生物选修三总复习ppt课件

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1、 基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过并通过并通过并通过体外体外体外体外DNADNADNADNA重组重组重组重组和和和和转基因转基因转基因转基因等技术，赋予生物以新等技术，赋予生物以新等技术，赋予生物以新等技术，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的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在物类型和生物产品。由

2、于基因工程是在物类型和生物产品。由于基因工程是在物类型和生物产品。由于基因工程是在DNADNADNADNA分子水平分子水平分子水平分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和施工的，因此又叫做上进行设计和施工的，因此又叫做DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术。专题一专题一 基因工程基因工程一、一、DNADNA重组技术的基本工具重组技术的基本工具（一）限制性核酸内切酶（一）限制性核酸内切酶“分子手术刀分子手术刀”1.1.1.1.分布：分布：分布：分布：2.2.2.2.特点：特点：特点：特点： 特异性特异性特异性特异性，即能够识别双，即能够识

3、别双，即能够识别双，即能够识别双链链链链DNADNADNADNA分子的某种分子的某种分子的某种分子的某种特定核苷特定核苷特定核苷特定核苷酸序列酸序列酸序列酸序列，并且切割每一条链，并且切割每一条链，并且切割每一条链，并且切割每一条链中中中中特定部位特定部位特定部位特定部位的两个核苷酸之的两个核苷酸之的两个核苷酸之的两个核苷酸之间的间的间的间的磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键，使之断开，使之断开，使之断开，使之断开。主要从主要从主要从主要从原核原核原核原核生物中分离纯化出来生物中分离纯化出来生物中分离纯化出来生物中分离纯化出来G A AG A AG A AG A A T T CT T C

4、T T CT T CC T TC T TC T TC T T A A GA A GA A GA A GG G G GC T T C T T C T T C T T A AA AA AA AG G G GA AA AA AA A T T C T T C T T C T T CC C CC C CC C CC C C G G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G G C C CC C CC C CC C CC C CC C CC C CC C CG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GG G GC C CC C CC C CC C C

5、中轴线中轴线中轴线中轴线 EcoEcoEcoEcoRRRR（在（在（在（在G G G G与与与与A A A A之间切割）之间切割）之间切割）之间切割）SmaSmaSmaSma（在（在（在（在G G G G与与与与C C C C之间切割）之间切割）之间切割）之间切割）粘性末端粘性末端粘性末端粘性末端平末端平末端平末端平末端切割切割切割切割DNADNADNADNA分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）分子产生的两种不同的末端（箭头表示酶的切割位点）3.3.3.3.结果：结果：结果：结果：在识别

6、序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线两侧切割，产生粘性末端；在识别序列中轴线处切割，产生平末端。在识别序列中轴线处切割，产生平末端。在识别序列中轴线处切割，产生平末端。在识别序列中轴线处切割，产生平末端。GC T T A AA A T T CGGC T T A AA A T T CG（二）（二）DNADNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”GC T T A AA A T T CG（二）（二）（二）（二）DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针分子缝合针分子缝合针”（二）（二）DNA

7、DNA连接酶连接酶“分子缝合针分子缝合针”2.2.2.2.连接酶的部位：连接酶的部位：连接酶的部位：连接酶的部位：磷酸二酯键，不是氢键磷酸二酯键，不是氢键磷酸二酯键，不是氢键磷酸二酯键，不是氢键GC T T A AA A T T CG磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键磷酸二酯键1.1.连接酶的作用：连接酶的作用：将互补配对的两个黏性末端连接起来，将互补配对的两个黏性末端连接起来，将互补配对的两个黏性末端连接起来，将互补配对的两个黏性末端连接起来，使之成为一个完整的使之成为一个完整的使之成为一个完整的使之成为一个完整的DNADNADNADNA分子分子分子分子3.3.3.3.连接酶的类型连接酶的类型连

8、接酶的类型连接酶的类型（按来源分类）（按来源分类）（按来源分类）（按来源分类）(1)(1)E.coli E.coli DNADNA连接酶：连接酶：连接酶：连接酶：( (来源于大肠杆菌来源于大肠杆菌来源于大肠杆菌来源于大肠杆菌) )只能连接双链只能连接双链DNA片段互补片段互补的粘性末端的粘性末端(2) T4 DNA连接酶：连接酶：（来源于（来源于T4噬菌体）噬菌体）既可以连接双链既可以连接双链DNA片段片段 互补的互补的粘性末端，又可以粘性末端，又可以“缝合缝合”双链双链DNA片段的平末端片段的平末端（三）基因进入受体细胞的载体（三）基因进入受体细胞的载体（三）基因进入受体细胞的载体（三）基因

9、进入受体细胞的载体“分子运输车分子运输车分子运输车分子运输车”1.1.作用：作用：2.2.条件：条件： 能在宿主细胞内复制并稳定地保存；能在宿主细胞内复制并稳定地保存； 具有多个限制酶切位点具有多个限制酶切位点, ,便于目的基因插入；便于目的基因插入； 具有标记基因，便于筛选；具有标记基因，便于筛选； 必需是安全的，对宿主细胞无害。必需是安全的，对宿主细胞无害。 将外源基因送入受体细胞将外源基因送入受体细胞3.3.种类：种类： 质粒、质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒噬菌体的衍生物、动植物病毒质粒质粒 细菌拟核细菌拟核细菌拟核细菌拟核DNADNA之外能自主之外能自主之外能自主之外能自主复制的小型

10、复制的小型复制的小型复制的小型双链环状双链环状双链环状双链环状DNADNA分子；分子；分子；分子； DNADNA分子上具有多个限制分子上具有多个限制分子上具有多个限制分子上具有多个限制酶切割位点；酶切割位点；酶切割位点；酶切割位点； 只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自只能在宿主细胞中进行自我复制；我复制；我复制；我复制； DNADNA分子上具有特殊的标分子上具有特殊的标分子上具有特殊的标分子上具有特殊的标记基因；记基因；记基因；记基因； 对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。对宿主细胞无影响。二、基因工程的基本操作程序二、基因工程的基本操作程序获

11、取目的基因获取目的基因构建表达载体构建表达载体导入受体细胞导入受体细胞目的基因检测与鉴定目的基因检测与鉴定第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步（一）目的基因的获取（一）目的基因的获取（一）目的基因的获取（一）目的基因的获取1.1.1.1.从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因从基因文库中获取目的基因（1 1 1 1）基因组文库）基因组文库）基因组文库）基因组文库 将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的将含有某种生物不同基因的许多片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同

12、的基因，称为基因文库。称为基因文库。 受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群受体菌包含了某种生物所有的基因，该受体菌群体称为这种生物的基因组文库。体称为这种生物的基因组文库。（2 2 2 2）部分基因文库）部分基因文库）部分基因文库）部分基因文库 受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称受体菌包含了一种生物部分基因，该受体菌群体称为这种生物的部分基因文库，如为这种生物的部分基因文库，如cDNA文库。文库。（3 3 3 3）基因文库的构建）基因文库的构建）基因文库的构建）基因文库的构建l l基因组文库的构建基因组文库的构建基因组文库的构建基因组文库的构建提取某生物提取某生物全部全部DNA

13、用适当用适当限制酶切割限制酶切割许许 多多DNA片段片段与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物基该生物基因组文库因组文库（每个受体菌含有一段不同的（每个受体菌含有一段不同的DNA片段）片段）l lcDNAcDNA文库的构建文库的构建文库的构建文库的构建mRNAmRNA反转录形成反转录形成反转录形成反转录形成mRNA逆转录酶逆转录酶杂交双链杂交双链核酸酶核酸酶H单链单链DNADNA聚合酶聚合酶双链双链DNA与载体连接与载体连接导入受体菌群导入受体菌群该生物该生物cDNA文库文库2.2.2.2.利用利用利用利用PCRPCRPCRPCR技术扩增目的基因技术扩增目的基因技术扩增目的基因技术

14、扩增目的基因(1) (1) (1) (1) 原理原理原理原理PCR是多聚酶链式反应（是多聚酶链式反应（polymerase chain reaction）,它是利用它是利用DNA 双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不双链复制的原理，将基因的核苷酸序列不断的加以复制，使其数量呈断的加以复制，使其数量呈指数方式指数方式增加。因为整个过增加。因为整个过程是在程是在体外体外进行，所以又叫做进行，所以又叫做体外体外DNA扩增技术扩增技术。(2) (2) (2) (2) 过程过程过程过程高温变性高温变性（9095）低温退火低温退火（5560）中温延伸中温延伸（7075）p双链双链DNA是在高温条件下解链为

15、单链是在高温条件下解链为单链DNA的，因此整个的，因此整个 过程不需要解旋酶。过程不需要解旋酶。 多次多次重复重复(3)(3)(3)(3)特点：特点：特点：特点：指数形式扩增指数形式扩增指数形式扩增指数形式扩增推推测测推推测测合合成成3.3.3.3.通过通过通过通过DNADNADNADNA合成仪直接合成目的基因合成仪直接合成目的基因合成仪直接合成目的基因合成仪直接合成目的基因DNA合成仪合成仪蛋白质的氨蛋白质的氨蛋白质的氨蛋白质的氨基酸顺序基酸顺序基酸顺序基酸顺序mRNAmRNA核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列基因基因基因基因DNADNA的的的的核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列核苷酸序列

16、目的目的目的目的基因基因基因基因 当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核当基因比较小、蛋白质的氨基酸序列可以测得或核苷酸序列已知时，可采用此种方法。苷酸序列已知时，可采用此种方法。苷酸序列已知时，可采用此种方法。苷酸序列已知时，可采用此种方法。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建 用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的用限制酶切割质粒使之出现一个切口，将目的基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口基因插入切口处，让目的基因的黏性末端与切口

17、上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连上的黏性末端互补配对后，在连接酶的作用下连接形成接形成重组重组DNA分子分子，即，即基因表达载体基因表达载体。质粒质粒目的基因目的基因限制酶限制酶DNA连接酶连接酶重组重组DNA（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建1.1.1.1.构建目的构建目的构建目的构建目的 使目的基因在受体细胞中使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在，并且，并且可遗传可遗传给下给下一代，同时，使目的基因能够一代，同时，使目的基因能够表达表达和和发挥作用发挥作用。2.2.2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其

18、作用构建零件及其作用（1 1）目的基因）目的基因（2 2）启动子）启动子 RNA聚合酶识聚合酶识别和结合的一段特殊结构的别和结合的一段特殊结构的DNA片段片段，位于基因的首端，位于基因的首端，RNA聚合酶与之结合才能驱动聚合酶与之结合才能驱动基因转录出基因转录出mRNA，进而获得，进而获得需要的蛋白质。需要的蛋白质。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（3）终止子）终止子 一段特殊结构一段特殊结构的的DNA片段片段，位于基因的尾，位于基因的尾端，作用是使转录在所需要端，作用是使转录在所需要的地方停止。的地方停止。（4）标记基因）标记基

19、因 鉴别受体细胞中鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。目的基因的细胞筛选出来。（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建（二）基因表达载体的构建2.2.2.2.构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用构建零件及其作用（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞（三）将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内将目的基因导入受体细胞并且在受体细胞内维持稳维持稳定和表达定和表达的过程称为的过程称为转化转化。 基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯

20、草杆菌、基因工程中常用的受体细胞有大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌和动植物细胞等。土壤农杆菌和动植物细胞等。 导入受体细胞的方法主要是借鉴导入受体细胞的方法主要是借鉴细菌或病毒侵染细细菌或病毒侵染细胞胞的途径，且因受体细胞的不同而不同。的途径，且因受体细胞的不同而不同。（1 1）农杆菌转化法）农杆菌转化法1.1.1.1.导入植物细胞导入植物细胞导入植物细胞导入植物细胞（2 2）其他方法）其他方法 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法移移 植植显微显微注射注射发发育育2.2.2.2.导入动物细胞导入动物细胞导入动物细胞导入动物细胞 ( (显微注射技术显微注射技术) )含目的基因含目的基因的表

21、达载体的表达载体动动 物物 的的受受 精精 卵卵含目的基因含目的基因的受精卵的受精卵早早 期期胚胚 胎胎雌性动物输雌性动物输卵管或子宫卵管或子宫转基因转基因动动 物物分分裂裂分分化化3.3.3.3.导入微生物细胞导入微生物细胞导入微生物细胞导入微生物细胞(2)(2)(2)(2)优点优点优点优点 繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少、操作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。作简单、价格低廉。(3)(3)(3)(3)常用受体细胞常用受体细胞常用受体细胞常用受体细胞

22、 大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（E.coliE.coliE.coliE.coli）(1)(1)(1)(1)过程过程过程过程 制备感受态细胞：用制备感受态细胞：用Ca2+（CaCl2）处理细菌，使细菌易于接）处理细菌，使细菌易于接 受外源受外源DNA分子。分子。 重组重组DNA分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。分子与感受态细胞混合孵育，完成转化。(Ca(Ca2+2+ 处理法处理法) )（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定（四）目的基因的检测与鉴定 目的基因目的基因是否真正插入受体细胞的是否真正插入受体细胞的DNA中，中，是否能是否能够在受体细

23、胞中稳定遗传和正确表达够在受体细胞中稳定遗传和正确表达，只有通过检测、，只有通过检测、鉴定才能得知。鉴定才能得知。 常用的检测手段主要从常用的检测手段主要从分子水平分子水平和和个体水平个体水平进行。进行。适当限制适当限制酶切割酶切割用同位素标记的用同位素标记的目的基因片段杂交目的基因片段杂交1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平（1 1）检测转基因生物的染色体）检测转基因生物的染色体）检测转基因生物的染色体）检测转基因生物的染色体DNADNA上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因 提取受体生提取受体生物全部物全部DNA许多许多DNA片段片段显

24、显 出出杂交带杂交带（表明目的基因已插入）（表明目的基因已插入）（分子杂交技术）（分子杂交技术）(2) (2) 检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了检测目的基因是否转录出了mRNA mRNA 提取受体生提取受体生物的物的mRNA用同位素标记的用同位素标记的目的基因片段杂交目的基因片段杂交显显 出出杂交带杂交带（表明目的基因已转录出了（表明目的基因已转录出了mRNA） 检测检测DNA利用的是利用的是DNA与与DNA杂交，检测杂交，检测mRNA利用的是利用的是DNA与与mRNA杂交。杂交。1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平 （分子杂交技术）（分子杂

25、交技术）（3 3）检测目的基因是否翻译出蛋白质）检测目的基因是否翻译出蛋白质）检测目的基因是否翻译出蛋白质）检测目的基因是否翻译出蛋白质 （抗原（抗原抗体杂交技术）抗体杂交技术）提取受体生提取受体生物的蛋白质物的蛋白质与相应抗体杂交与相应抗体杂交显显 出出杂交带杂交带（表明目的基因已形成蛋白质产品）（表明目的基因已形成蛋白质产品）1.1.1.1.分子水平分子水平分子水平分子水平 （分子杂交技术）（分子杂交技术）2.2.2.2.个体水平个体水平个体水平个体水平例：例：用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说用棉铃饲喂棉铃虫，如虫吃后不出现中毒症状，说明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫

26、吃后中明未摄入目的基因或摄入目的基因未表达。如虫吃后中毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。毒死亡，则说明摄入了抗虫基因并得到表达。三、基因工程的应用三、基因工程的应用（一）植物基因工程（一）植物基因工程（一）植物基因工程（一）植物基因工程uu抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫转基因植物抗虫转基因植物uu抗病转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物抗病转基因植物uu抗逆转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物抗逆转基因植物uu改良植物品质改良植物品质改良植物品质改良植物品质如如转基因抗虫棉（水稻）转基因抗虫棉（水稻） 减轻农药对环境的污染减轻农药对环境的污染抗病毒（细菌、真菌）转基因植物，抗病毒（

27、细菌、真菌）转基因植物，如如抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因抗病毒转基因小麦、抗病毒转基因烟草等烟草等如如转鱼抗冻蛋白基因番茄、转鱼抗冻蛋白基因番茄、转基因抗除草剂玉米转基因抗除草剂玉米如如富含赖氨酸的转基因玉米、富含赖氨酸的转基因玉米、转番茄基因的延熟番茄转番茄基因的延熟番茄（二）动物基因工程（二）动物基因工程（二）动物基因工程（二）动物基因工程三、基因工程的应用三、基因工程的应用uu提高动物生长速度提高动物生长速度提高动物生长速度提高动物生长速度uu改善畜产品的品质改善畜产品的品质改善畜产品的品质改善畜产品的品质uu生产药物生产药物生产药物生产药物uu做器官移植供体做器官移植供体做器官移植供

28、体做器官移植供体如如转生长激素基因鲤鱼转生长激素基因鲤鱼如如低乳糖转基因牛（转肠乳糖酶基因）低乳糖转基因牛（转肠乳糖酶基因）如如乳腺生物反应器乳腺生物反应器利用基因工程利用基因工程改造供体器官改造供体器官，抑制或去抑制或去除除供体器官供体器官抗原决定基因的表达抗原决定基因的表达，获得，获得没有免疫排斥反应没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官的转基因克隆猪器官（三）基因工程药物（三）基因工程药物三、基因工程的应用利用基因工程技术，通过利用基因工程技术，通过微生物微生物生产蛋白质类药品生产蛋白质类药品。uu生长激素生长激素uu干扰素干扰素uu胰岛素胰岛素（四）基因治疗（四）基因治疗三、基因工程的应用

29、 基因治疗就是将基因治疗就是将正常基因正常基因导入病人体内，使该导入病人体内，使该基因的基因的表达产物发挥功能表达产物发挥功能，从而，从而达到治疗疾病达到治疗疾病的目的目的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。的。基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。uu体外基因治疗体外基因治疗 从病人体内获得某种细胞，进行培养，在从病人体内获得某种细胞，进行培养，在体外体外完成完成基因转基因转移移，筛选筛选成功转移的细胞成功转移的细胞扩增培养扩增培养，再，再重新输入重新输入患者体内的治患者体内的治疗方法。疗方法。（四）基因治疗（四）基因治疗uu体内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。直接向

30、人体组织细胞中转移基因的治病方法。四、蛋白质工程四、蛋白质工程 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过为基础，通过基因修饰基因修饰或或基因合成基因合成，对，对现有现有蛋白质进行蛋白质进行改造改造，或，或制造一种新的蛋白质制造一种新的蛋白质，以满足人类对生产和生，以满足人类对生产和生活的需求。活的需求。四、蛋白质工程四、蛋白质工程（一）原理（一）原理（二）过程（二）过程基因基因DNA生物功能生物功能预期功能预期功能mRNA转录转录氨基酸序列氨基酸序列多肽链多肽链翻译翻译蛋白质蛋白质三维结构三维结构折叠折叠DNA合成合成分子设计分子设计

31、中心法则的逆推中心法则的逆推专题二专题二 细胞工程细胞工程 细胞工程细胞工程是指应用是指应用细胞生物学和分子生物学细胞生物学和分子生物学的的原理和方法，通过原理和方法，通过细胞整体水平细胞整体水平或或细胞器水平细胞器水平上的上的操作，按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或操作，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。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。物细胞工程两大领域。一、理论基础一、理论基础细胞的全能性细胞的全能性1.1.概念：概念：细胞全能性是指细胞全能性是指细

32、胞细胞具有具有形成机体形成机体所有细胞类型所有细胞类型 的能力，是细胞的一种特征。的能力，是细胞的一种特征。2.2.基础：基础：生物体的每一个细胞都含有该物种所特有的全套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遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部 基因。基因。3.3.全能性大小全能性大小 受精卵受精卵受精卵受精卵 生殖细胞生殖细胞生殖细胞生殖细胞 体细胞体细胞体细胞体细胞 体细胞（分化程度低的细胞体细胞（分化程度低的细胞 分化程度高的细胞）分化程度高的细胞） 植物细胞植物细胞植物细胞植物细胞 动物细胞动物细胞动物细胞动物细胞植植 物物 细细

33、胞胞 工工 程程 植物组织培养是在植物组织培养是在无菌无菌和人工控制条件下，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，最终形成生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株完整的植株。二、植物细胞工程的基本技术二、植物细胞工程的基本技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术离体器官离体器官组织细胞组织细胞 脱分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后，脱分化：已经高度分化的植物细胞经诱导后，失去失去特

34、有的结构和特有的结构和功能而转变成功能而转变成未分化细胞未分化细胞的过程，即形成愈伤组织。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，又再分化：脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又重新分化重新分化成根成根或芽等器官。或芽等器官。植物体植物体愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化营养激素营养激素根、芽根、芽再分化再分化营养激素营养激素1 1、过程、过程、过程、过程2 2、条件、条件、条件、条件 离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜条件离体、提供营养的培养基、激素及其他适宜条件（温度、（温度、O2、pH、无菌、光照）。、无菌、光照）。二、植物细胞工程的基本技术二、植物细胞工程的基本

35、技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（一）植物组织培养技术（二）植物体细胞杂交技术（二）植物体细胞杂交技术（二）植物体细胞杂交技术（二）植物体细胞杂交技术AB去去掉掉细细胞胞壁壁原生质体原生质体A原生质体原生质体B原生质体融合原生质体融合融合原生质体融合原生质体杂种细胞杂种细胞 1 1、过程、过程、过程、过程愈伤组织愈伤组织杂种植株杂种植株植物细胞植物细胞A A植物细胞植物细胞B B愈伤组织愈伤组织脱分化脱分化杂种植物杂种植物再分化再分化植植物物组组织织培培养养去去壁壁杂种细胞杂种细胞生壁生壁原生质体原生质体A A原生质体原生质体B B酶解法酶解法 融合原生质

36、体融合原生质体诱诱 导导 融融合合2 2、意义、意义、意义、意义 与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交与有性杂交（种内）相比，植物体细胞杂交克服了远克服了远缘杂交不亲合的障碍缘杂交不亲合的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合，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。应用价值的杂种植株品种。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用1 1、微型繁殖、微型繁殖u概念：概念：快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，也叫也叫快速繁殖技术快速繁殖技

37、术。u特点：特点： 繁殖速度快，即具有繁殖速度快，即具有高效性高效性 保持优良品种的遗传特性，即具有保持优良品种的遗传特性，即具有高保真性高保真性2 2、培育脱毒作物、培育脱毒作物u 原因：原因：无性繁殖的作物，感染的病毒易传播给无性繁殖的作物，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。量降低，品质变差。u 材料：材料：植物分生区（如茎尖）。植物分生区（如茎尖）。u 方法：方法：切取茎尖进行组织培养，获得切取茎尖进行组织培养，获得脱毒苗脱毒苗。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用u技术：技术：组织培养

38、组织培养u特性：特性：在适宜条件下可以萌发长成幼苗在适宜条件下可以萌发长成幼苗u优点优点后代无性状分离，保持优良特性后代无性状分离，保持优良特性不受季节、气候和地域的限制不受季节、气候和地域的限制3 3、人工种子、人工种子 植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、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（腋芽等包裹在人工薄膜（人工种皮人工种皮）内形成的结构。）内形成的结构。三、植物细胞工程的实际应用三、植物细胞工程的实际应用一、动物细胞培养一、动物细胞培养（一）概念（一）概念 从动物机体中从动物机体中取出取出相关组织，将它相关组织，将它分散分散成成单个细胞，放在适当的单个细

39、胞，放在适当的培养基培养基中，使之中，使之生长和生长和增殖增殖的技术。的技术。动物动物组织块组织块剪碎剪碎胰蛋白酶胰蛋白酶单个单个细胞细胞加培养加培养液制成液制成细胞细胞悬浮液悬浮液10501050代细胞代细胞（二）过程（二）过程贴壁贴壁细胞细胞原代培养原代培养脱离、分瓶脱离、分瓶传代培养传代培养细胞群细胞群 少部分细胞突破细少部分细胞突破细胞寿限，获得不死性胞寿限，获得不死性（三）动物细胞培养的条件（三）动物细胞培养的条件1. 1. 无菌、无毒的环境无菌、无毒的环境添加一定量的抗生素，定期更换培养液。添加一定量的抗生素，定期更换培养液。2. 2. 营养物质营养物质 糖、氨基酸、促生长因子、无

40、机盐、微量元素以及糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素以及动物或人血清动物或人血清等。等。3. 温度和温度和pH温度温度pH4. 气体环境气体环境与体内相近与体内相近 36.50.57.27.4O2CO2细胞代谢所必需细胞代谢所必需维持维持pH大规模培养生产蛋白质生物制品（病毒疫苗、干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）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获得大量自体的皮肤细胞，解决烧伤病人的植皮问题问题检测有毒物质，判断某种物质的细胞毒性检测有毒物质，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筛选抗癌药物，为治疗和预防

41、癌症及其他疾病提供理论依据供理论依据（四）动物细胞培养技术的应用（四）动物细胞培养技术的应用二、动物细胞核移植技术和克隆动物二、动物细胞核移植技术和克隆动物（一）概念（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。一个新的胚胎，该胚胎最终发育成完整的动物个体。（二）类型（二）类型1.1. 胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植2.2. 体细胞核移植体细胞核移植容易容易困难困难u利用核移植技术得到的

42、动物称为利用核移植技术得到的动物称为克隆动物克隆动物。（三）体细胞核移植的过程（三）体细胞核移植的过程（以高产奶牛为例）（以高产奶牛为例）体细胞体细胞培养培养取出核取出核甲牛甲牛乙牛乙牛M卵卵母细胞母细胞去除核去除核去核卵去核卵母细胞母细胞重组重组卵细胞卵细胞核植入核植入卵裂卵裂早期早期胚胎胚胎代孕母牛丙代孕母牛丙移植移植体细胞群体细胞群克隆牛克隆牛细胞核移植细胞核移植胚胎移植胚胎移植物理或化学方法激活物理或化学方法激活三、动物细胞融合和单克隆抗体三、动物细胞融合和单克隆抗体（一）动物细胞融合技术（一）动物细胞融合技术 动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或多个动动物细胞融合也称细胞杂交，指两个或

43、多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。物细胞结合形成一个细胞的过程。u融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，融合后形成的具有两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为称为杂交细胞杂交细胞。1 1、概念、概念2 2、过程、过程不同不同DNA的两个细胞的两个细胞灭活病毒诱导细胞融合灭活病毒诱导细胞融合（先质后核先质后核）融合后的杂交细胞进融合后的杂交细胞进行有丝分裂行有丝分裂（二）单克隆抗体技术（二）单克隆抗体技术l 每一个每一个B淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。淋巴细胞只合成和分泌一种特异性抗体。 由单个由单个B B淋巴细胞克隆形成的细胞群产生的化学性质单一、淋巴细胞克隆形成的细胞群产

44、生的化学性质单一、特异性强的抗体就是特异性强的抗体就是单克隆抗体单克隆抗体。l B淋巴细胞：能产生抗体，淋巴细胞：能产生抗体，体外培养不能无限增殖体外培养不能无限增殖。l 骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，骨髓瘤细胞：体外培养可无限传代，不能产生抗体不能产生抗体。（二）单克隆抗体技术（二）单克隆抗体技术骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞抗原抗原小鼠小鼠B淋巴细胞淋巴细胞体外培养体外培养体内培养体内培养单克隆抗体单克隆抗体杂交瘤细胞杂交瘤细胞融合融合 筛选筛选产生特定产生特定抗体抗体的杂交瘤细胞的杂交瘤细胞培养培养 筛选筛选专题三专题三 胚胎胚胎工程工程 胚胎工程指对动物早期胚胎或配子所进行的多胚胎工程指对动物

45、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、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，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。以满足人类的各种需求。一、精子和卵子的发生一、精子和卵子的发生（一）精子的发生（一）精子的发生1.1.场所场所睾丸睾丸2.2.时间时间初情期初情期生殖机能衰退生殖机能衰退DNADNA复制复制生长、生长、DNA复制复制减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂精原细胞（精原细胞（2N）初级精母细胞（初

46、级精母细胞（2N）次级精母细胞（次级精母细胞（N）精细胞（精细胞（N）精子（精子（N）变形变形减数分裂减数分裂减数分裂减数分裂精原细胞（精原细胞（初级精母细胞（初级精母细胞（）次级精母细胞（次级精母细胞（精细胞（精细胞（精子（精子（变形变形3.3.过程过程精细胞变形为精子精细胞变形为精子细胞核细胞核高尔基体高尔基体中心体中心体线粒体线粒体细胞内其他物质细胞内其他物质精子头的主要部分精子头的主要部分头部的顶体头部的顶体精子的尾精子的尾线粒体鞘线粒体鞘( (尾的基部尾的基部) )原生质滴原生质滴( (球状球状, ,最后脱落最后脱落) )精细胞变形为精子精细胞变形为精子1.1.场所：场所： 卵巢卵巢

47、2.2.时间：时间： 性别分化以后性别分化以后（二）卵子的发生（二）卵子的发生3.3.过程过程卵原细胞卵原细胞有丝分裂有丝分裂初级卵母细胞初级卵母细胞胎儿期胎儿期初级卵母细胞生初级卵母细胞生长，透明带形成长，透明带形成MM分裂分裂合子合子+ + + +第二极体第二极体初情期后初情期后初级卵母细胞初级卵母细胞次级卵母细胞次级卵母细胞第一极体第一极体MM分裂分裂透明带透明带受精受精2N2N2NN卵细胞膜卵细胞膜2N排卵排卵二、受精二、受精1.1.概念概念精子与卵子结合形成合子（即受精精子与卵子结合形成合子（即受精卵）的过程。卵）的过程。2.2.场所场所输卵管输卵管3.3.过程过程准备阶段准备阶段受

48、精阶段受精阶段 准备阶段准备阶段（1 1）精子获能）精子获能: :精子在雌性动物的生殖道发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生相应的生理变化，获得受精能力的生理过程。程。（2 2）卵子的准备）卵子的准备: :在输卵管中发育到在输卵管中发育到减数第减数第二次分裂的中期二次分裂的中期。此期的卵子才具有与精子。此期的卵子才具有与精子受精的能力。受精的能力。 受精阶段受精阶段（1 1）精子穿越放射冠和透明带）精子穿越放射冠和透明带l顶体反应：顶体反应：顶体内的酶释放出来，并溶解放射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，形成冠的卵丘细胞之间以及透

49、明带的组成物质，形成精子穿越放射冠和透明带的通道。精子穿越放射冠和透明带的通道。l透明带反应：透明带反应：精子接触卵细胞膜的瞬间，产生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。入卵受精的第一道屏障。（2 2）精子进入卵细胞膜）精子进入卵细胞膜卵细胞膜封闭作用：卵细胞膜封闭作用：精子入卵后，卵细胞膜会立精子入卵后，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。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。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，

50、立即被卵细胞膜的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，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。精子头部进入卵细胞质。（3 3）原核形成）原核形成 雄原核形成和雌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，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，即最后形成一个比原来精子核还大的核，即雄原核雄原核，也称也称精原核精原核。 精子入卵后，激活了静息在减数第二次分裂中精子入卵后，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，排期的次级卵母细胞，使其很快

51、完成第二次分裂，排出第二极体后，形成一个成熟的卵子，即出第二极体后，形成一个成熟的卵子，即雌原核雌原核，也称也称卵原核卵原核。（4 4）配子结合）配子结合 雌雄原核融合形成合子雌雄原核融合形成合子( (受精卵受精卵) ) 雌雄原核充分发育后，相互靠近，彼此接触，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，即受合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，即受精卵。精卵。卵子受精的标志卵子受精的标志 卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两两个极体个极体时，说明

52、卵子已经完成了受精。时，说明卵子已经完成了受精。三、胚胎发育三、胚胎发育受精卵受精卵桑椹胚桑椹胚囊胚囊胚（内含囊胚腔）（内含囊胚腔）原肠胚原肠胚（内含原肠腔）（内含原肠腔）胎儿胎儿卵卵裂裂试管动物技术试管动物技术 通过人工操作使卵子和精子在通过人工操作使卵子和精子在体外体外条件下条件下成成熟熟和和受精受精，并通过，并通过培养培养发育成发育成早期胚胎早期胚胎后，再经后，再经移植移植产生产生后代后代的技术。的技术。一、体外受精一、体外受精1.卵母细胞的收集和培养卵母细胞的收集和培养u超数排卵技术：超数排卵技术： 利用利用促性腺激素促性腺激素促性腺激素促性腺激素处理，使得卵巢中有更多处理，使得卵巢中

53、有更多的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为的卵泡发育，更多的卵被排出，这个过程就称为超数排卵超数排卵。 分别分别分别分别采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的采集雌性动物的卵细胞和雄性动物的精子，使其在精子，使其在体外体外完成受精的过程。完成受精的过程。u精子的获能精子的获能2.精子的收集和获能精子的收集和获能 一、体外受精一、体外受精 培养法培养法 化学诱导法化学诱导法人工配制的人工配制的获能液获能液处理（啮齿类动处理（啮齿类动物、家兔、猪等动物精子）物、家兔、猪等动物精子）一定浓度的肝素溶液或钙离子载体一定浓度的肝素溶液或钙离子载体A23187A23187溶液处理（牛、羊等动物精子）。溶液

54、处理（牛、羊等动物精子）。3.受精受精 在在获能溶液获能溶液或专用的或专用的受精溶液受精溶液中完成受精过程。中完成受精过程。二、胚胎的早期培养二、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。将受精卵在人工环境下培养成早期胚胎的过程。培养液：培养液：水、无机盐、有机盐、维生素、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。激素、氨基酸、核苷酸以及动物血清等。三、胚胎移植三、胚胎移植 将雌性动物体内的早期胚胎将雌性动物体内的早期胚胎, ,或者通过其他方式或者通过其他方式得到的胚胎，移植到得到的胚胎，移植到同种同种的、的、生理状态相同生理状态相同的其他的其他雌性动物雌性

55、动物的体内，使之的体内，使之发育为新个体发育为新个体的技术。的技术。 供体：提供胚胎的个体供体：提供胚胎的个体 受体：接受胚胎的个体受体：接受胚胎的个体胚胎移植的基本程序胚胎移植的基本程序选择及同期发情处理选择及同期发情处理超数排卵处理超数排卵处理配种或人工受精配种或人工受精胚胎收集胚胎收集胚胎检测胚胎检测胚胎保存胚胎保存胚胎移植胚胎移植妊娠检查妊娠检查分娩分娩胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进胚胎移植一般应在同种的雌性供体和受体之间进行。行。（不发生免疫排斥）（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。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）（同期发

56、情处理）u胚胎移植成功与否的两个条件胚胎移植成功与否的两个条件四、胚胎分割四、胚胎分割 采用机械方法将采用机械方法将早期胚胎早期胚胎切割成切割成2 2等份、等份、4 4等份等份或或8 8等份等，经移植获得等份等，经移植获得同卵双胎同卵双胎或或多胎多胎的技术。的技术。 来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质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、形态正常的选择发育良好、形态正常的桑椹胚桑椹胚或或囊胚囊胚进行分割进行分割五、胚胎干细胞五、胚胎干细胞 哺乳动物的胚胎干细胞（哺乳动物的胚胎干细胞（embryonic

57、 stem cell）简称）简称ES或或EK细胞，是由细胞，是由早期胚胎早期胚胎或或原始性原始性腺腺中分离出来的一类细胞。中分离出来的一类细胞。1.1.特点特点l 形态形态 体积小、核大、核仁明显体积小、核大、核仁明显 l 功能功能 具有发育的具有发育的全能性全能性，即可分化为成年动，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞物体内任何一种组织细胞l 在在体外培养体外培养的条件下，的条件下，ESES细胞可以细胞可以增殖增殖而而不不发发生生分化分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。传改造。2.2.主要用途主要用途l 治疗人类的某些顽症治疗人类的某些顽症l

58、 培育出人造组织器官，用于器官移植培育出人造组织器官，用于器官移植l 是研究体外细胞分化的理想材料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）（需加入诱导分化因子，如牛磺酸、丁酰环腺甘酸）专题四专题四 生态工程生态工程 人类应用人类应用生态学生态学和和系统学系统学等学科的基本原理等学科的基本原理和方法，通过和方法，通过系统设计、调控和技术组装系统设计、调控和技术组装，对已，对已破坏的生态环境进行破坏的生态环境进行修复、重建修复、重建，对造成环境污，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行染和破坏的传统生产方式进行改善改善，并提高生态，并提高生态系统的生产力，从而促

59、进人类社会和自然环境和系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境和谐发展。谐发展。（一）生态工程建设目的（一）生态工程建设目的 遵循自然界遵循自然界物质循环物质循环的规律，充分发挥资源的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止的生产潜力，防止环境污染环境污染，达到，达到经济效益经济效益和和生生态效益态效益的同步发展。的同步发展。( (少消耗、多效益、可持续少消耗、多效益、可持续) )一、生态工程的基本原理一、生态工程的基本原理（二）传统农业生产模式（二）传统农业生产模式石油农业石油农业 (2(2）弊端：）弊端：不注重生态环境的保护，没有考虑成本，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

60、生态环境破坏为代价。经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。(1(1）模式内容：）模式内容：大量使用化肥、农药、机械的农业生大量使用化肥、农药、机械的农业生 产方式。产方式。石油农业石油农业：是指大量使用化肥、农药、机械的农：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。等作为原料或动力而得名。主要是通过实行主要是通过实行“循环经济循环经济”原则，使一个原则，使一个系统产生出的系统产生出的污染物污染物，能够，能够成为成为本系统或者另一本系统或者另一个系统的个系统的生产原料生产原料，从而实现废弃物的资源化

61、，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。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（三）生态经济模式：模式：实现实现原料原料产品产品原料原料产品产品的生产体系，的生产体系， 实现废弃物的资源化。实现废弃物的资源化。1 1、物质循环再生原理、物质循环再生原理(1(1）内容：物质能够在各类生态系统中，进行）内容：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循区域小循环环和和全球地质大循环全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而，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。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（四）生态工程所

62、遵循的基本原理（3 3）意义：）意义：可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响。（2 2）理论基础）理论基础: : 物质循环物质循环无废弃物农业无废弃物农业(4(4）实例）实例2 2、物种多样性原理、物种多样性原理（1 1）内容：物种繁多而）内容：物种繁多而复杂复杂的生态系统具有的生态系统具有较高的抵抗力较高的抵抗力稳定性稳定性，可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物，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。量，提高系统生产力。（3 3）意义：）意义：避免系统结构或功能失衡避免系统结构或功能失衡。（2 2）理论基础理论基础:

63、 : 生态系统的稳定性生态系统的稳定性（4 4）实例）实例 正面：正面：由珊瑚虫和某些由珊瑚虫和某些 藻类共生组成的珊瑚礁藻类共生组成的珊瑚礁 区，物种繁多，系统稳区，物种繁多，系统稳 定。定。反面：反面：辽宁西部地区樟子松林的松毛虫肆虐；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。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

64、的毁坏。提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。 3 3、协调与平衡原理、协调与平衡原理（1 1）内容：处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑）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环境承载力即某种环境所能养活的生物种群的数量。如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。的失衡和破坏。（2 2）理论基础）理论基础: : 生物与环境的协调与平衡生物与环境的协调与平衡（3 3）意义：）意义：避免系统的失衡和破坏避免系统的失衡和破坏。（4 4）实例：）实例：太湖水葫芦泛滥太

65、湖水葫芦泛滥4 4、整体性原理、整体性原理整体指整体指社会社会- -经济经济- -自然自然复合而成的巨大系统复合而成的巨大系统生产生产生产生产 成本成本成本成本消费消费消费消费效益效益效益效益经济系统经济系统经济系统经济系统植物植物植物植物动物动物动物动物微生物微生物微生物微生物非生物的因素非生物的因素非生物的因素非生物的因素自然系统自然系统自然系统自然系统政策政策政策政策管管管管理理理理科科科科学学学学文文文文化化化化社会系统社会系统社会系统社会系统(1(1）内容：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态）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

66、影响力。系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。 (4(4）实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民）实例：在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树种树 ，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮，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。食、烧柴及收入等。（3 3）意义：）意义：统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定。（2 2）理论基础：）理论基础：社会、经济、自然复合系统社会、经济、自然复合系统（1 1）内容：）内容：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的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，

67、达到改善系统功能的目的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。5 5、系统学和工程学原理、系统学和工程学原理（2 2）理论基础：）理论基础：分布式优于集中式和环式分布式优于集中式和环式u系系统的结构决定功能原理统的结构决定功能原理（3 3）意义：）意义：改善和优化系统的结构以改善功能改善和优化系统的结构以改善功能。 桑基鱼塘分布在我国桑基鱼塘分布在我国长江三角洲、珠江三角长江三角洲、珠江三角洲一带的水乡，是一种洲一带的水乡，是一种典型的水陆物质和能量典型的水陆物质和能量交换型生态工程。交换型生态工程。（4 4）实例：）实例：桑基鱼塘桑基鱼塘u系统整体性原理系统整体性原理（1 1）内容

68、：系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这）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。现总体功能大于各部分之和的效果。（2 2）理论基础）理论基础: : 整体大于部分之和整体大于部分之和（4 4）实例：豆科作物和固氮菌的共生。）实例：豆科作物和固氮菌的共生。（3 3）意义：）意义：保持系统很高的生产力保持系统很高的生产力。二、生态工程的实例二、生态工程的实例案例案例1 1：窦店农村综合发展型生态工程：窦店农村综合发展型生态工程l物质循环再生原理物质循环再生原理l整体性原理整体性原理l物种多样性原理物种多样性原理案例案例3 3：退耕还林还草生态工程：退耕还林还草生态工程 防沙治沙生态工程防沙治沙生态工程 “三北三北” ” 防护林生态工程防护林生态工程（“三北三北”指华北北部、东北大部和西北大部）指华北北部、东北大部和西北大部）l物种多样性原理物种多样性原理l协调与平衡原理协调与平衡原理l整体性原理整体性原理