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1、必修二身边的生物科学和学习过程课件第1页，共41页，编辑于2022年，星期日 根据联合国根据联合国1998年的报告预测，到年的报告预测，到2050年世界人口将达到年世界人口将达到100亿亿。这么多人的生存，。这么多人的生存，什么是什么是关键关键？粮粮 食食现代农业生物技术现代农业生物技术基因工程基因工程 第二次世界大战后第二次世界大战后,粮食生产的增长速度快于粮食生产的增长速度快于人口的增长速度人口的增长速度,世界人均粮食产量呈现增长趋势。世界人均粮食产量呈现增长趋势。由于发展中国家的人口增长速度过快，由于发展中国家的人口增长速度过快，缺乏缺乏问题日问题日益严重。益严重。第2页，共41页，编辑
2、于2022年，星期日人类面临的问题之一人类面临的问题之一 粮食问题粮食问题发达国家发达国家发展中国家发展中国家人数人数 1/4 3/4粮食产量粮食产量 1/21/2 第二次世界大战后，世界人均粮食产量呈第二次世界大战后，世界人均粮食产量呈现增长趋势。现增长趋势。发展中国家的人口增长速度过快，粮食问发展中国家的人口增长速度过快，粮食问题日益严重。题日益严重。第3页，共41页，编辑于2022年，星期日原因：原因：人口急剧增长、耕地面积减少等。人口急剧增长、耕地面积减少等。解决方法：解决方法：发展现代农业生物技术和控发展现代农业生物技术和控制人口。制人口。实质：实质：并不是粮食总产量不足，而是粮并不
3、是粮食总产量不足，而是粮食生产地区分布不平衡和国家间分配不食生产地区分布不平衡和国家间分配不均。均。第4页，共41页，编辑于2022年，星期日我国农业现状我国农业现状我国是一个农业大国，我国是一个农业大国，在近占世界在近占世界7%的耕地的耕地上养活了世界上养活了世界22%的的人口。人口。但由于人口的迅速增但由于人口的迅速增长、资源短缺和环境长、资源短缺和环境恶化等，恶化等，我国粮食增我国粮食增长及人类的生活环境长及人类的生活环境面临着严峻的挑战面临着严峻的挑战。据测算，据测算，2030年，我国人口将达年，我国人口将达到到16亿，全国粮食增长将达到亿，全国粮食增长将达到7.21012-8.010
4、12，而那时，而那时粮食的产量只能达到粮食的产量只能达到5.51012-6.01012，粮食缺口很大。粮食缺口很大。第5页，共41页，编辑于2022年，星期日 2000年我国粮食减产的原因 原因一原因一：干旱干旱 原因二原因二：人均耕地面积的减少人均耕地面积的减少 积极思维积极思维据统计，据统计，2000年我国粮食大年我国粮食大幅度减产，总产量比去年减幅度减产，总产量比去年减产产4.51011，减产量约占当，减产量约占当年的年的10%，为近，为近20年来减产年来减产幅度最大的一年。幅度最大的一年。事实事实 ：分析分析应采取哪应采取哪些措施解些措施解决我国粮决我国粮食问题？食问题？GO第6页，共
5、41页，编辑于2022年，星期日 据报道，据报道，2000年全国受灾面年全国受灾面积超过积超过2.7107h,涉及涉及20多多个省、市、自治区，干旱范围个省、市、自治区，干旱范围只广，持续时间之长，灾害程只广，持续时间之长，灾害程度之重，为近度之重，为近20年来所罕见年来所罕见。原原因因之之一一 干干旱旱返回第7页，共41页，编辑于2022年，星期日 我国现有耕地面积约我国现有耕地面积约1.3108 h，但人均耕地面积不到世界，但人均耕地面积不到世界平均水平的平均水平的50%。遥感监测的资料表明，仅遥感监测的资料表明，仅1986-1995年的年的10年中，我国年中，我国耕地面积约减少了耕地面积
6、约减少了5 106 h。原原因因之之二二 耕耕地地面面积积的的减减少少返回第8页，共41页，编辑于2022年，星期日威胁人类生存的难题环境恶化环境恶化粮食短缺粮食短缺疾病肆虐疾病肆虐生物科学和技术生物科学和技术资源匮乏资源匮乏第9页，共41页，编辑于2022年，星期日生物科学与社会生物科学与社会科学合理地应用现代农业生物技术1983年世界转基因植物的培育成功标年世界转基因植物的培育成功标志着现代农业技术的诞生。志着现代农业技术的诞生。1993年，世界首例转基因产品年，世界首例转基因产品延熟延熟保鲜番茄在美国批准上市保鲜番茄在美国批准上市。转基因番茄转基因番茄普通番茄普通番茄第10页，共41页，
7、编辑于2022年，星期日转基因产品发展迅速转基因产品发展迅速第11页，共41页，编辑于2022年，星期日 从从19951995年年20022002年的年的8 8年间年间,转基因作转基因作物产品销售额增长了约物产品销售额增长了约5656倍。预测世倍。预测世界范围内转基因作物产业的交易额界范围内转基因作物产业的交易额20052005年达到年达到6.0X109美元。美元。20102010年将达到年将达到2.0X1010美元。美元。小知识 现代农业技术的发展为社会创现代农业技术的发展为社会创造了明显的造了明显的经济效益经济效益。第12页，共41页，编辑于2022年，星期日小知识 现代农业技术的发展带来
8、显著现代农业技术的发展带来显著的的社会效益和生态效益社会效益和生态效益。抗逆转基因作物抗逆转基因作物抗虫、抗除草剂作物抗虫、抗除草剂作物高维生素含量的转基因作物高维生素含量的转基因作物图片图片金大米金大米第13页，共41页，编辑于2022年，星期日全球转基因作物的销售额（单位全球转基因作物的销售额（单位1109美元）美元）1995年比年比2002年的转基因作物销售年的转基因作物销售额增长了额增长了约约56倍倍。第14页，共41页，编辑于2022年，星期日抗逆转基因作物的推广在一定程度上使作抗逆转基因作物的推广在一定程度上使作物脱离了土壤和气候条件的限制。物脱离了土壤和气候条件的限制。抗虫和除草
9、剂作物的应用则极大地提高了抗虫和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。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。人口的健康带来福音。转基因作物的优势转基因作物的优势第15页，共41页，编辑于2022年，星期日我我国国转转基基因因植植物物研研究究现现状状我国在我国在“七五七五”计划结束时已经掌计划结束时已经掌握了转基因植物的全套技术握了转基因植物的全套技术,获得获得 了抗虫烟草等转基因植物了抗虫烟草等转基因植物“八五八五”计划期间的抗病毒、抗计
10、划期间的抗病毒、抗细菌、抗盐碱、抗虫、抗除草剂细菌、抗盐碱、抗虫、抗除草剂等转基因植物得到更大的发展。等转基因植物得到更大的发展。“九五九五”期间又获得了一批具有自期间又获得了一批具有自主知识产权的新基因（如水稻耐寒、主知识产权的新基因（如水稻耐寒、耐盐碱等相关基因），并已初步获耐盐碱等相关基因），并已初步获得抗病、抗虫或改良品质的转基因得抗病、抗虫或改良品质的转基因水稻、玉米、烟草以及花卉等。水稻、玉米、烟草以及花卉等。第16页，共41页，编辑于2022年，星期日转基因生物：转基因生物：利用基因工程技术把一种生物体内的基因转移到另一利用基因工程技术把一种生物体内的基因转移到另一种生物体内，这
11、样得到的生物就是转基因生物。种生物体内，这样得到的生物就是转基因生物。知识拓展知识拓展转基因食品（转基因食品（Genetically Modified Foods，GMF）就是利用现代分子生物技术，将某些生）就是利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等物的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是方面向人们所需要的目标转变。以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品就是“转转基因食品基因食品”。优点：优点：1.解决
12、粮食短缺问题。解决粮食短缺问题。2.减少农药使用，避免环境污染。减少农药使用，避免环境污染。3.节省生产成本，降低食物售价。节省生产成本，降低食物售价。4.增加食物营养，提高附加价值。增加食物营养，提高附加价值。5.增加食物种类，提升食物品质。增加食物种类，提升食物品质。6.促进生产效率，带动相关产业促进生产效率，带动相关产业 第17页，共41页，编辑于2022年，星期日安全性评估：安全性评估：对于转基因食品的安全性，目前国际上没有统对于转基因食品的安全性，目前国际上没有统一说法，争论的重点应在转基因食物是否会产生毒素、一说法，争论的重点应在转基因食物是否会产生毒素、是否可通过是否可通过DNA
13、蛋白质过敏反应、是否影响抗生素蛋白质过敏反应、是否影响抗生素耐性等方面。耐性等方面。缺点：缺点：1.可能对蝴蝶等昆虫造成伤害。可能对蝴蝶等昆虫造成伤害。2.可能影响周边的植物的生长。可能影响周边的植物的生长。3.可能使昆虫或病菌在演化中增加抵抗力，可能使昆虫或病菌在演化中增加抵抗力，或产生或产生新的物种，之后一样有可能会伤害作物。新的物种，之后一样有可能会伤害作物。第18页，共41页，编辑于2022年，星期日转基因产品的商品化生产，转基因产品的商品化生产，若无消费者的理解和接受是若无消费者的理解和接受是不可能顺利进行的，因而加不可能顺利进行的，因而加强科学宣传力度，提高公民强科学宣传力度，提高
14、公民的理解力，是转基因技术发的理解力，是转基因技术发展和应用的前提。展和应用的前提。设计调查表，调查我国公设计调查表，调查我国公民对转基因食品的认同度。民对转基因食品的认同度。建议：调查人群应有广泛性和代表性。例如，调查人数应尽可能地多；可按年龄段或职业类别分别调查。第19页，共41页，编辑于2022年，星期日学习目标：学习目标：1、举例说出一个科学研究的故事、举例说出一个科学研究的故事;2、概述科学思维的基本过程、概述科学思维的基本过程.1.21.2第20页，共41页，编辑于2022年，星期日图片图片1 生命是怎样起源的?生物又是如何进化的?这一直是人们孜孜以求并希望解决的问题。人类在探索生
15、命起源和生物进化的过程中已取得了许多重大成就，如创立了进化学说。生命起源科学家的科学思维方式在这一过程中也得到了充分的展现图片图片2第21页，共41页，编辑于2022年，星期日进化理论的创立和完善学习科学思维第22页，共41页，编辑于2022年，星期日进化理论拉马克参加了欧洲的考察，记载了2000个属的植物，绘制了900种植物的图案，研究了法国巴黎近郊不同地质年代地层中的化石。拉马克拉马克达尔文达尔文木村资生木村资生 结论：物种不是不变的，更不是上帝创造的。在自然界里，环境的影响使生物发生变异，并且从一个生物类型演变为另一个生物类型。生物的器官是用进废退的。第23页，共41页，编辑于2022年
16、，星期日拉马克的拉马克的“用进废退用进废退”进化论观点：进化论观点：现在存在的生物是由其他物种变化而来；用进废退：生物体的器官经常使用就会变得发达，而不经常使用就会逐渐退化获得性遗传：生物后天获得的性状是可以遗传的；定向变异：生物的变异一定是沿着适应环境的方向改变的 第24页，共41页，编辑于2022年，星期日 拉马克第一次从生物与环境的相互关系方面探讨拉马克第一次从生物与环境的相互关系方面探讨了生物进化的动力，为达尔文进化理论的产生提供了生物进化的动力，为达尔文进化理论的产生提供了一定的理论基础。但是，由于当时生产水平和科了一定的理论基础。但是，由于当时生产水平和科学水平的限制，拉马克在说明
17、进化原因时，把环境学水平的限制，拉马克在说明进化原因时，把环境对于生物体的直接作用以及对于生物体的直接作用以及获得性状获得性状遗传给后代的过遗传给后代的过程过于简单化了，成为缺乏科学依据的一种推论，并错程过于简单化了，成为缺乏科学依据的一种推论，并错误地认为生物天生具有向上发展的趋向，以及动物的意误地认为生物天生具有向上发展的趋向，以及动物的意志和欲望也在进化中发生作用。达尔文对他的观点进行志和欲望也在进化中发生作用。达尔文对他的观点进行了驳斥。了驳斥。第25页，共41页，编辑于2022年，星期日进化理论1809年2月12日，达尔文出生在英国的施鲁斯伯里。达尔文从小就热爱大自然，尤其喜欢打猎、
18、采集矿物和动植物标本。1831年，达尔文从剑桥大学毕业。同年12月，达尔文以“博物学家”的身份乘坐“贝格尔号”的海军勘探船，开始了漫长而又艰苦的环球考察活动。达尔文达尔文拉马克拉马克达尔文达尔文木村资生木村资生 第26页，共41页，编辑于2022年，星期日贝格尔号贝格尔号加拉帕戈斯加拉帕戈斯群岛群岛进化理论达尔文每到一地总要进行认真的考察研究，采访当地的居民，爬山涉水，采集矿物和动植物标本，挖掘生物化石，发现了许多没有记载的新物种。后来，达尔文又随船横渡太平洋，经过澳大利亚，越过印度洋，绕过好望角，于1836年10月回到英国。这次环球考察历时五年。图片图片1图片图片2图片图片3拉马克拉马克达尔
19、文达尔文木村资生木村资生 第27页，共41页，编辑于2022年，星期日1859年11月达尔文经过20多年研究而写成的科学巨著物种起源终于出版了。在这部书里，达尔文提出了“进化论”的思想，说明物种是在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。1882年4月19日，这位伟大的科学家因病逝世，人们把他的遗体安葬在牛顿的墓旁，以表达对这位科学家的敬仰。进化理论图片图片拉马克拉马克达尔文达尔文木村资生木村资生 第28页，共41页，编辑于2022年，星期日自然选择学说主要内容有四点：自然选择学说主要内容有四点：1、过度繁殖、过度繁殖:过度繁殖是达尔文的自然选择理论的基本条件。达尔过度繁殖是达
20、尔文的自然选择理论的基本条件。达尔文认为，地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，都有依照文认为，地球上的各种生物普遍具有很强的繁殖能力，都有依照几何比率增长的倾向。几何比率增长的倾向。2、生存斗争、生存斗争:生存斗争是达尔文的自然选择学说的中心概念。每个生生存斗争是达尔文的自然选择学说的中心概念。每个生物在生活过程中必须跟自然环境作斗争、跟同一物种的生物作斗争、跟物在生活过程中必须跟自然环境作斗争、跟同一物种的生物作斗争、跟不同物种的生物作斗争不同物种的生物作斗争,其中以同一物种的生物之间的斗争最为激烈其中以同一物种的生物之间的斗争最为激烈;并并认为在自然界里认为在自然界里,各种生物彼此相互
21、影响、相互制约、相互依存各种生物彼此相互影响、相互制约、相互依存.3、遗传和变异、遗传和变异:达尔文认为一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的达尔文认为一切生物都具有产生变异的特性。引起变异的根本原因是环境条件的改变。在生物产生的各种变异中，有的可以遗传，根本原因是环境条件的改变。在生物产生的各种变异中，有的可以遗传，有的不能够遗传。有的不能够遗传。4、适者生存、适者生存：在生存斗争中，具有有利变异的个体，容易在生存在生存斗争中，具有有利变异的个体，容易在生存斗争中获胜而生存下去。反之，具有不利变异的个体，则容易在斗争中获胜而生存下去。反之，具有不利变异的个体，则容易在生存斗争中失败而死亡。
22、生存斗争中失败而死亡。第29页，共41页，编辑于2022年，星期日意义意义：科学的解释了科学的解释了（1）生物进化的原因）生物进化的原因（2）生物的多样性和适应性。）生物的多样性和适应性。不足：不足：自然选择学说对于自然选择学说对于（1）遗传和变异的本质）遗传和变异的本质（2）自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能）自然选择如何对可遗传的变异起作用的问题不能作出科学的解释。作出科学的解释。第30页，共41页，编辑于2022年，星期日20世纪60年代以后，随着分子生物学的发展，日本学者木村资生首先提出了“中性学说”。他认为：生物进化的主导因素不是自然选择，而是中性突变的随机固定。每种生物的信
23、息大分子都有一定的进化速率。进化理论拉马克拉马克达尔文达尔文木村资生木村资生 木村资生木村资生 第31页，共41页，编辑于2022年，星期日中性学说中性学说：认为分子水平上的大多数突变是中性或近中性的，自然选择对它们不起作用，这些突变全靠一代又一代的随机漂变而被保存或趋于消失，从而形成分子水平上的进化性变化或种内变异。第32页，共41页，编辑于2022年，星期日拉马克拉马克达尔文达尔文木村资生木村资生 以氨基酸的年置换率计算出的蛋白质进化速率（以氨基酸的年置换率计算出的蛋白质进化速率（10-9）第33页，共41页，编辑于2022年，星期日学习科学思维观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立
24、模型达尔文达尔文1、观察、观察有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。在克格伦岛上观察了在克格伦岛上观察了550种甲虫，发现存在无翅或种甲虫，发现存在无翅或翅不发达等性状。得出海风对甲虫有翅不发达等性状。得出海风对甲虫有“选择选择”作用作用的结论。的结论。图片图片第34页，共41页，编辑于2022年，星期日长颈鹿的长颈和长的四肢是因为长颈鹿长颈鹿的长颈和长的四肢是因为长颈鹿希望吃到高处的树叶而产生希望吃到高处的树叶而产生“伸长伸长”愿愿望的结果。望的结果。但事实上这种观点但事实上这种观点并不正确并不正确。拉马克拉马克学习科学思维2、推理、推理对观察到的现象做出解释，推论不一定完全正确
25、。图片图片观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立模型第35页，共41页，编辑于2022年，星期日学习科学思维通过分类方法发现古代生物和现代生通过分类方法发现古代生物和现代生物既相似又相异，得出不是不变的科物既相似又相异，得出不是不变的科学结论。学结论。拉马克拉马克3、分类、分类把某些特征相似的事物归类到一起的逻辑方法。通过比较，识别出事物之间的异同点，再进行分类。观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立模型第36页，共41页，编辑于2022年，星期日学习科学思维细胞亚显微结构细胞亚显微结构4、建立模、建立模型型用来显示事物或过程的表现手段，如画表、列表等。能帮助人们理解无法直接观察到
26、的各种事物。图片图片1DNA双螺旋结构双螺旋结构图片图片2观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立模型第37页，共41页，编辑于2022年，星期日5、交流、交流与他人交换看法、分享信息的过程。有效的交流需要许多技能，包括听说读写以及建立模型的能力。通过交流来了解彼此的研究成果、信息和想法。学习科学思维观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立模型第38页，共41页，编辑于2022年，星期日科学思维的过程：科学思维的过程：交流交流交流提高语言提高语言表达能力表达能力交流扩大信息量扩大信息量交流交流获得新观点获得新观点提高学习效率提高学习效率第39页，共41页，编辑于2022年，星期日学习科
27、学思维“澄江动物群澄江动物群”考证了脊椎动物的起源。图片浏览（图片浏览（4张）张）观察观察推理推理分类分类交流交流建立模型建立模型第40页，共41页，编辑于2022年，星期日 “澄江动物群澄江动物群”化石为什么会引起科学界的极大化石为什么会引起科学界的极大关注关注?1 1、由于没有可靠的的化石记录可以考证脊椎动物的起源，因此、由于没有可靠的的化石记录可以考证脊椎动物的起源，因此它一直是一个谜。它一直是一个谜。2 2、在澄江动物群化石总发现了、在澄江动物群化石总发现了“云南虫云南虫”和和“海口虫海口虫”、”昆明鱼昆明鱼“等化石。等化石。3 3、科学家在对澄江动物群化石经过观察、分类和推理等过程后，、科学家在对澄江动物群化石经过观察、分类和推理等过程后，提出了脊椎动物起源与进化的新设想。提出了脊椎动物起源与进化的新设想。积极思维积极思维第41页，共41页，编辑于2022年，星期日