1、徐州二中2011屆生物知識點匯總（選修三模塊）考點一、基因工程：基因工程的誕生、基因工程的原理及技術、基因工程的應用、蛋白質工程一基因工程的概念操作環境操作對象操作水平基本過程結果生物體外基因分子水平剪切拼接導入表達人類需要的基因產物由于基因工程是在DNA分子水平上進行操作,因此又叫做重組DNA技術。二基因工程的基本工具（一）“分子手術刀”限制性核酸內切酶（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：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。3結果：經限制酶切割產生的DNA片段末端通常有兩種形式：黏性末端和平末端。 （

2、二）“分子針線”DNA連接酶1分類：根據酶的來源不同，可分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類2功能：恢復被限制酶切開了的兩個核苷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：相同點：都縫合磷酸二酯鍵 區別：EcoIiDNA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。(三) “分子運輸車”載體1.載體具備的條件：能在受體細胞中復制并穩定保存；具有一至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入；具有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。 2.基因工程常用的載體有：

3、 質粒 、 噬菌體 和 動、植物病毒 等。最早應用的載體是質粒，它是細菌細胞中的一種很小的雙鏈環狀DNA分子。DNA連接酶與DNA聚合酶作用的比較DNA連接酶DNA聚合酶不同點連接的DNA雙鏈單鏈模板不要模板要模板連接的對象2個DNA片段單個脫氧核苷酸加到已存在的單鏈DNA片段上相同點作用實質形成磷酸二酯鍵化學本質蛋白質三基因工程的基本過程 (一) 獲得目的基因1.獲取方法主要有兩種：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。（將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體細菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同基因，稱為基因文庫，建立基因文庫，便于隨時獲取目的基因。）

4、 用人工的方法合成：常用方法有反轉錄法（根據mRNA反轉錄形成雙鏈DNA）和化學合成法（知道了蛋白質的氨基酸序列推測出mRNA,再推測出結構基因的核苷酸序列，利用游離的4種脫氧核苷酸合成DNA）獲得原核細胞的目的基因可采取直接分離（鳥槍法），獲取真核細胞的目的基因一般是人工合成。2.利用PCR（聚合酶鏈式反應）技術擴增目的基因（1）PCR的含義：是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術。 （2）目的：獲取大量的目的基因 （3）原理：DNA雙鏈復制 （4）特點：指數形式擴增 （5）過程：每一次循環都包括：第一步：加熱至9095DNA解旋鏈為單鏈（變性）；第二步：冷卻到5560，引物與兩條

5、單鏈DNA結合（退火）；第三步：加熱至7075，熱穩定DNA聚合酶從引物起始進行互補鏈的合成（延伸）。(二) 制備重組DNA分子（基因表達載體的構建，這是基因工程的核心） 1重組DNA分子（基因表達載體）的組成：除了目的基因外，還必須有啟動子（RNA聚合酶識別和結合的部位，位于基因首端）、終止子（終止信號，位于基因尾端）、標記基因（鑒定受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。）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) 轉化受體細胞（將目的基因導入受體細胞，只有這個步驟沒有發生堿基互補配對）1.轉化的概念：是目的基因進入受體細胞內，并且在

6、受體細胞內維持穩定和表達的過程。2.常用的轉化方法：將目的基因導入植物細胞：采用最多的方法是農桿菌介導轉化技術（農桿菌轉化法），其次還有基因槍介導轉化技術（基因槍法）和花粉管通道技術（花粉管通道法）。將目的基因導入動物細胞：最常用的方法是顯微注射技術。此方法的受體細胞多是受精卵。將目的基因導入微生物細胞：CaCl2處理法。（在Ca2+作用下使受體細胞變成感受態細胞，感受態細胞在基因表達載體的緩沖液中能吸收DNA分子）(四) 篩選出獲得目的基因的受體細胞、培養受體細胞并誘導目的基因的表達（目的基因的檢測與鑒定）1.首先要檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是采用DNA分子雜交技

7、術。2.其次還要檢測目的基因是否轉錄出mRNA，方法是采用DNA分子雜交技術。3.最后檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，方法是采用抗原抗體雜交技術。4.有時還需進行個體生物學水平的鑒定。如抗蟲或抗病的鑒定等。四、基因工程的應用1運用基因工程改良動植物品種最突出的優點是：能打破常規育種難以突破的物種之間的界限。2基因工程的應用 （1）植物基因工程：抗蟲、抗病、抗逆轉基因植物，利用轉基因改良植物的品質。（2）動物基因工程：提高動物生長速度來提高產品產量、改善產品品質，用轉基因動物生產藥物，用轉基因動物作器官移植的供體等。（3）基因診斷：又稱為DNA診斷，是采用基因檢測（利用放射性同位素、熒光分子等標記

8、的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理測定被檢測標本上的遺傳信息）的方法來判斷患者是否出現了基因異常或攜帶病原體。基因治療：指利用正常基因置換或彌補缺陷基因的治療方法。途徑有體內基因治療和體外基因治療。五、蛋白質工程1、實質：根據蛋白質的結構與功能之間的關系，通過改造基因，以定向改造天然蛋白質，甚至創造自然界不存在的、具有優良特性的蛋白質。2、基本原理：預期蛋白質功能測定蛋白質三維空間結構推測應有的氨基酸序列找到對應的脫氧核苷酸序列（基因）具有預期功能的蛋白質3、蛋白質工程的應用：通過改造酶的結構，有目的地提高蛋白質的熱穩定性。合成嵌合抗體。改變蛋白質的活性。4、蛋白質工程與基因工程區別蛋

9、白質工程基因工程實質通過改造基因，以定向改造天然蛋白質，甚至創造自然界不存在的蛋白質將目的基因從供體轉移到受體細胞，并在受體細胞中表達結果合成自然界不存在的蛋白質只能生產自然界已存在的蛋白質聯系蛋白質工程是在基因工程基礎上，延伸出的第二代基因工程考點二、克隆技術：植物的組織培養、動物的細胞培養與體細胞克隆、細胞融合與單克隆抗體一、植物的細胞工程 1.理論基礎（原理）：細胞全能性 全能性表達的難易程度：受精卵生殖細胞干細胞體細胞；植物細胞動物細胞2.植物組織培養技術（1）過程：離體的植物器官、組織或細胞（無菌條件下培養）愈傷組織 試管苗 植物體（2）用途：微型繁殖、作物脫毒、制造人工種子、單倍體

10、育種、細胞產物的工廠化生產。（3）地位：是培育轉基因植物、植物體細胞雜交培育植物新品種的最后一道工序。3.植物細胞培養（蘇教版）（1）概念：在實驗室工廠化生產的條件下，將組織培養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基中，進行懸浮培養，得到分散游離的懸浮細胞，通過繼代培養使細胞增殖，從而獲得大量的細胞群體的一種技術。 （2）與植物組織培養的關系： 植物組織培養是基礎。 目的不同：植物組織培養的目的是得到更多的植物體，植物細胞培養的目的是獲得人類所需的細胞（3）實例：成功地培養紅豆杉的細胞，從中提取出重要的抗腫瘤藥物紫杉醇。4.植物體細胞雜交技術（最終得到的是雜種植物）（1）過程：（

11、2）誘導融合的方法：物理法包括離心、振動、電刺激等。化學法一般是用聚乙二醇（PEG）作為誘導劑。（3）意義：克服了遠緣雜交不親和的障礙。二、動物細胞工程1. 動物細胞培養（1）概念：動物細胞培養就是從動物機體中取出相關的組織，將它用分散成單個細胞，然后放在適宜的培養基中，讓這些細胞生長和繁殖。（2）動物細胞培養的流程：取動物組織塊（動物胚胎或幼齡動物的器官或組織）剪碎用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞制成細胞懸液轉入培養瓶中進行原代培養貼滿瓶壁的細胞重新用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理分散成單個細胞繼續傳代培養。（3）細胞貼壁和接觸抑制：懸液中分散的細胞很快就貼附在瓶壁上，稱為細胞貼壁。細胞數

12、目不斷增多，當貼壁細胞分裂生長到表面相互抑制時，細胞就會停止分裂增殖，這種現象稱為細胞的接觸抑制。（4）動物細胞培養需要滿足以下條件無菌、無毒的環境：培養液應進行無菌處理。通常還要在培養液中添加一定量的抗生素，以防培養過程中的污染。此外，應定期更換培養液，防止代謝產物積累對細胞自身造成危害。營養：動物合成培養基成分：糖、氨基酸、促生長因子、無機鹽、微量元素等。通常需加入血清、血漿等天然成分。溫度：適宜溫度：哺乳動物多是36.50.5；pH：7.27.4。氣體環境：95%空氣5%CO2。O2是細胞代謝所必需的，CO2的主要作用是維持培養液的pH。（5）動物細胞培養技術的應用：制備病毒疫苗、制備單

13、克隆抗體、檢測有毒物質、培養醫學研究的各種細胞。2.動物組織培養（蘇教版）： 動物細胞培養與動物組織培養方法類似，主要區別是動物細胞培養過程中需要用胰蛋白酶等使組織塊中的細胞離散，而動物組織培養過程中不需要使用胰蛋白酶等。3.動物體細胞核移植技術和克隆動物（1）哺乳動物核移植可以分為胚胎細胞核移植（比較容易）和體細胞核移植（比較難）。（2）選用去核卵(母)細胞的原因：卵(母)細胞比較大，容易操作；卵(母)細胞細胞質多，營養豐富。（3）體細胞核移植的大致過程是：核移植胚胎移植（4）體細胞核移植技術的應用：加速家畜遺傳改良進程，促進良畜群繁育； 保護瀕危物種，增大存活數量；生產珍貴的醫用蛋白； 作

14、為異種移植的供體；用于組織器官的移植等。（5）體細胞核移植技術存在的問題：克隆動物存在著健康問題、表現出遺傳和生理缺陷等。4.動物細胞融合（1）動物細胞融合也稱細胞雜交，是指兩個或多個動物細胞結合形成一個細胞的過程。融合后形成的具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞，稱為雜交細胞。（2）動物細胞融合與植物原生質體融合的原理基本相同，誘導動物細胞融合的方法與植物原生質體融合的方法類似，常用的誘導因素有聚乙二醇、滅活的病毒、電刺激等。（3）動物細胞融合的意義：克服了遠緣雜交的不親和性，成為研究細胞遺傳、細胞免疫、腫瘤和生物生物新品種培育的重要手段。（4）動物細胞融合與植物體細胞雜交的比較：比較項

15、目細胞融合的原理細胞融合的方法誘導手段用法植物體細胞雜交細胞膜的流動性去除細胞壁后誘導原生質體融合離心、電刺激、振動，聚乙二醇等試劑誘導克服了遠緣雜交的不親和性，獲得雜種植株動物細胞融合細胞膜的流動性使細胞分散后誘導細胞融合除應用植物細胞雜交手段外，再加滅活的病毒誘導制備單克隆抗體的技術之一5.單克隆抗體（1）抗體：一個效應B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。從血清中分離出的抗體產量低、純度低、特異性差。（2）B淋巴細胞在體外培養條件下不能大量增殖（3）雜交瘤細胞的特點：既能大量繁殖，又能產生特異性的抗體。（4）單克隆抗體的優點：特異性強，靈敏度高，并能大量制備。（5）單克隆抗體的作用： 作為診斷

16、試劑：準確識別各種抗原物質的細微差異，并跟一定抗原發生特異性結合，具有準確、高效、簡易、快速的優點。 用于治療疾病和運載藥物：主要用于治療癌癥治療，可制成“生物導彈”，也有少量用于治療其它疾病。考點三、胚胎工程：動物胚胎發育的基本過程、胚胎工程的理論基礎、胚胎干細胞的移植、胚胎工程的應用一、哺乳動物生殖細胞的發生和受精作用1、精子的發生： 精原細胞先進行有絲分裂后進行減數分裂，最后形成4個精細胞，再經過成熟變形過程形成精子。形成場所：睪丸的曲細精管；儲存部位：曲細精管的管腔中；營養來源：支持細胞；產生時間：初情期到生理機能衰退2、卵子的發生： 卵原細胞先進行 有絲分裂 后進行減數分裂，最后形成

17、1個卵子。形成場所：卵巢、輸卵管； 時間：從 胚胎在性別分化后開始（胎兒時期完成了初級卵泡的形成和在卵巢內的儲備，），哺乳動物性成熟后，初級卵泡內的初級卵母細胞繼續發育，1個初級卵母細胞1個次級卵母細胞第一極體（排卵前后完成），進入到輸卵管；1個次級卵母細胞1個成熟的卵子第二極體（精卵結合過程中完成減數第二次分裂）。人類的次級卵母細胞停留在減數第二次分裂的中期并從卵泡中排出。3、受精作用： 精子獲能：精子在附睪中成熟后必須在雌性動物生殖道內經歷一段時間才能獲得受精能力的過程。卵泡液、輸卵管分泌物、血清等液體可使精子獲能。（1）受精作用的定義：卵細胞和精子相互識別、融合成為受精卵的過程。 （2）

18、受精作用的場所：輸卵管的壺腹部（3）受精標志：第二極體的形成（在卵黃膜和透明帶間隙可觀察到兩個極體）；受精完成標志是雌雄原核融合成合子。（4）受精作用的結果：使單倍體的精子和卵子結合形成二倍體的受精卵，染色體數目恢復到體細胞中的數目，其中一半染色體來自父方，另一半來自母方。 （5）減數分裂和受精作用的意義：對于維持每種生物前后代體細胞中染色體數目的恒定，對于生物的遺傳和變異，都是十分重要的。二、哺乳動物胚胎發育的基本過程受精過程的完成，標志著胚胎發育的開始。 起點：受精卵；終點：幼體；包括卵裂（細胞進行有絲分裂，數量增加，胚胎總體積不增加）、囊胚（細胞開始分化，其中個體較大的細胞叫內細胞團，將

19、來發育成胎兒的各種組織）、原腸胚、胚層分化等主要階段。三、胚胎工程的概念及技術手段1、胚胎工程是對動物生殖細胞、受精卵和早期胚胎細胞所進行的多種顯微操作和處理技術，由體外受精技術、胚胎移植技術、胚胎分割技術、胚胎冷凍保存技術和性別控制技術等組成的現代生物技術。胚胎發育學是胚胎工程的理論基礎。2、體外受精技術：是指哺乳動物的精子和卵子在體外人工控制的環境中完成受精過程的技術。屬有性生殖過程體外受精技術是哺乳動物胚胎移植技術、克隆技術、轉基因技術和性別控制技術不可缺少的組成部分。基本原理：人工模擬體內環境，包括營養、溫度、pH等，使初級卵母細胞成熟，同時使精子獲能，最終完成受精作用，并有計劃地保存

20、胚胎等。3、卵母細胞的采集和培養 對體型小的動物用促性腺激素處理，從輸卵管沖取卵子（可直接受精）；對體型大的動物從卵巢中采集卵母細胞（要在體外培養成熟）。4、胚胎移植技術a概念：將雌性動物的早期胚胎移植到同種的、生理狀態相同的其他雌性動物的體內，使之繼續發育為新個體的技術。b優勢：可以充分發揮雌性優良個體的繁殖潛力，縮短供體本身的繁殖周期。c胚胎移植的生理學基礎：同種動物的供、受體生殖器官的生理變化是相同的（對供體和受體進行同期發情處理）；早期胚胎形成后處于游離狀態，為胚胎的收集提供可能；受體對移入子宮的外來胚胎基本不發生免疫排斥反應；移入受體的供體胚胎的遺傳特性在孕育過程中不受影響。d胚胎移

21、植的程序：對供、受體母牛進行選擇，用激素進行同期發情處理；對供體母牛用激素做超數排卵處理；選擇同種優秀公牛配種（有性生殖過程）；對胚胎進行收集（此時胚胎處于游離狀態）；對胚胎進行質量檢查（此時胚胎應發育到桑椹胚或囊胚）；胚胎移植（或冷凍保存）；檢查受體母牛是否受孕；產下胚胎移植的犢牛。5、胚胎分割技術a概念：用顯微手術方法將早期胚胎切割成2、4、8等份，經體內或體外培養后植入受體，以獲得同卵雙生或同卵多生后代的技術（可看作是動物無性繁殖或克隆）。b基本過程：選擇良好的桑椹胚或囊胚移入培養皿中，用分割針或分割刀片將其切開，吸出其中的半個胚胎注入透明帶中或直接移植給受體。（注意：內細胞團要均等分割

22、，否則會影響胚胎的恢復和進一步發育）6、胚胎冷凍保存技術a概念：將動物的早期胚胎，通過特殊的保護劑和降溫措施，使其長期保存在超低溫環境下。B優勢：可以使胚胎移植不受時間和地域的限制，簡化引種過程。7、動物性別控制技術： 指通過人為干預，使動物按照人們的愿望繁衍所需性別的后代的技術。四、胚胎干細胞的研究及其應用（一）胚胎干細胞及其研究進展1干細胞：動物（包括人）胚胎及某些器官中具有自我復制和多向分化潛能的原始細胞，是重建、修復病損或衰老組織、器官功能的種子細胞。按照分化潛能的大小，干細胞基本上可分為專能干細胞（只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞）、多能干細胞（具有分化成多種細胞或組

23、織的潛能卻失去發育成完全個體能力的細胞）和全能干細胞（可以分化為全身各種細胞，并進一步形成機體的所有組織、器官）。2成體干細胞：存在于胎兒、兒童和成人組織中的多能干細胞。造血干細胞是體內各種血細胞的唯一來源，主要存在于骨髓、臍血、外周血中。3胚胎干細胞：由早期胚胎囊胚或原始性腺胎兒中分離出來的一類細胞，又叫ES或EK細胞。具有增殖能力并保持未分化狀態、在一定的條件下可以向各種組織和器官分化、易于進行基因改造操作等特點。如內細胞團細胞（位于囊胚的囊胚腔一側）特征：形態上體積小、細胞核大、核仁明顯；功能上具有發育的全能性，即可分化為成年動物體內任何一種組織細胞。（二）胚胎干細胞的應用：用于治療人類

24、疾病，如利用ES細胞誘導其分化成新的組織細胞特性，移植ES細胞可使壞死或退化的部位得以修復。（三）胚胎干細胞研究面臨的挑戰：在法律、倫理、國家和社會安全等方面帶來沖擊。考點四、生物技術的安全性和倫理問題：轉基因生物的安全性問題、生物武器對人類的威脅、生物技術中的倫理問題一、轉基因技術的成果1972年美國斯坦福大學的柏格第一次重組DNA成功。微生物方面：（）制造出具有重要經濟價值的各種重組微生物，如清除石油污染的假單胞桿菌（）利用DNA重組的微生物生產稀缺的生化藥物即基因制藥轉基因動物方面：（）在培育生長迅速、營養品質優良的轉基因家畜、家禽方面不斷取得輝煌成就（）科學家把轉基因動物變成生物反應器

25、，讓它們的奶中富含某種營養物質、珍貴藥物或人類所需的蛋白質。轉基因植物方面：（）抗蟲作物：目前已經開發和利用的抗蟲基因已有多個，如蘇云金芽孢桿菌殺蟲晶體蛋白基因（Bt）是目前應用最廣泛的基因；還有植物的蛋白酶和淀粉抑制因子、動物的蛋白酶抑制因子、動物幾丁質酶基因（）抗病作物：將病毒外殼蛋白基因（CP）導入植物，從而使植物具有抗性。我國將人巨細胞病毒（CMV）和煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白基因用質粒導入煙草，獲得抗TMV、CMV轉基因抗病煙草。（）抗除草劑作物：已獲得的抗除草劑作物有大豆、棉花、玉米等。（）作物品質改良：如將抗寒基因導入作物，增強植物的耐寒性。目前從極地魚體中分離到的基因已被轉

26、入番茄、黃瓜，使作物耐寒或耐天氣的驟然變化。二、轉基因生物的安全性問題（一）食物安全：兩種觀點的比較：觀點存在安全問題不存在安全問題論據 對食物安全檢測不全面 可能出現滯后效應 可能出現新的過敏源 營養成分可能改變“實質性等同”只是評價的起點，而不是終點多環節、嚴謹的安全性評價科學家對社會負責的態度至今未發現轉基因食品影響人體健康的實例實質性等同原則是指轉基因生物與自然存在的傳統生物在相同條件下進行性狀表現的比較。保證轉基因食品安全的監控和預防措施：立法、多環節監控、安全評價內容具體而嚴格（二）生物安全 兩種觀點的比較：觀點引起生物安全問題不存在生物安全問題論據 可能變成野生種類或雜草 可能重

27、組出新的有害病原體 有可能形成用除草劑除不去的“超級雜草” 可能成為“入侵的外來物種” 進入非種植區生命力很差 存在生殖隔離，難與其他植物雜交 花粉的傳播距離和存活時間有限 新性狀的表現必須具有一定的條件和配套的種植技術外來物種入侵（）指有意或無意的人類活動，將某物種從一個地區引入其他地區，給當地的生態系統和社會經濟造成明顯的損害。（）危害：破壞當地的生態系統；對當地的農業或林業帶來嚴重的損害（即爆發生物災害）；造成生物多樣性減少；有些外來植物產生的花粉可能成為新的過敏源。（三）環境安全潛在的不安全問題：可能會影響生態系統中原有的動態平衡，加劇環境污染，危害其他動植生存或人體健康。安全依據：（

28、）科學家轉入的僅僅是有限的一種或幾種基因，而轉入的基因是否可能會對其他生物或環境造成危害，都要經過分析、實踐的，一旦發現有害后果，科學家就會停止實驗。（）轉基因生物從實驗室到自然界釋放，都要經過一系列安全評價、審批。（）制定相關法規監控三、關注生物技術的倫理問題反對者觀點支持者觀點克隆人 嚴重違反了人類倫理道德、沖擊現有的婚姻、家庭等傳統的道德觀念 人為制造在心理和社會地位上不健全的人 技術不成熟可能孕育出嚴重生理缺陷的孩子.這是一項科學研究，只有通過實踐才能使之成熟.可以通過胚胎分割、基因診斷、染色體檢查等方法解決不成熟的部分中國政府的態度：禁止生殖性克隆，不贊成、不允許、不支持、不接受任何

29、生殖性克隆人的實驗；不反對治療性克隆。設計試管嬰兒 把試管嬰兒當做人體零配件工廠，是對生命的不尊重 胚胎也是生命，拋棄、殺死多余胚胎無異于“謀殺”.設計試管嬰兒是為了救人，是救患者的最好、最快捷的辦法之一.提供骨髓中的造血干細胞并不會對試管嬰兒造成損害.利用臍帶血中的造血干細胞是更符合倫理道德的。基因檢測、 目前人類對基因結構、基因間相互作用缺乏足夠的認識，通過基因檢測還不能達到預防疾病、 人類的多基因遺傳病既與基因有關又與環境和生活習慣有關。有某種基因的人不一定患病，基因正常的人也不一定不患病、 基因檢測結果會給受檢者帶來巨大的心理壓力、 造成基因歧視.有些遺傳性疾病在后代中發病率很高，通過

30、基因檢測可以及早采取預防措施，適時治療，達到挽救患者生命的目的。2對于基因歧視現象，可以通過正確的科學知識傳播、倫理道德教育和立法得以解決。考點五、生態工程：生態工程的原理、生態工程的實例及應用一、生態工程的概念和實例1、概念：是指應用生態系統中物種共生和物質循環再生原理、結構和功能協調原則，結合經系統分析的最優化方法而設計的促進物質被分層多級利用的生產工藝系統。2、實例：農林牧副漁一體化生態工程 依據生態學基本原理，其關鍵是調控系統內部的結構和功能，進行優化組合，提高生態系統物質再生和能量轉化的能力，充分發揮物質生產的潛力，盡量充分利用原料、產品、副產品、廢棄物以及時間、空間和營養生態位，提

31、高整體的綜合效益。3、（人教版）人類設計生態工程的根本目的是在促進自然界良性循環的前提下，充分發揮資源的生產潛力，防治環境污染，達到生態效益與經濟效益的同步發展。與傳統的工程相比，生態工程具有低消耗、多效益、可持續的特征。4、（人教版）生態經濟：主要是通過實行“循環經濟”的原則，使一個系統產出的污染物，能夠成為本系統或者另一個系統的生產原料，從而實現廢棄物的資源化，而實現循環經濟最重要的手段之一就是生態工程。二、生態工程的原理1、（蘇教版）生態工程主要由生物種群、生物群落和生態系統構成。生態工程構建和運行的主要依據是生態學基本原理。這些基本原理主要包括物種共生、生態位、食物鏈、物種多樣性等。（

32、1）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生存和繁衍，這種關系是自然界中生物之間長期進化的結果，包括共生、競爭等多種關系，構成了生態系統的自我調節和反饋機制。（2）生態位原理：生態系統中各種生物都占有一定的生態位。在生態系統中，合理利用生態位原理，可以構建一個具有多層次、多種群的穩定而有效的生態系統。（3）食物鏈原理：是實現生態系統中物質循環、能量流動和信息傳遞的基礎，也是生態工程所利用的物種共生原理的基礎。（4）物種多樣性原理：生態系統中生物多樣性越高，生態系統越穩定。生態工程的設計還必須遵循社會發展和經濟運行的基本規律，運用系統工程的理論和方法來指導生態工程的實現和管理

33、。在生態工程中除了必須遵循上述各種基本原理外，還要考慮通過適當滿足物種生存、生長或繁殖的環境條件來提高物種的適應能力。2、（人教版）（1）物質循環再生原理：物質能夠在各類生態系統中，進行區域小循環和全球地質大循環，循環往復，分層分級利用，從而達到取之不盡、用之不竭的效果。（2）物種多樣性原理：一般而言，物種繁多而復雜的生態系統具有較高的抵抗力穩定性。生物多樣性高，可以為各類生物的生存提供多種機會和條件。眾多的生物通過食物鏈關系互相依存，就可以在有限的資源條件下，產生或容納更多的生物量，提高系統生產力。即使某個物種由于某種原因而死亡，也會很快有其他物種占據它原來的生態位置，從而避免了系統結構或功

34、能的失衡。（3）協調與平衡原理：處理好生物與環境的協調與平衡，除了考慮生物的生態適應性外，還需要考慮環境承載力。環境承載力（又稱環境容納量）：是指某種環境所能養活的生物種群的數量。（4）整體性原理：人類處在一個社會經濟自然復合而成的巨大系統中。進行生態工程建設時，不但要考慮到自然生態系統的規律，更重要的是，還要考慮到經濟和社會等系統的影響力。除此之外，社會習慣、法律制度等也都對生態工程建設有著重要影響。建立在對系統成分的性質及相互關系充分了解基礎之上的整體理論，是解決生態環境問題的必要基礎。（5）系統學和工程學原理：（1）系統的結構決定功能原理：生態工程需要考慮系統內部不同組分之間的結構，通過

35、改變和優化結構，達到改善系統功能的目的。（2）系統整體性原理：系統各組分之間要有適當的比例關系，只有這樣才能順利完成能量、物質、信息等的轉化和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。三、生態工程的類型根據性質和設計目標的不同，生態工程可分為不同的類型。例如，具有農業生態保護性質并以農產品生產為目標的農業生態工程；以環境保護為目標的林業生態工程，包括水土保持生態工程、防風固沙生態工程、水源涵養生態工程、城市綠化和園林生態工程等；以治理環境污染為目標的治污生態工程，包括污水治理生態工程、城市垃圾處理生態工程、湖泊和水源地治理生態工程等。實例1：“人工濕地”生態工程。（1）濕地是

36、開放水域和陸地之間過渡性的生態系統，其重要特點之一是生物多樣性豐富。濕地生態系統具有較強的凈化功能，被譽為“地球之腎”。（2）“人工濕地”是模擬自然濕地的人工生態系統。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現的。水生植物除了能吸收、轉化污水中的N、P等物質外，還能促進細菌等微生物對污水的處理和凈化。在“人工濕地”生態系統中，對廢水凈化起作用的是微生物的分解和轉化作用以及相關的物理、化學作用，如沉淀、吸附、過濾等。實例2：礦山廢棄地生態修復工程。（1）礦山廢棄地是指因采礦活動而遭破壞

37、且不經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）礦山廢棄地的生態修復：關鍵在于植被恢復，以及為其所必需的土壤微生物群落的重建（人教版）。在植被恢復過程中要注意選擇生長快、抗逆性強的樹種，優先選擇固氮樹種，盡量選擇適應性強的鄉土樹種和先鋒樹種，注意樹種的多功能效益。實例3：林業生態工程。（1）林業生態工程是環境與生態保護、修復和改善的重要組成部分。它是在維護環境與發展經濟的目標下，以優化土地利用為基礎，以發揮水土資源和生物資源生產

38、潛力為依據，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，建設功能完善、結構穩定、經濟高效的生態系統。（2）我國先后批準建設了十大林業生態工程，特別是三北防護林體系建設工程、長江中上游防護林體系建設工程、太行山綠化工程、黃河中上游防護林體系建設工程等。四、生態工程建設的基本過程生態工程建設既要遵循生態學原理，也要遵循適應性原則和高效益原則，即在強調可行性的前提下，突出社會經濟自然生態系統的整體與功能，以生態建設促進產業發展，并將環境保護融于產業工程之中。生態工程建設的基本過程包括擬定目標與本底調查、系統分析、可行性評價與決策和技術設計等。其中技術設計是整個生態工程建設的核心環節。擬定目標與本底調查：設計時必須強調社會經濟自然生態系統整體協調的目標。本底調查的內容包括自然資源、社會經濟條件和環境條件。系統分析：是生態工程可行性分析和決策的基礎和依據。可行性評價與決策：通過可行性評價與決策分析，在達到最佳的經濟效益和社會效益的同時，也達到最佳的生態效益，增加復合生態系統的穩定性，降低生態系統惡化的風險。技術設計：通過改變食物鏈的方法，提高系統自身的遷移、轉化、再生物質和利用能量的能力，充分利用原料、產品、副產品以及時間、空間和營養生態位，提高整體的綜合效益。生態系統技術設計