高中生物選修3知識大全
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高中生物選修3知識點總結(jié)
專題1 基因工程
1.1 DNA重組技術(shù)的基本工具
1.基因工程是在 DNA分子 水平上進行設(shè)計施工的，因此又叫做 DNA重組 技術(shù)，這種技術(shù)是在生物體外，通過體外 DNA重組 和 轉(zhuǎn)基因 等技術(shù)，賦予生物新的遺傳特性。
2.基因操作的工具包括基因的“剪刀”―― 限制性核酸內(nèi)切酶 ;基因的“針線”――DNA連接酶 ;基因的“運輸工具”―― 運載體 。
3.限制酶主要來源于 原核生物 。限制酶的作用特點是能夠識別DNA中 某種特定的核苷酸序列 ，切開兩個 核苷酸 之間的 磷酸二酯鍵 。限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式： 黏性末端 和 平末端 。
4.DNA連接酶的作用是 將雙鏈DNA片段連接起來 ，恢復(fù)被限制酶切開的兩個核苷酸之間的 磷酸二脂鍵 。根據(jù)酶的來源不同，可以將這些酶分為兩類： T4DNA連接酶和 E.coliDNA連接酶 。
5.目前基因工程中經(jīng)常使用的運載體有 質(zhì)?！ ⅰ又参锊《尽『汀?lambda;噬菌體的衍生物 。
6.質(zhì)粒是一種 裸露的 、 結(jié)構(gòu)簡單 、獨立于 細菌染色體 之外，并具有 自我復(fù)制 能力的 雙鏈環(huán)狀 DNA分子。
7.作為基因進入細胞的載體，必須具備的條件是 能在宿主細胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存 、具有一至多個限制酶切點 、 具有某些標(biāo)記基因 、 對宿主的生存沒有決定性的作用。
1.2 基因工程的基本操作程序
1.基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟： 目的基因的獲取 、 基因表達載體的構(gòu)建 、 將目的基因?qū)胧荏w細胞 、 目的基因的檢測與鑒定 。
2.目的基因主要是指 編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)基因 ，也可以是一些 具有調(diào)控作用的因子。獲取目的基因的途徑有 從基因文庫中獲取?、 利用PCR技術(shù)擴增獲得 、 直接人工合成 。
3.PCR是利用 DNA雙鏈復(fù)制 的原理，將基因的核苷酸序列加以復(fù)制，使其數(shù)目呈 指數(shù) 方式增加。需要的前提是 要有一段已知目的基因的核苷酸序列 ，擴增的過程是：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈， 引物與單鏈 相應(yīng)互補序列結(jié)合，然后在 DNA聚合酶 的作用下進行延伸，如此重復(fù)循環(huán)多次。
4.基因工程的核心是 基因表達載體的構(gòu)建 ，其目的是 使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可以遺傳給下一代，同時，使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用 。
5.一個基因表達載體的組成有： 目的基因 、 啟動子 、 終止子 和 標(biāo)記基因 。
6.將目的基因?qū)胫参锛毎姆椒ㄓ小∞r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 、 基因槍法 和 花粉管通道法 。采用最多的方法是 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 ，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，就可以使 目的基因 進入植物細胞，并將其插入到植物細胞中的 染色體DNA上，使 目的基因 的遺傳性狀得以穩(wěn)定維持和表達。
7.基因工程選取原核生物作為受體細胞的原因是由于其具有其他生物沒有的一些特點，如 繁殖快 、 多為單細胞 、 遺傳物質(zhì)相對較少 等
8.大腸桿菌常用的轉(zhuǎn)化方法是：先用 Ca2+ 處理細胞，再將 載體DNA分子溶于緩沖液中 與此種細胞混合，在一定的溫度下促進感受態(tài)細胞吸收DNA分子，完成轉(zhuǎn)化過程。
9.檢測目的基因是否成功插入到轉(zhuǎn)基因生物的染色體上的方法是采用 DNA分子雜交技術(shù) ，此方法使用的探針是 同位素標(biāo)記的含有目的基因的DNA片段 ，與檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA所用的探針 一樣 。檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)，檢測方法是從轉(zhuǎn)基因生物體內(nèi)提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的 抗體 進行 抗原-抗體 雜交，若有 雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已形成蛋白質(zhì)產(chǎn)品。除了上述的分子檢測外，有時還需要進行 個體生物學(xué)水平 的鑒定，如對抗蟲植物做抗蟲的接種實驗。
1.3 基因工程的應(yīng)用
1.植物基因工程技術(shù)主要用于提高農(nóng)作物的 抗逆 能力，以及改良農(nóng)作物的 品質(zhì) 和利用植物生產(chǎn) 藥物 等方面。
2.抗病轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，使用最多的是 病毒外殼蛋白基因 和 病毒的復(fù)制基因 ;抗真菌轉(zhuǎn)基因植物中可使用的基因有 幾丁質(zhì)酶基因 和 抗毒素合成基因 。
3.在培育抗逆轉(zhuǎn)基因植物中，使用 調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因 來提高農(nóng)作物的抗鹽堿和抗干旱的能力;將魚的 抗凍蛋白 基因?qū)霟煵莺头?，提高它們的耐寒能?將 抗除草劑 基因?qū)胱魑?，使作物抗除草劑?/p>
4.在利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品質(zhì)方面，我國科學(xué)家將 富含賴氨酸的蛋白質(zhì)編碼基因 導(dǎo)入玉米，獲得的轉(zhuǎn)基因玉米中賴氨酸的含量比對照提高30%。
5.動物基因工程從誕生那天起，就在 動物品種改良 、 建立生物反應(yīng)器 、 器官移植 等很方面顯示了廣闊的前景。
6.乳腺生物反應(yīng)器的操作過程為：將 藥用蛋白 基因與 乳腺蛋白基因的啟動子 等調(diào)控組件重組在一起，通過 顯微注射 等方法，導(dǎo)入哺乳動物的 受精卵 中，然后，將 受精卵 送入母體內(nèi)，使其生長發(fā)育成轉(zhuǎn)基因動物。
7.為解決器官移植中的免疫排斥反應(yīng)，科學(xué)家正在想辦法對豬的器官進行改造，采用的方法是 將器官供體基因組導(dǎo)入某種調(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，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 。
8.基因治療是把 正?；颉?dǎo)入病人體內(nèi)使 該基因的表達產(chǎn)物 發(fā)揮作用，從而達到治療疾病的目的。其方法可以分為 體外基因治療 和 體內(nèi)基因治療 。
1.4 蛋白質(zhì)工程的崛起
1.蛋白質(zhì)工程是指以 蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律 及其與 生物功能 的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過 基因修飾 或 基因合成 ，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行 改造 ，或制造一種 新的蛋白質(zhì) ，以滿足人們生產(chǎn)和生活的需求。與基因工程合成的蛋白質(zhì)的主要區(qū)別是 基因工程只能合成自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可合成一些自然界中原本不存在的蛋白質(zhì) 。
2.玉米中賴氨酸含量較低，原因是賴氨酸合成過程中兩種酶――天冬氨酶激酶和二氫吡啶二羧酶合成酶的活性受細胞內(nèi) 賴氨酸濃度 的影響，當(dāng) 賴氨酸達到一定量 時會抑制這兩種酶活性。
3.蛋白質(zhì)工程的基本途徑中 預(yù)期蛋白質(zhì)功能 → 設(shè)計蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) → 推測氨基酸序列 → 找出對應(yīng)的脫氧核苷酸序列 。
專題2 細胞工程
2.1 植物細胞工程
2.1.1 植物細胞工程的基本技術(shù)
1.植物的花瓣屬于 高度分化 的組織，利用它來培育出新的植株，首選要經(jīng)過 激素的誘導(dǎo)，使其 脫分化 成為具有分生能力的薄壁細胞，進而形成 愈傷 組織。再經(jīng)過一定的條件培養(yǎng)，又可以 再分化 出根和芽，形成完整的小植株。
2.每個植物都具有全能性的特點，原因是 每個細胞中都具有某種生物的全部遺傳信息。
3.在植物的生長發(fā)育過程中，細胞并不會表現(xiàn)出全能性，而是分化成各種 組織和器官 ，原因是 細胞中的基因會選擇性表達出各種蛋白質(zhì) ，從而構(gòu)成植物的不同組織和器官。
4.植物的組織培養(yǎng)就是在 無菌 和人工控制的條件下，將 離體 的植物器官、組織、細胞，培養(yǎng)在人工配置的培養(yǎng)基上給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生 愈傷組織 、叢芽，最終形成完整的植株。
5.植物組織培養(yǎng)全過程，證明了 分化的植物細胞仍具有形成完整的植物所需要的全部基因 。
6.番茄和馬鈴薯不能進行傳統(tǒng)的雜交，原因是它們是兩個不同的 物種 ，因此它們之間想想著天然的 生殖隔離 ，但是，如果采用 體細胞雜交 的方法，就能得到“番茄-馬鈴薯”雜種植株，這各方法成功的關(guān)鍵是：
?、佟±美w維素酶和果膠酶除去細胞壁獲得具有活力的原生質(zhì)體 ;② 原生質(zhì)體融合 。
成功的標(biāo)志是 融合后的雜種細胞再生細胞壁 。
7.進行原生質(zhì)體間的融合，必須要借助一定的技術(shù)手段進行人工誘導(dǎo)。人工誘導(dǎo)的方法基本可以分為兩大類――物理法和化學(xué)法，物理法包括 離心 、 振動 、 電激 等;化學(xué)法一般使用 聚乙二醇(PEG) 作為誘導(dǎo)劑來誘導(dǎo)細胞融合。
8.植物體細胞雜交就是將不同種的植物體細胞，在一定的條件下融合成 雜種細胞 ，并將其培育成 新的植物體的技術(shù) 。植物體細胞融合引起的變異屬于 染色體變異 。
9.植物細胞工程常采用的技術(shù)手段有 植物組織培養(yǎng)技術(shù) 和 植物體細胞雜交技術(shù) 等。
2.1.2 植物細胞工程的實際應(yīng)用
1.植物的微型繁殖技術(shù)又稱 快速繁殖技術(shù) ，其意義是① 可以保持優(yōu)良品種的遺傳性狀 ;② 高效快速地實現(xiàn)大量繁殖 。
2.植物長期進行 營養(yǎng) 生殖，病毒會在作物體內(nèi)逐年積累，結(jié)果導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變差。如果用 分生區(qū)(莖尖) 作為組織培養(yǎng)的材料，就會培育出無病毒的脫毒苗，用脫毒苗進行快速繁殖，種植的作物就不會或極少感染病毒。
3.所謂人工種子，就是以 植物組織培養(yǎng) 得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經(jīng)過 人工薄膜 包裝得到種子，人工種子在適宜的條件下同樣能夠萌發(fā)長成幼苗。人工種子由 人工種皮 、膠質(zhì)和 胚狀體 三部分組成，其中的膠質(zhì)相當(dāng)于單子葉植物種子的 胚乳 或雙子葉植物種子的 子葉 。人工種皮的制備是 生物膜 結(jié)構(gòu)和功能的研究深入到分子水平的體現(xiàn)。
4.通過花藥培養(yǎng)獲得 單倍體 ，再經(jīng)過人工誘導(dǎo)使 染色體 加倍，即可得到穩(wěn)定遺傳的優(yōu)良品種。這項技術(shù)稱為 單倍體育種 ，其優(yōu)點是 明顯縮短育種年限 。該技術(shù)所依據(jù)的遺傳學(xué)原理是 染色體變異 。
5.在植物的組織培養(yǎng)過程中，由于培養(yǎng)的細胞一直處于 不斷分生 狀態(tài)，因此容易受到培養(yǎng)條件和外界壓力的影響而產(chǎn)生 突變 ，從這些生產(chǎn)突變的個體中可以篩選出對人們有用的突變體，進而培育成新品種。
6.植物組織培養(yǎng)技術(shù)除了在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用外，還廣泛應(yīng)用于細胞產(chǎn)物的工廠化生產(chǎn)等領(lǐng)域，可獲得 蛋白質(zhì) 、 脂肪 、 糖類 、 藥物 、 香料 、生物堿等細胞產(chǎn)物。
2.2 動物細胞工程
2.2.1 動物細胞培養(yǎng)和核移植技術(shù)
1.動物細胞工程常用的技術(shù)手段有 動物細胞培養(yǎng) 、 動物細胞核移植 、 動物細胞融合 、 生產(chǎn)單克隆抗體 等，其中 動物細胞培養(yǎng)技術(shù) 是其他動物細胞工程技術(shù)的基礎(chǔ)。
2.將從健康的動物體內(nèi)取出的組織塊剪碎，加入 胰蛋白酶 或 膠原蛋白酶 處理一段時間后，組織塊就會分散成單個細胞。對動物細胞進行培養(yǎng)時，要求培養(yǎng)皿或培養(yǎng)瓶內(nèi)表面 光滑、無毒、易于貼附 ;當(dāng)貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會 停止分裂增殖 ，這種現(xiàn)象稱為細胞的 接觸抑制 。人們通常將動物組織消化后的初次培養(yǎng)稱為 原代培養(yǎng) 。
3.貼滿瓶壁的細胞需要重新用 胰蛋白酶 處理，然后分瓶繼續(xù)培養(yǎng)，讓細胞繼續(xù)增殖，這樣的培養(yǎng)稱為 傳代培養(yǎng) 。細胞傳代至10代～50代左右時，增殖會逐漸減慢，以至于完全停止，但少部分細胞會克服壽命的極限，獲得不死性，這些細胞已經(jīng)發(fā)生了突變，正在朝著等同于癌細胞的方向發(fā)展。
4.動物細胞培養(yǎng)的條件包括 無菌、無毒的環(huán)境 ， 營養(yǎng) ， 溫度和pH， 氣體環(huán)境 。
5.動物核移植是將動物的一個細胞的 細胞核 移入一個已經(jīng)去掉 細胞核 的 卵母細胞 中，使其重組并發(fā)育成一個新的 胚胎 ，這個胚胎最終發(fā)育成為動物個體。
6.用于核移植的供體細胞一般都選用傳代 10代 以內(nèi)的細胞，因為這樣的細胞能保持正常的二倍體核型。通過細胞核移植方法生產(chǎn)的克隆動物，并不是對核供體動物100%的復(fù)制，因為生物的性狀除受 細胞核基因 控制以外，還受 細胞質(zhì)基因 和 外界環(huán)境 的影響。
7.體細胞核移植技術(shù)的應(yīng)用前景有： 促進優(yōu)良畜群繁育 ; 保護瀕危動物 ; 克隆人的細胞、組織、器官，進行器官移植 等。
2.2.2 動物細胞融合與單克隆抗體
1.動物細胞融合常用的誘導(dǎo)因素有 聚乙二醇(PEG) 、 滅活病毒 、 電激 等。細胞融合技術(shù)的優(yōu)點是 突破了有性雜交方法的局限，使遠緣雜交成為可能 。
2.制備單克隆抗體的技術(shù)流程是：用羊的紅細胞對小鼠進行注射，使小鼠產(chǎn)生 免疫 反應(yīng)。然后，把 相應(yīng)的B淋巴 細胞和 骨髓瘤 細胞融合，再用 特定的選擇性培養(yǎng)基 進行篩選，在該培養(yǎng)基上， 未融合的親本 細胞和 融合的具有同一種核的 細胞都會死亡，只有 融合的雜種 細胞才能生長。這種雜種細胞的特點是既能 迅速大量繁殖 又能 產(chǎn)生專一性的抗體 。對上述經(jīng)選擇性培養(yǎng)的雜交瘤細胞，還需進行 克隆化培養(yǎng) 和 抗體檢測 ，經(jīng)過多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。最后，將雜交瘤細胞在 體外 條件下做大規(guī)模培養(yǎng)，或注射到小鼠的 腹腔 內(nèi)增殖，這樣，從 細胞培養(yǎng)液 或 小鼠腹腔 中，就可以提取大量的單克隆抗體了。
3.單克隆抗體最主要的優(yōu)點是 特異性強 、 靈敏度高 和 可大量制備 。
4.如果把抗癌細胞的單克隆抗體跟 放射性同位素 、 化學(xué)藥物 或 細胞毒素 相結(jié)合，制成“生物導(dǎo)彈”注入體內(nèi)，借助單克隆抗體的導(dǎo)向作用，能將藥物定向帶到癌細胞所在位置，在原位殺死癌細胞。這樣既不損傷正常細胞，又減少了用藥劑量。
專題3 胚胎工程
3.1 體內(nèi)受精和早期胚胎發(fā)育
1.胚胎工程是指對動物 早期胚胎 或 配子 所進行的多種顯微操作和處理技術(shù)，如 胚胎移植 、 體外受精 、 胚胎分割 、 胚胎干細胞培養(yǎng) 等技術(shù)。
2.哺乳動物精子的發(fā)生是在雄性動物的 睪丸 內(nèi)完成的。
3.哺乳動物的成熟精子分為 頭 、 頸 和 尾 三部分。其中 頭部 主要由一個細胞核構(gòu)成， 高爾基體 發(fā)育成頂體， 中心體 演變成尾， 線粒體 聚集在尾的基部形成鞘膜，細胞內(nèi)的其他物質(zhì)濃縮為球狀，叫做 原生質(zhì)滴 。
4.哺乳動物卵子的發(fā)生是在雌性動物的 卵巢 內(nèi)完成的。卵母細胞的減數(shù)第一次分裂是在雌性動物 排卵 前后完成的，其結(jié)果是產(chǎn)生一個 次級卵母細胞 和 第一極體 ，進入 輸卵管 ，準備與精子受精。減數(shù)第二次分裂是在 精子和卵子結(jié)合 的過程中完成的，次級卵母細胞經(jīng)分裂產(chǎn)生一個 成熟的卵子 和 第二極體 。在卵黃膜和透明帶的間隙可以觀察到兩個 極體 時，說明卵子已經(jīng)完成了受精。
5.受精是指 精子 與 卵子 結(jié)合成 合子(受精卵) 的過程，受精是在 輸卵管 內(nèi)完成的。
6.哺乳動物的受精過程主要包括：精子穿越 放射冠 和 透明帶 ，進入卵黃膜， 原核 形成和 配子 結(jié)合。
7.獲能后的精子與卵子相遇時，首先發(fā)生 頂體 反應(yīng)，使 頂體 內(nèi)的酶釋放出來，溶解卵丘細胞之間的物質(zhì)，形成精子穿越 放射冠 的通道。隨后精子與 透明帶 接觸，再將 透明帶 溶出一條孔道，精子借自身的運動穿越 透明帶 ，并接觸卵黃膜。在精子觸及卵黃膜的瞬間，會產(chǎn)生 透明帶 反應(yīng)，防止多個精子進入卵內(nèi)，這種生理反應(yīng)稱作 卵黃膜封閉 作用。
8.精子進入卵子后發(fā)生的變化，首先是 尾部 脫離，并且原有的 核膜 破裂;隨后，精子形成一個新的 核膜 ;最后形成一個比原來精子核還要大的核，叫 雄原核 。與此同時，卵子完成 減數(shù)第二次 分裂，排出 第二極體 后，形成 雌原核 。
9.胚胎發(fā)育的早期有一段時間是在透明帶內(nèi)進行的，這一時期稱為 卵裂 期。其特點是：細胞分裂方式為 有絲分裂 ，細胞的數(shù)量 增加 ，每個細胞的體積 減小 ，胚胎的總體積 不增加 。
10.根據(jù)胚胎形態(tài)的變化，可將早期發(fā)育的胚胎為 桑椹胚 、 囊胚 、 原腸胚 三個時期。細胞開始出現(xiàn)分化的時期是 囊胚 。
11.在原腸胚時期，內(nèi)細胞團表層的細胞形成 外胚層 ，下方的細胞形成 內(nèi)胚層 。滋養(yǎng)層則發(fā)育為胎兒的 胎膜 和 胎盤 。由內(nèi)胚層包圍的囊腔叫 原腸腔 。
3.2 體外受精和早期胚胎培養(yǎng)
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)育為 早期胚胎 后，再經(jīng) 移植 產(chǎn)生后代的技術(shù)。
2.對于小型家畜，卵母細胞的采集采用的主要方法是：用 促性腺激素 處理，使其排出更多的卵子，然后從 輸卵管 中取出卵子，直接與獲能的 精子 在體外受精。
3.對于大型家畜，卵母細胞的采集采用的主要方法是：從屠宰場已經(jīng)屠宰的母畜的卵巢中采集 卵母細胞 ，也可以借助超聲波探測儀、內(nèi)窺鏡或腹腔鏡等工具，直接從活體動物的卵巢中吸取 卵母細胞 。
4.收集精子的方法有 假陰道法 、 手握法 和 電刺激法 。
5.通常采用的精子體外獲能的方法有 培養(yǎng)法 和 化學(xué)誘導(dǎo)法 。
3.3 胚胎工程的應(yīng)用及前景
1.胚胎移植是指將雌性動物的早期胚胎，或者通過 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體內(nèi)，使之繼續(xù)發(fā)育成為新個體的技術(shù)。其中提供胚胎的個體稱為 供體 ，接受胚胎的個體稱為 受體 。
2.胚胎移植的生理學(xué)基礎(chǔ)：
?、俟?、受體生殖器官的 生理變化 是相同的，為供體的胚胎移入受體提供了相同的生理環(huán)境。
②哺乳動物的早期胚胎形成后，在一定時間內(nèi)不會與母體子宮建立 組織 上的聯(lián)系，而處于 游離狀態(tài) ，這就為胚胎的收集提供了可能。
?、凼荏w對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生 免疫排斥 反應(yīng)，這為胚胎在受體子宮內(nèi)的存活提供了可能。
?、芄w胚胎可與受體子宮建立正常的 生理 和 組織 上的聯(lián)系，且移入受體的供體胚胎的 遺傳特性 在孕育過程中不受任何影響。
3.胚胎移植主要包括對供、受體的 選擇和處理 ，配種或 進行人工授精 ，對胚胎的收集、檢查、培養(yǎng)或保存，對胚胎進行 移植 以及 檢查 等步驟。
4.胚胎分割是指采用 機械 方法將早期胚胎切割成2等份、4等份、8等份等，經(jīng)移植獲得 同卵雙胎 或 多胎 的技術(shù)。
5.在進行胚胎分割時，應(yīng)選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的 桑椹胚 或 囊胚 。在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內(nèi)細胞團 均等分割 。
6.胚胎分割的局限性： 同卵分割成功的比例很小，難以做到均等分割 。
7.哺乳動物的胚胎干細胞是從 早期胚胎 或 原始性腺 中分離出來的一類細胞。在形態(tài)上，表現(xiàn)為 體積 小、 細胞核 大、 核仁 明顯;在功能上，具有發(fā)育的 全能 性，即可分化為成年動物體內(nèi)的任何一種組織細胞。
8.胚胎干細胞可以用于治療人類的某些頑癥;培育出 人造組織器官 ;揭示 細胞分化 和 細胞凋亡 的機理。
專題5 生態(tài)工程
5.1 生態(tài)工程的基本原理
1.歷史背景：1987年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展委員會在《我們共同的未來》中提出了“ 可持續(xù)發(fā)展 ”的戰(zhàn)略思想。其基本內(nèi)容是 經(jīng)濟發(fā)展 不僅要滿足當(dāng)代人的需要，還要不危害后代人的 發(fā)展能力 ;生態(tài)效益應(yīng)和 社會效益 與 經(jīng)濟增長 協(xié)同考慮。在這種形勢下， 生態(tài)工程 得到了迅速的發(fā)展。
2.生態(tài)工程：就是遵循自然界 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 與 生態(tài)效益 的同步發(fā)展。其特點是 少消耗 、 多效益 、 可持續(xù) 。
3.生態(tài)經(jīng)濟：主要是通過 循環(huán)經(jīng)濟 的原則，使一個系統(tǒng)產(chǎn)生的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或另一系統(tǒng)的 生產(chǎn)資源 ，從而實現(xiàn) 廢棄物的資源化 。其基本手段之一是 生態(tài)工程 。
4.生態(tài)工程的基本原理： 物質(zhì)循環(huán)再生原理 、 物種多樣性原理 、 協(xié)調(diào)與平衡原理 、 整體性原理 、 系統(tǒng)學(xué)與工程學(xué)原理 等。
5.協(xié)調(diào)與平衡原理：生物體既能 適應(yīng) 一定的環(huán)境，也能影響環(huán)境，所以在生態(tài)工程建設(shè)中需要處理好生物與環(huán)境的 協(xié)調(diào)與平衡 ，需要考慮環(huán)境的 承載力 。
6.整體性原理：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，還要考慮到 經(jīng)濟 和 社會 對系統(tǒng)的影響力。
7.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：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。
8.系統(tǒng)的整體性原理：系統(tǒng)各組分之間只有保持適當(dāng)?shù)摹”壤￡P(guān)系，才能順利完成 能量 、 物質(zhì) 、 信息 等的轉(zhuǎn)換和流通，并實現(xiàn) 總體功能 大于 各部分功能之和 的效果。
9.沼氣工程：沼氣工程可以有效地解決農(nóng)村的 燃料 、 飼料 、 肥料 “三料”問題，實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的分層分級利用。
5.2 生態(tài)工程的實例和發(fā)展前景
1.農(nóng)村綜合發(fā)展型生態(tài)工程：
(1)問題：如何在 人多地少 、 資源有限 的條件下提高 生態(tài) 效益、 經(jīng)濟 效益和 社會 效益。
(2)對策：建立以 沼氣工程 為中心的物質(zhì)多級循環(huán)利用工程。
(3)案例：北京郊區(qū)的 竇店村綜合發(fā)展生態(tài)工程 。
2.小流域綜合治理生態(tài)工程：
(1)問題：小流域地區(qū)的 水土流失 嚴重。
(2)對策：依據(jù) 整體性 原理、 協(xié)調(diào)與平衡 原理和 工程學(xué) 原理等進行小流域綜合治理。
(3)案例：甘肅隴南地區(qū)的 “九子登科”小流域治理模式 。
3.大區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程：
(1)問題：由于 過度樵采 、 過度放牧 、 盲目開墾 等原因?qū)е峦恋貒乐亍』哪』?/p>
(2)對策：實施 森林 或 草原 恢復(fù)生態(tài)工程、 水土保持 生態(tài)工程等。
(3)案例： 退耕還林還草 生態(tài)工程、 防沙治沙 生態(tài)工程和 三北防護林 生態(tài)工程等。
4.濕地生態(tài)恢復(fù)工程
(1)問題：濕地面積 縮小 ，導(dǎo)致氣候 變劣 、地下水位 下降 、生物 多樣性 減少等。
(2)對策：采用 工程 和 生物措施 相結(jié)合的方法，使?jié)竦氐靡曰謴?fù)。
(3)案例： 鄱陽湖 濕地恢復(fù)生態(tài)工程。
5.礦區(qū)廢棄地的生態(tài)恢復(fù)工程：
(1)問題：開礦造成 土體 、 土壤 、 植被 和 生態(tài)系統(tǒng) 的破壞，以及 重金屬 污染等。
(2)對策：采取 制造表土 、 多層覆蓋 、 特殊隔離 、 土壤侵蝕控制 和 植被生態(tài)恢復(fù) 等措施。
(3)案例：赤峰市 元寶山礦區(qū) 生態(tài)恢復(fù)工程。
6.城市環(huán)境生態(tài)工程：
(1)問題：城市的快速發(fā)展造成 垃圾(固體物) 污染、 大氣 污染和 噪聲 污染等。
(2)對策：城市規(guī)劃和布局做到 城市生態(tài) 分區(qū);推廣 環(huán)境友好 技術(shù)和 低污染清潔型生產(chǎn) 工藝;進行廢棄物的 資源化 利用;建立健全 法制 進行監(jiān)督等。
(3)案例： 污水 處理技術(shù)和固體廢棄物的 資源化 利用。
7.生態(tài)工程的發(fā)展前景：
(1)建造“生物圈2號”的目的是驗證人類在 離開地球 的情況下，利用 人工生態(tài) 工程，僅僅依靠太陽能，能否維持生存。
(2)我國面臨的生態(tài)危機是 環(huán)境污染 、 人口增長 、環(huán)境資源破壞和 能源短缺 等問題結(jié)合在一起形成的“并發(fā)癥”。
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