2021年高考生物一輪復(fù)習(xí)選修三全冊基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)提綱

2021年高考生物一輪復(fù)習(xí)選修三全冊基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)提

綱（完整版）

第一章基因工程

第一節(jié)基因工程概述

基因工程的概念

操操操

基本過程結(jié)果

作環(huán)境作對(duì)象作水平

生基分剪切f拼接f導(dǎo)人類需要的基因

物體外因子水平入f表達(dá)產(chǎn)物

由于基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行操作,因此又叫做重組DNA技術(shù)。

二.基因工程的基本工具

（一）“分子手術(shù)刀”一一限制性核酸內(nèi)切酶（簡稱限制酶）

1.來源：主要是從原核生物中分離純化出來的。

2.功能：能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定的核音酸序列,并且使每一條鏈

中特定部位的兩

個(gè)核昔酸之間的磷酸二酯鍵斷開。

3.結(jié)果：經(jīng)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。

（二）“分子針線”一一DNA連接酶

1.分類：根據(jù)酶的來源不同，可分為E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類

2.功能：恢復(fù)被限制酶切開了的兩個(gè)核昔酸之間的磷酸二酯鍵。

★兩種DNA連接酶（E?coliDNA連接酶和T4DNA連接酶）的比較:

①相同點(diǎn)：都縫合磷酸二酯鍵

②區(qū)別：E.coliDNA連接酶來源于大腸桿菌，只能使黏性末端之間連接;

T4DNA連接酶能縫合兩種末端,但連接平末端之間的效率較低。

★DNA連接酶與DNA聚合酶作用的比較

DNA連接酶DNA聚合酶

不連接雙鏈單鏈

同點(diǎn)的DNA

模板不要模板要模板

連接2個(gè)DNA片單個(gè)脫氧核甘酸加到已存

的對(duì)象段；在的單鏈DNA片段上

相作用形成磷酸二酯鍵

同點(diǎn)實(shí)質(zhì)

化學(xué)蛋白質(zhì)

本質(zhì)

（三）“分子運(yùn)輸車”---載體

1.載體具備的條件：

①能在受體細(xì)胞中復(fù)制并穩(wěn)定保存;

②具有一至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),供外源DNA片段插入；

③具有標(biāo)記基因,供重組DNA的鑒定和選擇。

2.基因工程常用的載體有：質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)、植物病毒等。

最早應(yīng)用的載體是質(zhì)粒，它是細(xì)菌細(xì)胞中的一種很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。

三.基因工程的基本過程w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

(-)獲得目的基因(目的基因的獲取)

1.獲取方法主要有兩種：①從自然界中已有的物種中分離出來，如可從基因文

庫中獲取。

②用人工的方法合成。

★獲得原核細(xì)胞的目的基因可采取直接分離,獲取真核細(xì)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轉(zhuǎn)錄法和化學(xué)合成法。

2.利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因

(1)PCR的含義：是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)。

(2)目的：獲取大量的目的基因

(3)原理：DNA雙鏈復(fù)制

(4)過程：第一步：加熱至90?95CDNA解鏈為單鏈;

第二步：冷卻到55?60℃,引物與兩條單鏈DNA結(jié)合;

第三步：加熱至70?75℃,熱穩(wěn)定DNA聚合酶從引物起始進(jìn)行互

補(bǔ)鏈的合成。

(5)特點(diǎn)：指數(shù)形式擴(kuò)增

(二)制備重組DNA分子(基因表達(dá)載體的構(gòu)建)

1.重組DNA分子的組成：除了目的基因外，還必須有標(biāo)記基因。

★標(biāo)記基因的作用：鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基

因的細(xì)胞篩選出來。

2.方法：同種限制酶分別切割載體和目的基因，再用DNA連接酶把兩者連接。

(三)轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)

1.轉(zhuǎn)化的概念：是目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表

達(dá)的過程。

2.常用的轉(zhuǎn)化方法：

①將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞：采用最多的方法是農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)（農(nóng)桿菌

轉(zhuǎn)化法），其次還有基因槍介導(dǎo)轉(zhuǎn)化技術(shù)（基因

槍法）和花粉管通道技術(shù)（花粉管通道法）。

②將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞：最常用的方法是顯微注射技術(shù)。此方法的受體細(xì)

胞多是受精卵。

③將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞：Ca+處理法。

（四）篩選出獲得目的基因的受體細(xì)胞、培養(yǎng)受體細(xì)胞并誘導(dǎo)目的基因的表達(dá)（目

的基因的檢測與鑒定）

1.首先要檢測轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因,方法是采用

DNA分子雜交技術(shù)。

2.其次還要檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA,方法是采用DNA分子雜交技術(shù)。

3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋是貢,方法是采用抗原一抗體雜交技術(shù)。

4.有時(shí)還需進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。如抗蟲或抗病的鑒定等。

第二節(jié)基因工程的應(yīng)用

1.運(yùn)用基因工程改良動(dòng)植物品種最突出的優(yōu)點(diǎn)是：能打破常規(guī)育種難以突破的

物種之間的界限。

2.基因工程的應(yīng)用

（1）植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉(zhuǎn)基因植物,利用轉(zhuǎn)基因改良植物的品

質(zhì)。

(2)動(dòng)物基因工程：提高動(dòng)物生長速度來提高產(chǎn)品產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì),用轉(zhuǎn)

基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物,用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物作器官移植的供體等。

(3)基因診斷和基因治療：

基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測的方法來判斷患者是否出現(xiàn)了

基因異?；驍y帶病

原體。

基因治療：指利用正?；蛑脫Q或彌補(bǔ)缺陷基因的治療方法。

實(shí)例：ADA基因缺陷癥的基因治療

第三節(jié)蛋白質(zhì)工程

1.蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)：根據(jù)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系,通過改造基因,

以定向改造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自然界不存在的、具

有優(yōu)良特性的蛋白質(zhì)。

2.蛋白質(zhì)工程的基本原理

預(yù)期蛋白質(zhì)功能f測定蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)f推測應(yīng)有的氨基酸序列T找到

對(duì)應(yīng)的脫氧核昔酸序列(基因)f具有預(yù)期功能的蛋白質(zhì)

3.蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用

(1)通過改造酶的結(jié)構(gòu)，有目的地提高蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。

(2)合成嵌合抗體。

(3)改變蛋白質(zhì)的活性。

★蛋白質(zhì)工程與基因工程區(qū)別

蛋白質(zhì)工程基因工程

實(shí)質(zhì)通過改造基因,以定向改將目的基因從供體轉(zhuǎn)移到受

造天然蛋白質(zhì)，甚至創(chuàng)造自體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞中表達(dá)

然界不存在的蛋白質(zhì)

結(jié)果合成自然界不存在的蛋只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋

白質(zhì)白質(zhì)

聯(lián)系蛋白質(zhì)工程是在基因工程基礎(chǔ)上，延伸出的第二代基因工

程

第二章細(xì)胞工程

第一節(jié)植物細(xì)胞工程

【基礎(chǔ)梳理】

一、植物組織培養(yǎng)

1、植物細(xì)胞的全能性

(1)生物細(xì)胞的全能性

生物體細(xì)胞一般都是受精卵經(jīng)有絲分裂形成，因而都含有生物一整套遺

傳物質(zhì)，都具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。但在生物體上有時(shí)不能表現(xiàn)出其全能

性，只能通過分化形成不同的組織、器官，這是在特定的環(huán)境、激素等的影響

下基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。

(2)植物細(xì)胞具有全能性的原因

植物體的全部體細(xì)胞都是從受精卵經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的，具有發(fā)育成完

整個(gè)體所必需的全套遺傳物質(zhì)。

(3)細(xì)胞表現(xiàn)其全能性的條件

離體、無菌、一定的營養(yǎng)條件、植物激素誘導(dǎo)、環(huán)境條件(脫分化避光,

再分化需光)。

(4)全能性的大小

受精卵全能性最大；高度分化的植物細(xì)胞具有全能性；高度特化的動(dòng)物體

細(xì)胞的全能性受到限制，它的細(xì)胞核仍保持著全能性。

全能性表達(dá)的難易程度：受精卵＞生殖細(xì)胞〉體細(xì)胞；植物細(xì)胞〉動(dòng)物細(xì)

胞。

2、植物組織培養(yǎng)

(1)理論基礎(chǔ)(原理)：細(xì)胞全能性

(2)核心：脫分化形成愈傷組織和愈傷組織再分化。

(3)過程：

|植物體|也*外植體

(離體根、莖、葉等)

(營養(yǎng)'激素、瓊脂)

(4)培養(yǎng)基的成分

水分、無機(jī)鹽、碳源、維生素、生長調(diào)節(jié)劑(細(xì)胞分裂素和生長素)、有機(jī)添

加物等。

(5)進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí)需要注意的問題

①所以實(shí)驗(yàn)用具嚴(yán)格滅菌。

②接種過程嚴(yán)格的無菌操作。

③愈傷組織培養(yǎng)：最初避光培養(yǎng)，后期見光培養(yǎng)。

④試管苗培養(yǎng)：先要進(jìn)行生芽培養(yǎng)，再進(jìn)行生根培養(yǎng)，試管苗培養(yǎng)要在光

照條件下進(jìn)行。

r(1)植物快速繁殖：優(yōu)點(diǎn)是取材少，周期短，繁殖率高，便于自動(dòng)化

管理。

(2)培育無病毒植株：所用材料是植物分生組織(根尖、莖尖)的生

長點(diǎn)細(xì)胞。原因：分生區(qū)極少感染病毒，甚至無病毒

(3)制造人工種子：①取材：胚狀體②特殊加工：加入某些農(nóng)藥、微

生物、除草劑③優(yōu)點(diǎn)：育種周期短、便于貯藏和運(yùn)輸④缺點(diǎn):

3、植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用

抗菌性差、萌發(fā)率低。

二、植物細(xì)胞培養(yǎng)

(1)概念：在實(shí)驗(yàn)室工廠化生產(chǎn)的條件下，將組織培養(yǎng)過程中形成的愈傷組織

或其他易分散的組織置于液體培養(yǎng)基中，進(jìn)行懸浮培養(yǎng),得到分散游離的

懸浮細(xì)胞,通過繼代培養(yǎng)使細(xì)胞增殖,從而獲得大量的細(xì)胞群體的一種技

術(shù)。

(2)與植物組織培養(yǎng)的關(guān)系

①植物組織培養(yǎng)是植物細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

②目的不同：

植物組織培養(yǎng)的目的是得到更多的植物體,植物細(xì)胞培養(yǎng)的目的是獲得

人類所需的細(xì)胞。

(3)實(shí)例：成功地培養(yǎng)紅豆杉的細(xì)胞,從中提取出重要的抗肥亶藥物一一紫杉

醇。

三、植物體細(xì)胞雜交技術(shù)

1、概念：是將不同種植物體細(xì)胞，在一定條件下融合成雜種細(xì)胞，并把雜種細(xì)

胞培養(yǎng)成新的植物體的技術(shù)。

2、理論基礎(chǔ)（原理）：植物細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜的流動(dòng)性。

3、過程

白菜細(xì)胞白菜原生質(zhì)體

甘藍(lán)細(xì)胞甘藍(lán)原生質(zhì)體

4、注意

（1）去除細(xì)胞壁的方法為酶解法：利用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞壁。

（2）誘導(dǎo)融合的方法：①物理法包括離心、振動(dòng)、電刺激等。

②化學(xué)法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導(dǎo)劑。

（3）原生質(zhì)體融合后的細(xì)胞是雜種細(xì)胞,利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)把雜種細(xì)胞培

養(yǎng)成雜種植株。

（4）融合完成的標(biāo)志：雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁;

（5）雜種細(xì)胞再生出細(xì)胞壁的檢測方法：植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原。

5、意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。

第三節(jié)動(dòng)物細(xì)胞工程

【基礎(chǔ)梳理】

一、動(dòng)物細(xì)胞與組織培養(yǎng)

1、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)

(1)概念：動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)就是從動(dòng)物機(jī)體中取出相關(guān)的組織，將它分散成單個(gè)

細(xì)胞,然后放在適

宜的培養(yǎng)基中,讓這些細(xì)胞生長和繁殖。

(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的過程

用胰蛋白酶處理具池培蕊重新用胰蛋白酶處理

--------A單個(gè)細(xì)胞洗?、稀釋:分裝原代培養(yǎng)分散成單個(gè)%胞傳代培養(yǎng)

剪碎

有貼壁生長現(xiàn)象(10代左右)

(3)細(xì)胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細(xì)胞很快就貼附在瓶壁上,稱為細(xì)胞

貼壁。細(xì)胞數(shù)目不斷增多，當(dāng)貼壁細(xì)胞分裂生長到表面相互抑制時(shí),細(xì)胞

就會(huì)停止分裂增殖,這種現(xiàn)象稱為細(xì)胞的接觸抑制。

(4)原代培養(yǎng)和傳代培養(yǎng)

①原代培養(yǎng)：直接從動(dòng)物體內(nèi)取出的組織塊，用胰蛋白酶使其分散成單個(gè)

細(xì)胞，然后用培養(yǎng)基配成一定濃度的細(xì)胞懸浮液，轉(zhuǎn)入培養(yǎng)瓶中進(jìn)行培養(yǎng)的過

程。

②傳代培養(yǎng)：原代培養(yǎng)到一定程度，細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)接觸抑制，如果還要繼續(xù)

進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，就要用胰蛋白酶使細(xì)胞從瓶壁上脫離下來，重新分散成細(xì)胞懸

浮液，分裝到多個(gè)培養(yǎng)瓶中繼續(xù)培養(yǎng)的過程。

(5)細(xì)胞株和細(xì)胞系

①細(xì)胞株：原代培養(yǎng)的細(xì)胞一般傳至10代左右，細(xì)胞的分裂就會(huì)出現(xiàn)停

滯，大部分細(xì)胞衰老死亡。但是極少數(shù)的細(xì)胞能夠度過“危機(jī)”而繼續(xù)傳下去，

這些存活的細(xì)胞一般能傳代40?50代，這種傳代細(xì)胞叫做細(xì)胞株。細(xì)胞株的細(xì)

胞的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生改變。

②細(xì)胞系：當(dāng)細(xì)胞傳至50代以后不能再傳下去。但是有部分細(xì)胞的遺傳

物質(zhì)發(fā)生了改變，并且?guī)в邪┳兊奶攸c(diǎn)，從而有可能在培養(yǎng)的條件下無限制地

傳代下去，這種傳代細(xì)胞稱為細(xì)胞系。

(6)所需條件

①無菌、無毒的環(huán)境:培養(yǎng)液應(yīng)進(jìn)行無菌處理。通常還要在培養(yǎng)液中添加一定

量的抗生素,以防培養(yǎng)過程中的污染。此外，應(yīng)定期更

換培養(yǎng)液，防止代謝產(chǎn)物積累對(duì)細(xì)胞自身造成危害。

②營養(yǎng):合成培養(yǎng)基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機(jī)鹽、微量元素等。

通常需加入血清、血漿等天然成分。

③溫度:適宜溫度：哺乳動(dòng)物多是36.5℃+0.5℃；pH：7.2?7.4。

④氣體環(huán)境:95%空氣+5%CO2。O2是細(xì)胞代謝所必需的,CO?的主要作用是維持培

養(yǎng)液的pH。

(7)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用

①可有助于生產(chǎn)許多有重要價(jià)值的生物制品。如制備病毒疫苗、制備單克隆抗

體。

②可以進(jìn)行有毒物質(zhì)和藥物的檢測。

③大面積燒傷或燙傷病人的皮膚移植。

④培養(yǎng)醫(yī)學(xué)研究的各種細(xì)胞，有助于細(xì)胞全能性的揭示、細(xì)胞周期及其調(diào)控等

基礎(chǔ)研究的進(jìn)行。

2.動(dòng)物組織培養(yǎng)

動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)與動(dòng)物組織培養(yǎng)方法類似，主要區(qū)別是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中需

要用胰蛋白酶等使組織塊中的細(xì)胞離散,而動(dòng)物組織培養(yǎng)過程中不需要使用胰

蛋白酶等。

二、細(xì)胞核移植技術(shù)和動(dòng)物體細(xì)胞克隆

1、概念：是一種利用顯微操作技術(shù)將某種動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核移入同種或異種動(dòng)

物的去除細(xì)胞核的成熟卵細(xì)胞內(nèi)放入技術(shù)。

2、種類

哺乳動(dòng)物核移植可以分為胚胎細(xì)胞核移植（比較容易）和體細(xì)胞核移植（比

較難）。

3、體細(xì)胞核移植的大致過程是（克隆羊?yàn)槔?/p>

軋朦勤的板

注：選用去核卵（母）細(xì)胞的原因：卵（母）細(xì)胞比較

大，容易操作;卵（母）細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)多，營養(yǎng)豐富。

*如先奧I

4、體細(xì)胞核移植技術(shù)（克隆技術(shù)）的應(yīng)用：電脈沖找及

一期產(chǎn)胎

（1）加速家畜遺傳改良進(jìn)程，促進(jìn)良畜群繁育；1一嬴饗植

另一頭母號(hào)早的于言

（2）保護(hù)瀕危物種，增大存活數(shù)量；

坤.由it

（3）生產(chǎn)珍貴的醫(yī)用蛋白；獲結(jié)4.多種

（4）作為異種移植的供體；

（5）用于組織器官的移植等。

5、體細(xì)胞核移植技術(shù)存在的問題:

克隆動(dòng)物存在著健康問題、表現(xiàn)出遺傳和生理缺陷等。

三、動(dòng)物細(xì)胞融合單克隆抗體

1、動(dòng)物細(xì)胞融合

(1)概念：動(dòng)物細(xì)胞融合也稱細(xì)胞雜交,是指兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)物細(xì)胞結(jié)合形成一

個(gè)細(xì)胞的過程。融合后形成的具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)

胞，稱為雜交細(xì)胞。

(2)過程：動(dòng)物細(xì)胞融合與植物原生質(zhì)體融合的原理基本相同，誘導(dǎo)動(dòng)物細(xì)胞

融合的方法與植物原生質(zhì)體融合的方法類似，常用的誘導(dǎo)因素有聚乙二醇、

滅活的病毒、電刺激等。

(3)動(dòng)物細(xì)胞融合的意義：克服了遠(yuǎn)緣雜交的不親和性,成為研究細(xì)胞遺傳、

細(xì)胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。

2、單克隆抗體

(1)抗體：一個(gè)B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體比

量低、純度低、特異性差。

(2)單克隆抗體的制備過程

瞰巴金鹿

說明：

(1)融合形成的雜交細(xì)胞有多種，若僅考慮兩個(gè)細(xì)胞的融合，僅有3種雜交細(xì)

胞。

(2)整個(gè)制備過程要經(jīng)過兩次篩選。第一次用特定的選擇培養(yǎng)基從融合的細(xì)胞

中篩選出雜交瘤細(xì)胞。第二次在多孔培養(yǎng)板上培養(yǎng)，篩選出能產(chǎn)生特異性抗體

的細(xì)胞群。

(3)雜交瘤細(xì)胞的特點(diǎn)：既能迅速大量繁殖,又能產(chǎn)生專一的抗體。

(4)單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)：特異性強(qiáng)，靈敏度高，并能大量制備。

3、單克隆抗體技術(shù)的應(yīng)用

①作為診斷試劑:準(zhǔn)確識(shí)別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異

性結(jié)合，具有準(zhǔn)確、高效、簡易、快速的優(yōu)點(diǎn)。

②用于治療疾病和運(yùn)載藥物:主要用于治療癌癥治療,可制成“生物導(dǎo)彈”，

也有少量用于治療其它疾病。

【疑難解析】動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)與植物體細(xì)胞雜交的比較

項(xiàng)目植物細(xì)胞雜交(番茄馬鈴薯植株)動(dòng)物細(xì)胞融合(單克隆抗體)

原生質(zhì)體的制備（酶正常小鼠的處理（注射滅活

第1步

解法）抗原）

原生質(zhì)體的融合（物

第2步動(dòng)物細(xì)胞融合（物化生法）

化法）

過程

雜種細(xì)胞的篩選和培

第3步雜交瘤細(xì)胞的篩選和培養(yǎng)

養(yǎng)

提純單克隆抗體（特異性強(qiáng)、

第4步雜種植株誘導(dǎo)與鑒定

靈敏度高）

原理/

細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全細(xì)胞膜的流動(dòng)性、細(xì)胞

理論基

能性增殖

礎(chǔ)

融合前酶解法除去細(xì)胞壁：纖維素酶、注射特定抗原法免疫處理正

處理果膠酶常小鼠

促融因物理法：電激、離心、振動(dòng)物化法：與植物相同

子化學(xué)法：聚乙二醇、CaCb等生物法：滅活的仙臺(tái)病毒

（1）克服有性遠(yuǎn)緣雜交不親和性

（1）制備單克隆抗體

意義和（2）克服有性雜交的母系遺傳，獲

（2）有助于疾病的診斷、治

用途得細(xì)胞質(zhì)基因的雜合子，是研究

療、預(yù)防

細(xì)胞質(zhì)遺傳的有力手段

第四章生態(tài)工程

第一節(jié)生態(tài)過程的原理和類型

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1、簡述生態(tài)工程的概念，關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)（A）

2、簡述生態(tài)工程的注意原理（A）

3、嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對(duì)策（A）

【知識(shí)梳理】

一、生態(tài)工程的概念

1、概念：是指應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生和物質(zhì)循環(huán)再生原理、結(jié)構(gòu)和功能協(xié)調(diào)

原則，結(jié)合經(jīng)系統(tǒng)分析的最優(yōu)化方法而設(shè)計(jì)的促進(jìn)物質(zhì)被分層多級(jí)利用的生產(chǎn)

工藝系統(tǒng)。

2、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(dá)到

經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。（少消耗、多效益、可持續(xù)）

2、實(shí)例：農(nóng)林牧副漁一體化生態(tài)工程

依據(jù)生態(tài)學(xué)基本原理，其關(guān)鍵是調(diào)控系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)行優(yōu)化組

合，提高生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)再生和能量轉(zhuǎn)化的能力，充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)的潛力，盡

量充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢棄物以及時(shí)間、空間和營養(yǎng)生態(tài)位，提高

整體的綜合效益。

3、（人教版）生態(tài)經(jīng)濟(jì)：主要是通過實(shí)行“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的原則，使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)

出的污染物，能夠成為本系統(tǒng)或者另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料，從而實(shí)現(xiàn)廢棄物的

資源化，而實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)最重要的手段之一就是生態(tài)工程。

二、生態(tài)工程的原理（蘇教版）

生態(tài)工程主要由生物種群、生物群落和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成。生態(tài)工程構(gòu)建和運(yùn)行

的主要依據(jù)是生態(tài)學(xué)基本原理。這些基本原理主要包括物種共生、生態(tài)位、食

物鏈、物種多樣性等。

物種共生原理：自然界中任何一種生物都不能離開其他生物而單獨(dú)生存和繁

衍，這種關(guān)系是自然界中生物之間長期進(jìn)化的結(jié)果，包括共生、競爭等多種關(guān)

系，構(gòu)成了生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)和反饋機(jī)制。

生態(tài)位原理：生態(tài)系統(tǒng)中各種生物都占有一定的生態(tài)位。在生態(tài)系統(tǒng)中，合

理利用生態(tài)位原理，可以構(gòu)建一個(gè)具有多層次、多種群的穩(wěn)定而有效的生態(tài)系

統(tǒng)。

食物鏈原理：是實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞的基礎(chǔ)，也

是生態(tài)工程所利用的物種共生原理的基礎(chǔ)。

物種多樣性原理：生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性越高，生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定。

生態(tài)工程的設(shè)計(jì)還必須遵循社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本規(guī)律，運(yùn)用系統(tǒng)工程

的理論和方法來指導(dǎo)生態(tài)工程的實(shí)現(xiàn)和管理。

在生態(tài)工程中除了必須遵循上述各種基本原理外，還要考慮通過適當(dāng)滿足物

種生存、生長或繁殖的環(huán)境條件來提高物種的適應(yīng)能力。

【補(bǔ)充說明】生態(tài)工程所遵循的基本原理（人教版）

1、物質(zhì)循環(huán)再生原理

物質(zhì)能夠在各類生態(tài)系統(tǒng)中，進(jìn)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(jí)利用，從而達(dá)到取之不盡、用之不竭的效果。

2、物種多樣性原理：一般而言，物種繁多而復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的抵抗力

穩(wěn)定性。

生物多樣性高，可以為各類生物的生存提供多種機(jī)會(huì)和條件。眾多的生物

通過食物鏈關(guān)系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產(chǎn)生或容納更多的生

物量，提高系統(tǒng)生產(chǎn)力。即使某個(gè)物種由于某種原因而死亡，也會(huì)很快有其他

物種占據(jù)它原來的生態(tài)位置，從而避免了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或功能的失衡。

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，除了考慮生物的生態(tài)適應(yīng)性外，還需要考

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。

4、整體性原理

人類處在一個(gè)社會(huì)一經(jīng)濟(jì)一自然復(fù)合而成的巨大系統(tǒng)中。進(jìn)行生態(tài)工程建設(shè)

時(shí)，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(jì)和社會(huì)

等系統(tǒng)的影響力。除此之外，社會(huì)習(xí)慣、法律制度等也都對(duì)生態(tài)工程建設(shè)有著

重要影響。建立在對(duì)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)。

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：

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(dá)

到改善系統(tǒng)功能的目的。

(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)化和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。

三、生態(tài)工程的類型

根據(jù)性質(zhì)和設(shè)計(jì)目標(biāo)的不同，生態(tài)工程可分為不同的類型。例如，具有農(nóng)業(yè)

生態(tài)保護(hù)性質(zhì)并以農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程；以環(huán)境保護(hù)為目標(biāo)的林

業(yè)生態(tài)工程，包括水土保持生態(tài)工程、防風(fēng)固沙生態(tài)工程、水源涵養(yǎng)生態(tài)工程、

城市綠化和園林生態(tài)工程等；以治理環(huán)境污染為目標(biāo)的治污生態(tài)工程，包括污

水治理生態(tài)工程、城市垃圾處理生態(tài)工程、湖泊和水源地治理生態(tài)工程等。

實(shí)例1：“人工濕地”生態(tài)工程。

(1)濕地是開放水域和陸地之間過渡性的生態(tài)系統(tǒng)，其重要特點(diǎn)之一是生物多

樣性豐富。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的凈化功能，被譽(yù)為“地球之腎”。

(2)“人工濕地”是模擬自然濕地的人工生態(tài)系統(tǒng)。它的組成成分包括土壤、

各類水生植物(浮水植物、挺水植物和沉水植物)和水等。

(3)“人工濕地”對(duì)污水的凈化作用是通過不同類型的水生植物和微生物的共

同作用實(shí)現(xiàn)的。水生植物除了能吸收、轉(zhuǎn)化污水中的N、P等物質(zhì)外，還能促進(jìn)

細(xì)菌等微生物對(duì)污水的處理和凈化。在“人工濕地”生態(tài)系統(tǒng)中，對(duì)廢水凈化

起作用的是微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用以及相關(guān)的物理、化學(xué)作用，如沉淀、吸

附、過濾等。

實(shí)例2：礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)工程

(1)礦山廢棄地是指因采礦活動(dòng)而遭破壞且不經(jīng)治理便無法使用的土地。它包

括開采后的廢石碓、大量采礦而形成的開采廢棄地、選礦剩余物造成的污染地

等。

(2)礦山廢棄地的危害：不僅毀壞和污染大片森林、草地和農(nóng)田，還造成水土

大量流失，有的甚至成為巨大的污染源。

(3)礦山廢棄地的生態(tài)修復(fù)：關(guān)鍵在于植被恢復(fù)，以及為其所必需的土壤微生

物群落的重建(人教版)。在植被恢復(fù)過程中要注意選擇生長快、抗逆性強(qiáng)的樹

種，優(yōu)先選擇固氮樹種，盡量選擇適應(yīng)性強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種和先鋒樹種，注意樹種

的多功能效益。

實(shí)例3：林業(yè)生態(tài)工程

(1)林業(yè)生態(tài)工程是環(huán)境與生態(tài)保護(hù)、修復(fù)和改善的重要組成部分。它是在維

護(hù)環(huán)境與發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)下，以優(yōu)化土地利用為基礎(chǔ)，以發(fā)揮水土資源和生物

資源生產(chǎn)潛力為依據(jù)，形成各林種、各樹種的合理配置和組合，充分利用多林

種、多樹種生物群體的多功能和多效益特點(diǎn)，建設(shè)功能完善、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)

身效的生態(tài)系統(tǒng)。

(2)我國先后批準(zhǔn)建設(shè)了十大林業(yè)生態(tài)工程，特別是三北防護(hù)林體系建設(shè)工程、

長江中上游防護(hù)林體系建設(shè)工程、太行山綠化工程、黃河中上游防護(hù)林體系建

設(shè)工程等。

第二節(jié)關(guān)注生態(tài)工程的建設(shè)

【知識(shí)梳理】

一、生態(tài)工程建設(shè)的基本過程

1、遵循的原理

生態(tài)工程建設(shè)既要遵循生態(tài)學(xué)原理，也要遵循適應(yīng)性原則和高效益原則，

即在強(qiáng)調(diào)可行性的前提下，突出社會(huì)一經(jīng)濟(jì)一自然生態(tài)系統(tǒng)的整體與功能，以

生態(tài)建設(shè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，并將環(huán)境保護(hù)融于產(chǎn)業(yè)工程之中。

2、基本過程：包括擬定目標(biāo)與本底調(diào)查、系統(tǒng)分析、可行性評(píng)價(jià)與決策和技術(shù)

設(shè)計(jì)等。其中技術(shù)設(shè)計(jì)是整個(gè)生態(tài)工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。

擬定目標(biāo)與本底調(diào)查：設(shè)計(jì)時(shí)必須強(qiáng)調(diào)社會(huì)一經(jīng)濟(jì)一自然生態(tài)系統(tǒng)整體協(xié)調(diào)

的目標(biāo)。本底調(diào)查的內(nèi)容包括自然資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)境條件。

系統(tǒng)分析：是生態(tài)工程可行性分析和決策的基礎(chǔ)和依據(jù)。

可行性評(píng)價(jià)與決策：通過可行性評(píng)價(jià)與決策分析，在達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益和

社會(huì)效益的同時(shí)，也達(dá)到最佳的生態(tài)效益，增加復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低

生態(tài)系統(tǒng)惡化的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)設(shè)計(jì)：通過改變食物鏈的方法，提高系統(tǒng)自身的遷移、轉(zhuǎn)化、再生物質(zhì)

和利用能量的能力，充分利用原料、產(chǎn)品、副產(chǎn)品以及時(shí)間、空間和營養(yǎng)生態(tài)

位，提高整體的綜合效益。

3、生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)的常用方法

一是食物鏈（網(wǎng)）的“相接”。即連接平行的原本不相連接的種類，形成互

利共生網(wǎng)絡(luò)，提高效率，促進(jìn)物質(zhì)的良性循環(huán)。

二是食物鏈（網(wǎng)）的“加環(huán)”。即在食物鏈（網(wǎng)）的中增加一些環(huán)節(jié)，以充

分利用原先尚未利用的那部分物質(zhì)和能量，促使物流和能流的路徑暢通，發(fā)揮

生產(chǎn)潛力，提高生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

二、我國生態(tài)工程建