Ⅰ 關於生物技術的應用和原理
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生物技術及應用
一、生物技術的產生與發展
生物技術作為一種高新技術，是70年代初伴隨著DNA重組技術和淋巴細胞雜交瘤技術的發明和應用而誕生的。三十多年來，生物技術的飛速發展為醫療業、制葯業、農業、畜牧業、環保業的發展開辟了廣闊的前景，極大地改善了人們的生活。因此，世界各國都把生物技術確定為21世紀科技發展的關鍵技術和新興產業。
我國生物技術產業自20世紀80年代初起步以來，廣泛應用於醫葯、農業、食品、環保、輕化工、能源等領域。從事生物技術產品開發的企業，如雨後春筍不斷涌現。從1985年到2000年，產品銷售額增加了75.99倍，平均每年增長3358%。2000年我國生物技術產業產值已達200億元。尤其是基因工程制葯產業發展迅猛，1996年基因工程葯物和疫苗銷售額為2.2億元，2000年達到22.8億元，平均每年增長79.42%。近年來生物技術產業的年均增長率一直保持在20%以上。
全國涉及現代生物技術的企業約500家，從業人員超過5萬人，其中涉及醫葯生物技術的企業300多家，涉及農業生物技術的200多家，一些生物技術的新建公司正在崛起，每年增加近100家新公司。北京、上海、福州、廣州、深圳等地已建立了20多個生物技術園區，出台了一些優惠政策，在稅收、金融、人才引進、進出口等方面對生物技術企業給予全面支持，目前已經培育了一大批新企業，在中國生物技術發展中起著龍頭帶動作用。
隨著中國乃至全世界范圍內生物技術產業的迅猛發展，對生物技術人才的需求也將日益增多。
二、培養目標
本專業面向二十一世紀，培養具有生物技術與工程方面的基礎理論、基本知識、基本技能，能在生物技術與工程領域從事設計、生產和管理的高級工程技術人才。
通過學習，畢業生具體獲得以下幾方面的知識和能力：
1. 具備扎實的數學、化學、生物等基本理論和基礎知識；
2. 掌握有機化學、分析化學、生物化學、分子生物學、微生物學、基因工程、發酵工程及細胞工程等方面的基本理論、基本知識和基本技能；
3. 了解相近專業的一般原理和知識；
4. 熟悉國家生物技術產業政策、知識產權及生物工程安全條例等有關政策和法規；
5. 了解生物技術的理論前沿、應用前景和最新發展動態以及生物技術產業發展狀況；
6．具有創新意識和獨立獲取新知識的能力。
三、主要課程
無機化學、有機化學、物理化學、分析化學、生物化學、化工原理、化學工程與技術、微生物學、分子生物學、生化工程、生物工藝學、生物工程、發酵設備、計算機應用等。
四、學制：三年
五、就業方向
專科畢業生的去向有兩類：一類是可以繼續上本科深造；一類是就業。因為生物技術涉及的產業面廣，包括：生物制葯（製取各種細胞因子類、核酸類、抗生素類、中葯類的葯物等），生物發酵（製取各種保健品、功能性食品、酶制劑、化學品等），生物材料（生產各種骨科康復、器官再造、生物可降解材料等），化工生產（生產生物可再生燃料、各種溶劑、精細化工產品、化學合成中間體等）…，因此，本專業培養的實用型、應用型的技術和管理人才的就業面廣，應聘機會多，可供選擇的去向具有多樣性。
六、專業前景
生物技術是當今最基礎、最前沿、應用最廣泛、發展前景最廣闊的學科之一.隨著我國社會的發展和經濟的增長,當前面臨的諸多問題(如農業、食品、醫葯、環境等)都有賴於生物技術來解決.在我國全面對外開放,特別是加入WTO之後的新形勢下,發展生物技術對於加速我國的產業結構升級,提升我國的綜合國力有著重要的意義。
我國政府十分重視對生物技術的研究和開發應用，投入大量資金資助生物技術的研究和產業化，1996―2000年我國政府在生物技術領域投入15億元，這只是啟動生物技術部門的大計劃的一個部分。2000―2005年計劃在該領域再投入 50 億元。同時，國家實施的"863"計劃、國家計委的高科技示範工程項目等均把生物技術列為優先發展的科技領域和高技術產業，並取得了顯著的成績。
現代生物技術的原理及應用
[知識介紹]
生物工程是生物科學與工程技術有機結合的一門綜合性學科.它包括基因工程,細胞工程,發酵工程,酶工程等.生物工程就是對生物有機體在分子水平,細胞水平,組織水平和個體水平上進行不同層次的創造設計,從而使人類進入改造和創建新的生命形態的時代.這里,我們主要介紹基因工程和細胞工程.
基因工程
我們常說基因是生物體進行生命活動的'藍圖',這是因為生物體可以通過基因控制蛋白質的合成,來表現出生物性狀並完成各項生命活動.那麼,人們能不能改造生物體的基因,定向地改變生物的遺傳特性呢 比如對基因進行重新組合,讓禾本科的植物也能夠固定空氣中的氮,讓細菌"吐出"蠶絲,讓微生物生產人的胰島素,干擾素等.科學家通過努力,在20世紀70年代創立了能夠定向改造生物的技術——基因工程.
基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的.
基因操作的基本步驟
(1)提取目的基因.如植物的抗病基因,人的胰島素基因,干擾素基因
(2)目的基因與運載體結合.將切下的目的基因的片段插入運載體—細菌質粒的切口處,質粒與目的基因形成一個重組DNA分子.
(3)將目的基因導入受體細胞.用人工的方法將體外重組的DNA分子轉移到受體細胞.
(4)目的基因的表達.重組DNA分子進入受體細胞後,目的基因控制蛋白質合成,表現出特定性狀.
以人干擾素基因作為目的基因,通過轉基因工程,目的基因在酵母中表達為例.見下圖:
轉基因技術的應用
在農牧業,食品工業上的應用
例如:
①工業生產干擾素.
干擾素是病毒侵入細胞後產生的一種糖蛋白,由於干擾素幾乎能抵抗所有病毒引起的感染,如水痘,肝炎,狂犬病等,所以它是一種抗病毒的特效葯.1980年,科學家用基因工程方法在大腸桿菌及酵母菌細胞內獲得了干擾素.從1987年開始,用基因工程方法生產的干擾素進入了工業化生產階段,並且大量投放市場.
②培育高產,穩產和具有優良品質的農作物.
1981年,科學家將菜豆儲藏蛋白的基因轉移到向日葵中,培育出了"向日葵豆"植株.如果以此作為技術基礎,把大豆蛋白的基因轉移到水稻,小麥等糧食作物中,就可以提高這些作物的蛋白質含量,改善它們的品質.
③培育具有各種抗逆性的作物新品種.
1982年,科學家把細菌中的抗卡那黴素基因轉移到煙草,向日葵和胡蘿卜等作物中,一舉獲得成功.此後短短的幾年中,科學家又培育出了數十種具有抗病毒,抗蟲,抗除草劑的作物新品種.
在醫葯衛生事業上的應用
例如:
①基因治療:
把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中,以達到治療疾病的目的.常用的基因治療手段如下:目的基因與病毒重組,目的基因被包裝入病毒顆粒中,隨著受體細胞被感染,缺失的基因得以彌補,表達出目的基因的產物.目前在遺傳性疾病的基因治療方面,主要還是研究單基因缺陷型遺傳病.由於上述方法是針對體細胞的,故不會代代相傳,不會嚴重改變人群中有關基因的遺傳平衡.
②基因診斷:
用放射性同位素,熒光分子等標記的DNA分子作探針(DNA探針:特定的DNA片段),利用DNA分子雜交原理,鑒定被檢測標本上的遺傳信息,從而達到檢測疾病的目的.例如,肝炎病毒引起的傳染病易於傳播,給診斷和治療帶來了很多困難,利用DNA探針可以迅速地檢出肝炎患者的病毒,為肝炎的診斷提供了一種快速,簡便的方法.
③基因檢測:
據報道,用DNA探針可以檢測飲用水中病毒的含量.具體的方法是使用一個特定的DNA片段製成探針,與被檢測的病毒DNA雜交,從而把病毒檢測出來.此方法的特點是快速,靈敏.
二,細胞工程
細胞工程是指運用細胞生物學和分子生物學的原理和方法,通過某種工程學手段,在細胞整體水平或細胞器水平上,按照人們的意願來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學.
生物工程涉及的領域相當廣泛,就其技術范圍而言,大致有細胞融合技術,細胞拆合技術,染色體導入技術,胚胎移植技術,克隆技術等.
1,細胞融合技術
細胞融合技術是把兩個細胞在融合劑的作用下,融合成一個雜種細胞的技術.植物細胞融合時,要先用纖維素酶去掉細胞壁,獲得原生質體後再進行融合.
科學家用植物體細胞雜交的方法,將番茄的原生質體和馬鈴薯的原生質體融合,成功地培育出了"番茄—馬鈴薯"雜種植株,以後又培育出了新的品種,例如:白菜—甘藍,胡蘿卜—羊角芥等.不僅如此,科學家在不同種類的動物之間或動物與人的細胞之間也進行了融合,形成了雜種細胞,例如:人—鼠,鼠—兔等.
克隆技術
克隆的實質是無性繁殖,即:不經過生殖細胞的結合,由母體直接產生新個體的生殖方式.時至今日,克隆的含義不僅僅是無性繁殖,只要是一個細胞通過培養,獲得兩個以上的細胞,細胞群或生物體的方式,都稱之為克隆.
克隆技術的理論基礎—全能性
細胞全能性:已經分化的細胞,仍然具有發育的潛能.即,已分化的細胞仍然具有發育成為完整植株的能力.
多細胞生物,一般是由一個受精卵經過有絲分裂而來.所以,生物體的每一個細胞與受精卵的基因都是一樣的.也就是說,生物體的每一個細胞都含有本物種所有的整套遺傳物質,都有發育成完整個體所必需的全部基因.
2)克隆技術的應用
動物克隆:
以"多莉"羊的產生為例,步驟如下:
⒈核移植形成重組細胞.將A羊乳腺細胞的核移植到B羊去核的卵細胞內,形成一個重組細胞.
⒉胚胎移植.將重組細胞在體外進行培養,形成早期胚胎後植入C羊的子宮內.
⒊"多莉"羊出生.
組織培養:
植物組織培養的大致過程是:在無菌條件下,將器官或組織(如芽,莖尖,根尖或花葯)的一部分切下來,放在適當的人工培養基上進行培養,最初,這些器官或組織經過細胞分裂與去分化(從分化狀態變為未分化狀態),形成愈傷組織.之後,在適合的光照,溫度和一定的營養物質與激素等條件下,愈傷組織便開始分化,產生出植物的各種組織和器官,進而發育成一棵完整的植株.
植物組織培養不僅從植物上取材少,培養周期短,繁殖率高,而且便於自動化管理.目前,這項技術已經在花卉和果樹的快速繁殖,培育無病毒植物等方面得到了廣泛的應用.例如:用一個蘭花莖尖就可以在一年內生產出400萬株蘭花苗.又如:長期進行無性繁殖的植物,體內往往會積累大量的病毒,從而影響植物的產量或觀賞價值.研究發現,這些植物只有根尖和莖尖中不含病毒.因此,人們用莖尖進行組織培養,就得到了多種植物(如馬鈴薯,草莓,菊花)的無病毒植株,取得了可觀的經濟效益.
[習題選編]
白菜—甘藍雜交後產生的植株一般是不育的,但是,科學家發現,極少數的雜交植株能產生種子,原因是:
參考答案:染色體數目加倍
2,能克服遠源雜交的不親和技術是 ( )
A,組織培養 B,動物胚胎移植 C,細胞融合 D,單倍體育種
解析:植物組織培養的優勢能夠提高自然繁殖率比較低的名貴花卉,瀕危物種等的無性繁殖率.動物胚胎移植能夠提高動物的繁殖率.單倍體育種可以加快育種的進程.細胞融合能夠克服遠源雜交的不親和性
3,下列選項中,沒有採用植物組織培養技術的一項是 ( )
A,花葯的離體培養得到的單倍體植株.
B,秋水仙素處理萌發的種子或幼苗得到多倍體植株
C,基因工程培育抗棉鈴蟲的棉花植株
D,細胞工程培育"番茄—馬鈴薯"雜種植株.
參考答案:B
4,英國科學家維爾莫特首次用羊的體細胞(乳腺細胞)成功地克隆出一隻小羊,取名為"多莉",以下四項中與此方法在本質上最相近的是 ( )
A,兔的早期胚胎分割後,分別植入兩只母兔子宮內,並最終發育成兩只一樣的兔.
B,將人的抗病毒基因嫁接到煙草的DNA分子上,培育出具有抗病毒能力的新品種.
C,將鼠骨髓瘤細胞與經過免疫的脾細胞融合成雜交瘤細胞.
D,將人的精子與卵細胞在體外受精,待受精卵在試管內發育到囊胚期時,再植入女性子宮內發育成"試管嬰兒"
參考答案:A
5,下列哪項技術與"試管嬰兒"無關 ( )
A,體外受精 B,動物胚胎移植 C,基因轉移技術 D,組織細胞培養技術
參考答案:C
6,細胞在分化過程中往往由於高度分化而完全失去再分裂的能力.最終衰老死亡,但機體在發展適應過程中.保留了一部分未分化的原始細胞,稱之為幹細胞.一旦需要,這些幹細胞按照發育途徑通過分裂而產生分化細胞,以保證局部組織損傷的修復.根據以上材料,回答下列問題:
(1)人工獲得胚胎幹細胞的方法是:將細胞核移植到去核的卵細胞內,經過一定的處理使其發育到某一時期,從而獲得胚胎幹細胞."某一時期"最可能是 ( )
A,受精卵 B,八細胞胚 C,囊胚 D,原腸胚
(2)根據分裂潛能,幹細胞可分為全能幹細胞(可發育成完整的個體),多能幹細胞(可發育成多種組織和器官)和專能幹細胞(發育成專門的組織和器官),則這些細胞在個體發育中的分化順序是 ( )
A,全能—專能—多能 B,全能—多能—專能
C,多能—全能—專能 D,專能—全能—多能
(3)在全能幹細胞的發育過程中,皮膚由 胚層發育而來,眼睛由 胚層發育而來,神經系統由 胚層發育而來.
(4)個體發育過程中最原始的幹細胞是
(5)幹細胞在臨床上應用的最大優點是移植器官和患者之間無 反應.
(6)談談你對幹細胞研究的看法.
參考答案:(1)C (2)B (3)外和中 外 外 (4)受精卵 (5)排異
(6)幹細胞研究對人類治療疾病有很大幫助.例如:利用幹細胞克隆器官,用於器官移植;利用幹細胞修復損傷的器官等.但是,如果幹細胞研究用於克隆人,則會帶來嚴峻的社會倫理問題,必須嚴肅制止.
7,近幾千年來,生命科學的發展日新月異,層出不窮,生物學的觀點不斷更新或面臨挑戰或得到補充完善.
資料一:20世紀80年代,美國生物學家奧爾等曼和切赫研究和發現了RNA的催化功能,由此他倆獲得了1989年的諾貝爾化學家獎.
資料二:1996年英國蔓延的"瘋牛病"成為國際社會關注的焦點.引起病牛病的病原體是一種能致病的蛋白質,它不含核酸,我們稱之為朊病毒,美國生物學家普魯辛納就是由於研究朊病毒做出的卓越貢獻,而獲得了1997年度諾貝爾醫學生理學獎.
資料三:1997年英國的克隆羊"多莉"的誕生轟動了全球.克隆羊"多莉"是英國的威爾穆特博士領導的研究小組將高度分化的成年綿羊乳腺細胞核移植到去核的卵細胞中培育成功的.
根據你所了解的生物學知識,上述的三則資料內容對哪些原有的生物學觀點提出了挑戰或補充完善 請用簡短的文字加以說明.
參考答案:
生物催化劑酶都是蛋白質,但RNA催化功能的發現,說明酶不一定都是蛋白質,RNA也具有
酶的功能.
以前人們認為核酸是一切生物的遺傳物質,但朊病毒這種病原體不含核酸,卻能導致"瘋牛病",
說明除了核酸外,還應該存在其它的遺傳物質.
原來人們認為已高度分化的成體動物的體細胞已失去了全能性,克隆羊的成功,說明了高度分
化的成年動物體細胞仍然具有全能性.
8,科學家發現,人們長期接觸2,4-D(人工合成的生長素類似物)患某種癌症的可能性要遠遠高於未接觸者.美國科學家從一種細菌的DNA中分離得到了能降解2,4-D的基因,將其轉移到另一種細菌細胞內,獲得了能高效降解2,4-D的轉基因菌.據此回答:
(1)2,4-D能促進雙子葉植物生長又能殺死雙子葉植物的原因是
.
(2)該轉基因菌能表現也降解2,4-D的性狀並能代代相傳,所遵循的生物學原理是
.
(3)人們在生產上不直接應用最早發現的具有降解基因的細菌,而是培育和應用轉基因
菌來降解2,4-D的可能原因是:轉基因菌與原細菌相比有如下特點:
.
參考答案:
生長素低濃度促進植物生長,高濃度抑制甚至殺死植物.
基因的功能:通過復制實現遺傳信息的傳遞.通過控制蛋白質合成實現遺傳信息的表達.
高效性
9,花葯離體培養也屬於植物的組織培養,它培育出的植株是 倍體,其染色體數目比原物種 .香蕉的組織培養形成的幼苗是 倍體.其性狀與親本相比 ,培養基的作用是 .植物的組織培養之所以能夠獲得成功,是因為細胞具有 性,即植物細胞含有的遺傳信息與胚細胞 ,只要條件適合,就可發育成完整的植株.
分析:花葯離體培養是通過植物的花粉培育出完整的植株,花粉是經過減數分裂形成的,其染色體數目減半.香蕉是利用莖尖作為外植體,莖尖細胞屬於體細胞,其染色體數目與親本一致.
參考答案:
單 減半 三 一致 提供營養和激素等物質 全能 相同
10,2000年11月,"廣東集愛"診療中心投入運作,標志著試管嬰兒技術落戶到了廣州.
(1)培育試管嬰兒屬於 生殖方式.
(2)胚的發育過程是指從 發育到 階段,場所是 .
(3)後期要繼續把胚胎移植入婦女的子宮內繼續發育的原因是
.
參考答案:
(1)有性 (2)受精卵 胚 前期是體外(試管),後期是子宮
(3)胚的發育需要一定的條件,如溫度,激素,營養,氣體濃度等,而子宮具有所有胚發育的所需條件,是胚發育的最佳場所.
11,閱讀下列材料.回答問題:
2002年1月30日《科學時報》報道 美國科學家維爾法伊領導的一個小組發現,
成年人骨髓中存在著一類幹細胞.可以在培養液中無限期地生長,與胚胎幹細胞極其相
似.其中的一部分細胞系在生長近兩年後,特性依然保持完好,無任何衰老跡象.研究
人員將這些細胞稱為"多能成體祖細胞'.
此前也有一些實驗室和生物技術公司發現,成人的皮膚,肌肉和骨髓中存在著能
形成其他組織細胞的幹細胞.研究人員稱.從理論上講"多能成體祖細胞"在一定的條
件下 應該能夠形成心肌,大腦,肝臟,皮膚和各類神經細胞.
(1)如果在培養液中培養的"多能成體祖細胞"己傳至60代 那麼 這種細胞的遺傳物質與成年人骨髓中的幹細胞的遺傳物質( ).
A.全部相同 B.全部不同 C.大部分相同 D.大部分不同
(2)為大面積燒傷病人植皮,最好選用( )的幹細胞培育的皮膚細胞.
A.患者本人 B.父母 C.子女 D.配偶
(3)在一定的條件下,"多能成體祖細胞"形成心肌,大腦,肝臟,皮膚和各類神經細胞需通過 和 完成.
參考答案:(1).C(2).A:(3).細胞分裂;細胞分化
12,在細胞工程——原生質體融合育種技術中 .
(1)其技術的重要一環就是要將營養細胞的細胞壁除去,通常採用的方法是 .
(2)在不破壞植物細胞結構的前提下,可以用光學顯微鏡觀察植物細胞的細胞膜,請問如何操作才可以在光鏡下觀察到細胞膜 .
參考答案:
(1)用纖維素酶去除細胞壁
(2)當細胞液的濃度小於外界溶液的濃度時;活的成熟的植物細胞通過滲透作用失去水分;原生質層逐漸與細胞壁分離開來,這樣便可在光學顯微鏡下清晰的觀察到原生質層最外面的細胞膜
13,中國青年科學家陳大炬成功地把人的抗病毒干擾基因"嫁接"到煙草的DNA分子上,可使煙草獲得抗療毒的能力,形j#轉基因產只,試分析回答:
(1)人的基因之所以能接到植物體內去,原因是 .
(2)煙草具有抗病毒能力,這表明煙草體內產生了 .這個事實說明,人和植物共用一套 .
(3)該工程在農業,醫葯等方面已取得了許多成就,請你說出三個具體實例
.
參考答案:
(1)人與植物DNA結構組成相同(2)抗病毒干擾素;遺傳密碼
(3)將抗病毒基因嫁接到水稻中,形成抗病毒水稻新品種;將人的血型基因移入到豬體內,培育出人血的豬:將干擾素基因移入細菌體內,培育出能產生干擾素細菌
14,人類基因組計劃的目標是繪制四張圖,其中一張圖用遺傳單位表示基因間的距離,另一張圖用核著酸數目表示基因間的距離,一張圖顯示染色體上全部DNA上約30億個減基對的排列順序,還有一張是基因轉錄圖.這四張圖組成了不同層次的,最終為分子水平的人類"解剖圖",它揭開了決定人類生.老.病.死的所有遺傳信息——基因組之謎,將成為人類認識自我的用之不竭的知識源泉.
國際人類基因組計劃合作組織.美國塞萊拉遺傳信息公司.美國(科學)雜志和英
國(自然)雜志於2m1年2月門日聯合宣布:由科學家提供的初步分析中,格外引人關
注的是:原來預計多達10萬多個的人類基因總數被最終確定為3萬個左右,而與蛋白質
編碼無關的非編碼區的減基對序列卻達人類基因組序列的97%之多.
請根據以上材料回答下列問題:
(1)"人類基因組計劃"需要測定人類的24個染色體的基因和減基順序,試指出哪24個染色體 .
(2)你認為完成"人類基因組計劃"有哪些意義 .
.
參考答案:
(l)22條常染色體和XY兩條性染色體(2)①有利於疾病的診斷和治療 ②有利於研究生物進化③有利於培育優良的高等動植物品種 ④有利於研究基因表達有調控機制
Ⅱ 怎樣學好生物
生物學是一門知識性和實踐性都很強的學科，因此，在學習生物學的過程中，首先必須掌握基本概念和基礎理論，同時，應該培養觀察能力、實驗能力、分析能力和運用能力；既要注意學科內容的橫向比較和縱向深入，又要學會生物知識在人類生活中的實際應用。我們希望學生通過對生物學的學習，能夠端正治學態度、構建知識網路、完善理論體系、提高解題技巧，並且具有實踐能力、科技意識和創造思維。
1．端正治學態度。教師要充分發揮生物學科的德育功能，結合教學實際，使學生在學習過程中，了解中華民族為世界生命科學的發展所作出的偉大貢獻，逐步形成熱愛祖國、熱愛人民、熱愛自然、熱愛科學的良好品質；學會運用辯證唯物主義觀點來對待世界、解釋現象，正確認識生物的發生和進化，知道事物是互相聯系、互相制約、互相轉化的，掌握生物形態與環境的統一，構造和生理相聯系的普遍規律；能夠以古今中外許多優秀的生物學家認真鑽研、勇於探索的獻身事業的精神感染自己、激勵自己。
2．構建知識網路。學生在學習生物的過程中，首先必須抓住生命基本特徵這根主線，理清每個章節的基礎知識和基本內容，把所學內容有機地與人類的生產實踐、日常生活相結合，此外，還要密切關注生物科技的最新發展動態。
(1)把握知識的縱向銜接，使知識連成一片。生物知識間有著密切的內在聯系，例如第二章生命的基礎中，了解生命的物質基礎為掌握生命的結構基礎作了鋪墊，而生命的物質基礎和生命的結構基礎又給理解細胞的分裂打下了伏筆；又如遺傳和變異這一章，不知道分離規律的實質根本無法繼續學習自由組合規律。
(2)關注知識的橫向聯系，使知識更加系統化、立體化。生物學科中的章節之間既有遞進關系，也有並列關系，內容互相聯系，互相滲透，因此，學生要牢牢抓住生命的基本特徵這根主線，豐富知識的內涵，擴大知識的外延，把生物知識匯成一張完整的網路。
3．完善理論體系。生物學的理論是大量的，它們貫穿在各個章節之中，如細胞學說、自然選擇學說、基因理論、生態平衡理論等，因此，在學習生物學時，除了專用名詞概念以外，一些基本理論也是學生必須牢固掌握的內容。
(1)用科學的理論來解釋周圍的事物和現象。為什麼人會有「白化病」、「白痴病」?為什麼要禁止近親結婚?為什麼說人不是上帝或神創造的，而是從古類人猿進化來的?為什麼人類要保護鳥類?對於諸如此類的問題，學生都應當運用正確的理論去合理解釋，從而使人們能夠自覺破除迷信、反對邪教。
(2)注意理論與生物基本概念的聯系。理論的掌握必須建立在對諸多概念的正確理解上。例如了解內環境自穩態理論的前提是弄懂pH值、體溫、血壓、血糖、滲透壓、氧分壓、電解質濃度等；同樣，生態平衡理論的運用也離不開對種群、群落、生態系統、食物鏈、營養級等概念的掌握。
(3)把握各理論間的聯系。生物學各種理論互相支持、互相補充，在廣大生物科學工作者的不斷努力下理論又不斷更新、不斷充實，使人們認識的生物世界越來越接近真實。所以，學生應該學會把某個理論放在整個生物理論體系中加以考慮，並通過實例來深化、拓展，使自己對生物理論的掌握更加完善，運用起來更加精確。 4．提高解題技巧。近幾年生物學高考題目主要分選擇題和非選擇題兩類，其中，非選擇題有填充題、分析說明題、學科內及學科間的綜合題。題型不同，要求也不同。在解題過程中，學生首先要注意審題，搞清每一道題命題教師的考核意圖；其次，要學會區分對立概念和相似概念，了解概念之間的關系是並列關系、遞進關系，還是包含關系；接著，要知道生物符號的特殊含義和正確寫法；最後，要具有分析歸納能力、邏輯推理能力和實際應用能力，能夠舉一反三，觸類旁通。
學生在學習生物學的過程中，不僅要增長知識、熟悉理論，還應當培養實踐能力、加強科技意識、訓練創造思維能力。首先要提高動手操作能力，明確實驗的主要目的，規范實驗的操作要求，了解實驗的整個過程；其次要學會知識和理論如何與實際相結合、與生活相聯系，從而使自己所學的知識和理論更加豐富、更加扎實、更加全面；接著要具有良好的科技意識，隨著世界生物科技的迅速發展，許多新的內容不斷湧入到考題之中，如基因工程、克隆技術、轉基因生物、環境富營養化等，因此，學生有必要在掌握基礎知識和基本理論的同時，能夠關心科技時事、了解科技發展動態；最後，學生還必須經常進行擴散性思維和創造性思維訓練，嘗試從一個現象聯想到另一個現象、從一種知識遷移出另一種知識，讓自己的知識和理論系統化、立體化，使自己的生物學素質得到全面提高。
Ⅲ 如何理解生物學的發展歷史
生物學是從分子、細胞、機體乃至生態系統等不同層次研究生命現象的本質、生物的起源進化、遺傳變異、生長發育等生命活動規律的科學。其包含的范疇相當廣泛，包括形態學、微生物學、生態學、遺傳學、分子生物學、免疫學、植物學、動物學、細胞生物學、環境化學等。生物學隨著人類認識世界及科學技術的發展，大概經歷了四個時期:萌芽時期、古代生物學時期、近代生物學時期和現代生物學時期。
1.萌芽時期
指人類產生(約300萬年前）到階級社會出現(約4000年前)之間的一段時期。這時人類處於石器時代，這一時期的人類還處於認識世界的階段，原始人開始栽培植物、飼養動物，並有了原始的醫術，這一切成為生物學發展的啟蒙。
2.古代生物學
到了奴隸社會後期(約4000年前開始）和封建社會，人類進入了鐵器時代。隨著生產的發展，出現了原始的農業、牧業和醫葯業，有了生物知識的積累，植物學、動物學和解剖學進入搜集事實的階段。在搜集的同時也進行了整理，被後人稱為，古代生物學。古代生物學在歐洲以古希臘為中心，著名的學者有亞里士多德(研究形態學和分類學）和古羅馬的蓋侖(研究解剖學和生理學)，他們的學說整整統治了生物學領域1000年。其中亞里士多德沒有停留在搜集、觀察和純粹的自然描述上，而是進一步作出哲學概括。在解釋生命現象時，亞里士多德同先輩們一樣，認為有機體最初是從有機基質里產生的，無機的質料可以變成有機的生命。中國的古代生物學，則側重研究農學和醫葯學。賈思褫(約480—550年)著有《齊民要術》，系統地總結了農牧業生產經驗，提出了相關變異規律，首次提到根瘤菌的作用。沈括(1031—1095年)著有《夢溪筆談》，該書中有關生物學的條目近百條，記載了生物的形態、分布等相關資料。
3.近代生物學
從15世紀下半葉到19世紀，這一時期科學技術得到巨大發展，特別是工業革命開始後，生物學進入了全面繁榮的時代。如細胞的發現，達爾文生物進化論的創立，孟德爾遺傳學的提出。巴斯德和科赫等人奠定了微生物學的科學基礎，並在工農業和醫學上產生了巨大影響。17世紀建立起來的動物（包括人體)生理學到19世紀有了明顯的進展，著名學者有彌勒、杜布瓦·雷蒙、謝切諾夫和巴甫洛夫等。由於薩克斯、普費弗和季米里亞捷夫的努力，植物生理學在理論上達到了系統化。胡克改進了顯微鏡的使用方法，發表了《顯微鏡學》，內載生物學史上最早的細胞結構圖，並命名為「cell」。達爾文以博物學家的身份乘英國海軍勘探船「貝格爾」號，經歷了5年的環球旅行，之後出版了震動當時學術界的《物種起源》。該書從變異性、遺傳性、生存競爭和適應性等方面論述了生物界的進化現象，提出了以自然選擇、適者生存為基礎的進化學說。孟德爾多年從事植物雜交試驗研究，並在自然科學學會雜志發表了論文《植物雜交試驗》，文中提出了遺傳單位因子(現在稱為「基因」）的概念，闡明了生物遺傳的基本規律，即分離規律和自由組合定律(亦稱獨立分配定律)，使生物學研究逐漸集中到分析生命活動的基本規律上，生物學的發展進入「實驗生物學階段」。巴斯德在實驗中嚴格控制無菌條件，並用長曲頸瓶凈化與無菌肉汁接觸的空氣，證實了肉汁腐敗的原因是來自外界的微生物污染，澄清了「自然發生說」謬論，為微生物學奠定了基礎。
4.現代生物學
20世紀的生物學屬於現代生物學的范疇，隨著科學技術的進一步發展，生物學向理論(包括生物進化)和實踐（(主要是植物育種）兩個方面深入發展。與此同時，由於物理學、化學和數學對生物學的滲透及許多新的研究手段的應用，一些新的邊緣學科如生物物理、生物數學應運而生，隨著分子生物學和分子遺傳學的發展及形態研究的深入，細胞學也進入分子水平，出現了細胞生物學。現代生物學正向微觀和綜合方向深入。宏觀方面，從研究生物體的器官、整體到研究種群、群落和生物圈，生態學為典型代表。現代生態學是研究生物有機體與生活場所的相互關系的科學，亦有人稱之為研究生物生存條件、生物與環境相互作用過程及規律的科學，其目的是指導人與生物圈，即自然資源與環境的協調發展。第二次世界大戰以後，人類社會經濟與科技飛速發展，工業廢物、農葯化肥殘毒、交通工具尾氣、城市垃圾等造成了環境污染，破壞了自然生態系統的自我調節和相對平衡。全球變暖、臭氧層破壞、水土流失、沙漠擴大、水源枯竭、氣候異常、森林消失等生態危機都是人類不適當的活動造成的。根據生態學中物種共生、物質再生循環及結構與功能協調等原則，以人與自然協調關系為基礎、高效和諧為方向，將生態應用於廢水污水資源化處理、湖泊富營養化控制、作物種植、森林管理、鹽場管理、水產養殖、土地改良、廢棄地開發和資源再生等方面，收到了顯著的效果。微觀方面，如「細胞生物學」「分子生物學」「量子生物學」的發展，分子生物學為其中典型代表。現代分子生物學是通過研究生物大分子（核酸、蛋白質)的結構、功能和生物合成等方面闡明各種生命現象本質的科學。其目的是在分子水平上，對細胞的活動、生長發育、消亡、物質和能量代謝、遺傳、衰老等重要生命活動進行探索。分子生物學的研究關繫到人類的方方面面。如不同種類生物間的親緣關系，過去主要根據不同種類生物在形態構造上的異同確定，這對形態結構較為簡單的生物如細菌就很困難。通過對不同種類生物的蛋白質或核酸分子的測定，可以克服上述困難，並能更客觀地反映生物間的親緣關系。分子生物學與醫學、農業、生物工程等方面的關系十分密切。分子生物學的研究成果使不同生物體之間的基因轉移成為可能，在農業上開辟了育種的新途徑，在醫學上有可能治療某些遺傳性疾病，在工業上形成了以基因工程為基礎的新興工業，從而有可能生產出許多用常規技術從天然來源無法得到或無法大量得到的生物製品。目前的克隆技術只是分子生物學的一個應用，可以想像未來隨著研究的深入及分子生物學的進一步發展，人類的生活必將更美好。
綜上所述，生物學發展經歷了四個主要時期，即萌芽時期、古代生物學時期、近代生物學時期和現代生物學時期。21世紀不但要認識世界、改造世界，而且要保護世界，對生物學的深層探討和研究必將會帶來豐厚的社會、經濟和生態效益，生物學正成為新的科技革命的重要推動力。然而無論累積了多少生物學知識，已知的與未知的相比，不過是滄海一粟。時代在演變，科學技術在發展，人類對世界的認識亦不斷前進，隨著歷史的發展，生物學必將迎來嶄新的篇章。
Ⅳ 怎樣學好生物
一、樹立正確的生物學觀點
樹立正確的生物學觀點是學習生物的重要目標之一，正確的生物學觀點又是學習、研究生物學的有力武器，有了正確的生物學觀點，就可以更迅速更准確地學到生物學知識。所以在生物學學習中，要注意樹立生命物質性、結構與功能相統一、生物的整體性、生命活動對立統一、可持續高效發展、生物進化和生態學等觀點。
1.生命物質性觀點
生物是由物質組成，一切生命活動都有其物質基礎。從萬物之靈的人類到單細胞的細菌，以及無細胞結構的病毒等，所有生物都是由碳、氫、氧、氮、硫、磷、鈣、鐵、銅等幾十種化學元素組成的，並且這幾十種化學元素在無機自然界都是可以找到的。生物體能夠完成各種各樣的生命活動，而一切生命活動都是通過一定的生命物質來實現的，如果沒有生命物質也就沒有生命活動。
2.結構與功能相統一的觀點
結構與功能相統一的觀點包括兩層意思：一是有一定的結構就必然有與之相對應功能的存在；二是任何功能都需要一定的結構來完成。例如葉的表皮是五色透明的，表皮細胞排列緊密，向外一面的細胞壁上有透明而不易透水的角質層。表皮的這種結構的存在，就既利於陽光透過，又能防止葉內水分過多地散失，還能保護葉內部不受外來的傷害；而陽光透入，防止水分散失，保護葉內組織，又需要一定的結構來完成，這就是表皮。
3.生物的整體性觀點
系統論有一個重要的思想，就是整體大於各部分之和，這一思想也完全適合生物領域。不論是細胞水平、組織水平、器官水平，還是個體水平，甚至包括種群水平和群落水平，都體現出整體性的特點。例如，細胞膜、線粒體、內質網、核糖體、高爾基體、中心體、質體、液泡等細胞器都有其特有的功能，但是只有在它們組成一個整體--細胞的時候才能完成新陳代謝的功能，如果離開了細胞的整體，單獨的一個細胞器是無法完成它的功能的。
4.生命活動對立統一的觀點
生物的諸多生命活動之間，都有一定的關系，有的甚至具有對立統-的關系，例如，植物的光合作用和呼吸作用就是對立統一的一對生命活動。光合作用的實質是合成有機物，儲存能量；呼吸作用的實質是分解有機物，釋放能量。很明顯，兩者之間是相互對立的。呼吸作用所分解的有機物正是光合作用的產物，可以說，如果沒有光合作用，呼吸作用就無法進行；另一方面，光合作用過程中，原料和產物的運輸所需要的能量，也正是呼吸作用釋放出來的，如果沒有呼吸作用，光合作用也無法進行。因此說，呼吸作用和光合作用又是相互聯系、相互依存的。只有光合作用和呼吸作用的共同存在，才能使植物體的生命活動正常進行。
5.生物進化的觀點
辯證法認為，一切事物都處在不斷地運動變化之中，任何事物都有-個產生、發展和滅亡的過程。生物界也不例外，也有一個產生和發展的過程，所謂產生就是生命的起源，所謂發展就是生物的進化。生命的起源經歷了從無機小分子物質生成有機小分子物質，再形成有機高分子物質，進而組成多分子體系，最後演變為原始生命的變化過程；生物的進化遵循從簡單到復雜，從水生到陸生、從低等到高等的規律。
6.生態學觀點
生態學觀點的基本內容是生物與環境之間是相互影響、相互作用的，也是相互依賴、相互制約的。生物與環境是一個不可分割的統一整體。人類社會的發展進程中產生了環境問題，人類與環境的矛盾，處於不斷變化之中，永無止境。人類必須依靠科技進步和教育發展，逐步更新人口觀念，提高人口素質，合理開發資源，高效利用資源，保護生態，治理環境，走生存與發展的新路。
二、掌握科學的學習方法
學習方法的優劣是學習成敗的關鍵，要想取得理想的學習效果，必須掌握科學、高效的學習方法。與學習生物學關系比較密切的學習方法有觀察方法、做筆記的方法、思維方法和記憶方法等。
1.觀察方法
學習過程從本質上說是一種認識過程。認識過程是從感性認識開始的，而感性認識主要靠觀察來獲得，所以觀察方法就是首要的學習方法。觀察方法主要包括順序觀察、對比觀察、動態觀察和邊思考邊觀察。
(1) 順序觀察
順序觀察包括兩層意思。從觀察方式上來說，一般是先用肉眼、再用放大鏡、最後用顯微鏡。用顯微鏡觀察也是先低倍鏡，後高倍鏡。例如，對植物根尖的觀察，就是先用肉眼觀察幼根，根據顏色和透明程度區分出根尖的四部分，然後再用放大鏡觀察根尖的根毛，最後用顯微鏡觀察根尖的縱切片；認識根尖各區的細胞特點。從觀察方位上來說，一般採取先整體後局部，從外到內，從左到右等順序。例如對一朵花的觀察，就要先從整體上觀察花形、花色，然後從外到內依次觀察花萼、花冠、雄蕊、雌蕊。
(2)對比觀察
對比觀察有利於迅速抓住事物的共性和個性，從而把握住事物的本質。如觀察線粒體和葉綠體的結構時，就要先異中求同：它們都有雙層膜，都含有基粒、基質、酶、少量的DNA和RNA。然後再同中求異：線粒體的內膜折疊成嵴，葉綠體的內膜不向內折疊；線粒體有與呼吸作用有關的酶，且酶分布在內膜、基粒、基質中；而葉綠體內有與光合作用有關的酶，而酶分布在基粒層和基質中；葉綠體中有葉綠素，而線粒體中沒有。
(3)動態觀察
對生物生活習性、生長過程、生殖發育的觀察都屬於動態觀察。動態觀察的關鍵是把握觀察對象的發展變化。例如觀察根的生長，在幼根上等距畫墨線後的繼續培養過程中，重點就是觀察各條墨線間距離的變化，從而得出根靠根尖生長的結論。
(4)邊思考邊觀察
觀察是思維的基礎，思維可促進觀察的深入，兩者是密不可分的。所以要帶著問題觀察，邊思考、邊觀察。例如用顯微鏡觀察葉片的結構時，就要邊觀察、邊思考下列問題：①表皮細胞的顏色和排列狀況是怎樣的?②葉肉中接近上表皮的細胞與接近下表皮的細胞在形狀、排列狀況和內部綠色顆粒多少等方面有什麼不同?③葉脈細胞是什麼顏色和形狀?這些細胞是怎樣排列的?
2.做筆記的方法
魯迅先生說："無論什麼事，如果繼續收集資料，積累十年，總可以成為一個學者。"總結中外許多學者的經驗，可以說，做筆記是一條成才的途徑。做筆記的方式很多，在生物學學習中，主要有閱讀筆記、聽講筆記和觀察筆記三種。
(1)閱讀筆記
要想使學到的東西長期儲存、隨時提取、應用自如，就要在讀書時，隨時作讀書筆記。閱讀筆記主要有以下幾種。
①抄寫筆記，又分為全抄和摘抄，做這種筆記應注意抄後校對，避免漏誤，然後標明出處，以備日後查考。
②卡片筆記，卡片內容不限，因人而定，但一般應具有資料類別、編號、出處、著者姓名，正文等內容。需要注意的是，每張卡片寫一個內容，並及時進行分類歸檔或裝訂成冊。
③批語筆記，即在書頁空。白處隨手記下對原文的個人意見和心得體會等。
④符號筆記，即在原文之間標注符號以對原文加深理解。常用符號有黑點、圓圈、直線、曲線、雙線、虛線、箭頭、方框、三角、驚嘆號、問號等。作符號筆記應注意兩點：一是符號意義必須明確，並且要貫徹始終；二是符號不能過多過密，否則重點難以突出。
⑤概要筆記，即對某本書或某篇文章用自己的語言概括寫出其重點內容。
(2)聽講筆記
即聽報告、聽講座和課堂聽課的筆記，做這種筆記的突出矛盾是記的速度趕不上講的速度，為此要做到"三記三不記"即重點問題、疑難之處，書上沒有的記；次要問題、易懂之點、書上有的不記。
(3)觀察筆記
即在生物課內外對生物形態和生命現象進行觀察時所作的記錄。做這種筆記要注意細節，注意前後比較和過程變化，並要抓住特徵。
3.思維方法
思維能力是各種能力的核心，思維方法是思維能力的關鍵，所以思維方法在學習方法中佔有核心的位置。在生物學學習中常用的思維方法有分析和綜合的方法、比較和歸類的方法、系統化和具體化的方法及抽象和概括的方法。
(1)分析和綜合的方法
分析就是把知識的一個整體分解成各個部分來進行考察的一種思維方法，綜合是把知識的各個部分聯合成一個整體來進行考察的一種思維方法，分析和綜合是生物學學習中經常使用的重要方法，兩者密切聯系，不可分割。只分析不綜合，就會見木而不見林；只綜合不分析，又會只見林而不見木。在實際運用時，既可先分析後綜合，也可先綜合後分析，還可以邊分析邊綜合。
(2)比較和歸類的方法
比較是把有關的知識加以對比，以確定它們之間的相同點和不同點的思維方法。比較一般遵循兩條途徑進行：一是尋找出知識之間的相同之處，即異中求同；二是在尋找出了事物之間相同之處的基礎上找出不同之處，即同中求異。
歸類是按照一定的標准，把知識進行分門別類的思維方法。生物學習中常採用兩種歸類法：一是科學歸類法，即從科學性出發，按照生物的本質特性進行歸類；二是實用歸類法，即從實用性出發，按生物的非本質屬性進行歸類。
比較和歸類互為前提，一方面只有通過比較，認識生物的異同點之後，才好進行歸類；另一方面，只有把生物進行歸類，才好進行比較。因此在生物學學習過程中要把兩者有機地結合起來。
(3)系統化和具體化的方法
系統化就是把各種有關知識納入一定順序或體系的思維方法。系統化不單純是知識的分門別類。而且是把知識加以系統整理，使其構成一個比較完整的體系。在生物學學習過程中，經常採用編寫提綱、列出表解、繪制圖表等方式，把學過的知識加以系統地整理。
具體化是把理論知識用於具體、個別場合的思維方法。在生物學學習中，適用具體化的方式有兩種：一是用所學知識應用於生活和生產實踐，分析和解釋一些生命現象；二是用一些生活中的具體事例來說明生物學理論知識。
(4)抽象和概括的方法
抽象是抽取知識的非本質屬。性或本質屬性的一種思維方法，抽象可以有兩種水平層次的抽象：一是非本質屬性的抽象；二是本質屬性的抽象。
概括是將有關知識的非本質屬性或本質屬性聯系起來的一種思維方法，它也有兩種水平層次：一是非本質屬性的概括，叫做感性概括；另一種是本質屬性的概括，叫做理性概括。
抽象和概括也是互為前提的，相輔相成的，在學習過程中應有意識地進行抽象中以概括，概括中以抽象，以達到對知識正確、深入的掌握。
4.記憶方法
記憶是學習的基礎，是知識的倉庫，是思維的伴侶，是創造的前提，所以學習中依據不同知識的特點，配以適宜的記憶方法，可以有效地提高學習效率和質量。記憶方法很多，正面僅舉生物學學習中最常用的幾種。
(1)簡化記憶法
即通過分析教材，找出要點，將知識簡化成有規律的幾個字來幫助記憶。例如DNA的分子結構可簡化為"五四三二一"，即五種基本元素，四種基本單位，每種單位有三種基本物質，很多單位形成兩條脫氧核酸鏈，成為一種規則的雙螺旋結構。
(2)聯想記憶法
即根據教材內容，巧妙地利用聯想幫助記憶。例如記血漿的成分，可以和廚房裡的食品聯系起來，記住水、蛋、糖、鹽就可以了(水即水，蛋是蛋白質，糖指葡萄糖，鹽代表無機鹽)。
(3)對比記憶法
在生物學學習中，有很多相近的名詞易混淆、難記憶。對於這樣的內容，可運用對比法記憶。對比法即將有關的名詞單列出來，然後從范圍、內涵、外延，乃至文字等方面進行比較，存同求異，找出不同點。這樣反差鮮明，容易記憶。例如同化作用與異化作用、有氧呼吸與無氧呼吸、激素調節與神經調節、物質循環與能量流動等等。
(4)綱要記憶法
生物學中有很多重要的、復雜的內容不容易記憶。可將這些知識的核心內容或關鍵詞語提煉出來，作為知識的綱要，抓住了綱要則有利於知識的記憶。例如高等動物的物質代謝就很復雜，但它也有一定規律可循，無論是哪一類有機物的代謝，一般都要經過"消化"、"吸收"、"運輸"、"利用"、"排泄"五個過程，這十個字則成為記憶知識的綱要。
(5)衍射記憶法
此法是以某一重要的知識點為核心，通過思維的發散過程，把與之有關的其他知識盡可能多地建立起聯系。這種方法多用於章節知識的總結或復習，也可用於將分散在各章節?