn)品,剪切,拼接,導(dǎo)入,表達,基因重組,.,4,1.限制性核酸內(nèi)切酶,一種限制性內(nèi)切酶只能識別雙鏈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核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開（切割DNA分子）,來源：主要從原核細(xì)胞分離作用：,作用結(jié)果：,EcoRI,重難點剖析:,基因工程的“專用工具”,形成平未端（SmaI）及黏性未端（EcoRI）,.,5,1)、種類：2)、作用部位：,磷酸二酯鍵,DNA連接酶可把平未端或黏性末端之間的縫隙“縫合”起來，即相當(dāng)于把梯子兩邊的扶手的斷口連接起來，這樣一個重組DNA分子就形成了。,2.DNA連接酶“分子縫合針”,.,6,3.分子運載車運載體,（1）作用：,將目的基因送入受體細(xì)胞,（2）具備的條件：,a.能自我復(fù)制.,b.具有一個或多個酶切位點.,c.有標(biāo)記基因.,d.對受體細(xì)胞無害.,質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒,（3）種類：,質(zhì)粒細(xì)菌擬核DNA之外結(jié)構(gòu)簡單、能自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子。,.,7,小結(jié),.,8,（一）目的基因的提取,目的基因：主要是指_。獲取方法：1、_中獲取目的基因2、人工合成法：化學(xué)方法合成DNA片段（反轉(zhuǎn)錄法、直接合成法）3、PCR反應(yīng)擴增DNA,基本操作步驟,從基因文庫,編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因,原理：DNA復(fù)制過程：加熱DNA解鏈冷卻引物結(jié)合到互補DNA鏈互補鏈合成條件：耐高溫DNA聚合酶,.,9,基因文庫的構(gòu)建：,.,10,（二）基因表達載體構(gòu)建,1、基因表達載體由_、_、_四部分組成。,目的基因,啟動子,標(biāo)記基因,終止子,2、啟動子作用：,3、標(biāo)記基因的作用：,RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點，啟動轉(zhuǎn)錄的“開關(guān)”。,鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因，從普通細(xì)胞中篩選出含目的基因的受體細(xì)胞,.,11,（1）用一定的_切割質(zhì)粒，使其出現(xiàn)一個切口，露出_。（2）用_切斷目的基因，使其產(chǎn)生_。,（3）將切下的目的基因片段插入質(zhì)粒的_處，再加入適量_，形成了一個重組DNA分子（重組質(zhì)粒）,限制酶,黏性末端,同一種限制酶,相同的黏性末端,切口,DNA連接酶,重組質(zhì)粒形成過程:,.,12,導(dǎo)入植物細(xì)胞：,（三）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,導(dǎo)入動物細(xì)胞：,導(dǎo)入微生物細(xì)胞：,受體細(xì)胞導(dǎo)入方法,體細(xì)胞受精卵,受精卵,顯微注射法,Ca2處理法,.,13,將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞,原核生物繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少，故早期常作為受體細(xì)胞。,重組表達載體DNA溶于緩沖液,導(dǎo)入,.,14,目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上,（四）目的基因的檢測與鑒定,目的基因是否表達：,目的基因是否轉(zhuǎn)錄：,鑒定,抗蟲性鑒定、抗病性鑒定、生物活性鑒定等（生理、性狀水平的檢測）,檢測,.,15,轉(zhuǎn)基因生物,轉(zhuǎn)基因生物是指利用技術(shù)導(dǎo)入培育出的能夠?qū)⑿滦誀罘€(wěn)定地給后代的生物。,基因工程,外源基因,遺傳,基因工程,優(yōu)點：,打破了常規(guī)育種難以突破的，的改變了生物的遺傳性狀.,物種之間的界限(生殖隔離),定向,.,16,1.抗蟲轉(zhuǎn)基因植物,（一）植物基因工程碩果累累:,2.抗病轉(zhuǎn)基因生物,3.抗逆轉(zhuǎn)基因作物,基因工程的應(yīng)用,4.利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì),方法:,.,17,利用轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn)藥物-動物乳腺生物反應(yīng)器,（二）動物基因工程前景廣闊:,.,18,用轉(zhuǎn)基因動物作器官移植的供體供體動物：存在的難題：解決方法：,豬,免疫排斥,將供體基因組導(dǎo)入某種基因調(diào)節(jié)因子，以抑制抗原決定基因的表達，或設(shè)法除去抗原決定基因，再結(jié)合克隆技術(shù)，培育出沒有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。,（三）、基因工程藥品異軍突起:工程菌：用基因工程的方法，使外源基因得到高效率表達的菌類細(xì)胞株系。我國已生產(chǎn)的產(chǎn)品：,白細(xì)胞介素-2、干擾素、乙肝疫苗等,.,19,（四）基因診斷與基因治療:,基因診斷：用放射性同位素等標(biāo)記的“DNA探針”檢測肝炎病毒等病毒感染及遺傳缺陷，不但準(zhǔn)確而且迅速。,我國研究人員正在制備用于基因治療的基因工程細(xì)胞,基因治療：把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達到治療疾病的目的。,體外基因治療,體內(nèi)基因治療,基因治療的類型,.,20,比較：基因工程和蛋白質(zhì)工程,.,21,蛋白質(zhì)工程流程圖,從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相應(yīng)的脫氧核苷酸序列(即基因),板書：用干擾素例子，反推過程。第4步后接著做什么？,.,22,專題二、細(xì)胞工程,1、概念:,植物細(xì)胞工程動物細(xì)胞工程微生物工程（略）,.,23,所采用技術(shù)的理論基礎(chǔ),植物細(xì)胞工程,通常采用的技術(shù)手段,植物組織培養(yǎng),植物體細(xì)胞雜交,植物細(xì)胞的全能性,一、植物細(xì)胞工程,.,24,(離體的植物器官、組織或細(xì)胞),脫分化,再分化,培養(yǎng)條件：,離體、含有全部營養(yǎng)成分的培養(yǎng)基、一定的溫度、空氣、無菌環(huán)境、適合的PH、適合的光照等,外植體,舉例：,花藥離體培養(yǎng)；基因工程培育的抗棉鈴蟲的棉花植株；細(xì)胞工程中培育的“番茄-馬鈴薯”雜種植株等。,1、植物組織培養(yǎng),擴大培養(yǎng),.,25,融合細(xì)胞,雜種細(xì)胞,去壁的常用方法：,誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合方法：,融合成功的標(biāo)志,人工誘導(dǎo),篩選,2、植物體細(xì)胞雜交的過程,.,26,（1）植物繁殖的新途徑（見資料）,1）微型繁殖（快速繁殖）2）作物脫毒3）神奇的人工種子,（2）作物新品種的培育,1）單倍體育種2）突變體的利用3）轉(zhuǎn)基因植物的培育,（3）細(xì)胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn),3、植物細(xì)胞工程的實際應(yīng)用,.,27,二、動物細(xì)胞工程,植物細(xì)胞工程常用的技術(shù)手段：,植物組織培養(yǎng)、植物體細(xì)胞雜交等,強調(diào)：,是其他動物細(xì)胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。,動物細(xì)胞培養(yǎng),動物細(xì)胞核移植,動物細(xì)胞融合,單克隆抗體制備等,動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù),回顧：,常用的技術(shù)手段：,.,28,動物胚胎或幼齡動物的組織、器官,胰蛋白酶,剪碎,單個細(xì)胞,加培養(yǎng)液,制成,細(xì)胞懸浮液,去掉組織間蛋白,10代細(xì)胞,50代細(xì)胞,無限傳代,部分細(xì)胞遺傳物質(zhì)改變,動物細(xì)胞培養(yǎng)不能最終培養(yǎng)成動物體,隨細(xì)胞增多，細(xì)胞就會停止分裂增殖,1.動物細(xì)胞培養(yǎng):,.,29,植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)的比較,均需適宜的外界條件：PH,溫度,營養(yǎng)及“無菌、無毒環(huán)境”等（見資料）。,固體、營養(yǎng)物質(zhì)、蔗糖、植物激素,培養(yǎng)成植株,液體、營養(yǎng)物質(zhì)、葡萄糖、動物血清,培育成細(xì)胞系或細(xì)胞株,1.生產(chǎn)蛋白質(zhì)制品（如病毒疫苗、干擾素、單克隆抗體、動物激素）2.用于某些器官移植,1.試管苗的快速繁殖2.無病毒植物的培育3.生產(chǎn)藥物等4.人工種子（見資料）5.轉(zhuǎn)基因植物的培育,.,30,物理法、化學(xué)法,滅活的仙臺病毒,2、動物細(xì)胞融合,過程,制備單克隆抗體：,.,31,獲得雜種植株,用途,物理、化學(xué)方法（同左）,生物：滅活的病毒,物理（離心、振蕩、電刺激）,化學(xué)（PEG）,誘導(dǎo)方法,使細(xì)胞分散后誘導(dǎo)細(xì)胞融合,去除細(xì)胞壁后誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合,細(xì)胞融合的方法,細(xì)胞膜的流動性,細(xì)胞膜的流動性、植物細(xì)胞全能性,原理,動物細(xì)胞融合,植物體細(xì)胞雜交,比較項目,植物體細(xì)胞雜交、動物細(xì)胞融合的比較,主要用于制備單克隆抗體,.,32,細(xì)胞核移植,多莉羊的培育過程,3.核移植與克隆動物：,動物細(xì)胞核有全能性,.,33,特點：產(chǎn)量低、特異性差、純度低、反應(yīng)不夠靈敏,4、單克隆抗體,1、常規(guī)抗體制備：,一個B淋巴細(xì)胞：只分泌一種特異性抗體,2、單克隆抗體制備：,雜交瘤細(xì)胞,小鼠骨髓瘤細(xì)胞：能無限增殖,融合,.,34,抗原注入小鼠體內(nèi),已免疫的B淋巴細(xì)胞,骨髓瘤細(xì)胞,篩選出雜交瘤細(xì)胞,篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的細(xì)胞群,從培養(yǎng)液中提取,從小鼠腹水中提取,細(xì)胞融合,動物細(xì)胞培養(yǎng),單克隆抗體的制備,(特定的選擇培養(yǎng)基),.,35,主要用于疾病的診斷、治療和預(yù)防。若在單抗上帶上抗癌藥物制成“生物導(dǎo)彈”，將藥物定向帶到癌細(xì)胞所在部位，既消滅了癌細(xì)胞又不會傷害健康細(xì)胞。特點：與常規(guī)抗體相比，具有特異性強、靈敏度高、化學(xué)性質(zhì)單一的優(yōu)點。,單克隆抗體的應(yīng)用：,單克隆抗體是指：,雜交瘤細(xì)胞產(chǎn)生的單一抗體,.,36,例(06江蘇)下圖是單克隆抗體制備流程階段示意圖。,（1）_技術(shù)是單克隆抗體技術(shù)的基礎(chǔ)。（2）根據(jù)培養(yǎng)基的用途分類，圖中HAT培養(yǎng)基屬于_培養(yǎng)基。（3）單克隆抗體與常規(guī)的血清抗體相比，最大的優(yōu)越性是_。（4）動物細(xì)胞融合除了采用植物細(xì)胞原生質(zhì)體融合常用的誘導(dǎo)劑外，還可以采用_。（5）選出的雜交瘤細(xì)胞既具備骨髓瘤細(xì)胞的_特點，又具備淋巴細(xì)胞的_特點。（6）淋巴細(xì)胞是由動物體_中的_細(xì)胞分化、發(fā)育而來。（7）雜交瘤細(xì)胞從培養(yǎng)基中吸收葡萄糖、氨基酸的主要方式是_。,動物細(xì)胞培養(yǎng),選擇,特異性強,靈敏度高,滅活的病毒,在體外大量增殖,分泌特異性抗體,骨髓,造血干細(xì)胞,主動運輸,.,37,6、基因型為AaBb的水稻(具有24條染色體)的花粉通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的育種過程。(1)愈傷組織是花粉細(xì)胞不斷分裂后的形成的不規(guī)則細(xì)胞團，愈傷組織形成中，必須從培養(yǎng)基中獲得_。(2)要促進花粉細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有_和_兩類激素。(3)愈傷組織分化是指愈傷組織形成芽和根，再由芽發(fā)育成葉和莖。這一過程必須給予光照，其原因是_利用光照制造有機物，供試管苗生長。(4)試管苗的細(xì)胞核中含有_條脫氧核苷酸鏈。(5)培養(yǎng)出的試管基因型有。如果要獲得育種需要的植株，并能繁殖新品種，后面的育種步驟是_。,各種營養(yǎng)(水、無機鹽、蔗糖等能量物質(zhì))和小分子有機物,生長素細(xì)胞分裂素,葉綠體,24,AB、Ab、ab、a,用一定濃度的秋水仙素處理組織培養(yǎng)獲得的幼苗,.,38,二中新校張志鵬,.,39,教學(xué)目標(biāo)：1、胚胎工程的概念2、精子和卵子的發(fā)生3、受精作用4、胚胎發(fā)育,.,40,1、胚胎工程的概念,操作的對象早期胚胎或配子技術(shù)手段胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)、胚胎分割、胚胎移植、體外受精等最后結(jié)果產(chǎn)生動物個體，滿足人類需求,.,41,體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育,.,42,一、精子的發(fā)生,1、場所：,2、時期：,3、過程：,精子的發(fā)生是在睪丸的曲細(xì)精管內(nèi)完成的,從初情期開始直到生殖功能衰退,發(fā)生的過程大體可分為三個階段,曲細(xì)精管,.,43,第二階段：,精原細(xì)胞經(jīng)過數(shù)次有絲分裂,產(chǎn)生大量的精原細(xì)胞,其中一部分經(jīng)過染色體復(fù)制等活動,進一步形成初級精母細(xì)胞。,每一個初級精母細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成四個含有單倍染色體的精子細(xì)胞。,第一階段：初級精母細(xì)胞的形成,第二階段：精子細(xì)胞的形成,.,44,第三階段精子變形,.,45,_變?yōu)榫宇^部的主要部分；_發(fā)育為頭部的頂體；_演變?yōu)榫拥奈?；_形成線粒體鞘膜；其它物質(zhì)濃縮成_（球形）。,第三階段：精子變形,細(xì)胞核,高爾基體,中心體,線粒體,原生質(zhì)滴,.,46,4、精子的形態(tài)：,（1）外形似蝌蚪，分_、_、_、三大部分。,（2）不同種動物精子的形態(tài)_，大小略有_，與動物的體形大小_。,頭頸尾,相似,不同無關(guān),.,47,二、卵子的發(fā)生,1.場所：,2.時期：,卵子的發(fā)生是在卵巢內(nèi)完成的(卵巢有產(chǎn)卵與排卵、分泌多種激素這二大功能）。,性別分化以后,（放射冠）,.,48,3、過程：,雌性胎兒卵巢內(nèi)的卵原細(xì)胞，通過有絲分裂增加其數(shù)量，并演變?yōu)槌跫壜涯讣?xì)胞，被卵泡細(xì)胞包圍,形成卵泡。初級卵母細(xì)胞經(jīng)過減數(shù)分裂變?yōu)槌墒斓穆炎印?減數(shù)第一次分裂的時間是在雌性動物排卵前后完成的，結(jié)果是產(chǎn)生1個次級卵母細(xì)胞和1個第一極體(暫不分離),進入輸卵管,準(zhǔn)備與精子受精。,減數(shù)第二次分裂時間是在精子和卵子結(jié)合的過程中，結(jié)果是產(chǎn)生1個成熟卵子和3個第二極體。,.,49,.,50,.,51,三、精子與卵子的發(fā)生比較,.,52,四、受精作用,1、概念:,3、場所:,1、概念:指精子和卵子結(jié)合形成合子(即受精卵)的過程。,2、受精的標(biāo)志:在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個極體時;受精完成的標(biāo)志：雌雄原核的融合。,3、場所:受精是在輸卵管內(nèi)完成的。,.,53,4、過程,受精前的準(zhǔn)備階段,受精階段,準(zhǔn)備階段1：精子獲能,準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備,.,54,準(zhǔn)備階段1：精子獲能,即精子必須在雌性動物生殖道內(nèi)發(fā)生相應(yīng)生理變化后，才能獲得受精能力的現(xiàn)象。,準(zhǔn)備階段2：卵子的準(zhǔn)備,即卵子在輸卵管內(nèi)成熟到減數(shù)第二分裂中期（M）時，才具備受精能力。,.,55,受精階段,包括精子穿越放射冠和透明帶、進入卵黃膜、雌雄原核形成和精卵結(jié)合等內(nèi)容。,.,56,精、卵相遇,頂體反應(yīng),頂體酶釋放,頂體酶溶解透明帶,接觸透明帶,穿越放射冠,溶解卵丘細(xì)胞（放射冠）,穿越透明帶,接觸卵黃膜,產(chǎn)生透明帶反應(yīng),形成第一道屏障（作用）,精子被微絨毛抱合,精子外膜與卵黃膜融合,精子進入卵,.,57,精子進入卵后,變化,變化,變化,產(chǎn)生卵黃膜封閉作用,形成第二道屏障（作用？）,尾部脫離核膜破裂,形成雄原核,形成雌原核,激活卵子完成減數(shù)第二次分裂，排出第二極體,發(fā)育移動接觸合并,形成受精卵,.,58,受精作用的特點和實質(zhì),特點:1、只有一個精子與一個卵細(xì)胞結(jié)合，形成一個受精卵。2、進入卵細(xì)胞的只是精子的頭部（細(xì)胞核）3、受精卵的細(xì)胞質(zhì)幾乎都只來自卵細(xì)胞。,實質(zhì):雄原核與雌原核的融合。,.,59,五、胚胎發(fā)育,1、卵裂期的特點：,細(xì)胞分裂方式為_細(xì)胞數(shù)目_胚胎總體積_或略有_每個細(xì)胞體積_,DNA總量_但_,有絲分裂,增加,不增加,縮小,減小,增加,每個細(xì)胞DNA含量不變,.,60,.,61,2、早期胚胎發(fā)育的幾個階段,桑椹胚：,囊胚：,原腸胚：,桑椹胚：細(xì)胞均屬于全能細(xì)胞。,細(xì)胞開始分化;內(nèi)細(xì)胞團將來發(fā)育成各種組織,滋養(yǎng)層將來發(fā)育成胎膜、胎盤;出現(xiàn)囊胚腔后，進一步擴大會導(dǎo)致孵化。,原腸胚：內(nèi)細(xì)胞團表皮的細(xì)胞形成外胚層，下方的細(xì)胞形成內(nèi)胚層，出現(xiàn)原腸腔。,.,62,3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng),專題3:胚胎工程,.,63,3.2體外受精和早期胚胎培養(yǎng),一、教學(xué)目標(biāo)：1.簡述哺乳動物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。2.簡述哺乳動物胚胎的早期培養(yǎng)方法。3.認(rèn)同體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。二、教學(xué)重點：1.體外受精在家畜快速繁殖中的重要意義。2.哺乳動物體外受精技術(shù)的主要操作步驟。三、教學(xué)難點：1.卵母細(xì)胞的采集和培養(yǎng)。2.精子的采集和獲能。,.,64,我國奶牛的產(chǎn)奶量較低我國年均產(chǎn)奶量：3000Kg/頭國際年均產(chǎn)奶量：10000Kg/頭蒙古黃牛體重：300Kg/頭澳大利亞海福特牛：800Kg/頭（兩歲）有什么方法可以提高產(chǎn)量?,.討論,買一頭公牛母牛,進行胚胎工程.,.試管牛過程,.,65,1.試管動物技術(shù),是指通過人工操作使卵子和精子在體外條件下成熟和受精，并通過培養(yǎng)發(fā)育成早期胚胎后，再經(jīng)胚胎移植（到受體母親體內(nèi)）產(chǎn)生后代的技術(shù)。,.,66,采集良種母牛的卵母細(xì)胞,卵母細(xì)胞的體外培養(yǎng),采集良種公牛精子,精子體外獲能,體外受精,良種牛體外受精胚胎早期培養(yǎng),胚胎移植,受體牛,良種犢牛,成熟期牛,屠宰加工廠,市場,采集卵巢中的卵母細(xì)胞,“試管?！惫S化生產(chǎn)的技術(shù)流程圖,.,67,體外受精,1.卵母細(xì)胞的收集和培養(yǎng),對不同動物,采取卵母細(xì)胞的方法不同,.,68,.,69,2.精子的收集和獲能,1)收集的方法:假陰道法,手握法和電刺激等2)獲能處理:培養(yǎng)法：嚙齒動物、家兔和豬化學(xué)法：牛、羊,.,70,3.受精,在獲能溶液或?qū)Ｓ玫氖芫芤褐型瓿墒芫^程,.,71,胚胎的早期培養(yǎng),一般比較復(fù)雜培養(yǎng)液:水、無機鹽、有機鹽、維生素、激素、氨基酸、核苷酸以及動物血清等.培養(yǎng)發(fā)育到適宜階段時，可將其取出向受體移植或冷動保存.,.,72,2.胚胎移植1).概念:將雌性動物的早期胚胎,或經(jīng)體外受精及其他方式得到的胚胎,移植到同種的、生理狀態(tài)相同的其他雌性動物的體內(nèi),使之發(fā)育為新個體的技術(shù)。,一胚胎移植,.,73,2）.胚胎移植的現(xiàn)狀和意義,（1)加速育種工作和品種改良；（2)大量節(jié)省購買種畜的費用；（3)一胎多產(chǎn)；（4)保存品種資源和瀕危物種；（5)可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力,縮短繁殖周期,增加一生繁殖的后代數(shù)量。,.,74,3）.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ),（1).供體和受體具相同的生理環(huán)境；（2).早期胚胎處于游離狀態(tài),為胚胎的收集提供了可能；（3).受體對移入子宮的胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥；（4).胚胎與受體能建立正常的組織聯(lián)系,但遺傳物質(zhì)沒有改變。,.,75,討論:胚胎移植的實質(zhì)是早期胚胎在相同生理環(huán)境條件下空間位置的轉(zhuǎn)移。你認(rèn)為這樣的概括正確嗎？正確,.,76,4)、胚胎移植的基本程序(閱讀課本，思考胚胎移植的基本程序包括哪幾個步驟？)（1）供體、受體的選擇和同期發(fā)情處理（2）配種或進行人工受精（3）胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存（4）胚胎移植（5）移植后是否妊娠的檢查,.,77,（1）.對供體、受體進行選擇,供體：遺傳性能和生產(chǎn)性能優(yōu)秀的個體；受體：健康和正常繁殖能力的個體處理：同期發(fā)情具體做法：注射促性腺激素。,.,78,（2）.采集卵母細(xì)胞方法：超數(shù)排卵具體做法：注射促性腺激素,.,79,（2）.配種或人工受精,精子來源：同種優(yōu)良的雄性動物。,.,80,（3）.胚胎的收集,在配種或輸精后第7天，用特制的沖卵裝置，把供體母牛子宮內(nèi)的胚胎沖洗出來。,.,81,（3）.對胚胎進行質(zhì)量檢查,.,82,（3）.胚胎的保存或移植,.,83,（4）.胚胎的移植,方法一：手術(shù)法具體做法：引出受體子宮和卵巢，將胚胎注入子宮角，縫合創(chuàng)口。方法二：非手術(shù)法將裝有胚胎的移植管送入受體母牛子宮的相應(yīng)部位，注入胚胎。,.,84,（5）.對受體母牛進行是否妊娠的檢查(第二次檢查),.,85,（6）.受體母牛產(chǎn)下胚胎移植的犢牛,.,86,選擇,供體母牛,受體母牛,同期發(fā)情處理,超數(shù)排卵,供體公牛,配種,沖卵(胚胎),胚胎質(zhì)量檢查、培養(yǎng),胚胎移植,妊娠檢查,分娩（胚胎移植的犢牛）,總結(jié)：,.,87,3、胚胎分割(閱讀課本，思考以下問題：)（1）胚胎分割的概念（2）胚胎分割特點（3）胚胎分割的理論基礎(chǔ)（4）胚胎分割操作過程,.,88,1).概念:采用顯微手術(shù)（機械方法）的方法將早期胚胎分割成2分胚,4分胚或8分胚,經(jīng)體內(nèi)或體外培養(yǎng)后植入受體，以得到同卵雙胎或同卵多胎的技術(shù)。,.,89,2).特點：后代具有相同的遺傳物質(zhì)，因此胚胎分割可以看做動物無性繁殖或克隆的方法之一。3)、理論基礎(chǔ):動物胚胎細(xì)胞的全能性。所以胚胎分割的時期為：囊胚或桑椹胚。,.,90,4)、選擇的胚胎：發(fā)育良好的,形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚。5)、使用的主要儀器：實體顯微鏡和顯微操作儀。6)、具體操作用分割針或分割刀片將胚胎切開，吸出其中的半個胚胎，注入預(yù)先準(zhǔn)備好的空透明帶中，或直接將裸半胚移植給受體。,.,91,胚胎分割移植的顯微操作,.,92,7)、操作注意事項：對囊胚階段的胚胎進行分割時，要將內(nèi)細(xì)胞團均等分割。原因：內(nèi)細(xì)胞團一般到囊胚階段才出現(xiàn)，它是發(fā)育為胚胎本身的基礎(chǔ)細(xì)胞，其他細(xì)胞為滋養(yǎng)細(xì)胞，只為胚胎和胎兒發(fā)育提供營養(yǎng)。若分割時不能將內(nèi)細(xì)胞團均等分割，會出現(xiàn)含內(nèi)細(xì)胞團多的部分正常發(fā)育的能力強，少的部分發(fā)育受阻或發(fā)育不良，甚至不能發(fā)育等問題。,.,93,7)、操作注意事項：胚胎分割的份數(shù)越多，操作的難度會越大，移植的成功率也越低。早期胚胎的體積很小，只有在顯微鏡下才能看到；再者，細(xì)胞數(shù)目是有限的。分割的份數(shù)越多，不但難以做到均等分割，每一份的細(xì)胞數(shù)會越少，而且作為囊胚期的胚胎內(nèi)細(xì)胞團細(xì)胞所受的影響會更大。因此，分割的份數(shù)越多，技術(shù)的難度會越大，移植后的恢復(fù)和發(fā)育的難度會越大，移植成功率自然會降低。,.,94,8)、胚胎分割技術(shù)的缺陷（1）剛出生動物的體重偏低，毛色和斑紋還存在差異；（2）采用胚胎分割技術(shù)產(chǎn)生同卵多胎的可能性是有限的。,.,95,4.胚胎干細(xì)胞,(閱讀課本，思考以下問題（1）什么是胚胎干細(xì)胞？簡稱是什么？（2）胚胎干細(xì)胞的來源。（3）胚胎干細(xì)胞的特性。（4）胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。,.,96,1).概念：簡稱ES或EK細(xì)胞,是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞。,.,97,2).特點:（1）形態(tài)：體積小,細(xì)胞核大,核仁明顯；（2）功能：具有發(fā)育的全能性,可經(jīng)誘導(dǎo)分化為成年動物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞;（3）在體外培養(yǎng)的條件下，ES細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。,.,98,3).主要用途閱讀課本相關(guān)內(nèi)容，說說胚胎干細(xì)胞有什么具體用途？,.,99,（1）.治療人類的某些頑癥利用ES細(xì)胞可以誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞的特性，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化的部位得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能。目前，在動物實驗方面，用ES細(xì)胞誘導(dǎo)分化出的某些組織細(xì)胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成骨不良等疑難病癥。,.,100,（2）.培育出人造組織器官，用于器官移植。隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展，通過ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，還可以培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題。,.,101,（3）.ES細(xì)胞也是理論上研究體外細(xì)胞分化的理想材料。ES細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上，或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,就可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化.,.,102,4.利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭，實現(xiàn)此過程的重要原理是（）A.細(xì)胞分裂B.細(xì)胞特化C.細(xì)胞分化D.細(xì)胞增殖,C,.,103,專題4生物技術(shù)的安全性和倫理問題,.,104,一.轉(zhuǎn)基因生物安全性(的爭論),.,105,1、轉(zhuǎn)基因生物存在安全性的原因,（1）目前，對基因的結(jié)構(gòu)、基因間的相互作用及基因的調(diào)控機制都了解得相當(dāng)有限。（2）轉(zhuǎn)移來的基因多是異種生物的基因。（3）外源基因插入宿主基因組的部位往往是隨機的。,2、轉(zhuǎn)基因生物與食物安全的爭論,反對“實質(zhì)性等同”擔(dān)心出現(xiàn)滯后效應(yīng)擔(dān)心出現(xiàn)新的過敏源擔(dān)心營養(yǎng)成分被改變,一方認(rèn)為存在食物安全的理由:,.,106,認(rèn)同“實質(zhì)性等同”多環(huán)節(jié)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩栽u價可保證轉(zhuǎn)基因食品的安全科學(xué)家的認(rèn)真負(fù)責(zé)會及時銷毀出現(xiàn)新的過敏源等不利因素的轉(zhuǎn)基因生物多年來大量人口食用轉(zhuǎn)基因食物并未出現(xiàn)健康問題無足夠的證據(jù)證明轉(zhuǎn)基因食物存在安全問題，即不能舉證排除。,一方認(rèn)為不存在食物安全問題的理由:,.,107,一方認(rèn)為可能存在生物安全問題的理由:,轉(zhuǎn)基因植物可能會成為雜草；,轉(zhuǎn)基因生物可能成為“入侵的外來物種”，威脅其他生物生存；,外源基因有可能與某些細(xì)菌或病毒雜交，重組出對人類或其他生物有害的病原體；,轉(zhuǎn)基因植物的抗除草劑基因，有可能通過花粉傳播進入雜草，而成為“超級雜草”。,3、轉(zhuǎn)基因生物與生物安全問題的爭論,.,108,一方認(rèn)為不存在生物安全問題的理由：轉(zhuǎn)基因作物生命力不是很強，擴散到種植區(qū)外很容易死亡；轉(zhuǎn)基因作物新性狀的表現(xiàn)必需一定的水、肥條件及配套技術(shù)，不易帶來威脅；由于生殖隔離，轉(zhuǎn)基因作物很難通過雜交傳播轉(zhuǎn)入基因；花粉傳播的距離有限，轉(zhuǎn)入基因很難通過花粉傳播；花粉存活時間有限，很難傳播轉(zhuǎn)入基因。,.,109,4、轉(zhuǎn)基因生物與環(huán)境安全問題的爭論,一方認(rèn)為可能帶來環(huán)境安全問題的理由：（1）可能會打破自然物種原有界限，改變生態(tài)系統(tǒng)中能量流動和物質(zhì)循環(huán)；（2）重組的微生物在降解某些化合物過程中所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，可能會對環(huán)境造成二次污染；（3）重組的DNA可能與微生物雜交產(chǎn)生對動植物或人類有害的病原微生物。轉(zhuǎn)基因植物的花粉中含有毒蛋白或過敏蛋白，通過蜜蜂采集，再經(jīng)食物鏈傳遞到其他動物或人體內(nèi)。,.,110,一方認(rèn)為不會影響環(huán)境安全的理由：（1）轉(zhuǎn)入基因只是自然界中原有的一兩種外源基因，不會改變生物原有的分類地位，不會破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（2）抗蟲作物的種植可大大減少農(nóng)藥用量，利于保護環(huán)境和人畜安全，有益昆蟲的數(shù)量也會大增；（3）抗除草劑作物的種植便于田間管理，也保護了農(nóng)田土壤環(huán)境；（4）公眾對轉(zhuǎn)基因作物的恐懼來自于某些實驗結(jié)果的不確切及某些新聞報道不真實。,.,111,5、理性看待轉(zhuǎn)基因技術(shù),1.轉(zhuǎn)基因生物的優(yōu)缺點分析：見資料;2.對待轉(zhuǎn)基因生物的正確態(tài)度:要趨利避害,不能因噎廢食;,3.建立相應(yīng)法規(guī)，規(guī)范轉(zhuǎn)基因行為；4.轉(zhuǎn)基因生物或產(chǎn)品研究中,科學(xué)家遵守研究道德:（1）轉(zhuǎn)基因受體限制在遺傳上具有特定缺陷的生物上（2）轉(zhuǎn)基因受體的菌株，限定在使用370C下便會死去的菌株（3）對外源DNA認(rèn)真選擇，避免產(chǎn)生對人體有害或過敏的蛋白質(zhì)（4）一旦發(fā)現(xiàn)安全性問題，要求馬上停止實驗并銷毀重組生物。,.,112,二.關(guān)注生物技術(shù)的倫理問題,1、克隆人的過程和分類:見資料,一）關(guān)于克隆人,.,113,2、中國政府的態(tài)度,（1）禁止性克隆的四不原則：,生殖,（2）不反對,治療性克隆,不贊成、,不允許、,不支持、,不接受任何相關(guān)的實驗,.,114,1)、贊成克隆人的觀點:,（1）是一種科學(xué)研究，既然是科學(xué)，就應(yīng)該允許研究克隆人,（2）現(xiàn)在的問題可以通過胚胎分級、基因診斷和染色體檢查等方法得到解決,3.對待克隆人的態(tài)度,.,115,2)不贊成克隆人的觀點:,（1）嚴(yán)重違反了人類的,倫理道德,.,116,（2）沖擊了現(xiàn)有的、和等傳統(tǒng)的倫理道德觀念;,婚姻,家庭,兩性關(guān)系,（3）是在人為地制造心理上和社會上都不健全的人;,.,117,二）設(shè)計試管嬰兒引發(fā)的倫理性問題,體外受精技術(shù),俗稱“試管嬰兒”，目前是世界上最廣為采用的生殖輔助技術(shù)。“試管嬰兒”并不是真正在試管里長大的嬰兒，而是從卵巢內(nèi)取出幾個卵子，在實驗室里讓它們與男方的精子結(jié)合，形成胚胎，然后轉(zhuǎn)移胚胎到子宮內(nèi)，使之在媽媽的子宮內(nèi)著床，妊娠。正常的受孕需要精子和卵子在輸卵管相遇，二者結(jié)合，形成受精卵，然后受精卵再回到子宮腔，繼續(xù)妊娠。所以“試管嬰兒”可以簡單地理解成由實驗室的試管代替了輸卵管的功能而稱為“試管嬰兒”。盡管體外受精原用于治療由輸卵管阻塞引起的不孕癥，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)體外受精對由于宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis），精子異常（數(shù)目異?；蛐螒B(tài)異常）引起的不孕癥，甚至原因不明性不孕癥都有所幫助。研究顯示一個周期治療后的妊娠率在40左右，出生率稍微低一點。,.,118,試管嬰兒簡圖,設(shè)計試管嬰兒：與試管嬰兒相比需在胚胎轉(zhuǎn)移之前對胚胎進行遺傳學(xué)診斷，以篩選出符合特殊要求的胚胎，進而生出特定類型的嬰兒。,.,119,.,120,三）基因檢測引發(fā)的倫理性問題,基因檢測是用血液或其他體液和細(xì)胞檢測一個人的DNA的技術(shù)。基因檢測可以診斷疾病，也可以用于疾病風(fēng)險的預(yù)測。疾病診斷是用基因檢測技術(shù)檢測引起遺傳性疾病的突變基因。目前應(yīng)用最廣泛的基因檢測是新生兒遺傳性疾病的檢測、遺傳疾病的診斷和某些常見病的輔助診斷。目前有一千多種疾病可以通過基因技術(shù)做出診斷。近年非常令人興奮的是預(yù)測性基因檢測的開展。利用基因檢測技術(shù)在疾病發(fā)生前發(fā)現(xiàn)疾病發(fā)生的風(fēng)險，提早預(yù)防。目前已經(jīng)有20多種疾病可以用基因檢測的方法預(yù)測。檢測的時候，先把受檢者的基因從血液或其他細(xì)胞中提取出來。然后用可以識別可能存在的突變基因的引物和PCR技術(shù)將這部份基因復(fù)制許多倍。復(fù)制后，有許多方法可以判斷這部分基因是否存在突變:用有特殊標(biāo)記物的突變基因探針方法、酶切方法和基因序列檢測的方法等。,.,121,基因檢測的優(yōu)點：,通過基因檢測可以及早采取預(yù)防的措施,適時進行治療,達到挽救患者生命的目的.,基因檢測引發(fā)的問題及解決的辦法,1、問題:,目前人類對基因結(jié)構(gòu)及基因間相互作用尚缺乏足夠的認(rèn)識,要想通過基因檢測達到預(yù)防疾病的目的是困難的;基因檢測結(jié)果本身會給受檢者帶來巨大的心理壓力;個人基因資訊的泄露會造成基因歧視.,2、解決的辦法:對于基因歧視現(xiàn)象,可以通過正確的科學(xué)知識傳授,倫理道德教育,立法得以解決.,.,122,禁止生物武器,.,123,生物戰(zhàn)劑及施放它的武器、器材的總稱叫生物武器。生物戰(zhàn)劑是指在戰(zhàn)爭中使人、畜致病，毀傷農(nóng)作物的微生物及其毒素等。,1、生物武器的概念,.,124,2、生物武器的種類,通常分為病菌、立克氏體、衣原體、病毒、真菌和毒素六大類（見資料）。,.,125,生物武器的種類,病菌:鼠疫菌,霍亂,傷寒,炭疽,病毒:天花病毒,動物痘病毒,重組基因技術(shù)制造全新的致病菌:重組蠟狀桿菌,重組流感病毒,新型鼠痘病毒,生化毒劑:如肉毒桿菌毒素,.,126,3、生物武器的殺傷特點:,1）致病力強,多數(shù)具有傳染性;某些生物戰(zhàn)劑只需少數(shù)病原體侵入人體，就能引起發(fā)病。2）污染面積廣;生物戰(zhàn)劑致病力強，氣溶膠可隨風(fēng)飄散，在氣象、地理條件適宜時，可造成大面積污染區(qū)3)不易被發(fā)現(xiàn)，難以防治;生物戰(zhàn)劑氣溶膠無色無味，加之?dāng)撤蕉嘣邳S昏、夜間、拂曉、多霧時秘密施放，不易被人發(fā)現(xiàn)。,.,127,4)有一定的潛伏期生物戰(zhàn)劑致病需經(jīng)幾小時至幾天的時間，在這個期間人員不會很快減弱工作能力。5)受自然條件影響大風(fēng)速、氣溫對氣溶膠傳播有影響，大雪、低溫、干燥、日曬等，能加速病菌的消亡。,.,128,4、生物武器的傷害作用(1)生物戰(zhàn)劑侵入人體的途徑:吸入(生物戰(zhàn)劑污染空氣，可以通過呼吸道吸入，感染致病),誤食(食用被生物戰(zhàn)劑污染的水、食物而得?。ㄈ缁魜y、痢疾等疾?。?,皮膚接觸(生物戰(zhàn)劑如炭疽桿菌等，或帶菌物品上的病毒可直接或間接經(jīng)皮膚、黏膜、傷口進入人體。),昆蟲叮咬(人被帶有生物戰(zhàn)劑的昆蟲叮咬后，會使血液污染而致病);(2)生物戰(zhàn)劑的致病癥狀:發(fā)熱,頭疼,全身無力,上吐下瀉,咳嗽,惡心,呼吸困難,局部或全身疼痛等各種不同癥狀.,.,129,5、防護措施1）、對生物戰(zhàn)劑的防護措施與對毒劑的防護基本相同。人員戴防毒面具、防疫口罩能保護呼吸道不吸入生物戰(zhàn)劑氣溶膠；穿防毒衣、防疫服或采用扎“三口”的方法能保護皮膚免受帶菌昆蟲叮咬。2）、人員在生物戰(zhàn)劑污染區(qū)內(nèi)行動時，根據(jù)生物戰(zhàn)劑的類型，提前進行免疫接種和個人防護，遵守在污染區(qū)內(nèi)的行動規(guī)則。3）、發(fā)現(xiàn)病人時，要立即報告，及時隔離。4）、對污染的房屋、器皿要用福爾馬林或過氧乙酸進行熏蒸，也可用通風(fēng)方法進行消毒滅菌；對服裝可用煮沸或用高錳酸鉀溶液浸泡等方法滅菌。,.,130,5）、殺蟲、滅鼠。殺蟲可用打、捕、燒、熏或噴灑殺蟲劑（敵敵畏、敵百蟲）等方法。滅鼠可采用藥殺或打、捕、挖、灌等方法。使用藥物時，應(yīng)注意安全，妥善處理帶菌昆蟲和動物尸體。無論是敵投的還是當(dāng)?shù)氐睦ハx、鼠類，都是生物戰(zhàn)劑傳播的媒介物，均能傳播多種疾病。所以，平時對當(dāng)?shù)氐氖箢惡陀泻ハx也要經(jīng)常進行滅殺，以減少戰(zhàn)時生物戰(zhàn)劑可能利用的傳播媒介。防生物武器和防化學(xué)武器不同點是：1、污染區(qū)內(nèi)活動時需先免疫接種。2、污染物、服裝要消毒。3、殺蟲、滅鼠，尸體燒掉或深埋。4、發(fā)現(xiàn)傳染病要立即報告防疫部門。,.,131,禁止生物武器公約,1972年4月10日,蘇聯(lián),美國,英國分別簽署了;1998年11月25日中國也加入了這一公約.,.,132,專題5生態(tài)工程,干裂的土地，赤紅的荒山，意味著不斷惡化的，幼苗的上方是蔚藍的地球，地球似乎化作一滴甘露，滋潤著大地；幼苗又可寓意為_工程，雖然柔弱，卻頑強地支撐著地球；地球和幼苗組合和諧，象征著希望。,生態(tài)環(huán)境,生態(tài),.,133,生態(tài)工程的概念：,人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝，對已破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復(fù)、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進人類社會和自然環(huán)境和諧發(fā)展。,注意：,1.學(xué)科知識：；2.技術(shù)手段：；3.最終目的：。,生態(tài)學(xué)、工程學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、經(jīng)濟學(xué),系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)控和技術(shù)組裝,促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展,.,134,5.1生態(tài)工程的基本原理,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，達到經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。,優(yōu)點：與傳統(tǒng)的工程相比，生態(tài)工程是一類少消耗、多效益、可持續(xù)的工程體系。,.,135,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式石油農(nóng)業(yè),弊端：不注重生態(tài)環(huán)境的保護，沒有考慮成本，經(jīng)濟的發(fā)展以巨大的生態(tài)環(huán)境破壞為代價。,模式內(nèi)容：大量使用化肥、農(nóng)藥、機械的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。,.,136,生態(tài)工程與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的比較,.,137,主要是通過實行“循環(huán)經(jīng)濟”原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)生出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實現(xiàn)廢棄物的資源化，而實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟最重要的手段之一是生態(tài)工程。,生態(tài)經(jīng)濟(循環(huán)經(jīng)濟),模式：實現(xiàn)原料產(chǎn)品原料產(chǎn)品的生產(chǎn)體系，實現(xiàn)廢棄物的資源化。,.,138,地球以有限的空間和資源，長久維持著眾多生物的生存、繁衍和發(fā)展，奧秘就在于物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進行區(qū)域小循環(huán)和全球地質(zhì)大循環(huán)，循環(huán)往復(fù)，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。而沒有物質(zhì)循環(huán)的系統(tǒng)，就會產(chǎn)生廢棄物，造成環(huán)境污染，并最終影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展,1.物質(zhì)循環(huán)再生原理,二、生態(tài)工程所遵循的基本原理,.,139,二、生態(tài)工程所遵循的基本原理,遇蟲害而死的樟子松,珊瑚礁,1.為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？,討論:,2.從上面正面和反面的實例，你能得出怎樣的結(jié)論？你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎？,.,140,純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為松毛蟲提供了豐富的食物來源，因而會導(dǎo)致了樹林的毀壞。珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大。,2.物種多樣性原理,二、生態(tài)工程所遵循的基本原理,.,141,3、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，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（即K值）。如果生物的數(shù)量超過了環(huán)境承載力的限度，就會引起系統(tǒng)的失衡和破壞。,理論基礎(chǔ):生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡,.,142,.,143,.,144,4、整體性原理,整體指社會-經(jīng)濟-自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng),.,145,含義：進行生態(tài)工程建設(shè)時，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)濟和社會等系統(tǒng)的影響力。,實例：在進行林業(yè)工程建設(shè)時，一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴及收入等。,.,146,除此之外，社會習(xí)慣、法律制度等也都對生態(tài)工程建設(shè)有著重要影響。建立在對系統(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)境問題的必要基礎(chǔ)。只有應(yīng)用整體性原理，才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)當(dāng)前與長遠(yuǎn)、局部與整體、開發(fā)與環(huán)境建設(shè)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。,.,147,5、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,?；~塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。,理論基礎(chǔ):分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式,.,148,.,149,.,150,2）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)換和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。,珊瑚礁“白化”,理論基礎(chǔ):整體大于部分,.,151,2）系統(tǒng)整體性原理,豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌為豆科作物提供氮素，而豆科作物為其提供能量和其他營養(yǎng)，兩者的共生使豆科作物能夠在氮素缺乏的土地上生長；當(dāng)把它們分開時，兩者的生長都要受到損害。,.,152,l）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理含義：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)，通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達到改善系統(tǒng)功能的目的。實例：我國南方水網(wǎng)地區(qū)的桑基魚塘模式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)換和流通，并且實現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即，1十12。,.,153,小結(jié)：生態(tài)工程的基本原理,.,154,二、生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景,.,155,1農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程,.,156,(l）問題：人多地少,資源有限，產(chǎn)出不足。(2）對策：建立農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程(3）案例：北京竇店村以沼氣工程為為中心的物質(zhì)多級利用工程。,.,157,.,158,小知識青貯:是指在玉米等作物沒有完全成熟時，將果穗和枯稈一起收獲切碎，通過厭氧發(fā)酵成為牛羊優(yōu)質(zhì)的飼料。氨化：是指利用氨水或氮素化肥處理稻麥桔桿，使之軟化適口。提高其作為飼料的營養(yǎng)價值。藍綠萍:一種有固氮作用的藻類。,.,159,案例1：農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程,1、在這一案例中，主要運用了哪些生態(tài)工程的原理？,2、這一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有哪些特點？有哪些值得借鑒的做法？,.,160,1、在這一案例中，主要運用了哪些生態(tài)工程的原理？,物質(zhì)循環(huán)再生原理、整體性原理、物種多樣性原理等。2這一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有哪些特點？有哪些值得借鑒的做法？這個案例以沼氣工程為核心，農(nóng)林牧副漁各業(yè)全面發(fā)展，增加了勞動力就業(yè)機會，促進了經(jīng)濟發(fā)展；同時又降低了環(huán)境污染，促進了農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展。,.,161,2小流域綜合治理生態(tài)工程(l）問題：河流各級支流的集水區(qū)域，水土流失嚴(yán)重。(2）對策：應(yīng)用生態(tài)工程的整體原理、協(xié)調(diào)與平衡原理，以及工程學(xué)等原理，通過保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，層層設(shè)防來控制土壤侵蝕等,.,162,.,163,.,164,山頂戴帽子：山頭實行封禁管理、營造水土保持林，保護和恢復(fù)植被；山腰系帶子：半山陡坡退耕還林還草，發(fā)揮林草攔蓄作用，減少徑流；坡地修臺子：坡耕地以坡改梯田為突破口，建設(shè)基本農(nóng)田，為調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提供條件；地埂鎖邊子：充分利用地埂種植經(jīng)濟作物，既獲得經(jīng)濟效益，又保護地??；荒地荒溝栽苗子：在荒山、荒溝、荒坡地建設(shè)薪炭林；山腳種果子：山腳發(fā)展經(jīng)濟林果園，促進商品經(jīng)濟發(fā)展；溝底穿靴子：在干、支、毛溝溝底修建谷坊、攔擋壩，建設(shè)溝壩地，攔蓄泥沙，防止溝壑被水沖蝕而導(dǎo)致其不斷擴張；見縫插針釘扣子：利用田間地頭、房前屋后栽植林果，發(fā)揮零星作用，提高治理程度；秋田蓋罩子：在緩坡耕地改順坡種植為橫坡等高種植、實行地膜覆蓋等保土耕作措施。,”九子登科”模式,.,165,案例2：小流域綜合治理生態(tài)工程,1、小流域的綜合治理，“綜合”表現(xiàn)在哪些方面？,2、為什么要針對不同的地形采取不同的措施？這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？,3、這一模式在其他小流域能夠照搬嗎？,.,166,1小流域的綜合治理，“綜合”表現(xiàn)在哪些方面？“綜合”表現(xiàn)在它一改以前的單純造林和蓄水、減沙等工程模式，同時考慮到了生態(tài)效益和經(jīng)濟效益：不但注重通過還林、還草、筑壩等措施達到蓄水、降低土坡侵蝕的生態(tài)效果；還考慮如何提高人們的生活水平。例如，不但種植農(nóng)作物，還同時種植經(jīng)濟作物來提高人們的收入；考慮到了種植薪柴林解決人們的燃料來源問題。各種措施的結(jié)果是建立一個穩(wěn)定、持久、高效的生態(tài)系統(tǒng)。,.,167,2為什么要針對不同的地形采取不同的措施？這體現(xiàn)了生態(tài)工程的什么原理？提示：山頂土壤條件、氣候條件惡劣，不宜蓄水，交通不便，改造成本高，適宜封山，依靠自然恢復(fù)力來恢復(fù)植被；山腰、荒地等土壤，雖然水分條件較好，但是仍不適宜種植農(nóng)作物，對于這樣的地方可以自然恢復(fù)，也可以人為種植適宜的林木、草或果樹等，加快植被恢復(fù)速度，這樣既能降低土壤侵蝕，又能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益；對溝底而言，應(yīng)建設(shè)堤壩系統(tǒng)，它可以蓄水和淤積土地，還能夠減少山體的崩塌和滑坡，保證人民的生命財產(chǎn)安全；對坡地和山腳農(nóng)田來說，土坡、水分條件良好，交通也較方便，土地生產(chǎn)力高，適宜種植農(nóng)作物來解決人們的糧食和收入等問題，但是在坡地上要水平梯田種植，以減少水土流失。根據(jù)不同的地形采取不同的措施，既要考慮到生態(tài)效益，又要考慮到人們的生活和收入問題，這體現(xiàn)了生態(tài)工程協(xié)調(diào)與平衡、因地制宜的原理和思想。,.,168,3從這一案例看，當(dāng)?shù)厥窃趺醋龅浇?jīng)濟效益與生態(tài)效益相統(tǒng)一的？這一模式在其他小流域能夠照搬嗎？提示：上題分析中已解答了經(jīng)濟效益與生態(tài)效益的統(tǒng)一問題。這種模式在其他小流域不能照搬，還是要因地制宜地進行生態(tài)工程建設(shè)，不同氣候帶、不同自然條件和不同經(jīng)濟發(fā)展水平的地區(qū)，其生態(tài)工程的模式應(yīng)各具特色。,.,169,3、大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程,.,170,(1）問題及原因問題：土地沙漠化嚴(yán)重。原因：過度樵采（32%)，過度放牧（30%)，盲目開墾(27%)，不合理利用水資源（9.6%)，其他(1.4%）。(2）對策：森林或草原植被恢復(fù)的生態(tài)工程、水土保持的生態(tài)工程等。,.,171,(3）案例：退耕還林還草生態(tài)工程、防沙治沙生態(tài)工程、“三北”(三北”指華北北部、東北大部和西北大部）防護林生態(tài)工程；等等。,.,172,案例3：大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程,1、這一工程主要原理是什么？,2、根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理和生物多樣性原理，不同地區(qū)在造林設(shè)計上應(yīng)當(dāng)注意什么問題？,.,173,1這一工程主要原理是什么？物種多樣性原理、協(xié)調(diào)與平衡原理、整體性原理,.,174,2這一工程橫跨多個省區(qū)，根據(jù)協(xié)調(diào)與平衡原理和生物多樣性原理，不同地區(qū)在造林設(shè)計上應(yīng)當(dāng)注意什么問題？提示：首先應(yīng)考慮樹種的生態(tài)適應(yīng)性問題，種植適宜品種，宜林則林，宜灌則灌，宜草則草；其次要考慮樹種的多樣性，保證防護林體系的穩(wěn)定性；不同地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r采取不同的策略，如條件惡劣的地區(qū)應(yīng)該結(jié)合自然恢復(fù)力，而農(nóng)區(qū)的防護林中農(nóng)田防護林網(wǎng)可能占較大比重。,.,175,4、濕地生態(tài)恢復(fù)工程,(1）濕地作用:具有蓄洪防