生物：1.1《生物科学和我们》创新导学（苏教版必修1）

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第一章 生物科学和我们
【章节脉络概要】
本章学习癌症、传染病、及现代生物技术手段的知识，说明人类健康面临挑战，生物科学与人类有密切的关系。同时学习一些科学家对科学的研究过程，了解科学研究的一般方法。学习中要密切结合身边与人类健康密切相关的一些事例，体会生物科学研究的重要意义。大胆尝试就身边的生物学现象提出研究的方法。
第一节 身边的生物科学
【课堂精要提示】
【目标导引】 1、尝试说出人类健康面临的挑战.
2、举例说出生物科学和社会的关系
3、了解癌症的病因、预防措施及常见传染病
【重点提示】
重点：说出人类健康面临的新挑战
难点：正确认识生物科学和社会的关系
【概念点精】 癌症 传染病 基因诊断 基因治疗
【基础知识感受】
一、人类面临的问题之一：健康问题
1、癌症的病因及预防措施
（1）与20世纪70年代相比，90年代发病率上升最快的癌症是肺癌，其次是肝癌。
（2）世界卫生组织在《世界癌症报告》中指出，全球癌症患者的发病率、死亡率增长的原因主要是人口老龄化、吸烟、不健康的生活方式和缺乏体育锻炼。
（3）现在认为，可能导致癌症发生的因素为生物因素、物理因素和化学因素。
（4）预防癌症的主要措施 1、减少烟草消耗 2、倡导健康的生活方式和饮食习惯 3、开展肿瘤普查。
2、传染病及其预防
发病率较高的传染病依次为病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病等。病死率较高的传染病依次为狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风等。传染病的预防措施主要是阻断传播途径，控制传染源，保护易感人群。
二、生物科学与社会：基因诊断和基因治疗
（1）基因诊断： 基因诊断的技术特点是快速、灵敏、简便。目前，采用基因诊断技术已经能够对多种病毒类、细菌类和寄生虫类疾病进行诊断。对于缺乏有效治疗手段的遗传病，可通过对胎儿进行产前基因诊断。并对确诊患病的胎儿实施人工流产，从而避免遗传病患儿的出生。
（2）基因治疗：
体外途径： 基本原理是采用转基因技术将带有治疗作用的基因（目的基因），导入患者的受体细胞中，体外培养使其增殖，然后输回患者体内。
体内途径：将带有治疗作用的基因通过载体直接送入人体内受体细胞中，从而达到治疗疾病的目的。
【中枢考点解读】
考点一 癌症病因及预防措施
癌症是人类健康的杀手，目前大多数癌症仍然是不治之症。生物因素、物理因素和化学因素，都可能导致癌症的发生。癌症中发病率上升最快的癌症是肺癌,，其次是肝癌，增长的原因主要是人口老龄化、吸烟、不健康的生活方式和缺乏体育锻炼。预防癌症的主要措施：减少烟草消耗 ，.倡导健康的生活方式和饮食习惯，开展肿瘤普查。
考点二 传染病及其预防
传染病是由病原体引起的疾病，具有流行的特点。其中发病率较高的传染病主要是病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病等，死亡率较高的传染病主要是狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风等。传染病的预防措施主要是阻断传播途径，控制传染源，保护易感人群。传染病中有许多是人和动物共患的，如现在对家禽危害极大的禽流感，也能传染人，甚至造成人的死亡。
考点三 基因诊断和基因治疗
基因诊断技术等为医疗卫生领域提供了崭新的手段，使得许多疾病的诊断更加快速、灵敏、简便。基因诊断技术已经应用于遗传病、肿瘤、传染性疾病的诊断。目前，采用基因诊断技术已经能够对多种病毒类、细菌类和寄生虫类疾病进行诊断。对于缺乏有效治疗手段的遗传病，可通过对胎儿进行产前基因诊断，并对确诊患病的胎儿实施人工流产，从而避免遗传病患儿的出生。
基因治疗是治疗遗传病的新途径，可有体内途径：基本原理是采用转基因技术将带有治疗作用的基因（目的基因），导入患者的受体细胞中，体外培养使其增殖，然后输回患者体内，这样可以纠正或弥补缺陷基因带来的影响；体外途径：将带有治疗作用的基因通过载体直接送入人体内受体细胞中，从而达到治疗疾病的目的。
【典例引导整合】
例1 下列关于癌症的叙述正确的是
A、癌症都是不治之症
B、加强体育锻练可以减少癌症的发生
C、抽烟与癌症关系不大
D、发霉花生中含有一种黄曲霉毒素，有很强的致癌作用，这是物理因素。
【解析】 目前大多数癌症仍然是不治之症，有些癌症如果早期发现，可得到很好的治疗。抽烟能致癌，特别是导致肺癌。黄曲霉毒素是一种化学物质，应属于化学因素。生活中加强体育锻练，提高机体抵抗力，可以减少癌症的发生，所以只有B正确。
答案： B
例2 下列都属于传染病的一组是（ ）
A、癌症、肺结核 B、狂犬病、艾滋病
C、伤寒、糖尿病 D、炭疽病、色盲病
【解析】癌症是不传染的。糖尿病是代谢异常疾病，色盲是遗传病，也是不传染的。肺结核、炭疽病、伤寒、狂犬病、艾滋病都是由病原体引起的，能传染的疾病。
答案： B
【解题方法】 影响人类健康的疾病有多种，如 营养不良、遗传病、癌症、传染病、及普通内外科病等，识别时要注意抓住各种疾病的主要特点。其中只有传染病是由病原体引起的，能传染的疾病。遗传病是能在亲子代间传递的疾病。
例3 下列关于基因治疗的说法正确的是（ ）
A、基因治疗只能治疗一些遗传病
B、基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因。
C、基因治疗的主要原理是通过导入正常基因来纠正或弥补患者的基因缺陷带来的影响
D、基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段
【解析】 基因治疗除了能治疗一些遗传病，还能够治疗恶性肿瘤、糖尿病等疾病；外源基因要用一定的运载体带入病人的体细胞，而不能直接口服；基因治疗还没有成为一种常用的临床治疗手段，还主要停留在研究和试验阶段。
答案：C
【知识拓展】 基因治疗要用到基因工程。有关基因工程的知识在以后还要重点学习。基因工程主要有四个环节：提取目的基因 ，目的基因和运载体结合，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定等。不管体内途径还是体外途径都要使用基因工程。
【学习札记】
小提示： 在你的身边能找出那些影响人体健康的实例？
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【自主反馈提升】
A、 基础训练
1、下列致癌因素中属于物理因素的是（ ）
A、病毒引起细胞癌变 B、紫外线引起皮肤癌
C、防腐剂引起消化道癌变 D、吸烟引起肺部癌变
【解析】答案：B 病毒属于生物因素，防腐剂和吸烟有害的都是化学物质属于化学因素。
2、下列疾病中，不属于传染病的是
A、脚气病 B、艾滋病
C、病毒性肝炎 D、狂犬病
【解析】答案：A 脚气病是营养不良引起的疾病，是不传染的。
3、全国肿瘤防治办公室的报告指出，我国的癌症发病率上升居前两位的依次是（ ）
A．胃癌 肝癌 B．肺癌 肝癌 C．白血病 爱滋病 D．胃癌 肺癌
【解析】答案：B 肺癌 、肝癌上升快与抽烟、不良饮食习惯、及环境污染有很大关系。
4、不属于引起细胞癌变的致癌因子的是
A、紫外线 B、某些病毒 C、大肠杆菌 D、抽烟
【解析】答案：C 关于生物因素致癌，目前发现只有某些病毒，其他生物不致癌。
5、基因治疗是指（ ）
A、把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B、对有缺陷的基因进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常
D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
【解析】答案： A 基因治疗现在能做的主要是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的。现在还很难做到对有缺陷的基因进行修复。人工诱变具有不定向性，使有基因缺陷的细胞发生基因突变回复正常几乎是不可能的。基因切除不能达到治病的目的。
6、 对避免出生患遗传病婴儿可采取的有效方法是（ ）
A、实施人工流产 B、绝育
C、宫内治疗 D、产前基因诊断
【解析】 答案：D 目前对避免遗传病患儿的出生最有效的办法就是对胎儿进行产前基因诊断，对确诊患病的胎儿实施人工流产。
7、发展绿色食品，避免“白色污染”，增强环境意识，是保护环境、提高人类生存质量的重要措施。请回答：
(1)绿色食品是指( )
A、绿颜色的营养食品 B、有叶绿素的营养食品
C、经济附加值高的营养食品 D、安全、无公害的营养食品
(2)通常所说的“白色污染”是指（ ）
A、冶炼厂的白色烟尘 B、石灰窑的白色粉尘
C、聚乙烯等白色塑料垃圾 D、白色建筑废料
(3)倡导“免赠贺卡”、“免用一次性木筷”的出发点是( )
A、减少个人经济支出 B、节约木材、保护森林
C、减少固体垃圾 D、移风易俗
【解析】答案： （1） D （2） C （3） B 绿色食品是指没有污染、安全、无公害的营养食品。“白色污染”是指聚乙烯等白色塑料垃圾，这类垃圾在自然界中很难被降解。“免赠贺卡”、“免用一次性木筷”的出发点是节约木材、保护森林。
B．提升探究
1、 阅读下列材料，回答问题
在对癌症的研究过程中，许许多多的科学家们付出了大量的努力。劳斯在研究一种鸡的肉瘤（一种癌）时，做了下面的实验：他把鸡的肉瘤组织取出来磨成液体，用一种特别的“筛子”过滤，这种装置连最小的细胞也通不过。然后把过滤液注射到健康的鸡体内，结果健康的鸡很快长出了肉瘤。
（1）根据以上内容，推测劳斯当时提出的观点是 。
（2）这个观点为以后 致癌因子的提出提供了证据。
（3）请你设计一个实验，来研究某种具体的物理或化学因子是否有可能致癌。（写出主要实验思路）
【解析】把鸡的肉瘤组织取出来磨成液体，用“筛子”过滤，由于过滤装置连最小的细胞也过不去，说明只能通过病毒或化学物质。将该液体注射到健康的鸡体内，结果鸡长出了肉瘤，说明该液体中的某种成分能够导致鸡产生肉瘤，根据以上分析，这种成分最可能是病毒。致癌因子除了病毒外还有物理和化学因子，若研究某种物理或化学因子是否能致癌，可以参照以上实验，在实验过程中，要注意设置对照实验。
答案：（1）病毒致癌的观点 （2）病毒
（3） ①将实验材料（如小鼠）平均分为实验组A、对照组B
②用物理或化学因素处理实验组A，对照组B不处理或作对照处理
③在相同条件下饲养一段时间，观察记录两组动物癌变情况
④结果和结论：如果实验组动物出现肿瘤的数目明显多于对照组，则说明该因子为致癌因子。如果两组动物都没出现肿瘤，或出现情况相同，说明该因子不是致癌因子。
【学科资料精编】
香烟会引起肺癌
大量流行病学研究证实吸烟是导致肺癌的首要的危险因素。具统计，抽烟者比不抽烟者患肺癌的比率高出4倍，而且平均寿命也较短。另一方面，随着香烟消费量增加，肺癌的患者也增加。抽烟也和口腔癌、喉癌、膀胱癌或其他器官的癌症有关。
吸烟过程中可产生40多种致癌物质，其中与肺癌关系密切的主要有多环芳烃类化合物、苯、砷、丙烯、烟碱（尼古丁）、一氧化碳、和烟焦油等，这些致癌物质可通过不同的机制，导致支气管上皮细胞DNA的损害，某些癌基因的激活，抑癌基因的突变和失活，导致细胞遗传信息转化癌变。吸烟不仅危害吸烟者本人健康，还会因为非吸烟者被动吸入大量环境烟草烟雾（ETS）而危害其健康。ETS主要由侧流烟雾和主流烟雾组成，侧流烟雾比主流烟雾含更高水平的致癌化合物，如苯、甲醛、肼、N-亚硝胺、苯胺等。据报道，吸一支烟，主流烟中的强致癌物N-亚硝胺为4.1-31.1mg，而侧流烟却为597-735mg。
吸烟与肺癌危险度的关系与烟草的种类、开始吸烟的年龄、吸烟的年限、吸烟量有关，不同烟草类别中以长期吸卷烟最为危险。开始吸烟的年龄越小，其肺癌的相对危险度越高。（摘自中国肿瘤医学网）
预防癌症的措施有哪些
癌症并不是不能预防的。戒除吸烟，这是预防肺癌最有效的方法； 少饮烈性酒； 不吃霉烂变质食物，少食腌制食品； 进食时，应细嚼慢咽，不食过烫食物；脂肪摄入勿过多，摄入量控制在摄入总热量的30%以下，即每日摄取的动植物性脂肪少于50g～80g；多吃新鲜蔬菜和水果，每天供应10g纤维和一般水平的维生素；少吃烟熏食品； 不滥用药物，尤其不要滥用性激素类药物及有细胞毒性的药物，防止药物致癌危险；每日进食水果、蔬菜、粗制谷类；注意厨房里的污染，加强厨房通风； 培养乐观、豁达的个性；每天至少运动3次，避免体重超重。
第二节 生物科学的学习过程
【课堂精要提示】
【目标导引】1．学会生物科学的研究方法，并培养思维能力。
2．尝试像科学家一样地实验
【重点提示】
重点：学会生物科学的研究方法，培养思维能力。
难点：生物科学的研究方法的应用
【概念点精】 观察 预测 测量 收集数据和分析数据 安全实验
【基础知识感受】
一、科学家不断实验：挑战“自然发生说”
1、雷迪、斯巴兰扎尼与巴斯德等科学家的实验对挑战“自然发生说”做出了重要贡献。
2、雷迪在实验中考察单一变量，并把设计对照的思想引入实验。
3、尼达姆是“自然发生说”的支持者，尼达姆实验的缺陷是消毒不彻底。
4、巴斯德的实验：将玻璃瓶颈拉成弯曲的鹅颈状，目的是使尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中。
二、像科学家一样实验：科学实验
1、观察：当你用一种或多种感官去收集有关这个世界的信息时，就是在观察 ，为了提高感官的灵敏度，有时用到一些辅助工具，比如光学显微镜 、电子显微镜 、望远镜使观察更为深入。
2、设计实验：预测技能实际上是根据现有证据和既往实验对将来的事件做出推论。巧妙地设计实验是生物科学研究中检验预测是否正确的最佳途径
3、数据收集和分析数据：把分类、观察或测量得到的内容如实地记录下来的过程称为数据收集。再运用数学知识（如统计学方法）整理、分析、归纳各种数据，可会发现事物的内在规律，得出独到的见解，并通过实验报告的形式与他人交流。
4、实验安全：只有完全理解并能自觉遵守实验安全守则才能确保实验安全。
5、生物科学的一般研究过程：提出问题→作出假设→设计并实施实验→观察结果→得出结论。
【中枢考点解读】
考点一 比较雷迪与巴斯德的实验
雷迪在实验中，他考察单一变量，即苍蝇是否与肉接触。他还将设计对照的思想引入实验，结果是与苍蝇接触的肉上出现了蛆。雷迪根据实验得出结论：苍蝇是由亲代苍蝇在腐肉上产的卵发育而来的；无论是苍蝇还是蛆都不会从腐肉中自然发生。但他很谨慎，没有说自然发生不可能，只是说自然发生还未证实。
巴斯德进行了巧妙的实验：将装有浸液的瓶子消毒，然后不是简单地把瓶口密封，而是将玻璃瓶颈拉成弯曲的鹅颈状，使外边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中。这些瓶子虽未密封，也能保持无菌。实验结果证明微生物不能自然发生。
考点二 科学研究的一般过程
1、客观地观察和描述生物现象， 通过观察从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题。
2、分析问题，阐明与研究该问题相关的知识，确认变量。
3、做出假设和预期。
4、设计可行的实验方案， 实施实验方案，收集证据。
5、利用数学方法处理、解释数据， 根据证据做出合理判断。
6、用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点。
7、听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的修改。
【典例引导整合】
例1 在下列斯巴兰扎尼所做的四组实验中，哪一组不会被微生物污染 （ ）
A、煮沸2min ，塞上软木塞 B、煮沸60min ，塞上软木塞
C、煮沸2min ，熔玻璃封口 D、煮沸60min ，熔玻璃封口
【解析】 煮沸2min ，不能完全杀死烧瓶中的微生物，所以会造成烧瓶中的肉汤被微生物所污染；塞上软木塞，微生物可能会通过软木塞进入瓶内，而使烧瓶中的肉汤被微生物所污染。
答案：D
例2 雷迪设计的实验主要应用了下列那些原则
①科学性原则 ②可行性原则 ③单一变量原则 ④对照原则
A、①② B、①
C、② D、③④
【解析】 雷迪在实验过程中只检验一项因素即肉和苍蝇接触或肉和苍蝇不接触，并用对照实验做比较。实验中主要运用了单一变量原则和对照原则。
答案：D
【知识拓展】 在实验设计中要遵循实验设计的基本原则： 主要有①单因子变量原则 ②对照的原则
③科学性原则 ④平行重复原则等。
【学习札记】
小提示： 本节学习了哪些实验方法？实验研究的基本过程是怎样的？
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【自主反馈提升】
A． 基础训练
1、巴斯德在斯巴兰扎尼的基础上设计了“鹅颈瓶实验”，其目的是 （ ）
A、这种弯曲的“鹅颈”可以使肉汤与空气完全隔绝
B、这种带有弯曲细管的瓶是敞口的，空气可以进入，而空气中的微生物则被阻而沉积于弯管底部，不能进入瓶中
C、证明污染物来自营养液
D、验证斯巴兰扎尼的实验结论，即只有在密封条件下才能保持无菌
【解析】答案：B 把瓶子的瓶颈烧软，并拉成弯曲的鹅颈状，使外边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中，同时又可以让空气进入，使人们更信服微生物不能自然发生。
2、下列关于科学实验的说法错误的是 （ ）
A、用一种或多种感官去收集信息的过程就是观察
B、预测是根据现有证据和既往实验对将来的事件做出推论
C、预测必须是正确无误的
D、通过测量科学家能把观察的结果表达得更加精确
【解析】答案：C 预测是推论的一种，不一定是正确的，还必须通过实验来检验。
3、下列关于实验安全的说法错误的是 （ ）
A、实验中试管口必须朝向自己不能朝向他人
B、实验中试管口切勿朝向自己或他人
C、化学药品不要随意倒进水槽中
D、只有完全理解并能自觉遵守实验安全守则才能确保实验安
【解析】答案：A 在实验过程中为防止试管内的液体外溢对自己或他人造成伤害，实验中不能将试管口朝向自己或他人。
B．提升探究
阅读下列材料，回答问题。
夏天，做熟的食品很快就会腐败变质，俗称“变馊了”，人们研究发现，做熟的食品里生出了无数细菌。食品中的细菌是哪里来的？是由食品自然产生的，还是来自于空气？对此，法国科学家巴斯德进行了认真的研究。
巴斯德把新鲜、清澈的肉汤分别装入甲、乙两个玻璃瓶里，然后把甲瓶的瓶颈烧软，并拉成弯曲的鹅颈状，使外边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中。把乙瓶口敞开。随后再次煮沸瓶内的肉汤。一段时间后发现，乙瓶内的肉汤很快就腐败变质了，而甲瓶中的肉汤即使过了很长时间也还新鲜如初。
在巴斯德这项研究成果的启示下，人们懂得了消毒灭菌的意义及方法。并研究出了食品长期防腐的方法。
问题：
①材料中巴斯德所用的研究方法是 。
②在实验中，观察到的现象是 ；提出的问题是 。
③实验中怎样设计的对照？ ；实验研究的单一因素是什么？ 。
④装入甲、乙两瓶的肉汤为何再次煮沸？ 。
⑤得出的科学结论是 。
【解析】 生物科学研究中常用的方法是观察法和实验法，二者常有机的结合在一起，材料中主要用的是实验法。对照实验设计是常用的手段之一，设计过程要遵循单因子变量和对照的原则。巴斯德在实验中较好的设计了对照。实验只研究细菌是否来自空气这一变量，对装入甲、乙两瓶的肉汤再次煮沸，排除了细菌可能来源于食物这一因素，因而得出的结论是可信的。
答案：①实验法（或观察法和实验法） ②熟食变馊了 熟食中的细菌从哪里来 ③甲瓶的瓶颈烧软，并拉成弯曲的鹅颈状、乙瓶口正常敞开 细菌是否来自于空气 ④ 杀死肉汤中的细菌，排除细菌可能来源于食物这一因素 ⑤ 使肉汤腐败变质的细菌来自空气
【学科资料精编】
巴 斯 德 小 传
巴斯德于公元1822年12月27日出生于法国的杜耳（Dole）。1843年，巴斯德进入巴黎高等师范学校，受教于当时的化学大师——都玛士（J.B.Dumas），深受其影响，开始替心于化学的研究。巴斯德毕业后，即在该校担任助教，巴斯德深入研究酒变酸的原因，結果发現，发酵液內有一种小生物生长繁殖（后来被称为酵母菌），而在变酸的发酵液中除了上述的生物外，还有另一种生物的存在(后来被称为乳酸菌)。1860年，法国的酿酒业正遭遇着大难題——酒易变坏而难以储存和运送。巴斯德利用既有的研究成果进一步探索，发現只要在55-60℃时加热，便可以杀死使酒酸败的微生物而延长酒的储存期，因而治好了法国的酒病。继发酵的研究之后，巴斯德向传统的自然发生论（无生源论）挑战，他利用拉成鵝颈状的烧瓶進行实验，得到的结果证实生物必須来自生物，无法无中生有（生源论）。透过巴斯德及其他科学家的努力也使得生源论为后世所广为接受。后期的巴斯德转向于研究传染病，研发出炭疽病及狂犬病等疫苗。
现代生物科学的发展热点
随着现代研究手段的进步，生物科学有了突飞猛进的发展。主要有以下几个方面： ①干细胞（仍然能分裂分化成其他细胞）研究，可用于治疗多种疾病。 ②人类基因组计划及DNA芯片的问世及应用。
③基因工程 ④动植物品种培育 ⑤克隆技术及应用 ⑥生态农业 ⑦脑科学研究 ⑧光合作用的研究、生物固氮研究等。
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