Ⅰ 关于生物技术的应用和原理
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生物技术及应用
一、生物技术的产生与发展
生物技术作为一种高新技术，是70年代初伴随着DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用而诞生的。三十多年来，生物技术的飞速发展为医疗业、制药业、农业、畜牧业、环保业的发展开辟了广阔的前景，极大地改善了人们的生活。因此，世界各国都把生物技术确定为21世纪科技发展的关键技术和新兴产业。
我国生物技术产业自20世纪80年代初起步以来，广泛应用于医药、农业、食品、环保、轻化工、能源等领域。从事生物技术产品开发的企业，如雨后春笋不断涌现。从1985年到2000年，产品销售额增加了75.99倍，平均每年增长3358%。2000年我国生物技术产业产值已达200亿元。尤其是基因工程制药产业发展迅猛，1996年基因工程药物和疫苗销售额为2.2亿元，2000年达到22.8亿元，平均每年增长79.42%。近年来生物技术产业的年均增长率一直保持在20%以上。
全国涉及现代生物技术的企业约500家，从业人员超过5万人，其中涉及医药生物技术的企业300多家，涉及农业生物技术的200多家，一些生物技术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、广州、深圳等地已建立了20多个生物技术园区，出台了一些优惠政策，在税收、金融、人才引进、进出口等方面对生物技术企业给予全面支持，目前已经培育了一大批新企业，在中国生物技术发展中起着龙头带动作用。
随着中国乃至全世界范围内生物技术产业的迅猛发展，对生物技术人才的需求也将日益增多。
二、培养目标
本专业面向二十一世纪，培养具有生物技术与工程方面的基础理论、基本知识、基本技能，能在生物技术与工程领域从事设计、生产和管理的高级工程技术人才。
通过学习，毕业生具体获得以下几方面的知识和能力：
1. 具备扎实的数学、化学、生物等基本理论和基础知识；
2. 掌握有机化学、分析化学、生物化学、分子生物学、微生物学、基因工程、发酵工程及细胞工程等方面的基本理论、基本知识和基本技能；
3. 了解相近专业的一般原理和知识；
4. 熟悉国家生物技术产业政策、知识产权及生物工程安全条例等有关政策和法规；
5. 了解生物技术的理论前沿、应用前景和最新发展动态以及生物技术产业发展状况；
6．具有创新意识和独立获取新知识的能力。
三、主要课程
无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物化学、化工原理、化学工程与技术、微生物学、分子生物学、生化工程、生物工艺学、生物工程、发酵设备、计算机应用等。
四、学制：三年
五、就业方向
专科毕业生的去向有两类：一类是可以继续上本科深造；一类是就业。因为生物技术涉及的产业面广，包括：生物制药（制取各种细胞因子类、核酸类、抗生素类、中药类的药物等），生物发酵（制取各种保健品、功能性食品、酶制剂、化学品等），生物材料（生产各种骨科康复、器官再造、生物可降解材料等），化工生产（生产生物可再生燃料、各种溶剂、精细化工产品、化学合成中间体等）…，因此，本专业培养的实用型、应用型的技术和管理人才的就业面广，应聘机会多，可供选择的去向具有多样性。
六、专业前景
生物技术是当今最基础、最前沿、应用最广泛、发展前景最广阔的学科之一.随着我国社会的发展和经济的增长,当前面临的诸多问题(如农业、食品、医药、环境等)都有赖于生物技术来解决.在我国全面对外开放,特别是加入WTO之后的新形势下,发展生物技术对于加速我国的产业结构升级,提升我国的综合国力有着重要的意义。
我国政府十分重视对生物技术的研究和开发应用，投入大量资金资助生物技术的研究和产业化，1996―2000年我国政府在生物技术领域投入15亿元，这只是启动生物技术部门的大计划的一个部分。2000―2005年计划在该领域再投入 50 亿元。同时，国家实施的"863"计划、国家计委的高科技示范工程项目等均把生物技术列为优先发展的科技领域和高技术产业，并取得了显着的成绩。
现代生物技术的原理及应用
[知识介绍]
生物工程是生物科学与工程技术有机结合的一门综合性学科.它包括基因工程,细胞工程,发酵工程,酶工程等.生物工程就是对生物有机体在分子水平,细胞水平,组织水平和个体水平上进行不同层次的创造设计,从而使人类进入改造和创建新的生命形态的时代.这里,我们主要介绍基因工程和细胞工程.
基因工程
我们常说基因是生物体进行生命活动的'蓝图',这是因为生物体可以通过基因控制蛋白质的合成,来表现出生物性状并完成各项生命活动.那么,人们能不能改造生物体的基因,定向地改变生物的遗传特性呢 比如对基因进行重新组合,让禾本科的植物也能够固定空气中的氮,让细菌"吐出"蚕丝,让微生物生产人的胰岛素,干扰素等.科学家通过努力,在20世纪70年代创立了能够定向改造生物的技术——基因工程.
基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的.
基因操作的基本步骤
(1)提取目的基因.如植物的抗病基因,人的胰岛素基因,干扰素基因
(2)目的基因与运载体结合.将切下的目的基因的片段插入运载体—细菌质粒的切口处,质粒与目的基因形成一个重组DNA分子.
(3)将目的基因导入受体细胞.用人工的方法将体外重组的DNA分子转移到受体细胞.
(4)目的基因的表达.重组DNA分子进入受体细胞后,目的基因控制蛋白质合成,表现出特定性状.
以人干扰素基因作为目的基因,通过转基因工程,目的基因在酵母中表达为例.见下图:
转基因技术的应用
在农牧业,食品工业上的应用
例如:
①工业生产干扰素.
干扰素是病毒侵入细胞后产生的一种糖蛋白,由于干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染,如水痘,肝炎,狂犬病等,所以它是一种抗病毒的特效药.1980年,科学家用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素.从1987年开始,用基因工程方法生产的干扰素进入了工业化生产阶段,并且大量投放市场.
②培育高产,稳产和具有优良品质的农作物.
1981年,科学家将菜豆储藏蛋白的基因转移到向日葵中,培育出了"向日葵豆"植株.如果以此作为技术基础,把大豆蛋白的基因转移到水稻,小麦等粮食作物中,就可以提高这些作物的蛋白质含量,改善它们的品质.
③培育具有各种抗逆性的作物新品种.
1982年,科学家把细菌中的抗卡那霉素基因转移到烟草,向日葵和胡萝卜等作物中,一举获得成功.此后短短的几年中,科学家又培育出了数十种具有抗病毒,抗虫,抗除草剂的作物新品种.
在医药卫生事业上的应用
例如:
①基因治疗:
把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,以达到治疗疾病的目的.常用的基因治疗手段如下:目的基因与病毒重组,目的基因被包装入病毒颗粒中,随着受体细胞被感染,缺失的基因得以弥补,表达出目的基因的产物.目前在遗传性疾病的基因治疗方面,主要还是研究单基因缺陷型遗传病.由于上述方法是针对体细胞的,故不会代代相传,不会严重改变人群中有关基因的遗传平衡.
②基因诊断:
用放射性同位素,荧光分子等标记的DNA分子作探针(DNA探针:特定的DNA片段),利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本上的遗传信息,从而达到检测疾病的目的.例如,肝炎病毒引起的传染病易于传播,给诊断和治疗带来了很多困难,利用DNA探针可以迅速地检出肝炎患者的病毒,为肝炎的诊断提供了一种快速,简便的方法.
③基因检测:
据报道,用DNA探针可以检测饮用水中病毒的含量.具体的方法是使用一个特定的DNA片段制成探针,与被检测的病毒DNA杂交,从而把病毒检测出来.此方法的特点是快速,灵敏.
二,细胞工程
细胞工程是指运用细胞生物学和分子生物学的原理和方法,通过某种工程学手段,在细胞整体水平或细胞器水平上,按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学.
生物工程涉及的领域相当广泛,就其技术范围而言,大致有细胞融合技术,细胞拆合技术,染色体导入技术,胚胎移植技术,克隆技术等.
1,细胞融合技术
细胞融合技术是把两个细胞在融合剂的作用下,融合成一个杂种细胞的技术.植物细胞融合时,要先用纤维素酶去掉细胞壁,获得原生质体后再进行融合.
科学家用植物体细胞杂交的方法,将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合,成功地培育出了"番茄—马铃薯"杂种植株,以后又培育出了新的品种,例如:白菜—甘蓝,胡萝卜—羊角芥等.不仅如此,科学家在不同种类的动物之间或动物与人的细胞之间也进行了融合,形成了杂种细胞,例如:人—鼠,鼠—兔等.
克隆技术
克隆的实质是无性繁殖,即:不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生新个体的生殖方式.时至今日,克隆的含义不仅仅是无性繁殖,只要是一个细胞通过培养,获得两个以上的细胞,细胞群或生物体的方式,都称之为克隆.
克隆技术的理论基础—全能性
细胞全能性:已经分化的细胞,仍然具有发育的潜能.即,已分化的细胞仍然具有发育成为完整植株的能力.
多细胞生物,一般是由一个受精卵经过有丝分裂而来.所以,生物体的每一个细胞与受精卵的基因都是一样的.也就是说,生物体的每一个细胞都含有本物种所有的整套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因.
2)克隆技术的应用
动物克隆:
以"多莉"羊的产生为例,步骤如下:
⒈核移植形成重组细胞.将A羊乳腺细胞的核移植到B羊去核的卵细胞内,形成一个重组细胞.
⒉胚胎移植.将重组细胞在体外进行培养,形成早期胚胎后植入C羊的子宫内.
⒊"多莉"羊出生.
组织培养:
植物组织培养的大致过程是:在无菌条件下,将器官或组织(如芽,茎尖,根尖或花药)的一部分切下来,放在适当的人工培养基上进行培养,最初,这些器官或组织经过细胞分裂与去分化(从分化状态变为未分化状态),形成愈伤组织.之后,在适合的光照,温度和一定的营养物质与激素等条件下,愈伤组织便开始分化,产生出植物的各种组织和器官,进而发育成一棵完整的植株.
植物组织培养不仅从植物上取材少,培养周期短,繁殖率高,而且便于自动化管理.目前,这项技术已经在花卉和果树的快速繁殖,培育无病毒植物等方面得到了广泛的应用.例如:用一个兰花茎尖就可以在一年内生产出400万株兰花苗.又如:长期进行无性繁殖的植物,体内往往会积累大量的病毒,从而影响植物的产量或观赏价值.研究发现,这些植物只有根尖和茎尖中不含病毒.因此,人们用茎尖进行组织培养,就得到了多种植物(如马铃薯,草莓,菊花)的无病毒植株,取得了可观的经济效益.
[习题选编]
白菜—甘蓝杂交后产生的植株一般是不育的,但是,科学家发现,极少数的杂交植株能产生种子,原因是:
参考答案:染色体数目加倍
2,能克服远源杂交的不亲和技术是 ( )
A,组织培养 B,动物胚胎移植 C,细胞融合 D,单倍体育种
解析:植物组织培养的优势能够提高自然繁殖率比较低的名贵花卉,濒危物种等的无性繁殖率.动物胚胎移植能够提高动物的繁殖率.单倍体育种可以加快育种的进程.细胞融合能够克服远源杂交的不亲和性
3,下列选项中,没有采用植物组织培养技术的一项是 ( )
A,花药的离体培养得到的单倍体植株.
B,秋水仙素处理萌发的种子或幼苗得到多倍体植株
C,基因工程培育抗棉铃虫的棉花植株
D,细胞工程培育"番茄—马铃薯"杂种植株.
参考答案:B
4,英国科学家维尔莫特首次用羊的体细胞(乳腺细胞)成功地克隆出一只小羊,取名为"多莉",以下四项中与此方法在本质上最相近的是 ( )
A,兔的早期胚胎分割后,分别植入两只母兔子宫内,并最终发育成两只一样的兔.
B,将人的抗病毒基因嫁接到烟草的DNA分子上,培育出具有抗病毒能力的新品种.
C,将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞.
D,将人的精子与卵细胞在体外受精,待受精卵在试管内发育到囊胚期时,再植入女性子宫内发育成"试管婴儿"
参考答案:A
5,下列哪项技术与"试管婴儿"无关 ( )
A,体外受精 B,动物胚胎移植 C,基因转移技术 D,组织细胞培养技术
参考答案:C
6,细胞在分化过程中往往由于高度分化而完全失去再分裂的能力.最终衰老死亡,但机体在发展适应过程中.保留了一部分未分化的原始细胞,称之为干细胞.一旦需要,这些干细胞按照发育途径通过分裂而产生分化细胞,以保证局部组织损伤的修复.根据以上材料,回答下列问题:
(1)人工获得胚胎干细胞的方法是:将细胞核移植到去核的卵细胞内,经过一定的处理使其发育到某一时期,从而获得胚胎干细胞."某一时期"最可能是 ( )
A,受精卵 B,八细胞胚 C,囊胚 D,原肠胚
(2)根据分裂潜能,干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整的个体),多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(发育成专门的组织和器官),则这些细胞在个体发育中的分化顺序是 ( )
A,全能—专能—多能 B,全能—多能—专能
C,多能—全能—专能 D,专能—全能—多能
(3)在全能干细胞的发育过程中,皮肤由 胚层发育而来,眼睛由 胚层发育而来,神经系统由 胚层发育而来.
(4)个体发育过程中最原始的干细胞是
(5)干细胞在临床上应用的最大优点是移植器官和患者之间无 反应.
(6)谈谈你对干细胞研究的看法.
参考答案:(1)C (2)B (3)外和中 外 外 (4)受精卵 (5)排异
(6)干细胞研究对人类治疗疾病有很大帮助.例如:利用干细胞克隆器官,用于器官移植;利用干细胞修复损伤的器官等.但是,如果干细胞研究用于克隆人,则会带来严峻的社会伦理问题,必须严肃制止.
7,近几千年来,生命科学的发展日新月异,层出不穷,生物学的观点不断更新或面临挑战或得到补充完善.
资料一:20世纪80年代,美国生物学家奥尔等曼和切赫研究和发现了RNA的催化功能,由此他俩获得了1989年的诺贝尔化学家奖.
资料二:1996年英国蔓延的"疯牛病"成为国际社会关注的焦点.引起病牛病的病原体是一种能致病的蛋白质,它不含核酸,我们称之为朊病毒,美国生物学家普鲁辛纳就是由于研究朊病毒做出的卓越贡献,而获得了1997年度诺贝尔医学生理学奖.
资料三:1997年英国的克隆羊"多莉"的诞生轰动了全球.克隆羊"多莉"是英国的威尔穆特博士领导的研究小组将高度分化的成年绵羊乳腺细胞核移植到去核的卵细胞中培育成功的.
根据你所了解的生物学知识,上述的三则资料内容对哪些原有的生物学观点提出了挑战或补充完善 请用简短的文字加以说明.
参考答案:
生物催化剂酶都是蛋白质,但RNA催化功能的发现,说明酶不一定都是蛋白质,RNA也具有
酶的功能.
以前人们认为核酸是一切生物的遗传物质,但朊病毒这种病原体不含核酸,却能导致"疯牛病",
说明除了核酸外,还应该存在其它的遗传物质.
原来人们认为已高度分化的成体动物的体细胞已失去了全能性,克隆羊的成功,说明了高度分
化的成年动物体细胞仍然具有全能性.
8,科学家发现,人们长期接触2,4-D(人工合成的生长素类似物)患某种癌症的可能性要远远高于未接触者.美国科学家从一种细菌的DNA中分离得到了能降解2,4-D的基因,将其转移到另一种细菌细胞内,获得了能高效降解2,4-D的转基因菌.据此回答:
(1)2,4-D能促进双子叶植物生长又能杀死双子叶植物的原因是
.
(2)该转基因菌能表现也降解2,4-D的性状并能代代相传,所遵循的生物学原理是
.
(3)人们在生产上不直接应用最早发现的具有降解基因的细菌,而是培育和应用转基因
菌来降解2,4-D的可能原因是:转基因菌与原细菌相比有如下特点:
.
参考答案:
生长素低浓度促进植物生长,高浓度抑制甚至杀死植物.
基因的功能:通过复制实现遗传信息的传递.通过控制蛋白质合成实现遗传信息的表达.
高效性
9,花药离体培养也属于植物的组织培养,它培育出的植株是 倍体,其染色体数目比原物种 .香蕉的组织培养形成的幼苗是 倍体.其性状与亲本相比 ,培养基的作用是 .植物的组织培养之所以能够获得成功,是因为细胞具有 性,即植物细胞含有的遗传信息与胚细胞 ,只要条件适合,就可发育成完整的植株.
分析:花药离体培养是通过植物的花粉培育出完整的植株,花粉是经过减数分裂形成的,其染色体数目减半.香蕉是利用茎尖作为外植体,茎尖细胞属于体细胞,其染色体数目与亲本一致.
参考答案:
单 减半 三 一致 提供营养和激素等物质 全能 相同
10,2000年11月,"广东集爱"诊疗中心投入运作,标志着试管婴儿技术落户到了广州.
(1)培育试管婴儿属于 生殖方式.
(2)胚的发育过程是指从 发育到 阶段,场所是 .
(3)后期要继续把胚胎移植入妇女的子宫内继续发育的原因是
.
参考答案:
(1)有性 (2)受精卵 胚 前期是体外(试管),后期是子宫
(3)胚的发育需要一定的条件,如温度,激素,营养,气体浓度等,而子宫具有所有胚发育的所需条件,是胚发育的最佳场所.
11,阅读下列材料.回答问题:
2002年1月30日《科学时报》报道 美国科学家维尔法伊领导的一个小组发现,
成年人骨髓中存在着一类干细胞.可以在培养液中无限期地生长,与胚胎干细胞极其相
似.其中的一部分细胞系在生长近两年后,特性依然保持完好,无任何衰老迹象.研究
人员将这些细胞称为"多能成体祖细胞'.
此前也有一些实验室和生物技术公司发现,成人的皮肤,肌肉和骨髓中存在着能
形成其他组织细胞的干细胞.研究人员称.从理论上讲"多能成体祖细胞"在一定的条
件下 应该能够形成心肌,大脑,肝脏,皮肤和各类神经细胞.
(1)如果在培养液中培养的"多能成体祖细胞"己传至60代 那么 这种细胞的遗传物质与成年人骨髓中的干细胞的遗传物质( ).
A.全部相同 B.全部不同 C.大部分相同 D.大部分不同
(2)为大面积烧伤病人植皮,最好选用( )的干细胞培育的皮肤细胞.
A.患者本人 B.父母 C.子女 D.配偶
(3)在一定的条件下,"多能成体祖细胞"形成心肌,大脑,肝脏,皮肤和各类神经细胞需通过 和 完成.
参考答案:(1).C(2).A:(3).细胞分裂;细胞分化
12,在细胞工程——原生质体融合育种技术中 .
(1)其技术的重要一环就是要将营养细胞的细胞壁除去,通常采用的方法是 .
(2)在不破坏植物细胞结构的前提下,可以用光学显微镜观察植物细胞的细胞膜,请问如何操作才可以在光镜下观察到细胞膜 .
参考答案:
(1)用纤维素酶去除细胞壁
(2)当细胞液的浓度小于外界溶液的浓度时;活的成熟的植物细胞通过渗透作用失去水分;原生质层逐渐与细胞壁分离开来,这样便可在光学显微镜下清晰的观察到原生质层最外面的细胞膜
13,中国青年科学家陈大炬成功地把人的抗病毒干扰基因"嫁接"到烟草的DNA分子上,可使烟草获得抗疗毒的能力,形j#转基因产只,试分析回答:
(1)人的基因之所以能接到植物体内去,原因是 .
(2)烟草具有抗病毒能力,这表明烟草体内产生了 .这个事实说明,人和植物共用一套 .
(3)该工程在农业,医药等方面已取得了许多成就,请你说出三个具体实例
.
参考答案:
(1)人与植物DNA结构组成相同(2)抗病毒干扰素;遗传密码
(3)将抗病毒基因嫁接到水稻中,形成抗病毒水稻新品种;将人的血型基因移入到猪体内,培育出人血的猪:将干扰素基因移入细菌体内,培育出能产生干扰素细菌
14,人类基因组计划的目标是绘制四张图,其中一张图用遗传单位表示基因间的距离,另一张图用核着酸数目表示基因间的距离,一张图显示染色体上全部DNA上约30亿个减基对的排列顺序,还有一张是基因转录图.这四张图组成了不同层次的,最终为分子水平的人类"解剖图",它揭开了决定人类生.老.病.死的所有遗传信息——基因组之谜,将成为人类认识自我的用之不竭的知识源泉.
国际人类基因组计划合作组织.美国塞莱拉遗传信息公司.美国(科学)杂志和英
国(自然)杂志于2m1年2月门日联合宣布:由科学家提供的初步分析中,格外引人关
注的是:原来预计多达10万多个的人类基因总数被最终确定为3万个左右,而与蛋白质
编码无关的非编码区的减基对序列却达人类基因组序列的97%之多.
请根据以上材料回答下列问题:
(1)"人类基因组计划"需要测定人类的24个染色体的基因和减基顺序,试指出哪24个染色体 .
(2)你认为完成"人类基因组计划"有哪些意义 .
.
参考答案:
(l)22条常染色体和XY两条性染色体(2)①有利于疾病的诊断和治疗 ②有利于研究生物进化③有利于培育优良的高等动植物品种 ④有利于研究基因表达有调控机制
Ⅱ 怎样学好生物
生物学是一门知识性和实践性都很强的学科，因此，在学习生物学的过程中，首先必须掌握基本概念和基础理论，同时，应该培养观察能力、实验能力、分析能力和运用能力；既要注意学科内容的横向比较和纵向深入，又要学会生物知识在人类生活中的实际应用。我们希望学生通过对生物学的学习，能够端正治学态度、构建知识网络、完善理论体系、提高解题技巧，并且具有实践能力、科技意识和创造思维。
1．端正治学态度。教师要充分发挥生物学科的德育功能，结合教学实际，使学生在学习过程中，了解中华民族为世界生命科学的发展所作出的伟大贡献，逐步形成热爱祖国、热爱人民、热爱自然、热爱科学的良好品质；学会运用辩证唯物主义观点来对待世界、解释现象，正确认识生物的发生和进化，知道事物是互相联系、互相制约、互相转化的，掌握生物形态与环境的统一，构造和生理相联系的普遍规律；能够以古今中外许多优秀的生物学家认真钻研、勇于探索的献身事业的精神感染自己、激励自己。
2．构建知识网络。学生在学习生物的过程中，首先必须抓住生命基本特征这根主线，理清每个章节的基础知识和基本内容，把所学内容有机地与人类的生产实践、日常生活相结合，此外，还要密切关注生物科技的最新发展动态。
(1)把握知识的纵向衔接，使知识连成一片。生物知识间有着密切的内在联系，例如第二章生命的基础中，了解生命的物质基础为掌握生命的结构基础作了铺垫，而生命的物质基础和生命的结构基础又给理解细胞的分裂打下了伏笔；又如遗传和变异这一章，不知道分离规律的实质根本无法继续学习自由组合规律。
(2)关注知识的横向联系，使知识更加系统化、立体化。生物学科中的章节之间既有递进关系，也有并列关系，内容互相联系，互相渗透，因此，学生要牢牢抓住生命的基本特征这根主线，丰富知识的内涵，扩大知识的外延，把生物知识汇成一张完整的网络。
3．完善理论体系。生物学的理论是大量的，它们贯穿在各个章节之中，如细胞学说、自然选择学说、基因理论、生态平衡理论等，因此，在学习生物学时，除了专用名词概念以外，一些基本理论也是学生必须牢固掌握的内容。
(1)用科学的理论来解释周围的事物和现象。为什么人会有“白化病”、“白痴病”?为什么要禁止近亲结婚?为什么说人不是上帝或神创造的，而是从古类人猿进化来的?为什么人类要保护鸟类?对于诸如此类的问题，学生都应当运用正确的理论去合理解释，从而使人们能够自觉破除迷信、反对邪教。
(2)注意理论与生物基本概念的联系。理论的掌握必须建立在对诸多概念的正确理解上。例如了解内环境自稳态理论的前提是弄懂pH值、体温、血压、血糖、渗透压、氧分压、电解质浓度等；同样，生态平衡理论的运用也离不开对种群、群落、生态系统、食物链、营养级等概念的掌握。
(3)把握各理论间的联系。生物学各种理论互相支持、互相补充，在广大生物科学工作者的不断努力下理论又不断更新、不断充实，使人们认识的生物世界越来越接近真实。所以，学生应该学会把某个理论放在整个生物理论体系中加以考虑，并通过实例来深化、拓展，使自己对生物理论的掌握更加完善，运用起来更加精确。 4．提高解题技巧。近几年生物学高考题目主要分选择题和非选择题两类，其中，非选择题有填充题、分析说明题、学科内及学科间的综合题。题型不同，要求也不同。在解题过程中，学生首先要注意审题，搞清每一道题命题教师的考核意图；其次，要学会区分对立概念和相似概念，了解概念之间的关系是并列关系、递进关系，还是包含关系；接着，要知道生物符号的特殊含义和正确写法；最后，要具有分析归纳能力、逻辑推理能力和实际应用能力，能够举一反三，触类旁通。
学生在学习生物学的过程中，不仅要增长知识、熟悉理论，还应当培养实践能力、加强科技意识、训练创造思维能力。首先要提高动手操作能力，明确实验的主要目的，规范实验的操作要求，了解实验的整个过程；其次要学会知识和理论如何与实际相结合、与生活相联系，从而使自己所学的知识和理论更加丰富、更加扎实、更加全面；接着要具有良好的科技意识，随着世界生物科技的迅速发展，许多新的内容不断涌入到考题之中，如基因工程、克隆技术、转基因生物、环境富营养化等，因此，学生有必要在掌握基础知识和基本理论的同时，能够关心科技时事、了解科技发展动态；最后，学生还必须经常进行扩散性思维和创造性思维训练，尝试从一个现象联想到另一个现象、从一种知识迁移出另一种知识，让自己的知识和理论系统化、立体化，使自己的生物学素质得到全面提高。
Ⅲ 如何理解生物学的发展历史
生物学是从分子、细胞、机体乃至生态系统等不同层次研究生命现象的本质、生物的起源进化、遗传变异、生长发育等生命活动规律的科学。其包含的范畴相当广泛，包括形态学、微生物学、生态学、遗传学、分子生物学、免疫学、植物学、动物学、细胞生物学、环境化学等。生物学随着人类认识世界及科学技术的发展，大概经历了四个时期:萌芽时期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期。
1.萌芽时期
指人类产生(约300万年前）到阶级社会出现(约4000年前)之间的一段时期。这时人类处于石器时代，这一时期的人类还处于认识世界的阶段，原始人开始栽培植物、饲养动物，并有了原始的医术，这一切成为生物学发展的启蒙。
2.古代生物学
到了奴隶社会后期(约4000年前开始）和封建社会，人类进入了铁器时代。随着生产的发展，出现了原始的农业、牧业和医药业，有了生物知识的积累，植物学、动物学和解剖学进入搜集事实的阶段。在搜集的同时也进行了整理，被后人称为，古代生物学。古代生物学在欧洲以古希腊为中心，着名的学者有亚里士多德(研究形态学和分类学）和古罗马的盖仑(研究解剖学和生理学)，他们的学说整整统治了生物学领域1000年。其中亚里士多德没有停留在搜集、观察和纯粹的自然描述上，而是进一步作出哲学概括。在解释生命现象时，亚里士多德同先辈们一样，认为有机体最初是从有机基质里产生的，无机的质料可以变成有机的生命。中国的古代生物学，则侧重研究农学和医药学。贾思褫(约480—550年)着有《齐民要术》，系统地总结了农牧业生产经验，提出了相关变异规律，首次提到根瘤菌的作用。沈括(1031—1095年)着有《梦溪笔谈》，该书中有关生物学的条目近百条，记载了生物的形态、分布等相关资料。
3.近代生物学
从15世纪下半叶到19世纪，这一时期科学技术得到巨大发展，特别是工业革命开始后，生物学进入了全面繁荣的时代。如细胞的发现，达尔文生物进化论的创立，孟德尔遗传学的提出。巴斯德和科赫等人奠定了微生物学的科学基础，并在工农业和医学上产生了巨大影响。17世纪建立起来的动物（包括人体)生理学到19世纪有了明显的进展，着名学者有弥勒、杜布瓦·雷蒙、谢切诺夫和巴甫洛夫等。由于萨克斯、普费弗和季米里亚捷夫的努力，植物生理学在理论上达到了系统化。胡克改进了显微镜的使用方法，发表了《显微镜学》，内载生物学史上最早的细胞结构图，并命名为“cell”。达尔文以博物学家的身份乘英国海军勘探船“贝格尔”号，经历了5年的环球旅行，之后出版了震动当时学术界的《物种起源》。该书从变异性、遗传性、生存竞争和适应性等方面论述了生物界的进化现象，提出了以自然选择、适者生存为基础的进化学说。孟德尔多年从事植物杂交试验研究，并在自然科学学会杂志发表了论文《植物杂交试验》，文中提出了遗传单位因子(现在称为“基因”）的概念，阐明了生物遗传的基本规律，即分离规律和自由组合定律(亦称独立分配定律)，使生物学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上，生物学的发展进入“实验生物学阶段”。巴斯德在实验中严格控制无菌条件，并用长曲颈瓶净化与无菌肉汁接触的空气，证实了肉汁腐败的原因是来自外界的微生物污染，澄清了“自然发生说”谬论，为微生物学奠定了基础。
4.现代生物学
20世纪的生物学属于现代生物学的范畴，随着科学技术的进一步发展，生物学向理论(包括生物进化)和实践（(主要是植物育种）两个方面深入发展。与此同时，由于物理学、化学和数学对生物学的渗透及许多新的研究手段的应用，一些新的边缘学科如生物物理、生物数学应运而生，随着分子生物学和分子遗传学的发展及形态研究的深入，细胞学也进入分子水平，出现了细胞生物学。现代生物学正向微观和综合方向深入。宏观方面，从研究生物体的器官、整体到研究种群、群落和生物圈，生态学为典型代表。现代生态学是研究生物有机体与生活场所的相互关系的科学，亦有人称之为研究生物生存条件、生物与环境相互作用过程及规律的科学，其目的是指导人与生物圈，即自然资源与环境的协调发展。第二次世界大战以后，人类社会经济与科技飞速发展，工业废物、农药化肥残毒、交通工具尾气、城市垃圾等造成了环境污染，破坏了自然生态系统的自我调节和相对平衡。全球变暖、臭氧层破坏、水土流失、沙漠扩大、水源枯竭、气候异常、森林消失等生态危机都是人类不适当的活动造成的。根据生态学中物种共生、物质再生循环及结构与功能协调等原则，以人与自然协调关系为基础、高效和谐为方向，将生态应用于废水污水资源化处理、湖泊富营养化控制、作物种植、森林管理、盐场管理、水产养殖、土地改良、废弃地开发和资源再生等方面，收到了显着的效果。微观方面，如“细胞生物学”“分子生物学”“量子生物学”的发展，分子生物学为其中典型代表。现代分子生物学是通过研究生物大分子（核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面阐明各种生命现象本质的科学。其目的是在分子水平上，对细胞的活动、生长发育、消亡、物质和能量代谢、遗传、衰老等重要生命活动进行探索。分子生物学的研究关系到人类的方方面面。如不同种类生物间的亲缘关系，过去主要根据不同种类生物在形态构造上的异同确定，这对形态结构较为简单的生物如细菌就很困难。通过对不同种类生物的蛋白质或核酸分子的测定，可以克服上述困难，并能更客观地反映生物间的亲缘关系。分子生物学与医学、农业、生物工程等方面的关系十分密切。分子生物学的研究成果使不同生物体之间的基因转移成为可能，在农业上开辟了育种的新途径，在医学上有可能治疗某些遗传性疾病，在工业上形成了以基因工程为基础的新兴工业，从而有可能生产出许多用常规技术从天然来源无法得到或无法大量得到的生物制品。目前的克隆技术只是分子生物学的一个应用，可以想象未来随着研究的深入及分子生物学的进一步发展，人类的生活必将更美好。
综上所述，生物学发展经历了四个主要时期，即萌芽时期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期。21世纪不但要认识世界、改造世界，而且要保护世界，对生物学的深层探讨和研究必将会带来丰厚的社会、经济和生态效益，生物学正成为新的科技革命的重要推动力。然而无论累积了多少生物学知识，已知的与未知的相比，不过是沧海一粟。时代在演变，科学技术在发展，人类对世界的认识亦不断前进，随着历史的发展，生物学必将迎来崭新的篇章。
Ⅳ 怎样学好生物
一、树立正确的生物学观点
树立正确的生物学观点是学习生物的重要目标之一，正确的生物学观点又是学习、研究生物学的有力武器，有了正确的生物学观点，就可以更迅速更准确地学到生物学知识。所以在生物学学习中，要注意树立生命物质性、结构与功能相统一、生物的整体性、生命活动对立统一、可持续高效发展、生物进化和生态学等观点。
1.生命物质性观点
生物是由物质组成，一切生命活动都有其物质基础。从万物之灵的人类到单细胞的细菌，以及无细胞结构的病毒等，所有生物都是由碳、氢、氧、氮、硫、磷、钙、铁、铜等几十种化学元素组成的，并且这几十种化学元素在无机自然界都是可以找到的。生物体能够完成各种各样的生命活动，而一切生命活动都是通过一定的生命物质来实现的，如果没有生命物质也就没有生命活动。
2.结构与功能相统一的观点
结构与功能相统一的观点包括两层意思：一是有一定的结构就必然有与之相对应功能的存在；二是任何功能都需要一定的结构来完成。例如叶的表皮是五色透明的，表皮细胞排列紧密，向外一面的细胞壁上有透明而不易透水的角质层。表皮的这种结构的存在，就既利于阳光透过，又能防止叶内水分过多地散失，还能保护叶内部不受外来的伤害；而阳光透入，防止水分散失，保护叶内组织，又需要一定的结构来完成，这就是表皮。
3.生物的整体性观点
系统论有一个重要的思想，就是整体大于各部分之和，这一思想也完全适合生物领域。不论是细胞水平、组织水平、器官水平，还是个体水平，甚至包括种群水平和群落水平，都体现出整体性的特点。例如，细胞膜、线粒体、内质网、核糖体、高尔基体、中心体、质体、液泡等细胞器都有其特有的功能，但是只有在它们组成一个整体--细胞的时候才能完成新陈代谢的功能，如果离开了细胞的整体，单独的一个细胞器是无法完成它的功能的。
4.生命活动对立统一的观点
生物的诸多生命活动之间，都有一定的关系，有的甚至具有对立统-的关系，例如，植物的光合作用和呼吸作用就是对立统一的一对生命活动。光合作用的实质是合成有机物，储存能量；呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量。很明显，两者之间是相互对立的。呼吸作用所分解的有机物正是光合作用的产物，可以说，如果没有光合作用，呼吸作用就无法进行；另一方面，光合作用过程中，原料和产物的运输所需要的能量，也正是呼吸作用释放出来的，如果没有呼吸作用，光合作用也无法进行。因此说，呼吸作用和光合作用又是相互联系、相互依存的。只有光合作用和呼吸作用的共同存在，才能使植物体的生命活动正常进行。
5.生物进化的观点
辩证法认为，一切事物都处在不断地运动变化之中，任何事物都有-个产生、发展和灭亡的过程。生物界也不例外，也有一个产生和发展的过程，所谓产生就是生命的起源，所谓发展就是生物的进化。生命的起源经历了从无机小分子物质生成有机小分子物质，再形成有机高分子物质，进而组成多分子体系，最后演变为原始生命的变化过程；生物的进化遵循从简单到复杂，从水生到陆生、从低等到高等的规律。
6.生态学观点
生态学观点的基本内容是生物与环境之间是相互影响、相互作用的，也是相互依赖、相互制约的。生物与环境是一个不可分割的统一整体。人类社会的发展进程中产生了环境问题，人类与环境的矛盾，处于不断变化之中，永无止境。人类必须依靠科技进步和教育发展，逐步更新人口观念，提高人口素质，合理开发资源，高效利用资源，保护生态，治理环境，走生存与发展的新路。
二、掌握科学的学习方法
学习方法的优劣是学习成败的关键，要想取得理想的学习效果，必须掌握科学、高效的学习方法。与学习生物学关系比较密切的学习方法有观察方法、做笔记的方法、思维方法和记忆方法等。
1.观察方法
学习过程从本质上说是一种认识过程。认识过程是从感性认识开始的，而感性认识主要靠观察来获得，所以观察方法就是首要的学习方法。观察方法主要包括顺序观察、对比观察、动态观察和边思考边观察。
(1) 顺序观察
顺序观察包括两层意思。从观察方式上来说，一般是先用肉眼、再用放大镜、最后用显微镜。用显微镜观察也是先低倍镜，后高倍镜。例如，对植物根尖的观察，就是先用肉眼观察幼根，根据颜色和透明程度区分出根尖的四部分，然后再用放大镜观察根尖的根毛，最后用显微镜观察根尖的纵切片；认识根尖各区的细胞特点。从观察方位上来说，一般采取先整体后局部，从外到内，从左到右等顺序。例如对一朵花的观察，就要先从整体上观察花形、花色，然后从外到内依次观察花萼、花冠、雄蕊、雌蕊。
(2)对比观察
对比观察有利于迅速抓住事物的共性和个性，从而把握住事物的本质。如观察线粒体和叶绿体的结构时，就要先异中求同：它们都有双层膜，都含有基粒、基质、酶、少量的DNA和RNA。然后再同中求异：线粒体的内膜折叠成嵴，叶绿体的内膜不向内折叠；线粒体有与呼吸作用有关的酶，且酶分布在内膜、基粒、基质中；而叶绿体内有与光合作用有关的酶，而酶分布在基粒层和基质中；叶绿体中有叶绿素，而线粒体中没有。
(3)动态观察
对生物生活习性、生长过程、生殖发育的观察都属于动态观察。动态观察的关键是把握观察对象的发展变化。例如观察根的生长，在幼根上等距画墨线后的继续培养过程中，重点就是观察各条墨线间距离的变化，从而得出根靠根尖生长的结论。
(4)边思考边观察
观察是思维的基础，思维可促进观察的深入，两者是密不可分的。所以要带着问题观察，边思考、边观察。例如用显微镜观察叶片的结构时，就要边观察、边思考下列问题：①表皮细胞的颜色和排列状况是怎样的?②叶肉中接近上表皮的细胞与接近下表皮的细胞在形状、排列状况和内部绿色颗粒多少等方面有什么不同?③叶脉细胞是什么颜色和形状?这些细胞是怎样排列的?
2.做笔记的方法
鲁迅先生说："无论什么事，如果继续收集资料，积累十年，总可以成为一个学者。"总结中外许多学者的经验，可以说，做笔记是一条成才的途径。做笔记的方式很多，在生物学学习中，主要有阅读笔记、听讲笔记和观察笔记三种。
(1)阅读笔记
要想使学到的东西长期储存、随时提取、应用自如，就要在读书时，随时作读书笔记。阅读笔记主要有以下几种。
①抄写笔记，又分为全抄和摘抄，做这种笔记应注意抄后校对，避免漏误，然后标明出处，以备日后查考。
②卡片笔记，卡片内容不限，因人而定，但一般应具有资料类别、编号、出处、着者姓名，正文等内容。需要注意的是，每张卡片写一个内容，并及时进行分类归档或装订成册。
③批语笔记，即在书页空。白处随手记下对原文的个人意见和心得体会等。
④符号笔记，即在原文之间标注符号以对原文加深理解。常用符号有黑点、圆圈、直线、曲线、双线、虚线、箭头、方框、三角、惊叹号、问号等。作符号笔记应注意两点：一是符号意义必须明确，并且要贯彻始终；二是符号不能过多过密，否则重点难以突出。
⑤概要笔记，即对某本书或某篇文章用自己的语言概括写出其重点内容。
(2)听讲笔记
即听报告、听讲座和课堂听课的笔记，做这种笔记的突出矛盾是记的速度赶不上讲的速度，为此要做到"三记三不记"即重点问题、疑难之处，书上没有的记；次要问题、易懂之点、书上有的不记。
(3)观察笔记
即在生物课内外对生物形态和生命现象进行观察时所作的记录。做这种笔记要注意细节，注意前后比较和过程变化，并要抓住特征。
3.思维方法
思维能力是各种能力的核心，思维方法是思维能力的关键，所以思维方法在学习方法中占有核心的位置。在生物学学习中常用的思维方法有分析和综合的方法、比较和归类的方法、系统化和具体化的方法及抽象和概括的方法。
(1)分析和综合的方法
分析就是把知识的一个整体分解成各个部分来进行考察的一种思维方法，综合是把知识的各个部分联合成一个整体来进行考察的一种思维方法，分析和综合是生物学学习中经常使用的重要方法，两者密切联系，不可分割。只分析不综合，就会见木而不见林；只综合不分析，又会只见林而不见木。在实际运用时，既可先分析后综合，也可先综合后分析，还可以边分析边综合。
(2)比较和归类的方法
比较是把有关的知识加以对比，以确定它们之间的相同点和不同点的思维方法。比较一般遵循两条途径进行：一是寻找出知识之间的相同之处，即异中求同；二是在寻找出了事物之间相同之处的基础上找出不同之处，即同中求异。
归类是按照一定的标准，把知识进行分门别类的思维方法。生物学习中常采用两种归类法：一是科学归类法，即从科学性出发，按照生物的本质特性进行归类；二是实用归类法，即从实用性出发，按生物的非本质属性进行归类。
比较和归类互为前提，一方面只有通过比较，认识生物的异同点之后，才好进行归类；另一方面，只有把生物进行归类，才好进行比较。因此在生物学学习过程中要把两者有机地结合起来。
(3)系统化和具体化的方法
系统化就是把各种有关知识纳入一定顺序或体系的思维方法。系统化不单纯是知识的分门别类。而且是把知识加以系统整理，使其构成一个比较完整的体系。在生物学学习过程中，经常采用编写提纲、列出表解、绘制图表等方式，把学过的知识加以系统地整理。
具体化是把理论知识用于具体、个别场合的思维方法。在生物学学习中，适用具体化的方式有两种：一是用所学知识应用于生活和生产实践，分析和解释一些生命现象；二是用一些生活中的具体事例来说明生物学理论知识。
(4)抽象和概括的方法
抽象是抽取知识的非本质属。性或本质属性的一种思维方法，抽象可以有两种水平层次的抽象：一是非本质属性的抽象；二是本质属性的抽象。
概括是将有关知识的非本质属性或本质属性联系起来的一种思维方法，它也有两种水平层次：一是非本质属性的概括，叫做感性概括；另一种是本质属性的概括，叫做理性概括。
抽象和概括也是互为前提的，相辅相成的，在学习过程中应有意识地进行抽象中以概括，概括中以抽象，以达到对知识正确、深入的掌握。
4.记忆方法
记忆是学习的基础，是知识的仓库，是思维的伴侣，是创造的前提，所以学习中依据不同知识的特点，配以适宜的记忆方法，可以有效地提高学习效率和质量。记忆方法很多，正面仅举生物学学习中最常用的几种。
(1)简化记忆法
即通过分析教材，找出要点，将知识简化成有规律的几个字来帮助记忆。例如DNA的分子结构可简化为"五四三二一"，即五种基本元素，四种基本单位，每种单位有三种基本物质，很多单位形成两条脱氧核酸链，成为一种规则的双螺旋结构。
(2)联想记忆法
即根据教材内容，巧妙地利用联想帮助记忆。例如记血浆的成分，可以和厨房里的食品联系起来，记住水、蛋、糖、盐就可以了(水即水，蛋是蛋白质，糖指葡萄糖，盐代表无机盐)。
(3)对比记忆法
在生物学学习中，有很多相近的名词易混淆、难记忆。对于这样的内容，可运用对比法记忆。对比法即将有关的名词单列出来，然后从范围、内涵、外延，乃至文字等方面进行比较，存同求异，找出不同点。这样反差鲜明，容易记忆。例如同化作用与异化作用、有氧呼吸与无氧呼吸、激素调节与神经调节、物质循环与能量流动等等。
(4)纲要记忆法
生物学中有很多重要的、复杂的内容不容易记忆。可将这些知识的核心内容或关键词语提炼出来，作为知识的纲要，抓住了纲要则有利于知识的记忆。例如高等动物的物质代谢就很复杂，但它也有一定规律可循，无论是哪一类有机物的代谢，一般都要经过"消化"、"吸收"、"运输"、"利用"、"排泄"五个过程，这十个字则成为记忆知识的纲要。
(5)衍射记忆法
此法是以某一重要的知识点为核心，通过思维的发散过程，把与之有关的其他知识尽可能多地建立起联系。这种方法多用于章节知识的总结或复习，也可用于将分散在各章节?