高三生物稳态与环境.ppt

高三一轮复习,必修3稳态与环境 选修3现代生物科技专题,必修3稳态与环境,人体的内环境与稳态 神经调节 体液调节、神经调节与体液调节的关系 免疫调节 植物的激素调节 种群和群落 生态系统的结构、稳定性 生态环境的保护 生态系统的功能,免疫调节,一、免疫系统的组成 1.免疫器官 组成：骨髓、淋巴结、胸腺、脾、扁桃体 功能：免疫细胞生成、成熟或集中分布的 场所,2.免疫细胞 组成：吞噬细胞 淋巴细胞：B细胞：在骨髓中成熟 T细胞：迁移到胸腺中成 熟 功能：发挥免疫作用,3.免疫活性物质 组成：抗体、淋巴因子、溶菌酶等 （由免疫细胞或其他细胞产生） 功能：发挥免疫作用,二、免疫系统的功能 1.防卫功能 第一道防线：皮肤和黏膜 第二道防线：体液中的杀菌物质 和吞噬细胞 第三道防线：特异性免疫 组成：由免疫器官、免疫细胞借助血液 循环和淋巴循环组成,类型及过程 体液免疫 在多数情况下，抗 原、抗体结合后会 发生进一步的变 化，如形成沉淀或 细胞集团，进而被 吞噬细胞吞噬消化,细胞免疫 效应T细胞可以与被抗原入侵的宿主细胞密 切接触，使这些细胞裂解死亡，病原体失 去了寄生的基础，因而能被吞噬、消灭,免疫失调病 过敏反应 概念：已产生免疫的机体，在再次接受相 同抗原时所发生的组织损伤或功能 紊乱 特点：发作迅速、反应强烈、消退较快； 一般不会破坏组织细胞，不会引起 组织严重损伤；有明显的遗传倾向 和个体差异,自身免疫病 概念：由于免疫系统异常敏感、反应过 度，将自身物质当做外来异物进行 攻击而引起的疾病 举例：类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮,免疫缺陷病 概念：机体免疫功能不足或缺乏而引起的 疾病 类型：先天性免疫缺陷病：遗传、生来就有 获得性免疫缺陷病（艾滋病AIDS） 原因：感染了HIV，T细胞被破坏 传播途径：血液、性、母婴 预防：洁身自爱，不共用卫生工具 世界艾滋病日：12.1,监视和清除功能 监控并清除体内已经衰老或因其他因素而 被破坏的细胞，以及癌变的细胞,三、免疫学的应用 1.预防接种 疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病 毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利 用基因工程等方法制成的用于预防传染病的自动 免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系 统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病 原体后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如 免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物 再次接触到这种病原体时，动物体的免疫系统便 会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻 止病原体的伤害。,2.疾病的临床诊断和科学研究 3.器官移植 免疫抑制剂：类固醇、环孢霉素A 机制：使T细胞的增殖受阻，从而使免疫 系统暂时处于无应答或弱应答状 态,植物的激素调节,一、生长素的发现 1.问题提出：植物的向光性 概念：在单侧光照射下，植物朝向光源 方向生长的现象 机制：单侧光引起生长素分布不均匀， 背光侧多于向光侧，导致两侧生 长不均匀，从而造成向光弯曲 意义：有利于接受光照,二、过程 1.达尔文 单侧光照使胚芽鞘 的尖端产生某种刺 激，这种刺激传递 到下部的伸长区 时，造成背光侧比 向光侧生长快,2.詹森 胚芽鞘尖端产生的 刺激可以透过琼脂 片传递给下部,3.拜耳 胚芽鞘的弯曲生 长，是因为尖端产 生的刺激在其下部 分布不均匀造成的,4.温特 造成胚芽鞘弯曲的 刺激是一种化学物 质，并把这种物质 命名为生长素,5.郭葛 首先从人的尿中分 离出具有生长素效 应的化学物质 吲哚乙酸，继而才 从高等植物中分离 出生长素，并确认 它就是吲哚乙酸,二、植物激素的概念 在植物体内合成的，从产生部位运输到作 用部位，并且对植物体的生命活动产生显 著的调节作用的微量有机物,三、生长素的产生、分布和运输 1.产生 部位：主要是幼嫩的芽、叶和发育中 的 种子 原料：色氨酸,2.运输 纵向运输 极性运输：在胚芽鞘、芽、幼叶和幼根 中，生长素只能从形态学上 端运输到形态学下端，极性 运输是细胞的主动运输 非极性运输：在成熟组织中，生长素可 以通过韧皮部进行非极性 运输,横向运输 部位：茎尖、根尖、芽尖、胚芽鞘尖端 原因：光照或重力等因素分布不均匀 方向：从向光侧到背光侧 从背地侧到近地侧,3.分布 生长素在植物体各器官种都有分布，但相 对集中地分布在生长旺盛的部分，如胚芽 鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发 育中的种子和果实等处,四、生长素的生理作用 1.机理：促进细胞纵向伸长 影响细胞的分裂和分化 影响器官的生长、发育 2.特点：两重性低浓度促进生长， 高浓度抑制生长，甚 至杀死植物,3.表现 既能促进生长也能抑制生长 既能促进发芽也能抑制发芽 既能防止落花落果也能疏花疏果,4.例证 不同器官对生长素的敏感性不同： 根芽茎 茎背地性和根向地性 的原因 顶端优势：植物的顶芽优先生长，侧芽 生长受到抑制的现象 宝塔形树冠,5.生长素在农业生产中的应用 生长素的应用：解除顶端优势 生长素类似物的应用 促进扦插枝条生根 促进果实发育，培育无子果实 防止落花落果 除草剂,五、其他植物激素,六、激素调节的特点和意义 1.特点：多种激素相互作用共同调节 2.意义：使生物体成为一个有机整体，适 应环境变化，并完成生长、发育 和繁殖 七、植物生长调节剂 人工合成的对植物生长发育有调节作用的 化学物质,种群和群落,一、种群的特征 1.种群的密度（最基本的数量特征） 概念：种群在单位面积或单位体积中的 个体数 调查方法：取样调查法 样方法 标志重捕法 意义：反映种群在一定时期的数量,2.出生率和死亡率 概念：单位时间内新产生或死亡的个体 数目占该种群个体总数的比率 意义：决定种群数量和种群密度的因素 增长率：单位时间内净增加的个体数目 占该种群个体总数的比率 出生率死亡率,.迁入率和迁出率 概念：单位时间内迁入或迁出的个体， 占该种群个体总数的比率 意义：决定种群数量和种群密度的重要 因素,4.年龄组成 概念：种群中各年龄期个体数目的比例 类型 增长型：老年个体很少，幼年个体很多 稳定型：各年龄期个体数目比例适中 衰退型：老年个体很多，幼年个体很少 意义：预测种群数量和密度的变化趋势,5.性别比例 概念：种群中雌雄个体数目的比例 意义：对种群数量和种群密度也有一定 的影响,二、种群的数量变化 1.构建种群增长模型 方法：观察研究对象，提出问题提出 合理假设根据实验数据，用适 当的数学形式对事物性质进行表 达通过进一步实验或观察对模 型进行检验或修正 意义：更直观地反映种群的增长趋势,2.增长曲线 “J”型曲线 产生原因：食物、空间充裕；气候适 宜，没有敌害 数学模型：NtN0t 特点：种群数量连续增长，呈“J”型,“S”型曲线 产生原因：环境条件（空间、食物、天 敌等）的制约 特点：种群数量达到环境条件所允许的 最大值（K值，即环境容纳量） 后将停止增长，有时在K值左右 保持相对稳定,三、群落 1.概念：同一时间内聚集在一定区域中各 种生物种群的集合 2.研究的问题 群落的物种组成：丰富度 种间关系：捕食、竞争、 寄生、互利共生,3.结构 垂直结构 特点：分层现象 成因：光照植物分层动物的栖所、 食物分层动物分层 水平结构 特点：不同种群呈地段性分布 成因：地形变化、湿度、盐碱度、光照、 生物自身的生长特点以及人与动 物的影响,4.演替 概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程 类型： 初生演替 概念：在一个从来没有被植物覆盖的地 面，或者是原来存在过植被、但被 彻底消灭了的地方发生的演替，如 在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的 演替,过程： 裸岩阶段 地衣阶段 苔藓阶段 草本植物阶段 灌木阶段 森林阶段,次生演替 概念：在原有植被虽已不存在，但原有土 壤条件基本保留，甚至还保留了植 物的种子或其他繁殖体的地方发生 的演替，如火灾过后的草原、过量 砍伐的森林、弃耕的农田上进行的 演替,过程：弃耕农田 草本植物阶段 灌木阶段 森林阶段 人类活动对群落演替的影响 干扰正常演替生态环境破坏 退耕还林、还草、还湖；改善生态环境,生态系统的结构、稳定性 生态环境的保护,一、生态系统的结构 1.生态系统的概念 由生物群落与它的无机环境相互作用而形 成的统一整体 生物圈：地球上的全部生物及其无机环境 的总和，地球上最大的生态系统,2.生态系统的组成成分 非生物的物质和能量：阳光、热能、水、 空气、无机盐等 生产者：能够自己制造有机物 自养生物，绿色植物、蓝藻、 硝化细菌 是生态系统的基石,消费者：只能利用现成的有机物 异养生物，各种动物 加快生态系统的物质循环 分解者：只能利用已经死亡的生物体内 的有机物 腐生异养生物，大多数细菌和 真菌、营腐生生活的动物 完成物质循环,3.生态系统的营养结构 食物链：生态系统中各种生物之间由于 食物关系而形成的链状联系 特点：生产者是第一营养级 除初级消费者外，消费者所处的 营养级不固定 一般不超过5个营养级,食物网：许多食物链彼此相互交错连接 成的复杂营养结构 成因：一种生物常以多种生物为食 一种生物常被多种生物所食 意义：生态系统物质循环和能量流动 的渠道 生态系统保持相对稳定的重要 条件,二、生态系统的稳定性 1.概念：生态系统所具有的保持或恢复自 身结构和功能相对稳定的能力 2.原因：生态系统具有自我调节能力 3.基础：负反馈调节,4.组成 抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰 并使自身的结构和功能保持原状的能力 恢复力稳定性：生态系统在遭到外界干 扰因素的破坏以后恢复到原状的能力 规律：生态系统的成分越单纯，营养结构 越简单，自动调节能力就越强，抵抗力稳 定性就越高，恢复力稳定性就越低,5.提高生态系统的稳定性 控制对生态系统的干扰程度，适度利 用，不超过生态系统的自动调节能力 对利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统的内部结构与功能的协调,三、生态环境的保护 1.人口增长对生态环境的影响 我国的人口现状与前景 现状：基数大，增长快 前景：21世纪中叶达到峰值后开始缓慢 下降，基本实现人口与经济、社 会、环境和资源的协调发展,人口增长对生态环境的影响 土地资源的压力 水资源的压力 能源的压力 森林资源的压力 环境污染的压力,2.保护我们共同的家园 全球性环境问题 全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、 酸雨、土地荒漠化、海洋污染、 生物多样性锐减,保护生物多样性 生物多样性 地球上的植物、动物和微生物，它们所拥 有的全部基因以及各种各样的生态系统， 共同构成了生物多样性，包括遗传多样性、 物种多样性和生态系统多样性,生物多样性的价值 直接价值：药用价值、工业原料、 科研价值、美学价值 间接价值：生态功能 远远大于直接价值 潜在价值,措施 就地保护：主要指建立自然保护区和风景 名胜区等 最有效的保护 易地保护：建立植物园、动物园以及濒危 动植物繁育中心 关键：协调好人与生态环境的关系,可持续发展 在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足 我们这代人的需要，它追求的是自然、经 济、社会的持久而协调的发展,生态系统的功能,一、生态系统的能量流动 1.概念：生态系统中能量的输入、传递、 转化和散失 2.起点：生产者固定太阳能 3.总量：生产者固定的太阳能的总量 非照射到该生态系统的太阳能的 总量,4.过程,5.特点 单向流动：不能逆转，也不能循环 原因：食物链上相邻两个营养级之间是捕 食关系； 能量最终转化为热能形式，而生物 体不能直接利用热能,逐级递减：传递效率只有1020 原因：自身消耗大部分能量； 总有一部分未被下一营养级利用， 最终被分解者分解 能量金字塔：营养级越多，在能量流动中 消耗的能量就越多； 一般不超过45个营养级,研究意义 帮助人们科学规划、设计人工生态系 统，使能量得到最有效的利用 帮助人们合理地调整生态系统中能量流 动的关系，使能量能够持续高效地流向 对人类最有益的部分,二、生态系统的物质循环 1.概念：无机环境 生物群落 2.形式：元素 3.特点：全球性,4.实例：碳循环,存在形式 循环形式 生理过程,5.与能量流动的关系 物质作为能量的载体，使能量沿着食物链 和食物网流动； 能量作为动力，使物质能够不断地在生物 群落和无机环境之间循环往返,6.意义 通过能量流动和物质循环使生态系统中的 各种组成成分紧密地联系在一起，形成一 个统一整体,三、生态系统的信息传递 1.信息：可以传播的消息、情报、指令、 数据与信号等 2.生态系统中信息的类型 物理信息：系统中的光、声、温度、湿 度、磁力等通过物理过程传 递的信息 来源：无机环境、生物,化学信息：生物在生命活动过程中产生 的一些可以传递信息的化学 物质，如植物的生物碱、有 机酸，动物的性外激素等 来源：生物,行为信息：动物体产生的可以在同种或 异种生物间传递某种信息的 特殊行为 来源：生物,3.信息传递的特点：双向传递 4.信息传递在生态系统中的作用 调控生物体生命活动的正常进行和种群 的繁衍 调节生物的种间关系，维持生态系统的 稳定性,5.信息传递在农业生产中的应用 提高农产品和畜产品的产量 对有害动物进行控制,选修3现代生物科技专题,基因工程 细胞工程 胚胎工程 生物技术的安全性和伦理问题及生态工程,基因工程,一、概念 又叫基因重组技术，或DNA拼接技术，是 指按照人们的愿望，进行严格的设计，通 过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生 物以新的遗传特性，创造出更符合人们需 要的新的生物类型和生物产品,二、基本工具 1.“分子手术刀”限制性核酸内切酶（限 制酶） 来源：主要从原核生物分离纯化 作用：识别双链DNA中某种特定的核苷 酸序列，并且使特定部位的磷酸 二酯键断开 结果：产生黏性末端或平末端,2.“分子缝合针”DNA连接酶 E.coli-DNA 连接酶 来源：大肠杆菌 作用：将双链DNA片段互补的黏性末端 之间的磷酸二酯键连接起来 T4-DNA连接酶 来源：T4噬菌体 作用：既可连接黏性末端又可连接平末 端，但连接平末端的效率比较低,3.“分子运输车”载体 常用载体：质粒 必备条件：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 其他载体：噬菌体、动植物病毒,三、操作步骤 1.目的基因的获取 目的基因：主要指编码蛋白质的结构基 因 方法：从基因文库中获取目的基因 利用PCR技术扩增目的基因 用化学方法直接人工合成,基因文库,将含有某种生物不同基因的许多DNA 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，成 为基因文库。如果基因文库中包含了一种 生物所有的基因，这种基因文库就叫做基 因组文库；如果只包含了一种生物的一部 分基因，这种基因文库叫做部分基因文 库，如cDNA文库。,PCR技术,是聚合酶链式反应的缩写，利用DNA双链复 制的原理，将基因的核苷酸序列不断地加以复 制，使其数量呈指数方式增加。 利用PCR技术获取目的基因的前提，是要有 一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一 序列合成引物。扩增的过程是：目的基因DNA受 热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列 结合，然后在DNA聚合酶作用下进行延伸，如此 重复循环多次。,2.基因表达载体的构建（核心） 目的：是目的基因在受体细胞中稳定存 在，并且可以遗传至下一代，使 目的基因能够表达和发挥作用 组成： 启动子+目的基因+终止子+ 标记基因,启动子,启动子是一段有特殊结构的DNA片 段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识 别和结合的部位，有了它才能驱动基因转 录出mRNA ，最终获得所需要的蛋白质。,终止子,终止子相当于一盏红色信号灯，使转 录在所需要的地方停止下来。终止子位于 基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA 短片段。,标记基因,标记基因的作用是为了鉴别受体细胞 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，如抗生素基因就可以 作为这种基因。,3.将目的基因导入受体细胞 将目的基因导入植物细胞 农杆菌转化法：使目的基因整合到受体 细胞染色体DNA上 基因枪法 花粉管通道法,将目的基因导入动物细胞：显微注射法 将目的基因导入微生物细胞 受体细胞 Ca2+ 感受态细胞 含重组表达载体DNA分子的缓冲液 感受态细胞吸收DNA分子,4.目的基因的检测与鉴定：分子杂交技术 检测转基因生物的染色体DNA是否插入了 目的基因（DNADNA杂交） 检测目的基因是否转录出了mRNA (DNARNA杂交） 检测目的基因是否翻译成蛋白质 （抗原抗体杂交）,四、基因工程的应用 1.植物基因工程 抗虫转基因植物减轻农药对环境的 污染 抗病转基因植物 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 改善畜产品的品质 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体 基因工程药品的生产,3.基因治疗 概念：把正常基因导入病人体内，使该 基因表达产物发挥作用 方法：体外基因治疗 体内基因治疗,五、蛋白质工程 1.概念 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，通过基因修饰或基因合 成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种 新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的 需求,2.崛起的缘由 基因工程只能生产自然界中已经存在的蛋 白质。这些天然蛋白质是生物在长期进化 过程中形成的，它们的结构和功能符合特 定物种生存的需要，却不一定完全符合人 类生产和生活的需要。,3.蛋白质工程的原理 目的：根据人们对蛋白质功能的特定需 求，对蛋白质的结构进行分子设 计 基本途径 预期蛋白质的功能设计预期蛋白质的结 构推测应有的氨基酸序列找到相对应 的脱氧核苷酸序列（基因）,细胞工程,一、植物细胞工程 1.基本技术 理论基础：细胞全能性 常用技术 植物组织培养,植物体细胞杂交 过程： 意义：克服远缘杂交不亲和的障碍,2.应用 1.植物繁殖新途径：微型繁殖（快速繁殖） 作物脱毒 制造人工种子 2.作物新品种的培育：单倍体育种 突变体的利用 3.细胞产物的工厂化生产,二、动物细胞培养 1.概念： 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 长和增殖,2.过程,3.条件：无菌、无毒的环境 营养合成培养基 温度和pH（36.50.5，7.27.4） 气体环境 4.应用：生物制品的生产 转基因动物的培养 检测有毒物质 医学研究,2.体细胞核移植（克隆） 概念：将动物的一个体细胞的细胞核， 移入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，这个新的胚胎最终发 育为动物个体,过程（以克隆牛为例）,应用前景 畜牧业：加速家畜遗传改良进程，促进优 良畜群繁育 保护濒危物种，增大存活数量 医药：生物反应器 移植性克隆 科研：胚胎发育及衰老的研究 用作疾病模型,存在的问题 成功率低 克隆动物的健康问题 克隆动物食品的安全性问题,3.动物细胞融合 概念：两个或多个动物细胞结合形成一 个细胞的过程 原理：生物膜的流动性 方法：聚乙二醇（PEG） 灭活的病毒 电刺激,意义 突破有性杂交方法的局限，使远缘杂交 成为可能 细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品 种培育的研究 单克隆抗体的制造,4.单克隆抗体 制备,特点：化学性质专一、特异性强、灵敏 度高，并可以大量制备 应用：作为诊断试剂 用于治疗疾病和运载药物,胚胎工程,一、概念 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,二、体内受精和早期胚胎发育 1.精子的发生 场所：睾丸的曲细精管 时间：初情