生物学与生命科学课件.ppt

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1、生物学与生命科学,一、高中生物学习方法指导（二）、高中生物学习方法和步骤：,1、 掌握规律,2、观察比较,3、综合归纳,4、灵活运用,5、掌握好的记忆方法,6、形成良好的学习常规。,二、初高中知识衔接分析,1、初高中生物课程标准的分析,（1）相似的设计思路：,（2）递进的课程内容 ：,二、初高中知识衔接分析 1、初高中生物课程标准的分析（1）相似的设计思路： 图2：初中课标主题设计,二、初高中知识衔接分析 1、初高中生物课程标准的分析（1）相似的设计思路图3：高中课标模块设计,二、初高中知识衔接分析1、初高中生物课程标准的分析（1）相似的设计思路 图4：初中生物一级主题与高中生物模块衔接,注：

2、图中标号1对应相同内容标志，2对应递进内容标志，3对应互补内容标志,二、初高中知识衔接分析 1、初高中生物课程标准的分析 （2）递进的课程内容 ： 图：初中生物一级主题与高中生物模块衔接点关系比例图,二、初高中知识衔接分析 2、 初高中生物教材的分析 初高中生物教材编写体系比较：,图：初中生物教材编写体系 ：,二、初高中知识衔接分析 2、 初高中生物教材的分析 初高中生物教材编写体系比较：,图：高中生物教材编写体例,三、与高中衔接的初中知识的拓展与延伸,1、初高中生物内容的删减与延伸：（1）高中生物新教材删去了初中学过的：人体内食物的消化、营养物质的吸收、气体的交换、卵式生殖等内容。达尔文自然

3、选择学说等内容。（2）高中生物教材在细胞的结构和功能、生物的新陈代谢、光合作用和呼吸作用、生物与环境等方面也均在原有的初中基础上加以完善和加深。 （比如例题下）,初高中细胞结构图对比,1、植物细胞有但是动物细胞没有的结构是：2、细胞膜的作用：细胞核是3、西瓜之所以甘甜可口，是因为 中有,4、细胞中的能量转换器是 和 。5.叶绿体将光能 转化成化学能 ，储存在它所制造的 有机物中。6.无论植物还是动物细胞中都有 。,初中生物试题与高中生物试题对比：例1、初中生物试题：,细胞壁、叶绿体、液泡,控制物质进出,遗传信息库 。,液泡,细胞液,叶绿体,线粒体,线粒体,(2)非生物界的物质和能量通过图中 _

4、的生理活动后,才能进入生物界。(3)对细胞各种生理活动起催化作用的物质是在 _处合成的。(4) 图中8能通过 _ 作用将 _ 转化成 _ 能。 （5）图中8与9相比较,氧气浓度哪处高_,(1)此图是在_下看到的，与图中1的形成有关的结构是 _。,右图是某种生物的细胞结构示意图，请据图回答：,电子显微镜,2 高尔基体,9叶绿体,12 核糖体,9处,细胞呼吸,稳定的化学能,活跃的化学,例2： 高中生物试题,强调：细菌是一种生物，凡菌字前带有“杆”“球”“螺旋”的都是细菌类。带菌字的不一定都是细菌类，如： 等他们都属于真菌。病毒没有细胞结构，不能独立生活，离开活体细胞无法生存，必须赢,细菌、真菌和病

5、毒相关知识的延伸：,三1-(3)高中生物教学中还会出现一些在初中教材中出现过，高中教材中没有出现但做要求的内容,酵母菌、霉菌,寄生生活,病毒结构简单，但却能使其他生物致病。,三2、“生命系统的结构层次”的拓展实例：,基本层次：细胞 组织 器官 系统个体 种群群落生态系统 生物圈高等多细胞动物：九个层次都具备。低等多细胞动物（腔肠动物）：细胞 组织个体 种群群落生态系统 生物圈 无器管、系统。单细胞生物：细胞（个体） 种群群落生态系统 生物圈，无组织、器官、系统。多细胞植物：细胞 组织 器官个体 种群群落生态系统 生物圈，无系统。,三3、显微镜相关知识的增补延伸（一）,正确区分目镜和物镜： 目镜

6、（1、2、3）安放在镜筒上，无螺纹；目镜越长放大倍数越小。(目镜的长度与放大倍数成反比)物镜（4、5、6）安在转换器上，有螺纹；物镜越长放大倍数越大，(物镜的长度与放大倍数成正比 )离载物台的距离越近。,三3显微镜相关知识的增补延伸（二）,成像：显微镜成的是倒像：、玻片标本中被观察的是实际物体。、视野中观察到的是倒像。、视野中的所看到的像与实际物体是左右倒置、上下倒置的，即将像旋转180度与实际物体一样。 、“b” 字母在显微镜视野中是什么样的？ A.b B.d C.q D.p 、显微镜视野中细胞质流动的方向是顺时针，实际上细胞质的流动方向是？,三(3)显微镜相关知识的增补延伸（三）,放大倍数

7、、显微镜的放大倍数等于目镜和物镜的放大倍数的乘积。、 目镜的长度与放大倍数成反比，物镜的长度与放大倍数成正比；物镜越长，与装片之间的工作距离就越小；物镜越短，与装片之间的工作距离就越大。、放大倍数越大，视野中看到的细胞数目越少；放大倍数越小，视野中看到的细胞数目越多。、 显微镜放大倍数是指物体的长度或宽度，并不是其面积 或体积。,三3、显微镜相关知识的增补延伸（四）,、物像在视野内呈一行排列时， 视野内所观察到的物像数目与放大倍数成反比。即由2n放大到4n时观察到的物像数目为：,放大倍数与物像数目：,81/4=2,三3、显微镜相关知识的增补延伸（五）,放大倍数与物像数目：、物像均匀充满整个视野

8、时，视野内所观察到的物像数目与放大倍数的平方成反比。即由n放大到2n时观察到的物像数目为：,161/2=4,三3、显微镜相关知识的增补延伸（六）,污点的判断在显微镜中，污点可能存在于目镜、物镜和玻片标本三个部位。这三个结构中，可以移动的是玻片标本，可以转动的是目镜和物镜，因此，可以利用移动法来判断污点的位置。、判断方法：移动法、具体操作判断,若移动目镜，污点随之移动，污点就在目镜上；,若移动物镜，污点随之移动，污点就在物镜上；,若移动装片，污点随之移动，污点就在装片上。,四、 什么是生物？,有生命的物体叫生物,生物,共同的物质与结构基础,新陈代谢,生长、发育、繁殖,遗传与变异,稳态与应激性,适

9、应与改造环境,(1)生物体具有共同的物质和结构基础,除病毒外，生物体都是由细胞构成的。,HIV模式图,化学元素和化合物,细胞,(2)生物体都有新陈代谢作用,新陈代谢是生物体内全部有序的化学变化的总称,(3)生物体都有生长、发育和繁殖的现象,(4)生物体都有遗传和变异的特性,(5)生物体都有稳态和应激性,飞蛾扑火,向日葵,人体内环境温度在37左右人体内血浆PH为7.357.45 人体的血糖范围:80120mg/dL（dL表示分升，即100毫升）,稳态：是指机体内环境中的各种理化因素保持动态平衡的状态,哪一个才是真正的花？,(6)生物能适应一定的环境，也能影响环境,兰花螳螂,（1）你会自己做葡萄酒

10、、泡菜、腐乳吗？,（2）转基因技术生产的高产大豆。,（3）洗衣服用温水泡10分钟更好洗，为什么？,2 我们身边的生物学,（4）中国将坚持食盐加碘政策 。,转黄瓜抗青枯病基因的甜椒,转鱼抗寒基因的番茄,生物必修1,为什么要学习生物学？,杂交水稻,无籽西瓜,生活的需要,高考的需要,时代的需要,为什么要学习生物？,72 90,解释生活现象,人与自然和谐相处,人类面临 的挑战：, 环境问题 人口和健康问题 粮食问题 能源问题 资源问题,为什么要学习生物学?,医生,检验师,科研专家,专利师,环境督查,营养师,生物医学工程师,教师,药剂师,景观设计,植物育种,林业工程,五、生命科学现状,1.生物技术的兴起

11、生物技术的概念 运用现代生物科学、工程学和其它基础学科的知识，按预先的设计，对生物进行控制和改造，或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工、产品生产和社会服务的新兴技术领域，包括基因工程、细胞工程、酶工程、微生物工程（现又增添了生化工程与蛋白质工程）,基本概念生物工程（ Bioengineering ),生物技术(Biotechnology)：又称生物工程。是以生命科学为基础，利用生物体系和工程原理生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术。,基本内容：（1）应用生物学研究所积累的知识和技术；（2）开发利用生物材料或生物系统；（3）以一定的工艺获得产品。,生物技术的四大支柱,发酵工程,发酵工程是指

12、利用微生物的特定性状，通过现代工程技术，在生物的反应器中生产有用物质的一种技术系统。 是生物技术四大支柱的核心，无论传统发酵产品，如抗生素、氨基酸等，还是现代基因工程产品，如疫苗、人体蛋白质等，都需要发酵技术进行生产,发酵工程的历史发展,19世纪末：厌氧发酵（酒精、乳酸、发酵食品）1945年：通气搅拌发酵罐-好氧发酵（青霉素等抗生素）20世纪50年代：代谢控制发酵（氨基酸、核酸等）20世纪70年代：固定化酶连续发酵20世纪80年代：现代发酵工程技术（与基因操作技术相结合）20世纪末：人类基因组计划,发酵工程是生物技术产业化的基础和关键技术， 是生物技术四大支柱的核心，无论传统发酵产品，如抗生素

13、、氨基酸等，还是现代基因工程产品，如疫苗、人体蛋白质等，都需要发酵技术进行生产。,发酵工程在现代生物技术中的,地位和作用,发酵设备及检测控制系统 B|Braun公司,发酵罐：Biostat系列参数检测多级控制： 人工DCUMFCS,基因工程技术及其应用,酶工程的概念,是酶学与工程学的相互渗透和结合所发展起来以酶为研究对象，改造并应用酶的特异催化功能。目标就是通过工程化技术大规模生产和转化相应原料成为有用物质的技术。酶的分离纯化酶与细胞的固定化技术及反应器酶制剂的发酵生产酶分子化学修饰、遗传突变及结构改造酶抑制剂与激活剂开发与研究人工设计与合成模拟酶及酶分子,细胞工程概念,应用细胞生物学和分子生

14、物学的理论、方法和技术，按人的设计，有计划地大规模培养组织或细胞以获得生物产品，或改变细胞的遗传物质以产生新的物种或品系。 细胞工程是一种细胞水平上的遗传工程，它是将一种生物细胞中携带遗传信息的细胞核或染色体整个地转移给另一种生物细胞，使新细胞产生具有人们所需要的功能，从而改变受体细胞的遗传特性，打破只有同种生物才能进行杂交的限制，为改良品种或创造新品种开拓了广阔前景，细胞工程包含细胞融合、体细胞杂交、动植物细胞规模培养核和卵移以及植物组织培养技术等方面。,生物技术是一柄双刃剑，既可用于造福人类，也可用来制造致命的生物武器。基因工程生物对生物多样性的影响（如毁灭其他物种）；对环境的危险性（如出

15、现致病性极强的新病原）；克隆人及其伦理；外源基因对调节细胞生长的重要基因的影响（如激活原癌基因）。,47,生物技术发展中的主要问题,生物技术的特点1、生产原料不会枯竭2、产物副作用小，产物对环境威胁较小3、生产条件温和、常温、常压4、可超越自然界的发展历程5、可对人类自身进行改造,2.人类基因组计划,生物与医学基础研究基因诊断、基因疗法、基因药物带动一批高技术产业的发展,人类基因组计划的启动,1985年，美国能源部（Department of Energy, DOE）提出，要将共包含约3109碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚；1986年，美国宣布启动“人类基因组计划（Human Geno

16、me Project, HGP）”。,人类基因组计划的发展,1999年12月1日，首条人类染色体完成测序，人类第22号染色体DNA全序列测定宣布完成。2000年4月6日，美国Celera遗传信息公司宣布，该公司已破译出一名实验者的完整遗传密码。2000年5月，科学家聚集美国冷泉港，宣布人类基因组草图的完成。,6国科学家组成的国家人类基因组中心主要研究比例,美国：WASHMIT等7家研究中心，贡献率为54。英国：SANGER一家研究中心，贡献率为33。日本：RIKEN等两家研究中心，贡献率为7。法国：GENOSCOPE研究中心，贡献率为2.8。德国：IMB等3家研究中心，贡献率为2.2。中国：北

17、京华大研究中心、国家南北方基因研究中心等三家，贡献率为1。,二000年六月二十六日克林顿宣布人类基因组草图绘制完成,这是人类基因组计划首席科学家、 美国国家人类基因组研究所所长 弗朗西斯柯林斯在介绍情况。,人类基因组草图基本信息,由31.65亿bp组成含33.5万基因与蛋白质合成有关 的基因占2%,人类基因组,人类基因组研究成果表明,基因数量少得惊人人类基因组中存在“热点”和大片“荒漠”三分之一为“垃圾”DNA种族歧视毫无根据男性基因突变比例更高,中国人类基因组计划,1993年，中国人类基因组计划（CHGP）启动，首先开展了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”。1997年，我国启动了“重

18、大疾病相关基因的定位、克隆、结构与功能研究”项目。之后，在上海和北京相继成立了国家人类基因组南、北两个中心。,中国人类基因组计划研究成果,1%测序任务， 第三条染色体3000万bp精确度99.99%发现142个基因， 其中80个为预测基因,人类基因组计划1%测序中国实验室,后基因组时代序幕拉开,哈佛大学科学家麦克贝斯说，人类基因组图谱并没有告诉我们所有基因的“身份”以及它们所编码的蛋白质。人体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，其中可能藏着开发疾病诊断方法和新药的“钥匙”。,哈佛大学科学家麦克贝斯说，人类基因组图谱并没有告诉我们所有基因的“身份”以及它们所编码的蛋

19、白质。人体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，其中可能藏着开发疾病诊断方法和新药的“钥匙”。,基因组: 人类细胞中的全部基因 蛋白组: 由全套基因组编码控制的蛋白质 药物基因组: 即为一个病人的基因组对单个药物反应的相互关系人类基因组、蛋白组和药物基因组 是生命科学研究路上的三个阶段,3.干细胞,干细胞（Stem cell）即起源细胞。在细胞的分化过程中，细胞往往由于高度化分而完全失去了再分裂的能力，最终衰老死亡。机体在发展适应过程中为了弥补这一不足，保留了一部分未分化的原始细胞。 因此，干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。,干细胞的分类,全能干细胞多能干细

20、胞单能干细胞,按分化潜能,按发育状态,胚胎干细胞成体干细胞,胚胎干细胞,ES细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。,成体干细胞,成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。,造血干细胞,造血干细胞是体内各种血细胞的唯一来源

21、，它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中。造 血干细胞的移植是治疗血液系统疾病、先天性遗传疾病以及多发性转移性肿瘤疾病的最有效方法。 与骨髓移植和外周血干细胞移植相比，脐血干细胞移植的长处在于无来源的限制，对HLA配型要求不高，不易受病毒或肿瘤的污染。,干细胞的用途,治疗遗传性疾病和恶性肿瘤。以干细胞为种子培育成某些组织和器官，用于移植医学。抗衰老，延年益寿。,干细胞工程,干细胞治疗的进展,科学家们认识到干细胞可能成为一种“拯救生命”的有效的疾病治疗手段。 例如：小剂量纯化的造血干细胞足可使患者骨髓再生，可以避免肿瘤病人进行自体骨髓移植时所致的瘤细胞（尤其是白血病细胞）污染。,4.转基因食品,转基

22、因作物正在按照人们的意愿被“重新设计”。有人预言，21世纪将是转基因作物的一个转换期，科技含量将有很大的提高。但如何评价转基因食品的安全问题，是摆在世人面前的难题和挑战。,什么是转基因食品,通过基因工程手段将一种或几种外源性基因（DNA）转移至某种特定生物体（动、植物和微生物等）中，并使其有效地表达出相应的产物（多肽或蛋白质），这样的生物体直接作为食品或以其为原料加工生产的食品就叫作转基因食品。,国外大量的转基因农产品已被直接或间接制成人类食品。在美国和加拿大，饮料、啤酒、早餐麦片都已含转基因成分；我国市场上有一半以上的大豆色拉油含转基因成分，一部分番茄酱、酱油、豆腐、豆奶等也多少含有转基因成

23、分，虽然国内尚没有转基因作物的大规模生产，但我国进口的农产品有不少是转基因产品。,羞羞答答的转基因大豆油,全球商业化转基因作物的概况,种植面积：全球转基因作物的种植总面积为4420万公顷 地区分布：全球主要的种植大国美国、阿根廷、加拿大、澳大利亚的种植面积占全球总面积的99，其中美国68、阿根廷23、加拿大7、澳大利亚1，余下的1为墨西哥、西班牙、法国和南非等国家.2010年市场销售额： 可望至20亿美元,我国转基因作物的概况：,我国是最早开展转基因作物研究的国家之一。正在进行中间实验的转基因作物48种，涉及作物11种，其中水稻、小麦、玉米、西红柿、白菜、甜瓜、香木瓜、花生和广藿香等为转基因

24、食品植物。 正在进行环境释放试验的转基因作物49种，其中水稻、玉米、大豆、马铃薯、西红柿、甜椒和线辣椒为转基因食品植物 。,转基因食品,抗病毒和抗软化基因西红柿,转基因食品,安全吗?!,转基因食品的安全性 争论,美、欧两大阵营针锋相对 美国转基因作物占世界转基因作物总量的68，其为转基因食品出口大国，强调这种食品是安全的。 欧盟则抵制转基因食品。国际社会对转基因食品安全性问题的广泛争议，两个重要方面: 转基因食品毒性安全性，转基因食品环境安全性。,转基因玉米闯了祸!,2002，11，19美国农业部宣布，内布拉斯加州谷仓中1.36万吨食用大豆被隔离，原因是ProdiGene公司在这批大豆中混入了

25、含有药用蛋白的转基因玉米。,绿色和平组织将转基因食品妖魔化,一、执行严格的安全评价制度； 二、标识制度，即在转基因食品包装上加贴标识。,我国对转基因食品的对策, 1993年12月24日，国家科委颁布实施了基因工程安全管理办法 1996年7月10日，国家农业部颁布实施了农业生物基因工程安全管理实施办法 2001年6月6日国务院颁布了农业转基因生物安全管理条例 2002年4月8日国家卫生部颁布了转基因食品卫生管理办法 2002年3月我国规定转基因食品要贴标签，但无人遵守。,5.克隆技术的发展,克隆来源与英语“clone”或“cloning”的音译，曾译为无性生殖或无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂而

26、形成的纯细胞系，这个细胞系每个细胞的基因彼此是相同的。克隆技术第一个发展时期微生物克隆。克隆技术第二个发展时期生物技术克隆。克隆技术第三个发展时期动物克隆。,克隆羊多利（Dolly）的诞生,1997年12月，英国Roslin研究所克隆羊多利（Dolly）的诞生揭示一个全新概念：由成年机体的一个体细胞核，可以复制一个基因完全相同的新生命个体。 克隆鼠、克隆牛等实验的成功进一步验证了其科学性将体细胞核移植去核卵细胞形成的克隆细胞，其基因组DNA与细胞核供体一致，由克隆细胞复制出可供移植、无免疫排斥的各种组织细胞、器官，是21世纪生命科学的一个新里程碑。,克隆动物的现状。什么时候会出现克隆人？有关克

27、隆人的争议点。,六、生命科学的发展前景,1.生命科学已成为自然科学体系中的主力军 从美国科学期刊引文的综述来看，生命科学占全部总数的75.6%，从科学投入来看，生命科学占全部投入总数的55%；从科学的产出来看，生命科学占全部总数的55.1%；从科技专利来看，生命科学占科技专利总数的75.6%，,2.生命科学的模式发生了巨大的变化 生命科学仍将是向对基本最复杂的微观和宏观两级发展，但最终必须要把宏观和微观整合起来，把在原子、分子、细胞、个体、群体、生态系统等生命不同层次，作为一个有机系统来进行深入的研究。今天的生物学是以单一的个体实验室的研究模式为主，随着大科学的实施，出现了大规模的跨单位、跨地

28、区、跨国的联合研究和大型研究中心的集约性研究,是一个在多学科交又和互动中发展着的动态的科学创新体系 。,3.生命科学的发展，越来越依赖于大型平行技术的发展 通过机器人，通过自动仪器来分离DNA，切割DNA，自动测序研究基因的表达，甚至蛋白质的相互作用。发展机器人技术和利用来控制仪器和数据分析计算机的程序，这是需要科学家的高超智慧。和当今物理学、化学、数学、力学、基础科学和生命科学的交叉，渗透和有机结合。,4.生命科学基础研究与应用结合越来越紧密 许多生命科学基础研究新理论、新方法一出现就预示巨大的应用前景,如干细胞技术、克隆技术等。在“后基因组时代”，许多在过去被视为基础 研究的工作一开始就与应用紧密联系在一起；例如一些商业公司在对基因组的DNA序列进行测定或对蛋白质组中的蛋白质进行分析的同时，把所得到的研究成果直接变为具有很高 利润的商业数据库。基因或蛋白质的信息已成为各大药物公司追求的重要目标。,