高中生物教材中的科学家及其重大发现和成果
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【高中生物】鱼类基因“小型化”!研究发现人类活动改变物种进化进程据国外媒体报道,英国格鲁斯特大学科学家亚当-哈特最新研究发现,人类在不经意间影响了其它物种的进化。
越来越多的证据表明,诸如商业捕鱼、狩猎等人类活动以及杀虫剂和抗生素的使用导致物种进化出现了许多戏剧性的进化。
当你坐在餐桌前准备享用一顿美味的烤鸡大餐时,你可能根本不会联想到物种进化问题。
但是,如果你仔细观察一下就会发现一些异样。
那些又粗又脆的胡萝卜、香嫩美味的鸡肉、外观看起来又红又亮的西红柿明显与它们天然祖先有很大的差异。
那些圈养的家畜和种植的农作物往往都是在我们人类的影响下进行了人为的选择,如口味和大小等方面,从而导致动物和植物的后代与祖先之间出现了不同的基因频率。
这种基因的变化就是进化,而上述所说的进化则来自于一个被称为“人工选择”的过程。
事实上,程序基本相同。
两者的区别在于,人类有意选择个体进行喂养和繁殖,而自然选择的压力来自丛林法则和适者生存。
例如,雌性当然不愿意与劣等雄性交配。
只有这样,一些个体才有可能繁育出高质量的下一代,而其他劣等个体很少有机会繁育后代。
如果这种可以促进父母提高繁殖能力的性状符合遗传标准,那么他们的后代将继承这种性状,这也将改变群体的基因频率。
、当然,并不是所有的人工选择压力都是人为故意的。
科学家最新研究发现,人类的许多活动无意间对物种进化产生了重大影响。
这种“非自然选择”同样促进了物种的进化。
由我们人类活动引起的最著名、最重要的“非故意进化”案例当属抗生素耐药性。
抗生素向细菌施加了巨大的进化压力,任何能够抵抗住抗生素压力的细菌都拥有巨大的优势,耐农药性也是同样的道理。
非自然选择和进化的显著例子包括商业捕鱼。
通常,较大的鱼很容易在岸上捕获,而较小的鱼可以存活。
然而,这种影响不仅仅是统计上的变化。
圣克鲁斯加利福尼亚大学的科学家Eric palcovacos解释说:“我们消灭了大鱼,它直接影响了学校里一个人的体型。
1、德国科学家施莱登和施旺:细胞学说的建立者2、英国科学家虎克:用显微镜观察植物的木栓组织,细胞的发现和命名者3、荷兰磨镜技师:用自制显微镜观察不同形态的细菌、红细胞和精子等4、意大利的马尔比基:用显微镜广泛的观察了动植物的细微结构,但是并没有用“细胞”描述其发现也没有进一步考虑生物体结构的一致性。
5、德国的魏尔肖:总结出“细胞通过分裂产生新细胞”,名言:“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”。
6、19世纪末,欧文顿:用500种化学物质对植物细胞膜的通透性进行实验,提出:膜是由脂质组成的。
7、1959年,罗伯特森在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构,他大胆提出:所有生物膜都由蛋白质(暗)-脂质(亮)-蛋白质(暗)三层结构构成的。
8、1972年,桑格和尼克森:提出流动镶嵌模型9、1773年,意大利科学家帕兰札尼:研究鹰的硝化作用,证明胃液中含有消化肉块的物质,胃具有化学性硝化作用。
10、法国微生物学家巴斯德:酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在。
11、德国化学家李比希:认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质12、德国化学家毕希纳:引起发酵的是酵母细胞中一种叫“酵酶”的物质。
13、美国科学教萨姆纳:证明酶是蛋白质14、美国科学家切赫和奥特曼:发现少数RNA也有生物催化功能。
15德国植物学家萨克斯:研究叶绿素在光合作用中的功能时,发现叶绿素分布在一个更小的结构里(后来称之为叶绿体),而不是整个细胞中。
16、1771年,英国科学家普里斯特利:通过实验验证,植物可以更新因蜡烛燃烧或是小白鼠呼吸而变得污浊的空气。
17、1779年,荷兰科学家英格豪斯:发现普里斯特利的实验只有在阳光下才能成功,植物体只有绿叶才能更新污浊的空气。
18、1845年德国科学家梅耶:根据能量转化与守恒定律指出,植物在进行光合作用时,把光能转化成化学能储存起来。
19、1880德国科学家恩格尔曼:把载有水绵和好氧细菌的装片放在没有空气的黑暗环境中,然后用极细光束照射水绵,通过光学显微镜观察,好氧细菌向叶绿体被光照射到的部位集中,证明:氧是叶绿体释放出来的,叶绿体是绿色植物光合作用场所。
第1节细胞是生命活动的基本单位课程标准1.阐述细胞学说的建立过程。
2.举例说出生命系统的结构层次,阐明细胞是基本的生命系统。
素养达成设疑激趣大熊猫和冷箭竹形态迥异,但它们生命活动的基本单位都是细胞。
如果让你提供证据说明大熊猫和冷箭竹都是由细胞构成的,你将如何获取和提供证据?夯基提能·分层突破——互动·探究·智涂探究点一细胞学说及其建立过程请仔细阅读教材,完成下面的问题。
1.19世纪建立的细胞学说,它的内容是否阐明了所有生物都以细胞为基本单位?2.细胞学说主要阐明了细胞的多样性还是生物界的统一性?3.细胞学说中的“一切动植物”能改为“一切生物”吗?请说明原因。
4.新细胞只能通过老细胞分裂产生吗?5.细胞学说的建立过程运用的是完全归纳法还是不完全归纳法?[易错提醒](1)显微镜种类混淆:细胞学说的建立依赖于光学显微镜的发明和使用,而不是电子显微镜。
(2)一切动植物并不是一切生物。
生物除了动植物外,还包括真菌、原核生物、病毒等。
其中病毒没有细胞结构。
(3)细胞学说揭示了动物和植物的统一性,而没有体现差异性。
(4)新细胞的来源是分裂产生的,而不是“从细胞内部产生的”。
(5)细胞的发现者和命名者为英国科学家罗伯特·胡克,细胞学说不是发现细胞的科学家创立的。
(6)细胞学说的建立者主要是德国植物学家施莱登和德国动物学家施旺。
1.人类认识细胞历程中的重大事件显微镜的发明开启了人类窥探微观世界的大门,使人们发现和认识细胞成为可能。
在过去的300多年中,随着细胞学研究技术不断进步,人类对细胞的了解越来越全面和深入。
2.细胞学说的三个“未涉及”和两个“统一”(1)三个“未涉及”①未涉及原核细胞。
②未涉及病毒。
③未涉及生物或细胞间的“差异性”。
(2)两个“统一”①统一了“动植物”——均由细胞和细胞产物所构成。
②统一了“细胞”——均有自己的生命又对整体生命起作用;新细胞是由老细胞分裂产生的。
(每日一练)通用版高中生物必修一走进细胞重点归纳笔记单选题1、细胞学说的建立过程,是一个在科学探究中开拓、继承、修正和发展的过程。
下列说法正确的是()A.英国科学家虎克最终建立了细胞学说B.德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者C.德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”D.细胞学说揭示了生物的统一性和多样性答案:C解析:细胞学说的建立过程:(1)显微镜下的重大发现:细胞的发现,涉及到英国的罗伯特•虎克(1665年发现死亡的植物细胞)和荷兰的范•列文胡克(1674年发现金鱼的红细胞和精子,活细胞的发现)。
(2)理论思维和科学实验的结合:在众多前人观察和思维的启发下,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说。
(3)细胞学说在修正中前进:涉及德国的魏尔肖。
魏尔肖提出“一切新细胞来自老细胞”,认为细胞通过分裂产生新细胞,为细胞学说作了重要补充。
A、德国科学家施莱登和施旺是细胞学说的创立者,A错误;B、英国科学家虎克是细胞的发现者和命名者,B错误;C、德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”,C正确;D、细胞学说揭示了生物的统一性而不是多样性,D错误。
故选C。
2、下列对归纳法的理解,不正确的是()A.不完全归纳法得出的结论可能存在例外B.归纳法包括完全归纳法和不完全归纳法C.归纳法是由一系列具体事实推出一般结论的思维方法D.用完全归纳法得出植物细胞都有细胞核一定要调查到每种植物答案:D解析:归纳法是指由一系列具体事实推出一般结论的思维方法。
归纳法分为完全归纳法和不完全归纳法。
科学研究中经常运用不完全归纳法。
由不完全归纳得出的结论很可能是可信的,因此可以用来预测和判断,不过也需要注意存在例外的可能。
A、不完全归纳法得出的结论可能存在例外,例如根据部分植物细胞都有细胞核而得出植物细胞都有细胞核,采用的是不完全归纳法,得出的结论就不准确,如植物筛管细胞没有细胞核,A正确;B、归纳法包括完全归纳法和不完全归纳法,B正确;C、归纳法是由一系列具体事实推出一般结论的思维方法,C正确;D、完全归纳法是一种在研究了事物的所有特殊情况后得出一般结论的推理方法,用完全归纳法得出植物细胞都有细胞核不需要调查到每种植物,D错误。
生物科学发展史生物科学发展史既包括科学家对生命现象的研究过程,又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度;既包括生物学理论和方法的形成演变,又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。
在近几年的高考题中有关生物科学发展史中的一些实验设计思路、研究方法时有出现。
预计今年高考理科综合中的最后2个生物大题有可能以生物科学发展史有背景出题。
现就现行高中生物教材中有关生物科学发展的问题进行一次专题小节。
一、生物科学发展的三个阶段1.描述性生物学阶段:20世纪以前2.实验生物学阶段:1900年孟德尔遗传规律的重新发现——1953年3.分子生物学阶段:1953年DNA分子双螺旋结构模型的建立————二、生物科学研究的方法1.观察法:生物科学研究最基本的方法,也是从客观世界获得原始的第一手材料的方法。
观察包括人的肉眼观察及放大镜、显微镜观察。
观察结果必须是可以重复的。
只有重复的结果才是可检验的,从而才是可靠的结果。
3.假说和实验:在观察中往往会发现问题,为了要解释或解决这些问题,一般是先是提出某种设想或假说,然后设计实验来验证这个设想或假设。
4.模型研究:常用的生物学模型有以下几种:①生物模型:又叫模式生物,如大肠杆菌、果蝇、小鼠等②机械和电子模型:如DNA双螺旋结构、仿生学、人工智能等③抽象模型:如生态学、种群遗传学中的数学方程等三、高中教材中提到的有关生物科学发展史问题必修本第一册1.细胞学说:19世纪30年代,德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出。
指出细胞是一切动植物结构的基本单位。
(P3)2.染色质:染色质这个名词最早是德国生物学家瓦尔德尔提出来的,主要是指细胞核内容易被碱性染料染成深色的物质,因此叫做染色质。
(P32)3.植物细胞全能性:1958年美国科学家斯图尔德将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养,由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。
(P41)4.酶的发现:1773年意大利科学家斯帕兰札尼设计了一个巧妙的实验说明胃具有化学性消化的作用;1836年德国科学家施旺从胃液中提取出了消化蛋白质的物质(即胃蛋白酶);1926年美国科学家萨姆纳从刀豆种子中提取出脲酶的结晶并经实验证实脲酶是一种蛋白质;20世纪80年代美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。
生物学史必修一一.细胞学说建立的过程①从人体的解剖和观察入手1.1543年,维萨里,通过解剖研究,揭示了器官水平结构2.比夏指出器官由组织构成②显微镜下的重大发现1.1665年英国科学家虎克,观察植物的木栓组织,他既是细胞的发现者,也是命名者2.17世纪,荷兰磨镜技师列文虎克用,自制的显微镜,观察到不同形态的细菌,红细胞和精子等3.意大利马尔比基,用显微镜广泛观察了动植物的微细结构③理论思维和科学实验的结合1.施莱登首先提出细胞是构成植物体的基本单位④细胞学说在修正中进行1.施莱登和施旺,所说的“新细胞从老细胞中产生”,被描述为从老细胞和中长出一个新细胞,或者是在细胞质中像结晶那样产生新细胞2.后来,耐格里利用显微镜观察了多种植物分生区新细胞的形成,发现新细胞的产生原来是细胞分裂的结果3.德国魏尔肖总结出“细胞通过分裂产生新细胞”二.对生物膜结构的探究历程1.19世纪末,欧文顿:实验发现:凡是可以溶于脂质的物质,比不能溶于脂质的物质,更容易通过细胞膜进入细胞提出:膜是由脂质组成的2.20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞中分离出来,化学分析表明,膜的主要成分是脂质和蛋白质3.1925年,荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气-水界面上铺成单分子层,测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的两倍得出结论:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层4.20世纪40年代曾有学者推测脂质两边的覆盖着蛋白质。
5.1959年罗伯特森,在电镜下看到了细胞膜清晰的暗-亮-暗的三层结构提出生物膜的静态结构:所有的生物膜都是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成6.20世纪70年代荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验表明,细胞膜具有流动性7.1972年桑格和尼克森提出流动镶嵌模型三.关于酶本质的探究1.巴斯德之前发酵是化学反应,与生命活动无关2.1 1857年,巴斯德提出:酿酒中的发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的参与,糖类是不可能变成酒精的2.2 李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用3.毕希纳,将酵母细胞中引起发酵的物质称为酿酶4.萨姆纳,证明脲酶是蛋白质5.后来科学家相继获得胃蛋白酶,胰蛋白酶等许多酶的结晶,并证明这些酶都是蛋白质四.光合作用的探究历程1.1771年,普利斯特里通过实验证实植物体更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气(将空气的更新归因于植物的生长,并没有发现光在植物更新空气中的作用)2.1779年,英格豪斯发现,只有在阳光照射下植物体才能更新空气,并且,植物体只有绿叶才能更新污浊的空气3.1845年,梅耶根据能量转化与守恒定律指出,植物在进行光合作用时,把光能转换成化学能储存起来4.1864年,萨克斯,证明光合作用的产物除氧气外还有淀粉5.1941年,鲁宾与卡门,证明光合作用释放的氧气来自水6.20世纪40年代,卡尔文探明了CO2在光合作用中转化成有机物中碳的途径,这一途径称为卡尔文循环必修二一.遗传定律运用的方法1.孟德尔的豌豆杂交实验:假说-演绎法2.萨顿的假说(基因和染色体行为存在着明显的平行关系):类比推理法(蝗虫细胞做材料)3.摩尔根果蝇杂交实验:假说-演绎法二.对遗传物质的探究1.20世纪20年代,大多数科学家认为蛋白质是生物体的遗传物质2.肺炎双球菌的转化实验①1928年格里菲斯的体内转化实验:已经被加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子,这种转化因子能够将无毒的R型活细菌,转化为有毒的S型活细菌②1944年艾弗里的体外转化实验:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质3.1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌的实验(T2噬菌体侵染大肠杆菌):DNA才是真正的遗传物质4.烟草花叶病毒:RNA是遗传物质。
【高中生物】用自己做实验的8位科学家英国《新科学家》杂志网站最近对八位拿自己做科学实验的科学家进行了盘点,他们当中有拿自己测试迷幻药的,也有拿自己做寄生虫实验的。
以下就是这八位科学家:斯塔宾斯?弗斯呕吐桑拿医学研究员斯图宾斯?弗思应该在自体实验记录中占据特殊地位,20世纪早期,弗思进行了一系列越来越令人作呕的实验,来证明黄热病并不传染。
弗斯将黄热病患者的“新鲜黑色呕吐物”倒在他手臂的裂口上,结果他没有感染黄热病。
这一成功使他更加勇敢。
弗斯甚至将病人的呕吐物倒进眼睛,并涂抹黄热病患者的各种体液,如血液、唾液、汗液和尿液。
他甚至坐在充满蒸汽的新鲜呕吐物中。
虽然他头痛,但没有染上黄热病,身体仍然很好。
后来他甚至喝下黄热病患者的呕吐物,开始他是以药丸的形式吞下这些呕吐物,后来他甚至直接喝患者的呕吐物。
由于他一直没感染上黄热病,他认为他的推测是正确的。
通过他的亲身试验,或许其他人也相信黄热病不传染,因此他获得了医学博士头衔。
但是最后证明,他们的推测都不正确,因为黄热病确实是一种传染病,不过只有病毒直接进入血流,才会被感染。
另一位自我实验的科学家,美国陆军医生杰西?拉齐尔证明黄热病是一种传染病。
为了证明黄热病可以传播,拉齐尔在20世纪初故意让一只感染黄热病的蚊子叮咬他。
具有讽刺意味的是,据说杀死拉齐尔的蚊子不是他喂养的测试样本,而是一只野生蚊子。
奥古斯特?比尔的腰麻试验1898年,德国医生奥古斯特?比尔发明了蛛网膜下腔麻醉,简称脊髓麻醉。
在脊髓麻醉期间,将小剂量可卡因注射到脊髓周围的脑脊液中。
这是现有全身麻醉方法的重大进展,但脊髓麻醉的效果如何?为了看一看这种方法的效果,比尔决定先拿自己开刀。
然而结果跟比尔和他的倒霉蛋助手奥古斯塔斯?希尔德布兰德最初预计的结果并不一样。
希尔德布兰德正打算给比尔注射可卡因的时候,由于仪器出现问题,试验只好中止,比尔离开时脖子上扎的洞还向外流脑脊髓液。
然而,两人并没有放弃脊柱麻醉测试。
孟德尔留给我们的启示浙江省龙泉市第一中学(323700)杨俊在高中生物第一册教材中讲到,1900年孟德尔遗传规律的重新提出,标志着生物学进入到了实验生物学阶段。
然而不少学生从对“重新提出”不理解,还是认为孟德尔是在1900年提出遗传规律的,为了讲清这个问题,在学习《遗传和变异》时,我专门给学生介绍了孟德尔的事迹。
孟德尔(G.J.Mendel,1822-1884)是遗传学的奠基人,他原来并非是生物学家,而是奥国布隆[现在捷克的布尔诺(Brno)]修道院的修道士。
孟德尔出生在一个农民家庭,从小对自然充满了好奇和兴趣,21岁在布隆修道院当修道士和中学自然教师。
1851年因未通过教师资格考试被送到维也纳的大学学习自然科学和数学,孟德尔在大学期间成绩优异,但最后在考他所最爱的植物学时,因与植物学教授在一些观点上不一致发生争执而得了一个不及格,还是未能取得教师资格。
1853年孟德尔重回修道院,修道之余还是在当地中学兼任一个深受学生欢迎的中学自然代课教师。
为了证明自己观点的正确性,孟德尔在修道院的小菜园里载培了一些植物,做了许多杂交实验。
1857年开始收集市场上商人出售的豌豆品种,用收集来的34个豌豆品种默默地进行了八年的连续观察和实验,由研究一对相对性状到研究多对相对性状,并用统计学方法对实验的结果进行分析,获得了他曾经设想过的结果。
孟德尔把结果和结论仔细地写成了《植物杂交实验》一文,于1865年春季在布隆召开的自然科学研究学会第二次会议上宣读并发表。
这篇论文曾刊登于该学会的年刊上,并于1866年分送欧美的许多图书馆。
但由于当时人们正讨论达尔文的进化论,以及孟德尔的理论超出了人们能够接受的水平而没有引起人们的注意。
在1872年,达尔文写道:“遗传的定理绝大部分依旧未知。
没有人能够说明在同一物种的不同个体中的相同特性,或在不同物种中的相同特性,为什么有时候能够遗传,而有时候不能;为什么孩子能回复其祖父母甚至更遥远的祖先的某项特征。
举例说明我国科学家在发育生物学研究领域所作出的贡献。
徐国良,1985年毕业于浙江大学(原杭州大学)生物系,1993年获德国马普分子遗传研究所暨柏林技术大学博士学位,之后在马普分子遗传学研究所、美国哥伦比亚大学进行博士后研究,2001年回到中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所工作,并担任中科院与德国马普学会合作招聘的青年科学家小组组长,2015年当选中国科学院院士。
作为我国表观遗传学和发育生物学领域的学科带头人之一,徐国良研究员在“DNA甲基化与去甲基化的分子机制”以及“重编程过程中的表观遗传调控机制”等领域有着一系列国际前沿和领先的成果。
曾获国家杰出青年科学基金、TWAS 2013年度生物学奖、2014年度陈嘉庚生物科学奖、2016年度上海市自然科学一等奖和2017年度何梁何利科学与技术进步奖等。
担任Development期刊编辑顾问,J Biol Chem和National Science Review期刊编委。
潜心科研,学术成果丰硕徐国良研究员长期致力于表观遗传学重大问题的前沿性探索,在“DNA甲基化与去甲基化的分子机制”以及“重编程过程中的表观遗传调控机制”研究领域研究成果丰硕,先后在Science、Nature、Cell、Cell Stem Cell等国际顶尖期刊发表论文80余篇,其中通讯作者论文28篇。
他引超过5000次,通讯作者论文他引超过2000次。
近年来,徐国良研究员在DNA去甲基化发生的分子机制领域方面的研究在国际处于领先地位。
主要有以下六方面的突出贡献:1)首次发现5-甲基胞嘧啶酶促氧化介导DNA去甲基化的分子通路。
2)揭示了受精卵中DNA去甲基化的分子机制及生物学意义。
3)揭示了DNA氧化去甲基化为体细胞重编程所必需。
4)揭示了DNA氧化去甲基化在小鼠神经发生和认知方面的功能。
5)揭示了胚胎发育过程中关键信号通路的表观遗传调控机理。
6)发现一种新的DNA修饰,通过表观遗传作用调节莱茵衣藻的光合作用。