1、生物选修 3 知识点-专题 3 胚胎工程（一）动物胚胎发育的基本过程（1 ）精子的发生：补充，精原细胞先进行有丝分裂后进行减数分裂；变形过程中，细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。线粒体为精子运动提供能量（2 ）卵子的发生：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：精子获能（在雌性动物生殖道内） ；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减二中期才具备受精能力
2、） ；受精阶段卵子周围的结构由外到内：放射冠、透明带、卵黄膜，a 顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。b 透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应它是防止多精子入卵受精的第一道屏障；c 卵黄膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程它是防止多精子入卵受精的第二道屏障；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。（4 ）胚胎发育：a 卵裂期：细胞进行有丝分裂，数量增加，胚胎总体积
3、不增加；b 桑椹胚：32 个细胞左右的胚胎之前所有细胞都能发育成完整胚胎的潜能属全能细胞 ；c 囊胚：细胞开始分化，其中个体较大的细胞叫内细胞团将来发育成胎儿的各种组织；而滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘；胚胎内部逐渐出现囊胚腔注：囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化；d 原肠胚：内细胞团表层形成外胚层，下方细胞形成内胚层，由内胚层包围的囊腔叫原肠腔。细胞分化在胚胎期达到最大限度9胚胎工程的理论基础（识记）（1 ）胚胎工程的概念及技术手段：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，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。（2 ）体外受精属有性生殖过程
4、 ：a 卵母细胞的采集和培养 对体型小的动物用促性腺激素处理，从输卵管冲取卵子（可直接受精） ；对体型大的动物从卵巢中采集卵母细胞（要在体外培养成熟）b 精子的采集 假阴道法、手握法和电刺激法；获能 对啮齿动物、兔、猪等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中） ；对牛、羊等精子用化学法（放在肝素或钙离子载体溶液中）（3 ）胚胎的早期培养：a 培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等注意与动物细胞培养液成分的比较；b 当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。（4 ）胚胎移植：a 概念：将雌性动物的早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使
5、之继续发育为新个体的技术。是生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁殖后代的过程，通过转基因、核移植、体外受精获得的胚胎必须移植给受体才能获得后代b 优势：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。c 胚胎移植的生理学基础：同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的对供体和受体进行同期发情处理；早期胚胎形成后处于游离状态，为胚胎的收集提供可能；受体对移入子宫的外来胚胎基本不发生免疫排斥反应；移入受体的供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。d 胚胎移植的程序：对供、受体母牛进行选择，用激素进行同期发情处理；对供体母牛用激素做超数排卵处理；选择同种优秀公牛配种有性生殖过程；对胚胎
6、进行收集此时胚胎处于游离状态；对胚胎进行质量检查此时胚胎应发育到桑椹胚或囊胚；胚胎移植或冷冻保存；检查受体母牛是否受孕；产下胚胎移植的犊牛。（5 ）胚胎分割：a 概念：用机械方法将早期胚胎切割成 2、4 、8 等分等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术可看作是动物无性繁殖或克隆b 基本过程：选择良好的桑椹胚或囊胚移入培养皿中，用分割针或分割刀片将其切开，吸出其中的半个胚胎注入透明带中或直接移植给受体。注意：内细胞团要均等分割，否则会影响胚胎的恢复和进一步发育10 胚胎干细胞的移植（识记）（1 ）胚胎干细胞的含义：由早期胚胎囊胚 或原始性腺胎儿中分离出来的一类细胞，又叫 ES 或 EK 细胞。（2
7、）特征：形态上体积小、细胞核大、核仁明显；功能上具有发育的全能性，即可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。体外培养下，ES 细胞可以只增殖不分化 （3 ）应用：用于治疗人类疾病，如利用 ES 细胞诱导其分化成新的组织细胞特性，移植 ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复。1、胚胎工程是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，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。2、动物胚胎发育的基本过程（1 ）受精场所是母体的输卵管。（2 ）卵裂期：特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不
8、增加，或略有减小。 （3 ）桑椹胚：特点：胚胎细胞数目达到 32 个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。（4 ）囊 胚：特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高） 。聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。（5 ）原肠胚：特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。（二）胚胎干细胞1、哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。2、具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条
9、件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。3、胚胎干细胞的主要用途是：可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等；利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植 ES 细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能；随着组织工程技术的发展，通过 ES 细胞体外诱导分化，定向培育出人造组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排
10、斥的问题。（三）胚胎工程的应用1.体外受精和胚胎的早期培养(1)卵母细胞的采集和培养：主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。(2) 精子的采集和获能：在体外受精前，要对精子进行获能处理。(3) 受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。(4)胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养
11、，以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。(牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在 4 个细胞阶段移植。 )2.胚胎移植(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体” ，接受胚胎的个体称为“受体” 。 （供
12、体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。 ）地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序” 。(2) 胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。(3) 生理学基础：动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供
13、体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。(4) 基本程序主要包括：对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。配种或人工授精。对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第 7 天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵) 。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入196的液氮中保存。对胚胎进行移植移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查3.胚胎分割(1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割 2 等份、4
14、等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。 （桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。 ）(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。第一章基因工程第一节 基因工程概述一基因工程的概念操作环境操作对象操作水平 基本过程 结果生物体外 基因分子水平剪切拼接导入表达 人类需要的基因产物由于基因工程是在 DNA 分子水平上进行操作,因此又叫做重组 DNA 技术。二基因工程的基本工具（一） “分子手术刀
15、”限制性核酸内切酶（简称限制酶）1来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。2功能：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。3结果：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。（二） “分子针线”DNA 连接酶1分类：根据酶的来源不同，可分为 EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两类2功能：恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。两种 DNA 连接酶(EcoliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶)的比较：相同点：都缝合磷酸二酯键区别：E coIiDNA 连接酶来源于大肠杆菌，只能使黏
16、性末端之间连接；T4DNA 连接酶能缝合两种末端，但连接平末端之间的效率较低。DNA 连接酶与 DNA 聚合酶作用的比较DNA 连接酶 DNA 聚合酶连接的DNA双链 单链不同点模板 不要模板 要模板连接的对象 2个 DNA 片段 单个脱氧核苷酸加到已存在的单链 DNA 片段上作用实质 形成磷酸二酯键相同点化学本质 蛋白质(三)“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割位点，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.基因工程常用的载体有：质粒 、噬菌体 和动、植物病毒 等。最早应用的载体是质粒，它是细菌细胞中的一
17、种很小的双链环状 DNA 分子。三基因工程的基本过程(一) 获得目的基因（目的基因的获取）1.获取方法主要有两种：从自然界中已有的物种中分离出来，如可从基因文库中获取。用人工的方法合成。获得原核细胞的目的基因可采取直接分离，获取真核细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转录法和化学合成法。2.利用 PCR 技术扩增目的基因（1）PCR 的含义：是一项在生物体外复制特定 DNA 片段的核酸合成技术。（2）目的：获取大量的目的基因（3）原理：DNA 双链复制（4）过程：第一步：加热至9095DNA 解链为单链；第二步：冷却到5560，引物与两条单链 DNA 结合；第三步：加热
18、至7075，热稳定 DNA 聚合酶从引物起始进行互补链的合成。（5）特点：指数形式扩增(二) 制备重组 DNA 分子（基因表达载体的构建） 1重组 DNA 分子的组成：除了目的基因外，还必须有标记基因。标记基因的作用：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。2方法：同种限制酶分别切割载体和目的基因，再用 DNA 连接酶把两者连接。(三)转化受体细胞（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.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是农杆菌介导转化技术（农杆菌转化法） ，其次还有基因枪介导转
19、化技术（基因枪法）和花粉管通道技术（花粉管通道法） 。将目的基因导入动物细胞：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：Ca 处理法。(四) 筛选出获得目的基因的受体细胞、培养受体细胞并诱导目的基因的表达（目的基因的检测与鉴定）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 mRNA，方法是采用 DNA 分子杂交技术。3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是采用抗原 抗体杂交技术。4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如抗虫或抗病的鉴定等。第二节 基因工程的应用1运用
20、基因工程改良动植物品种最突出的优点是：能打破常规育种难以突破的物种之间的界限。2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：提高动物生长速度来提高产品产量、改善产品品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体等。（3）基因诊断和基因治疗：基因诊断：又称为 DNA 诊断，是采用基因检测的方法来判断患者是否出现了基因异常或携带病原体。基因治疗：指利用正常基因置换或弥补缺陷基因的治疗方法。实例：ADA 基因缺陷症的基因治疗第三节蛋白质工程1蛋白质工程的实质：根据蛋白质的结构与功能之间的关系，通过改造基因，以定向改造天然蛋白质
21、，甚至创造自然界不存在的、具有优良特性的蛋白质。2蛋白质工程的基本原理预期蛋白质功能测定蛋白质三维空间结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）具有预期功能的蛋白质3.蛋白质工程的应用（1）通过改造酶的结构，有目的地提高蛋白质的热稳定性。（2）合成嵌合抗体。（3）改变蛋白质的活性。蛋白质工程与基因工程区别蛋白质工程 基因工程实质 通过改造基因，以定向改造天然蛋白质，甚至创造自然界不存在的蛋白质将目的基因从供体转移到受体细胞，并在受体细胞中表达结果 合成自然界不存在的蛋白质 只能生产自然界已存在的蛋白质联系 蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出的第二代基因工程细胞工程（一）植物细胞
22、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（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。（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.植物细胞培养（苏教版）（1）概念：在实验室工厂化生产的条件下，将组织培养过程中形成的愈伤组织或其他易分散的组织置于液体培养基中，进行悬浮培养，得到分散游离的悬浮细胞，通过继代培养使细胞增殖，从而获得大量的细胞群体的一种技术。（2）与植物组织培养的关系植物组
23、织培养是基础。目的不同：植物组织培养的目的是得到更多的植物体，植物细胞培养的目的是获得人类所需的细胞（3）实例:成功地培养红豆杉的细胞，从中提取出重要的抗肿瘤药物 紫杉醇。4.植物体细胞杂交技术（1）过程：（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）概念：动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。（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
24、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）细胞贴壁和接触抑制：悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。（4）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。此外，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
25、度：适宜温度：哺乳动物多是36.50.5；pH：7.27.4。气体环境：9 5%空 气 5%CO2。 O2是 细 胞 代 谢 所 必 需 的 ， CO2的 主 要 作 用 是 维 持 培 养液 的 pH。（5）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、培养医学研究的各种细胞。2.动物组织培养（苏教版）：动物细胞培养与动物组织培养方法类似，主要区别是动物细胞培养过程中需要用胰蛋白酶等使组织块中的细胞离散，而动物组织培养过程中不需要使用胰蛋白酶等。3.动物体细胞核移植技术和克隆动物（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
26、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。（3）体细胞核移植的大致过程是：（4）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：克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。4.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物
27、原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。（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）动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较：比较项目细胞融合的原理细胞融合的方法诱导手段 用法植物体细胞杂交细胞膜的流动性去除细胞壁后诱导原生质体融合离心、电刺激、振动，聚乙二醇等试剂诱导克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株动物细胞融合细胞膜的流动性使细胞分散后诱导细胞融合除应用植物细胞杂交手段外，再加灭活的病毒诱导制备单克隆抗体的技术之一5.单克隆抗体（1）抗体：一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血
28、清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。（2）单克隆抗体的制备过程：（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。注入小鼠细胞融合分离 骨髓瘤细胞杂交瘤细胞 细胞培养选择培养细胞 培养基体内培养 体外培养从腹水提取 从培养液提取单克隆抗体生物技术的安全性和伦理问题【考点解读】转基因生物的安全性问题（A）收集我国转基因食物安全性的监控和预防等方面的资料举例说出转基因生物技术成果的实例简述转基因生物于食物安全、生物安全和环境安全等方面的观点参与转基因生物安全性的讨论和交流尝试调查当地市场的转基因食物或农村栽培、饲养的转基因生物
29、生物技术中的伦理问题(A)举例说出生物技术的伦理问题选择合适的角度，参与生物技术伦理问题的讨论说出我国和国外关于生物技术使用的规定、立场或态度生物武器对人类的威胁(A)说出能充当生物武器的病原体举例说出生物武器对人类的危害【知识清单】一转基因技术成果1972年美国斯坦福大学的柏格第一次重组 DNA 成功。微生物方面：（）制造出具有重要经济价值的各种重组微生物，如清除石油污染的假单胞杆菌（）利用 DNA 重组的微生物生产稀缺的生化药物即基因制药转基因动物方面：（）在培育生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽方面不断取得辉煌成就（）科学家把转基因动物变成生物反应器，让它们的奶中富含某种营养物质、
30、珍贵药物或人类所需的蛋白质。转基因植物方面：（）抗虫作物：目前已经开发和利用的抗虫基因已有多个，如苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白基因（Bt）是目前应用最广泛的基因；还有植物的蛋白酶和淀粉抑制因子、动物的蛋白酶抑制因子、动物几丁质酶基因（）抗病作物：将病毒外壳蛋白基因（CP）导入植物，从而使植物具有抗性。我国将人巨细胞病毒（CMV）和烟草花叶病毒（TMV ）外壳蛋白基因用质粒导入烟草，获得抗 TMV、CMV 转基因抗病烟草。（）抗除草剂作物：已获得的抗除草剂作物有大豆、棉花、玉米等（）作物品质改良：如将抗寒基因导入作物，增强植物的耐寒性。目前从极地鱼体中分离到的基因已被转入番茄、黄瓜，使作物耐寒或耐
31、天气的骤然变化。二转基因生物的安全性（一）食物安全两种观点的比较：观点 存在安全问题 不存在安全问题论据 对食物安全检测不全面可能出现滞后效应可能出现新的过敏源营养成分可能改变 “实质性等同”只是评价的起点，而不是终点多环节、严谨的安全性评价科学家对社会负责的态度至今未发现转基因食品影响人体健康的实例实质性等同原则是指转基因生物与自然存在的传统生物在相同条件下进行性状表现的比较。保证转基因食品安全的监控和预防措施：立法、多环节监控、安全评价内容具体而严格（二）生物安全两种观点的比较：观点 引起生物安全问题 不存在生物安全问题论据 可能变成野生种类或杂草可能重组出新的有害病原体有可能形成用除草剂
32、除进入非种植区生命力很差存在生殖隔离，难与其他植物杂交花粉的传播距离和存活时间有限新性状的表现必须具有一定的条不去的“超级杂草”可能成为“入侵的外来物种”件和配套的种植技术外来物种入侵（）指有意或无意的人类活动，将某物种从一个地区引入其他地区，给当地的生态系统和社会经济造成明显的损害。（）危害：破坏当地的生态系统；对当地的农业或林业带来严重的损害（即爆发生物灾害） ；造成生物多样性减少；有些外来植物产生的花粉可能成为新的过敏源。（三）环境安全潜在的不安全问题：可能会影响生态系统中原有的动态平衡，加剧环境污染，危害其他动植生存或人体健康。安全依据：（）科学家转入的仅仅是有限的一种或几种基因，而转
33、入的基因是否可能会对其他生物或环境造成危害，都要经过分析、实践的，一旦发现有害后果，科学家就会停止实验。（）转基因生物从实验室到自然界释放，都要经过一系列安全评价、审批。（）制定相关法规监控三关注生物技术的伦理问题反对者观点 支持者观点严重违反了人类伦理道德、冲击现有的婚姻、家庭等传统的道德观念人为制造在心理和社会地位上不健全的人技术不成熟可能孕育出严重生理缺陷的孩子.这是一项科学研究，只有通过实践才能使之成熟.可以通过胚胎分割、基因诊断、染色体检查等方法解决不成熟的部分克隆人中国政府的态度：禁止生殖性克隆。不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验；不反对治疗性克隆。设计试管婴儿把
34、试管婴儿当做人体零配件工厂，是对生命的不尊重胚胎也是生命，抛弃、杀死.设计试管婴儿是为了救人，是救患者的最好、最快捷的办法之一多余胚胎无异于“谋杀” .提供骨髓中的造血干细胞并不会对试管婴儿造成损害.利用脐带血中的造血干细胞是更符合伦理道德的。基因检测 、目前人类对基因结构、基因间相互作用缺乏足够的认识，通过基因检测还不能达到预防疾病、人类的多基因遗传病既与基因有关又与环境和生活习惯有关。有某种基因的人不一定患病，基因正常的人也不一定不患病、基因检测结果会给受检者带来巨大的心理压力、造成基因歧视.有些遗传性疾病在后代中发病率很高，通过基因检测可以及早采取预防措施，适时治疗，达到挽救患者生命的目
35、的。2.对于基因歧视现象，可以通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法得以解决。四禁止生物武器生物武器的种类与危害 种类 举例 危害致病菌鼠疫、霍乱、伤寒、炭疽和菌痢等 侵华日军使用细菌武器、活体实验生化毒剂炭疽杆菌 肉毒杆菌毒素分子可以阻滞神经末梢释放乙酰胆碱，从而引起肌肉麻痹病毒 天花病毒、痘病毒等 出现相应的病毒感染症状基因重组的致病菌蜡状杆菌改造成炭疽杆菌一样的致病菌将生物毒素分子的基因与流感病毒的基因拼接让大批没有接触国致病菌的受感染者突然发病，而又无药可治。对流感病毒改造，使具有易感基因的民族容易感染这种病毒，而释放国的人却不易感染，二禁止生物武器公约不发展、不生产、不储存生物武
36、器生态工程一、生态工程的概念1、是指应用生态系统中物种共生和物质循环再生原理、结构和功能协调原则，结合经系统分析的最优化方法而设计的促进物质被分层多级利用的生产工艺系统。2、实例：农林牧副渔一体化生态工程依据生态学基本原理，其关键是调控系统内部的结构和功能，进行优化组合，提高生态系统物质再生和能量转化的能力，充分发挥物质生产的潜力，尽量充分利用原料、产品、副产品、废弃物以及时间、空间和营养生态位，提高整体的综合效益。3、 （人教版）人类设计生态工程的根本目的是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展。与传统的工程相比，生态工程具有低消
37、耗、多效益、可持续的特征。4、 （人教版）生态经济：主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，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就是生态工程。二、生态工程的原理（苏教版）生态工程主要由生物种群、生物群落和生态系统构成。生态工程构建和运行的主要依据是生态学基本原理。这些基本原理主要包括物种共生、生态位、食物链、物种多样性等。物种共生原理：自然界中任何一种生物都不能离开其他生物而单独生存和繁衍，这种关系是自然界中生物之间长期进化的结果，包括共生、竞争等多种关系，构成了生态系统的自我调节和反馈机制。生态位原理：生态系统中各种
38、生物都占有一定的生态位。在生态系统中，合理利用生态位原理，可以构建一个具有多层次、多种群的稳定而有效的生态系统。食物链原理：是实现生态系统中物质循环、能量流动和信息传递的基础，也是生态工程所利用的物种共生原理的基础。物种多样性原理：生态系统中生物多样性越高，生态系统越稳定。生态工程的设计还必须遵循社会发展和经济运行的基本规律，运用系统工程的理论和方法来指导生态工程的实现和管理。在生态工程中除了必须遵循上述各种基本原理外，还要考虑通过适当满足物种生存、生长或繁殖的环境条件来提高物种的适应能力。二、生态工程所遵循的基本原理（人教版）1、物质循环再生原理：物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全
39、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。2、物种多样性原理：一般而言，物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。生物多样性高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存，就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。即使某个物种由于某种原因而死亡，也会很快有其他物种占据它原来的生态位置，从而避免了系统结构或功能的失衡。3、协调与平衡原理：处理好生物与环境的协调与平衡，除了考虑生物的生态适应性外，还需要考虑环境承载力。环境承载力（又称环境容纳量）：是指某种环境所能养活的生物种群的数量。4、整体性原理：人类处在
40、一个社会经济自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。除此之外，社会习惯、法律制度等也都对生态工程建设有着重要影响。建立在对系统成分的性质及相互关系充分了解基础之上的整体理论，是解决生态环境问题的必要基础。5、系统学和工程学原理：（1）系统的结构决定功能原理：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。（2）系统整体性原理：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、信息等的转化和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12” 。三、
41、生态工程的类型根据性质和设计目标的不同，生态工程可分为不同的类型。例如，具有农业生态保护性质并以农产品生产为目标的农业生态工程；以环境保护为目标的林业生态工程，包括水土保持生态工程、防风固沙生态工程、水源涵养生态工程、城市绿化和园林生态工程等；以治理环境污染为目标的治污生态工程，包括污水治理生态工程、城市垃圾处理生态工程、湖泊和水源地治理生态工程等。实例1：“人工湿地”生态工程。（1）湿地是开放水域和陆地之间过渡性的生态系统，其重要特点之一是生物多样性丰富。湿地生态系统具有较强的净化功能，被誉为“地球之肾” 。（2） “人工湿地”是模拟自然湿地的人工生态系统。它的组成成分包括土壤、各类水生植物
42、（浮水植物、挺水植物和沉水植物）和水等。（3） “人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现的。水生植物除了能吸收、转化污水中的 N、P 等物质外，还能促进细菌等微生物对污水的处理和净化。在“人工湿地”生态系统中，对废水净化起作用的是微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等。实例2：矿山废弃地生态修复工程（1）矿山废弃地是指因采矿活动而遭破坏且不经治理便无法使用的土地。它包括开采后的废石碓、大量采矿而形成的开采废弃地、选矿剩余物造成的污染地等。（2）矿山废弃地的危害：不仅毁坏和污染大片森林、草地和农田，还造成水土大量流失，有的甚至成为巨
43、大的污染源。（3）矿山废弃地的生态修复：关键在于植被恢复，以及为其所必需的土壤微生物群落的重建（人教版） 。在植被恢复过程中要注意选择生长快、抗逆性强的树种，优先选择固氮树种，尽量选择适应性强的乡土树种和先锋树种，注意树种的多功能效益。实例3：林业生态工程（1）林业生态工程是环境与生态保护、修复和改善的重要组成部分。它是在维护环境与发展经济的目标下，以优化土地利用为基础，以发挥水土资源和生物资源生产潜力为依据，形成各林种、各树种的合理配置和组合，充分利用多林种、多树种生物群体的多功能和多效益特点，建设功能完善、结构稳定、经济高效的生态系统。（2）我国先后批准建设了十大林业生态工程，特别是三北防
44、护林体系建设工程、长江中上游防护林体系建设工程、太行山绿化工程、黄河中上游防护林体系建设工程等。四、生态工程建设的基本过程生态工程建设既要遵循生态学原理，也要遵循适应性原则和高效益原则，即在强调可行性的前提下，突出社会 经济自然生态系统的整体与功能，以生态建设促进产业发展，并将环境保护融于产业工程之中。生态工程建设的基本过程包括拟定目标与本底调查、系统分析、可行性评价与决策和技术设计等。其中技术设计是整个生态工程建设的核心环节。拟定目标与本底调查：设计时必须强调社会经济自然生态系统整体协调的目标。本底调查的内容包括自然资源、社会经济条件和环境条件。系统分析：是生态工程可行性分析和决策的基础和依
45、据。可行性评价与决策：通过可行性评价与决策分析，在达到最佳的经济效益和社会效益的同时，也达到最佳的生态效益，增加复合生态系统的稳定性，降低生态系统恶化的风险。技术设计：通过改变食物链的方法，提高系统自身的迁移、转化、再生物质和利用能量的能力，充分利用原料、产品、副产品以及时间、空间和营养生态位，提高整体的综合效益。生态系统技术设计的常用方法之一是食物链（网）的“相接” 。即连接平行的原本不相连接的种类，形成互利共生网络，提高效率，促进物质的良性循环。生态系统技术设计的常用方法之二是食物链（网）的“加环” 。即在食物链（网）的中增加一些环节，以充分利用原先尚未利用的那部分物质和能量，促使物流和能
46、流的路径畅通，发挥生产潜力，提高生态和经济效益。五、我国生态工程建设的实例典型的例子是治污生态工程和生态农业工程。1、治污生态工程：（1）包括固体、液体及有机废弃物的处理，生物肥料的研制与试用，湖区污染的生态治理，塑料的再生利用等方面。（2）生物氧化塘：概念：是利用藻类和细菌等生物之间的协同作用处理污水的一种生态系统。净化污水的机理：表层（好氧层）：分布有藻类，藻类光合作用产生的氧气和空气中的氧气，有利于好氧菌降解废水中的有机物。下层（兼性层）：通常有无色杆菌、假单胞菌、芽孢杆菌等优势菌种。底部（厌氧层）：分布有硫酸还原细菌和甲烷杆菌。兼性菌和厌氧菌则通过好氧和厌氧反应，分解废水中的有机物。还
47、有钟虫、轮虫类和甲壳类等浮游动物，它们能去除塘中的营养物质，提高水的透明度。多功能生物氧化塘工艺流程示意图污水进来后，首先进入沉砂环节，让一些固体废弃物沉淀下来。如果污水中有机物的含量高，就采用流程；如果污水中有机物的含量低，就采用流程或流程。藻-菌互生环节就是利用藻类吸收有机物产生氧气和细菌的分解作用，促进污水净化。出水前可通过对藻、菌进行控制以达到改善水质的目的。2、生态恢复工程：（1）从生态学的角度出发，要实现一个地区环境的好转，首先就要恢复这一地区的生物群落，形成合理、高效的食物链，并在演替过程中保持长期的稳定和平衡。其中，恢复植被是生态恢复工程的第一步。（2）我国西部的生态工程建设：
48、水土流失是西部生态问题中最本质、最突出的矛盾。西部地区在落实退耕还林还草政策后，当地植被已得到一定程度的恢复。这说明在降雨量适宜的地区，生态植被具有一定的自我恢复功能。3、生态农业：（1）是以生态学理论为依据，以环境与经济协调发展为前提，在一定区域内，因地制宜规划、组织和开展多层次、多功能的农业生产。（2）生态农业以保持生态系统内的生态平衡为主导思想，促进物质在系统内循环和重复使用，以最少的投入获取最大的经济效益和生态效益。4、生态城市（城市环境生态工程）（1）生态城市：是基于社会、经济、自然三个系统并高度统一的可持续发展城市。其特点主要包括注重高效和谐性、保持整体性和实现可持续性。（2）对城市环境的治理：要把整个城市作为一个巨大的生态系统来考虑，即用生态工程的方法对城市环境进行综合治理。首先在城市规划和布局方面，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等；其次是推广“环境友好技术”和低污染清洁生产工艺，以减少污染的产出；采用各种手段治理污染，进行废弃物的资源化利用；同时要建立健全法制进行监督。在肯定生态工程的作用，特别是对恢复和重建受损生态环境的重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量；更不要误认为只要有了生态工程，就可以走发达国家“先污染、破坏，后治理”的老路。
