第1节 身边的生物科学
教材分析
［教材优化全析］
随着科学技术的发展、社会的进步，人类的物质生活水平、精神生活都在不断地提高。人们在享受舒适的现代生活的同时，也在给人类带来一定的负面影响。日益恶化的生态环境严重地影响着人类的健康。一、人类健康面临的挑战周围的生态环境不断恶化、自然资源匮乏，地球上的生物都将面临严峻的挑战。食物短缺、粮食问题、疾病等更是困扰人类的几大问题。据统计，2002年我国传染病发病率180.14/10万，死亡率0.35/10万，病死率为0.20%。目前发病率较高的传染病依次为病毒性肝炎、肺结核、痢疾淋病和麻疹，病死率较高的传染病依次为：狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风和流脑。据全国肿瘤防治研究办公室的报告指出：我国癌症死亡率呈逐年上升趋势，成为人类健康的首要杀手。研究表明，癌症的发生与生物因素、物理因素和化学因素有关，这些因素被称之为致癌因子。癌变细胞的产生在于正常细胞中的原癌基因，被致癌因子激活，从而使正常细胞发生癌变转化为恶性增殖的癌细胞，危害人体健康。目前，大多数癌症仍是不治之症，因此人们常常谈癌色变。癌症作为人类健康的一大顽疾，是不是就没有办法预防或治疗了呢？不是，根据世界卫生组织报告指出，禁烟和健康的生活方式可将癌症发病率降低1/3，另外1/3的癌症患者可以通过早期诊断得到有效治疗。在癌症的治疗上，前景十分看好，随着人类基因组计划的实施，对于组成人类遗传物质的核苷酸序列有了更深入的认识，人类基因组研究的理论与技术上的进展。对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义，对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义。二、生物科学与社会的关系生物科学是起步较晚但发展迅速的一门科学。在我国古代及欧洲中世纪人们就已经开始尝试一些有关疾病的治疗和研究工作。迄今为止，生物科学正是在前人研究的基础上经过科学家们的不懈努力，已经取得了突飞猛进的发展。基因诊断和基因治疗技术对于目前遗传病的防治达到了一定效果。基因诊断一般采用转基因技术将目的基因导入患者的某种细胞中体外培养使其增殖，然后输回患者体内，从而达到治疗目的。这种方法对大多数体细胞的治疗是有效的，但是对于神经细胞受损的患者却无能为力。原因在于神经细胞不具有生长繁殖能力，所以一旦受损将无法恢复。对于无法恢复的细胞的修复问题，最近有些学者提出移植“神经干细胞”的说法，但“神经干细胞”是否像胚胎干细胞那样取代患者坏死组织，使患者恢复健康，还是个未知数，我们将拭目以待。生物科学与人类社会的发展息息相关。目前人们的衣食住行方方面面都有生命科学的内容渗透着，如各种保健品、衣服、食品、纺织品、酿造、生物防治、环境保护等。生物科学的发展前景广泛，相信人类一定会最终开发、研究出更尖端的生物技术造福于人类社会。 全析提示人类社会面临人口爆炸、环境污染、资源匮乏、粮食短缺等问题。思给拓展致癌因子包括生物因素、物理因素和化学因素。生物因素包括病毒；物理因素包括电离辐射、X射线、紫外线等。化学因素包括砷、苯、煤焦油等。细胞癌变的特点与正常细胞相比有独具的特征：①能无限增殖；②癌细胞形态结构发生变化；③癌细胞的表面糖蛋白物质减少，使得细胞之间黏着性减少，导致癌细胞在有机体内的分散和转移。干细胞是指未尚未分化的细胞，存在于早期胚胎、骨髓、脐带、胎盘和部分成年人细胞中。能够培育成肌肉、骨骼、神经等人体组织和器官。全析提示食品添加剂是化学合成物或天然物质，大多是无毒的，如长期大量摄食，对人体不利。
学习目标
1.尝试说出人类健康面临的挑战。
2.举例说出生物科学与社会的关系。
学习提示
人类面临的健康问题以及解决困扰人类的健康问题所涉及的生物科学与技术是本节的重点内容。
思维拓展
1.试一试，你能否列举出几例人类尚未攻克的顽疾？
答案：人类尚未攻克的顽疾有很多，如癌症、艾滋病、非典型性肺炎、老年性痴呆症。
2.日常生活中，有哪些现象与生物有关？
答案：与生物有关的如：病毒性肺炎、禽流感、乙肝疫苗及克隆牛。
知识链接
非典即非典型性肺炎，是由冠状病毒感染引起的疾病。冠状病毒是主要寄生在动物——果子狸体内的病毒。感染此病毒会引起肺炎。
老年性痴呆又称阿尔茨海默病，是一种慢性的大脑退行性变性疾病。第1节 身边的生物科学
教材分析
［教材优化全析］
随着科学技术的发展、社会的进步，人类的物质生活水平、精神生活都在不断地提高。人们在享受舒适的现代生活的同时，也在给人类带来一定的负面影响。日益恶化的生态环境严重地影响着人类的健康。一、人类健康面临的挑战周围的生态环境不断恶化、自然资源匮乏，地球上的生物都将面临严峻的挑战。食物短缺、粮食问题、疾病等更是困扰人类的几大问题。据统计，2002年我国传染病发病率180.14/10万，死亡率0.35/10万，病死率为0.20%。目前发病率较高的传染病依次为病毒性肝炎、肺结核、痢疾淋病和麻疹，病死率较高的传染病依次为：狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风和流脑。据全国肿瘤防治研究办公室的报告指出：我国癌症死亡率呈逐年上升趋势，成为人类健康的首要杀手。研究表明，癌症的发生与生物因素、物理因素和化学因素有关，这些因素被称之为致癌因子。癌变细胞的产生在于正常细胞中的原癌基因，被致癌因子激活，从而使正常细胞发生癌变转化为恶性增殖的癌细胞，危害人体健康。目前，大多数癌症仍是不治之症，因此人们常常谈癌色变。癌症作为人类健康的一大顽疾，是不是就没有办法预防或治疗了呢？不是，根据世界卫生组织报告指出，禁烟和健康的生活方式可将癌症发病率降低1/3，另外1/3的癌症患者可以通过早期诊断得到有效治疗。在癌症的治疗上，前景十分看好，随着人类基因组计划的实施，对于组成人类遗传物质的核苷酸序列有了更深入的认识，人类基因组研究的理论与技术上的进展。对于各种疾病，尤其是各种遗传病的诊断、治疗具有划时代的意义，对于进一步了解基因表达的调控机制、细胞的生长、分化和个体发育的机制，以及生物的进化等也具有重要的意义。二、生物科学与社会的关系生物科学是起步较晚但发展迅速的一门科学。在我国古代及欧洲中世纪人们就已经开始尝试一些有关疾病的治疗和研究工作。迄今为止，生物科学正是在前人研究的基础上经过科学家们的不懈努力，已经取得了突飞猛进的发展。基因诊断和基因治疗技术对于目前遗传病的防治达到了一定效果。基因诊断一般采用转基因技术将目的基因导入患者的某种细胞中体外培养使其增殖，然后输回患者体内，从而达到治疗目的。这种方法对大多数体细胞的治疗是有效的，但是对于神经细胞受损的患者却无能为力。原因在于神经细胞不具有生长繁殖能力，所以一旦受损将无法恢复。对于无法恢复的细胞的修复问题，最近有些学者提出移植“神经干细胞”的说法，但“神经干细胞”是否像胚胎干细胞那样取代患者坏死组织，使患者恢复健康，还是个未知数，我们将拭目以待。生物科学与人类社会的发展息息相关。目前人们的衣食住行方方面面都有生命科学的内容渗透着，如各种保健品、衣服、食品、纺织品、酿造、生物防治、环境保护等。生物科学的发展前景广泛，相信人类一定会最终开发、研究出更尖端的生物技术造福于人类社会。 全析提示人类社会面临人口爆炸、环境污染、资源匮乏、粮食短缺等问题。思给拓展致癌因子包括生物因素、物理因素和化学因素。生物因素包括病毒；物理因素包括电离辐射、X射线、紫外线等。化学因素包括砷、苯、煤焦油等。细胞癌变的特点与正常细胞相比有独具的特征：①能无限增殖；②癌细胞形态结构发生变化；③癌细胞的表面糖蛋白物质减少，使得细胞之间黏着性减少，导致癌细胞在有机体内的分散和转移。干细胞是指未尚未分化的细胞，存在于早期胚胎、骨髓、脐带、胎盘和部分成年人细胞中。能够培育成肌肉、骨骼、神经等人体组织和器官。全析提示食品添加剂是化学合成物或天然物质，大多是无毒的，如长期大量摄食，对人体不利。
学习目标
1.尝试说出人类健康面临的挑战。
2.举例说出生物科学与社会的关系。
学习提示
人类面临的健康问题以及解决困扰人类的健康问题所涉及的生物科学与技术是本节的重点内容。
思维拓展
1.试一试，你能否列举出几例人类尚未攻克的顽疾？
答案：人类尚未攻克的顽疾有很多，如癌症、艾滋病、非典型性肺炎、老年性痴呆症。
2.日常生活中，有哪些现象与生物有关？
答案：与生物有关的如：病毒性肺炎、禽流感、乙肝疫苗及克隆牛。
知识链接
非典即非典型性肺炎，是由冠状病毒感染引起的疾病。冠状病毒是主要寄生在动物——果子狸体内的病毒。感染此病毒会引起肺炎。
老年性痴呆又称阿尔茨海默病，是一种慢性的大脑退行性变性疾病。
w.w.w.g.k.x.x.c.o.m第1节 身边的生物科学
典型例题
【例1】转基因技术已在多个领域得到应用。请举例说明该技术的应用可能带来的影响。
正面影响：
负面影响：
【解析】转基因技术和任何科学技术一样，是一把双刃剑，既有积极意义也有负面影响，我们应该合理地利用。正面影响：在医药卫生方面，生产转基因药品如胰岛素、干扰素等治疗疾病；在农业方面，生产转基因植物，获得高产、稳产、具有抗逆性等优良品质的农作物，在畜牧业方面，培育抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛的优良品种；在食品工业方面，为人类开辟新的食物来源；在环境保护方面，进行环境监测和环境污染的治理等。负面影响：生产基因武器用于战；制造“超人”，造成新的种族歧视；转基因生物对生态安全的影响等。
【答案】见解析。
【例2】番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂。应用基因工程技术，通过抵制某些促进果实成熟的激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1993年在美国上市，请回答：
(1)促进果实成熟的重要激素是 。
(2)与杂交育种、诱变育种相比，通过转基因技术来培育新品种的主要优点是
和 。
【解析】本题考查的知识有植物激素、转基因技术（基因工程）的优点。植物激素有多种，目前公认的植物激素有生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯，其中乙烯的主要作用是促进果实的成熟，它在成熟的果实中含量较多。限制性内切酶、DNA连接酶、运载体是基因操作的三种重要工具。基因工程在农业方面的应用主要表现在两个方面，一是获得高产、稳产和具有优良品质的农作物，二是培育具有各种抗逆性的作物新品种。其主要优点一是定向地改造生物，从根本上改变作物的特性，二是基因工程的转基因技术克服了传统育种方法无法克服的生物远缘杂交无法实现的问题。
【答案】(1)乙烯 (2)定向改造生物 克服生物远缘杂交的困难
基础练习
1、我国是一个农业大国，在占世界 的耕地上却养活了占世界 的人中，取得了举世公认的成就。然而，由于 、 、和 等，我国粮食生产以及人民的生活环境正面临着严峻的挑战。
2、举例说说现代农业生物技术的重要性。
3、随着化学农药产量和品种的逐年增加，害虫的抗药性也逐年增强，造成的危害很严重。如近年来棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成的经济损失每年达100亿元以上。针对这种情况，我国科学工作者经过研究发现，一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科学工作者已成功地将该毒蛋白基因导入棉花植株内并实现了表达。由于棉铃虫吃了“转基因抗虫棉”植株后就会死亡，所以抗虫棉在近年推广后，收到了很好的经济效益。根据以上材料回答下列问题：
(1)害虫抗药性的增强是 的结果。
(2)“转基因”抗虫棉新品种的培育应用了 新技术。
（3）谈谈转基因技术给人类带来的影响。
能力测试
1、科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基因工程，实施该工程的最终目的是 ( )
A．定向提取生物体的DNA分子
B．定向地对DNA分子进行人工“剪切”
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．定向地改造生物的遗传性状
2、有关基因工程的成果及应用的说法正确的是( )
A．用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C．任何一种假单孢杆菌都能分解四种石油成分，所以假单孢杆菌是“超级菌”
D．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良或具有抗逆性的农作物
3、我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源于 ( )
A．普通棉的突变基因
B．棉铃虫变异形成的致死基因
C．寄生在棉铃虫体内的抗虫基因
D．苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
4、生物繁殖的本质是基因复制，人类正利用这一点进行基因工程，从而产生了基因污染。基因污染是指在天然的生物物种基因中掺进了人工重组的基因，这些外来基因可随被污染生物的繁殖得到增殖，再随被污染生物的传播而发生扩散。根据以上叙述，下列对基因污染产生的原因表述不正确的一项是（ ）
A．基因工程间接导致了基因污染
B．基因工程是通过染色体重组发生基因交换，从而获得生物的新性状
C．基因工程对生物体作强制移植，完全打破了物种原有的屏障，破坏了生物原有的基因
D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境影响的研究
5、对番茄的研究中发现，害虫损伤番茄叶片后，叶上的细胞壁释放出一种类激素因子，这种物质通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上，启动了蛋白酶抑制剂的基因，开始高效合成蛋白酶抑制剂，并在茎叶中迅速积累，以对付害虫的再次侵袭。蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死。
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。试分析回答下列问题：
(1)番茄的蛋白酶抑制剂很可能是在茎叶细胞的__________________处合成的。
(2)番茄受害虫侵袭后，能及时做出一系列反应，最终杀死害虫，保护自身安全，这说明植物也具有_______________。
(3)将番茄的蛋白酶抑制基因成功地导入玉米内，使玉米形成新的性状，这种变异属于_______________________。
(4)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗 试以已学过的知识进行简要的分析说明。
参考答案
基础练习
1、7% 22% 人口的迅速增长 资源短缺 环境恶化
2、①现代农业生物技术的发展为解决粮食问题，为现代农业的可持续发展注入了新的活力；②现代农业技术的发展为社会创造了明显的经济效益，全球转基因作物的销售额1995年为7．5×108美元，2002年为4．25×1010美元，8年间增长了约56倍，估计2005的士达6．0×1010美元，2010年将达到2．0×1011美元；③现代农业生物技术的发展也为社会带来了巨大的社会效益，抗逆转基因作物的推广在一定程度上使作物摆脱了土壤和气候条件的限制，抗虫、抗除草剂作物的应用则极大地提高了农作物的产量，减少了化学农药对环境的污染和对人畜的危害，高维生素含量的转基因作物将为数亿贫困人口的健康带来福音。
3、（1）自然选择（2）基因工程（或现代农业生物技术）（3）转基因技术和任何科学技术一样，是一把双刃剑，既有积极意义也有负面影响，我们应该合理地利用。正面影响：在医药卫生方面，生产转基因药品如胰岛素、干扰素等治疗疾病；在农业方面，生产转基因植物，获得高产、稳产、具有抗逆性等优良品质的农作物，在畜牧业方面，培育抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛的优良品种；在食品工业方面，为人类开辟新的食物来源；在环境保护方面，进行环境监测和环境污染的治理等。负面影响：生产基因武器用于战；制造“超人”，造成新的种族歧视；转基因生物对生态安全的影响等。
能力测试
1D 2D 3D 4B
5、(1)核糖体 (2)免疫功能 (3)基因重组 (4)①有道理。这种转基因玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而出现病患。
②无必要。这种转基因玉米的蛋白酶抑制剂主要集中在茎叶中，而人类食用的是其果实(种子)加工而成的食品，因此不会影响人体对食物的消化。
③无必要。因为人与害虫消化酶的结构是存在差异的，玉米的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人很可能无影响。
④无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米蛋白酶抑制剂在高温中已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响。(或其他合理答案，有一项分析即可。)(共22张PPT)
第一章 生物科学和我们
第一节 身边的生物科学
重点内容
1、物种濒危和灭绝的主要原因
2、科学合理地保护动物的方法
一，人类面临的问题：生物多样性丧失
1、回顾：生物多样性是什么？
指生态系统、物种和遗传（基因）的多样性。
2、8种动物的灭绝说明了什么？
资料：2001年8月，全球性的“生物保护组织大会”在夏威夷召开，该组织的主席在开幕式上警告说，物种灭绝的速度在过去100年中，比人类尚未出现时增加了大约1000倍，而且各种迹象表明21世纪物种灭绝的速度还会增加10倍。
A 8种动物的灭绝资料
物 种 最后一次看到的
时间和地点 灭绝的可能原因
齐亚色斯蓝蝴蝶 1941年，旧金山半岛 陆地变化
托拜厄斯石蛾 20世纪50年代，德国莱茵河 工业与城市污染
深水白鮭 1952年，休伦湖和密歇根 过度捕捞
加勒比海僧海豹 20世纪50年代，加勒比海 过度捕猎
多布森狐蝠 20世纪70年代，菲律宾宿务岛 森林破坏、过度捕猎
关岛阔嘴鶲 1983年，关岛 外来褐色树蛇的吞食
考爱吸蜜鸟 1987年，夏威夷考爱岛 疾病、老鼠捕食
鱂鱼 1988年，墨西哥 缺少食物
B 物种的灭绝说明了什么？
分析：物种灭绝的原因：
（一）内在原因:物种特化或基因功能的丧失
大熊猫
箭竹
生存危机
箭竹死亡
朱鹮
人工饲养和近亲繁殖
野外生存的基因功能丧失
(1)乱捕滥猎是物种濒危和灭绝的直接原因之一。
蟒蛇
肉味鲜美，药用价值
数量急剧减少
(2)栖息地的破坏和丧失是导致物种濒危和灭绝的重要原因。
滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧，直接造成野生生物栖息地的破坏和丧失。
如：我国特有的灵长目滇金丝猴
（二）外在原因：
四川广安发现与大熊猫同等珍稀的巨蟒20060225
朱鹮
滇金丝猴
(3)外来物种的入侵、环境污染和自然灾害也是物种濒危和灭绝的重要原因。
A 外来物种
红薯 玉米 烟草 橡胶 油菜 向日葵
克氏原螯虾：美味，但对农田、水利设施威胁
微甘菊 葛藤 紫茎泽兰 水葫芦 食人鱼（鲳） 牛蛙 美洲斑潜蝇 德国小蠊、松材线虫
B 环境污染
C 自然灾害
微甘菊
二、生物科学与社会：科学合理地保护动物
人类对野生动物的乱捕滥猎，不但破坏了生态环境，而且终将会毁灭自己。
科学地认识动物 如：除四害中的“麻雀”
1、努力营造全社会保护动物的氛围，对动物保护观念淡漠的人晓之以理，对触犯相关法律的人绳之以法。
如何科学合理地保护动物保护动物 ？
A、建立野生动物保护区
2、依靠生物科学与技术保护动物,具体措施：
B、采用人工繁殖技术
C、实施再引进工程
D、科学引种
E 开展濒危动物的生物资源学研究，准确掌握濒危动物野生种群的数量消长和分布区变迁等情况，弄清导致它们濒危的原因。
F 国际合作，引进资金、技术和先进经验等。
三、知识梳理
身边的生物科学
生物多样性丧失
内因：物种特化或基因功能的丧失。
外在原因：乱捕滥猎、栖息地的破坏和丧失、外来物种的入侵、环境污染和自然灾害。
科学合理地保护动物
建立野生动物保护区、采用人工繁殖技术、实施再引进工程和科学引种等。
四、练习
1，造成野生动植物濒危和灭绝的主要原因是（ ）
A、自然选择 B、物种退化
C、人类对野生动植物资源的开发和利用
D、人类对野生动植物的过度狩猎或采伐，对栖息地环境的污染和改变
D
2，下列哪一项不是自然保护的好方法（ ）
A、建立自然保护区
B、保护森林、草原和野生动物
C、有计划的合理利用资源 D、禁止采伐和捕捞
D
3、下列各项与生物遗传多样性无直接关系的是（ ）
A．DNA分子的多样性
B．基因的多样性
C．基因重组、基因突变和染色体变异
D．蛋白质分子的多样性
D
4、生物多样性包括（ ）
①遗传多样性 ②物种多样性 ③生态系统多样性 ④变异多样性 ⑤群落多样性
A． ①③⑤ B．①②④ C．②③④ D．①②③
D
5．保护生物多样性要依靠生物科学与技术，下列保护生物多样性的措施中不正确的是（ ）
A．采用人工繁殖技术
B．实施再引进工程
C．建立野生动物保护区
D．大量引进外来物种
6．下列关于物种濒危和灭绝外在原因的叙述，不正确的是（ ）
A．乱捕滥猎
B．人类滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧等
C．外来物种的入侵、环境污染和自然灾害
D．物种特化或基因功能的丧失
D
D
7．下列哪组动物不是国家一级保护动物（ ）
A．朱鹮和扬子鳄 B．蟒蛇和白鳍豚
C．金丝猴和麋鹿 D．草鱼和鲤鱼
8．外来物种入侵或引种不当会使原有物种的生存受到威胁，其主要原因是（ ）
A．未认识其价值，所以人为干扰少
B．入侵之地生态污染严重
C.破坏了入侵地的非生物因子
D．使入侵地食物链被破坏
D
D
9．有的蛇有毒，并且偶尔会伤人，但蛇都是我国法律保护的野生动物。下列关于这一现象的叙述，不正确的是（ ）
A．保护生物的多样性
B．保护生态系统的多样性
C．保护基因的多样性
D．保护有害动物的多样性
10．下列哪项与环境保护不吻合（ ）
A．设法使能量流向对人类最有益的部分
B．植树造林
C．建立自然保护区
D．消灭有害生物
D
D
11.据科学家估计，世界上平均每天至少有4种生物灭绝。如果世界上某种的最后一只野羊刚死亡，请你为该野羊的“复生”献计献策。
提示：克隆是人工繁殖技术的一种，可无性繁殖动物。
