‘壹’ 高中生物中的研究方法 例如假说演绎法 像这样的都有什么 怎么区分
一、对几个基本概念的理解
1、假说:假设的意思,指科学研究上对客观事物的假定的说明,假说要根据事实提出,经过实践证明是正确的,就成为理论。恩格斯曾经说过,只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说,充分说明假说在自然科学发展中的作用。
2、演绎:有发挥的意思,如演说、演绎,一种推理的方法,是由一般原理推出关于特殊情况下的结论,跟“归纳”相对。
3、归纳:一种推理的方法,由一系列具体的事实概括出一般原理,跟“演绎”相对。
4、类比:一种推理的方法,根据两种事物在某些特征上的相似,做出他们在其他特征上也可能相似的结论。类比推理是一种或然性的推理,其结论是否正确还有待实践证明。
5、推理:逻辑学指思维的基本形式之一,由一个或几个已知的判断(前提)推出新判断的(结论)过程,有直接推理和间接推理。
6、假说演绎法:在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法。
7、类比推理法:是根据两个或两类对象在某些属性上相同,推断出它们在另外的属性上(这一属性已为类比的一个对象所具有,而在另一个类比的对象那里尚未发现)也相同的一种推理。类比推理的结构可表示如下: A有属性a、b、c、d ,B有属性a、b、c ,推出结论B有属性d 。例如科学家在研究光的性质时,曾将光与声进行类比。声有直线传播、反射和折射等现象,其原因在于它有波动性。后来发现光也有直线传播、反射和折射等现象,因此推测光也可能有波动性。
二、例说假说演绎法的一般流程
上午第一节课的上课铃响了,小王蓬头垢面,匆匆忙忙的闯进教室(发现现象),老师猜想,小王今天早晨起床完了,没有来得及吃早饭(做出假设),如果真是这样的话,小王在临近中午的时候会出现饥饿、注意力不集中等低血糖症状(演绎推理)。果然,小王在上午第四节课的时候坐立不安,经询问得知,小王确实因为时间关系没有来得及吃早饭(验证假设,得出结论),当然我们的假设也可能不正确,如小王是因为学校停水没来得及洗刷造成的,也就是说假说演绎的正确与否是要经过实践检验的。
三、遗传定律发现过程中的假说演绎法
1、杂交实验,发现问题
孟德尔用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本杂交,结果杂交后的子一代总是高茎的,将子一代自交后,经统计,发现出现了3高:1矮的性状分离比。对其它对的相对性状也作了以上实验,发现这是一个共性,即子一代都是显性性状,子二代出现性状分离,并且显性性状和隐性性状的数目比例大致为3:1。
2、提出假说,解释现象
孟德尔做了深入的思考,提出了遗传因子相互分离的假设。即:生物的性状是有遗传因子决定的;体细胞中遗传因子是成对存在的,一个来自父方,一个来自母方;在子一代中一个遗传因子能够掩盖另一个遗传因子的作用;生物体在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中,因此配子中只含有每对遗传因子中的一个;受精时,雌雄配子是随机结合的。
3、演绎推理,深入探索
依据上面的假说,子一代的体细胞中含有两个不同的遗传因子,它们应当各自对立、互不混杂。子一代可以产生两种不同类型的配子(雌雄均如此),分别含有显性遗传因子和隐性遗传因子,并且数目相等。当雌雄配子随机结合发生受精作用时,子二代会出现三种不同类型的遗传因子组成,比例为1:2:1,其中含有显性遗传因子的表现为显性性状,不含显性遗传因子的表现为隐性性状,这样,子二代就出现了3:1的性状分离比。
4、设计实验,验证假设
孟德尔的假说和演绎合理的解释了他做的豌豆一对相对性状的杂交实验,但是,作为一种正确的假说,仅能解释已有的实验结果是不够的,还应该预测到另一些实验的结果。根据其假说和推理,如果子一代是杂合子,就可以产生两种不同类型的配子,比例为1:1,如果用只能产生一种配子的隐性个体与子一代进行杂交,预期杂交后代会出现两种表现型,且比例是1:1,孟德尔在预测了如上实验(测交)的结果后,设计实验方案进行了多次实验,发现结果与其预期的结果相符,从而验证了其假说的正确性。
5、归纳综合,总结规律
在反复进行了相关的实验后,确定了孟德尔假说的正确性,后人总结归纳其假说,得出了孟德尔第一定律──基因的分离定律。
四、类比推理一例──基因在染色体上
1、认真观察,发现事物的共性
美国科学家萨顿观察精子和卵细胞的形成过程时发现,孟德尔所说的遗传因子(基因)的分离过程和细胞中同源染色体的分离过程非常相似,即基因的行为和染色体的行为存在着明显的平行关系:
基因行为
染色体行为
基因在杂交过程中保持完整性和独立性
染色体在配子形成和受精过程中,具有相对稳定的形态结构
在体细胞中基因成对存在
在体细胞中染色体成对存在
在配子中成对的基因只有一个
在配子中成对的染色体只有一条
体细胞中成对的基因一个来自父方,一个来自母方
体细胞中成对的染色体一个来自父方,一个来自母方
非等位基因在形成配子时自由组合
非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合
2、深入思考,依据共性作推理
萨顿根据发现的以上现象,将孟德尔遗传定律形成配子过程中基因的行为变化与减数分裂过程中染色体的行为变化做了深入类比分析,对它们之间的内在联系做出推论,即基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的,也就是说,基因就在染色体上。
3、实践检验,团结合作出真知
类比、假说、推理后得到的结论并不具备逻辑上的必然性,不管它有多么的合情合理,在没有实践的检验之前,还都仅仅是假说,不能作为定律来使用,科学家们不断的探索努力,终于在1909年,摩尔根通过果蝇红眼与白眼这一对相对性状的实验,将一个特定的基因和一条特定的染色体──X染色体联系起来,从而用实验证明了基因确实在染色体上。
五、科学方法给我们的启示
现代遗传学把遗传因子称为基因,把位于一对同源染色体上控制着相对性状的基因称为等位基因,控制显性性状的基因称为显性基因,控制隐性性状的基因称为隐性基因。我们应当深刻体会,当时人们还没有认识到配子形成过程和受精过程中染色体的行为变化,不知道基因位于染色体上,也并不清楚遗传因子是什么,孟德尔提出的假说是超越时代的一种非凡的设想,是有很大的积极意义的,这也是他取得成功的重要原因之一。
在孟德尔所处的时代,生物学所采用的常规研究方法有两种:其一是先进行观察和实验,再分析结果,然后提出假说,这种方法被称为归纳法;另一种是先提出假说,然后用实验来证实或否证,这种方法被称为演绎法。孟德尔在假说演绎的科学方法的指导下,针对已有的事实,发现问题,提出假说,更重要的是设计实验验证假说,并在不同植物的杂交实验中分别验证了假说的正确性,从而使其假说变成普遍的规律。这一科学方法的深入应用,为进一步研究更复杂的遗传现象提供了有力的依据和手段,其价值并不亚于遗传规律本身,它对后人的科学研究具有非常重要的指导意义。
无论是孟德尔、萨顿还是其他科学家,他们对科学的执着热爱,对生产生活的密切观察、深入思考等精神是很值得我们学习的,尤为重要的是,他们不仅仅有一种严谨的科学态度,而且敢于依据事实,大胆假说、推理,敢于向传统挑战,这在科学研究和发展中及其重要的。在教学中,我们不仅仅要让学生体验科学研究的一般流程,还应当激发学生运用科学方法进行大胆探究,用所学知识去开辟一片新的天地。
‘贰’ 在生物学习中,假设和预言有什么区别
假设(Hypothesizing)是建立在一定的根据基础上提出的。
预言(预测 Predicting)是根据假设对于未来各种可能的结果进行猜测。对尚未发生、目前还不明确的事物进行预先估计,并推测事物未来的发展趋势,从而协助掌握情况,选择对策。
假设是针对原因、预言是针对结果。
分析(Analyzing)的意义在于细致的寻找能够解决问题的主线,并以此解决问题。
评价(Evaluating)是指对评价对象的各个方面,根据评价标注进行量化和非量化的测量过程,最终得出一个可靠的并且逻辑的结论。
分析是细分、评价是综合。
‘叁’ 生物实验的七大步是什么,就是提出问题,做出假设什么的。
发现并提出问题,收集与问题相关的信息,作出假设,设计实验方案,实施实验并记录,分析实验现象,得出结论
‘肆’ 豌豆杂交实验假说演绎法中的提出问题,作出假设,检验假设,得出结论分别是什么
发现问题提出问题;豌豆等植物的不同性状杂交实验从未出现融合遗传,提出问题(粒子遗传)。作出假设:细胞中有控制生物性状的基因相对性状是由相对基因控制的。基因在体细胞中成对存在一个来自父本一个来自母本。凡是在体细胞中成对的遗传因子组成相同的个体都称为纯合子DD,dd,组成不同的称为杂合子Dd。配子生成时成对基因彼此分离所以配子中总是含有成对基因中的一个。杂合子内的基因互不融合或混杂保持其相对独立性,但显性基因对隐性基因有“显性作用”。当配子生成时成对基因分离生成两种数量相等的配子,完成受精作用时,不同类型的雌雄配子间随机结合,因而有DD:Dd:dd=1:2:1性状分离比为3:1。检验假设:孟德尔用高茎豌豆Dd与矮茎豌豆dd杂交,得到的64株后代中30株是高茎34株是矮茎,即这两种性状分离比≈1:1,然后用子一代与dd测交证明了F1是杂合子Dd,并且验证了F1在形成配子时成对的基因发生分离(显性性状:隐性性状≈3:1)并进入到不同的配子中。得出结论;分离定律(在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在不相融合,在形成配子时成对的遗传因子发生分离并且进入到不同的配子中,随配子遗传给后代。)
‘伍’ 生物实验作出假设是什么
实际上是依据你想研究的对象或者说是研究目的作出推测假设
‘陆’ 生物中生物体细胞突变假设是什么!
基因突变 又称基因的点突变,即DNA的单个碱基发生替换所引起的突变。
在遗传学上将自然界大量存在的或是实验室中存在的一种标准品系的野生型等位基因的形式作为研究生物体变化的一种标准类型或出发点。一般记为a+(或B+)。任何离开野生型等位基因的变化称为正向突变。即a+→a(或B+→B)。与其对应的是任何回复到野生型的突变称反突变或称回复突变,即a→a+(或B→B+)。
第一节 基因突变的概说
一.体细胞突变与生殖细胞突变
(一)体细胞突变
如果在保持分裂的身体组织的一个细胞发生了突变,这个细胞便成为一群相同突变细胞的祖先,因为所有这些突变细胞都来源于那个发生了突变的细胞,所以遗传学家认为一个祖先细胞由无性繁殖而产生的所有细胞群体叫做一个克隆。一个克隆的成员趋向于紧密地相互靠近,在发育过程中通常形成一个“突变体区”。
(二)生殖细胞突变
生殖细胞突变发生在种系。如果突变的性细胞参与受精过程,那么突变基因就会传给下一代。
在植物里,一个芽在发育的极早时期发生突变,这芽长成枝条,上面着生的叶、花和果实跟其他枝条不同,这叫做枝变或芽变(bud sport)。芽变往往自发地产生,没明显达到外因。芽变在农业生产上占有重要地位,因为果树和花卉的许多新品种就是由芽变得来的。
讲到微生物等,要区别体细胞和性细胞是不必要的。因为在这些生物中,整个个体可以从体细胞发育而成。
四.突变率
在正常的生长条件和环境中,突变率(mutation rate)往往是很低的。
果蝇的X连锁隐性致死基因的突变率约为0.1%,第2染色体与第三染色体相似,它们的自发致死突变率较高,约为0.5%。第4染色体为点状染色体,突变率较低。所以,果蝇的总的致死突变率约为1%。
在人类方面,突变率的估计方法之一是根据家系中有显性性状的患儿的出现。
人类基因的突变率跟果蝇基因的突变率相似,都位于10-5的范围。而微生物的突变率则明显地较低。这是由于象细菌这样单细胞生物,突变率是以细胞分裂为基础来计算的,在多细胞生物中,每一世代时间包括很多次连续的细胞分裂,而在每一次细胞分裂中都可发生突变,因此,突变率自然就要高些。
五.突变的性质
稀有性 指在正常情况下,突变率往往是很低的。突变率是指在一个世代中或其他规定的单位时间下,在特定的条件下,一个细胞发生某一突变事件的概率。在一定条件下,不同生物以及同一生物的不同基因的突变率也互不相同。
可逆性 突变是可逆的,野生型基因突变成为突变型基因,而突变型基因也可以通过突变成为原来的野生型状态。
多方向性和复等位基因 一个基因可以向不同方向发生突变,即它可以突变为一个以上的等位基因。一个基因座上可以有两个以上的基因状态存在,成为复等位基因。复等位基因的存在说明了突变的多方向性,但这一特性是相对的,每一基因在突变方向上是有一定限制的。
二.突变的类型
(一)形态突变 主要影响生物体的外在可见的形态结构,如形状、大小、色泽等的改变,又称可见突变。
(二)生化突变 影响生物的代谢过程,导致一个特定的生化功能的改变或丧失。
(三)失去功能的突变 通常是在基因(DNA)结构水平上产生随机变化的原动力。通常是破坏性的,删除或改变了基 因的关键性的功能区,干扰了野生型对某种表型的活性功能,结果产生一种丧失功能的突变。
(四)获得功能的突变 突变事件引起的遗传随机变化有可能使之获得某种新的功能。
(五)致死突变 影响生物体的生活力,导致个体死亡的一类突变。可分为隐性致死和显性致死。
(六)条件致死突变 在某些条件下能成活,而在某些条件下是致死的。
三.突变发生的时期
突变可在个体发育的任何时期发生。如某一动物的性腺中某一配子发生基因突变,则与这个配子结合而产生的个体就是这突变基因的杂合体。如这突变基因是显性,则子代中这一个体即表现为突变型。如动物的受精卵在进行第一次核分裂时,一对子染色体中的一条发生一个突变,那么那么长成的个体中,有一半细胞有这个突变基因。如果这个突变基因是显性,则个体的一半显示不同的性状,就出现所谓的嵌和体(mosaic)。一般地说,在个体发育过程中,突变发生的时期越迟,则生物体表现突变的部分越少。
第二节 基因突变的检出
一. 大肠杆菌营养缺陷型的检出
物种代代相传的巨大稳定性和持续性表明突变肯定是一个稀有事件。这无疑给发现(或检出)一个突变带来了困难。突变的检测系统的基本条件是:使一个突变基因可以在表型水平上表现出来;保证稀有的突变事件不会被遗漏;一个新的隐性基因不被显性的野生型基因所掩盖。
大肠杆菌的野生型能够在含有最低营养需要的基本培养基上生长,合成大量的有机物,说明在大肠杆菌的基因组中存在着合成这些物质的基因,如果其中某一基因发生突变 ,其相应的物质就不能合成。所以营养缺陷型突变体便不能在基本培养基上生长,这样的突变就很容易被发现,而且大肠杆菌是单倍体,任何突变一旦发生就可以得到表现,只要通过简单的筛选技术就可以把即使是很少数的突变体筛选出来。
大肠杆菌营养缺陷型突变体的筛选方法主要有:
(1)平板影印接种法 用该种方法筛选抗药性突变体的方法基本步骤是将野生型大肠杆菌稀释后涂布在不含链霉素的培养基上,是每一细菌都长成一个菌落,然后用一个包有丝绒的木块作为“印章式”的接种工具,其直径较培养皿略小。经灭菌后,把上述长好的菌落的培养皿倒置在“印章”上,使丝绒上粘上细菌,再将含有链霉素的培养皿翻转在印章上,使其接上细菌,并使两个培养皿的位置互相对应。经培养后,如在含有链霉素的培养皿长出菌落,表明这菌落对链霉素有抗性。然后从不含有链霉素的培养皿的相对位置上挑选菌落接种在另一含有链霉素的培养基上,结果也能长出菌落。该实验表明,细菌对链霉素的抗性 不是接触链霉素之后引起的,而是在接触以前就已经存在了。如果试验不用链霉素作为选择因子,而改用其他选择因子,也可能选出其他的突变体。
(2)青霉素法。 从一个细菌培养物上,通过诱变剂处理基本培养基上的野生型细菌,可以获得营养缺陷型。由于营养缺陷型只占细胞总数的很小比例,所以加入青霉素可以容易地把它们筛选出来。青霉素的作用主要是抑制细菌细胞壁的合成,它只能杀死正在生长繁殖中的细菌,而不能杀死休止状态的细菌。这样就导致绝大多数野生型细胞的死亡,而突变型细胞在基本培养基上不能生长,因此它们不受青霉素的影响。如果这一细胞群体经稀释并涂布在包含补充营养物质的基本培养基上,那么一部分尚未杀死的野生型细胞和营养缺陷型细胞都会长成菌落。当把这些菌落影印接种到补加基本培养基上时,不能生长的菌落就是营养缺陷突变体。然后,将这种突变体分别接种到某一营养物质的基本培养基上,就可选出某种营养缺陷型。
二. 真菌营养缺陷型的检出
真菌的检出常采用菌丝过滤法。其步骤是:先用诱变剂处理脉孢菌的分生孢子,然后接种在液体基本培养基中,不断给培养液通气,刺激分生孢子生长,并防止它们相互结合在一起。大约经过一天的培养,分生孢子萌发,长出菌丝。然后用棉花把萌发了的分生孢子过滤掉,未萌发的分生孢子则仍留在培养液中。这些未萌发的分生孢子可能包括3种状况:一是死亡的分生孢子;二是需较长时间萌发的野生型;三是已突变成为营养缺陷型的。因为缺陷型在基本培养基中不能生长,以后每隔一定时期进行过滤,连续若干次之后,所剩下来的都是缺陷型的或死亡的分生孢子。对缺陷型分生孢子就可以通过各种补充培养基来鉴定它们对营养物质的需求,以确定它们属于哪一类营养缺陷型。
三. 果蝇突变的检出
当基因在等位上有差异时,可以运用孟德尔遗传的杂交方法检查出某个特定基因的存在。研究基因突变,就要检测出能产生新的表型效应的不同等位基因,定量地测定新突变。
H.J.Muller从D.melanogaster果蝇的自发突变中建立了一系列品系,作为检出突变的杂交材料,其中最有名的是为检测到果蝇X染色体上的隐性致死突变而精心设计的ClB品系和Muller—5(=“Basc”)或简称为μ5。
Muller—5品系的X染色体上带有B(Bar 棒眼)和ωa(apricot,杏色眼)、sc(scute,小盾片少刚毛),3个基因组合的名称为“Basc”。此外,X染色体上具有一个重叠倒位,可以有效地抑制Muller—5 的染色体与野生型X染色体的重组。其基本原理和实验步骤如图所示。