高中生物苏教版遗传与进化第一章生物科学和我们 第1章

生物科学和我们1．说出解决粮食问题的重要性。知道我国粮食减产的原因，分析我国粮食问题的解决措施。(重点)2．了解农业生物技术的重要性及其带来的巨大社会效益和经济效益。(难点)3．了解进化论的创立和完善过程及科学思维的基本过程。(重难点)人类面临的问题之一——粮食问题1．二战后世界粮食生产状况(1)占世界人口3/4的发展中国家生产的粮食与只占世界人口1/4的发达国家生产的粮食总量相差无几。(2)由于发展中国家的人口增长速度过快，粮食问题日益严重。2．我国粮食生产状况及产生原因现状→在仅占世界7%的耕地上养活了占世界22%的人口↓面临的问题→粮食缺口巨大↑原因→人口增长迅速、资源短缺、环境恶化3．生物科学与技术为解决粮食问题带来的新希望(1)1993年，世界首例转基因产品——延熟保鲜番茄在美国批准上市。(2)2023年全球共有29个国家种植了转基因作物，占全球耕地的10%。(3)美国是世界上转基因作物种植面积最大的国家。(4)我国在转基因技术理论和应用上的发展①“七五”计划结束时，已经掌握了植物转基因的全套技术，获得了抗虫烟草等转基因植物。②“八五”计划期间获得了抗病毒、抗细菌、抗盐碱、抗虫、抗除草剂等转基因植物，转基因技术得到了更大发展。③“九五”计划期间又获得一批具有自主知识产权的新基因，并已初步获得抗病、抗虫或改良品质的转基因水稻、玉米、烟草以及花卉等。eq\a\vs4\al([合作探讨])转基因农作物在抗病、抗虫和增产方面都有显著成效。图示为转基因高产水稻。探讨eq\a\vs4\al(1)：转基因技术在应对粮食危机方面有什么作用？【提示】①提高产量；②减少环境污染。探讨eq\a\vs4\al(2)：转基因技术在农业生产中有哪些应用？【提示】改良作物品种(如培育抗虫、抗病、抗盐碱等新品种)。探讨eq\a\vs4\al(3)：转基因作物有哪些优点？【提示】①降低污染和对人畜的危害；②抗逆性强，产量高；③投资少，回报多，经济效益高。探讨eq\a\vs4\al(4)：转基因技术在农业上的应用对生态环境有什么影响？【提示】减少了农药、化肥的使用量，减轻了环境污染。eq\a\vs4\al([思维升华])1．世界粮食问题的实质(1)表面上，世界人均粮食产量呈现增长趋势，且粮食生产的增长速度快于人口的增长速度。(2)实际上，世界粮食问题的实质并不是粮食总产量不足，而是粮食生产地区分布不均衡和国家间分配不均。发达国家发展中国家人口占世界人口的eq\f(1,4)占世界人口的eq\f(3,4)粮食产量占世界粮食产量的eq\f(1,2)占世界粮食产量的eq\f(1,2)特点人均产粮多、消费少人均产粮少、消费多①不同国家与地区的经济发展不均衡，导致一些发展中国家的粮食问题很严重，而且有越来越严重的趋势。②世界范围内的人口剧增，导致人均粮食产量增加不明显，而且粮食总量增加的空间有限，人口的增长势头迅猛，使得世界范围内的粮食问题愈发严重，导致粮食问题成为困扰人类社会发展的主要问题。③在发达国家，由于政府提供的农业补贴较多和农业基础设施完善、科学技术发展水平高等原因，人均粮食产量高、消费少；在发展中国家，由于政府提供的农业补贴有限和农业基础设施薄弱、科学技术发展水平相对较低，因此，人均粮食产量低、消费多。由此，我们认为，未来一阶段，发展中国家的粮食问题要比发达国家更严重。因此，我们更应关注发展中国家和地区的粮食问题。2．我国粮食问题(1)我国粮食短缺的原因(2)应对粮食危机的现实措施①实行计划生育，控制人口增长。②保护和治理环境，防止环境恶化。③减少建筑用地。④培育和推广转基因作物。3．不同转基因农作物的生物学意义转基因农作物意义抗干旱、抗盐碱转基因农作物摆脱土壤和气候条件限制抗虫、抗病、抗除草剂转基因农作物减少化学农药对环境的污染和对人畜的危害高维生素含量转基因农作物减轻或消除人类维生素缺乏的状况1．下列有关人类粮食问题的叙述，不正确的是()A．发展中国家的人口占世界人口的3/4，但粮食总产量却只占世界的1/2B．世界上粮食生产的增长速度大于人口增长速度，人均粮食呈正增长，因而不存在粮食短缺问题C．解决发展中国家的粮食问题是世界粮食问题的主题D．人均耕地减少、资源短缺、环境恶化等是制约粮食问题的主要因素【解析】二战后，世界粮食生产的增长速度快于人口增长速度，但是世界粮食产量存在不平衡性，发展中国家的人口占世界人口的3/4，但粮食总产量却只占世界的1/2，因此，解决发展中国家的粮食问题是世界粮食问题的主题。人口增长、资源短缺、环境恶化等是制约粮食生产的主要因素。【答案】B2．在解决粮食危机过程中，要兼顾粮食生产和环境的保护，实现农业的可持续发展，当前科学有效的方法是()①合理开发海洋，寻找新的食物来源②控制人口增长，协调人与自然和谐发展③增加化肥和农药的使用，提高作物产量④开荒辟地，围湖造田，扩大粮食种植面积⑤利用现代生物技术，培育具有较高光合效率的作物品种A．①②③ B．①②⑤C．①③④ D．③④⑤【解析】可持续发展是生态、经济、社会三位一体的发展，是指生态、经济和社会三者的协调发展，包括减少化肥和农药的使用，不得随意改造、破坏生态环境，还包括控制环境污染和改善环境质量，保护生物多样性，保证以可持续发展的方式使用可再生资源。【答案】B3．通过转基因技术可以培育多种农作物新品种。下列关于转基因作物的叙述错误的是()A．改善农作物的品质B．提高农作物的抗旱、抗寒等抗逆性C．提高农作物的抗病、抗虫能力D．没有安全隐患，已广泛种植【解析】基因工程是现代农业生物技术的核心，通过基因工程培育的转基因农作物在一定程序上改善了农作物的品质，如高维生素含量转基因农作物；提高农作物的抗逆能力，如转基因抗干旱农作物；某些抗虫农作物的培育提高了农作物的抗虫能力，如转基因抗虫棉。通过基因工程培育的转基因农作物以及这些农作物生产的产品是否有安全隐患，目前尚有争论。【答案】D像科学家一样思考——科学思维科学思维的过程(连线)eq\a\vs4\al([合作探讨])有一个9岁孩子对父亲说：“我想世界上肯定还有许多未被人们发现的奥秘，我将来要周游世界，进行实地考察。”他就是写出了《物种起源》一书的达尔文。探讨eq\a\vs4\al(1)：达尔文进化理论的核心是什么？【提示】自然选择学说。探讨eq\a\vs4\al(2)：达尔文进化理论的形成，体现了科学思维的什么过程？【提示】观察与推理。探讨eq\a\vs4\al(3)：达尔文的进化理论与拉马克的主要区别是什么？【提示】拉马克的主要观点是用进废退和获得性遗传，他认为变异是定向的；达尔文的主要观点是生物的变异是不定向的，经过自然选择保留适应环境的个体。eq\a\vs4\al([思维升华])1．观察的类型和常用方法观察类型定性观察用文字或术语而不是用数字进行描述，包括对颜色、形态、气味等变量的客观性描述定量观察通过对变量的计数或测量而得到的数值，通常需要使用一些仪器观察方法顺序观察一般来说，生物学中的观察要遵循由表及里、由上到下、从前到后、从整体到局部的原则对比观察通过对比观察来发现事物之间的区别和联系，从而达到同中求异、异中求同基本要求①学会带着问题进行观察。②直接观察与问题相关的对象。③既要观察局部，也要观察整体；既要观察事物，也要观察环境。④观察要细致、准确。⑤尽可能将观察到的现象或事物描述出来2.推理的常用方法(1)因果推断：即判断两个事件之间是否存在因果关系的推理形式。(2)归纳法：是指从个别事物的性质、特点和关系中概括出一类事物的性质、特点和关系的推理形式。(3)演绎法：从一般原理推导出特殊事例的过程。3．建立模型(1)模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。原型(研究对象)eq\o(,\s\up17(抽象化),\s\do15(解释))模型eq\o(,\s\up17(证明),\s\do15(具体化))理论(2)建立模型的方法可以分为三大类①物理模型方法：用实物代替原物进行研究的方法叫做物理模型方法。例如细胞的结构模型、细胞膜的结构模型等。②想象模型方法：用想象的抽象物代替原型进行研究的方法叫做想象模型方法。这种模型是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，使对象简化便于研究。例如物质出入细胞的模型、细胞分裂过程模型、光合作用过程模型、呼吸作用过程模型等。③数学模型方法：用符号、公式、图像等数学语言表现生物学现象、特征和状况的方法称为生物学数学模型方法。例如，细胞分裂过程中DNA含量、染色体数量的变化曲线，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线等。1．达尔文经过8年的潜心研究，将其以“自然选择学说”为核心的生物进化理论发表在《物种起源》一书中，呈现给世人。从科学思维角度看，这是()A．观察 B．推理C．分类 D．交流【解析】这是达尔文通过《物种起源》一书与别人进行交流。【答案】D2．拉马克的进化理论和达尔文的进化理论共同观点是()A．自然选择 B．用进废退C．物种是可变的 D．环境使生物发生变异【解析】自然选择是达尔文的观点，用进废退和环境使生物发生变异是拉马克的观点。但二者都认为生物是进化的，即物种是可变的。【答案】C3．建立模型是显示事物或过程的表现手段，能帮助人们理解无法直接观察到的事物，下面属于建立模型的是()A．达尔文发现甲虫的翅非常发达或无翅与海风有关B．细菌培养时，细菌个数每2小时增加一倍C．多数人的右手比左手力量大些D．栽培植物与野生植物有相似也有差异【解析】题中A、C、D三项是观察现象，建立模型是帮助人们理解无法直接观察到的事物。【答案】B1．(2023·苏州高一检测)下面措施中，不利于应对粮食危机的是()A．提高现有耕地的单位面积粮食产量B．控制人口数量C．种植推广优良、高产品种D．围湖造田【解析】围湖造田会降低湖泊蓄水量，不利于防洪抗旱，进而不利于粮食生产。【答案】D2．现代农业生物技术诞生的标志是()A．1992年我国成功培育出转基因抗虫棉B．1983年世界上首例转基因植物的培育成功C．1995～2023年间，转基因作物产品销售额增长了约56倍D．2023年转基因金大米，转基因向日葵培育成功【解析】转基因技术是现代农业生物技术的核心，是在分子水平上定向培育人类所需要的生物新品种。【答案】B3．下面与现代农业技术的应用密切相关的是()A．实行计划生育，控制人口过快增长B．控制环境恶化，改善生活环境C．培育转基因农作物，提高粮食产量D．退耕还林，保护草原植被【解析】现代农业技术的核心是转基因技术，通过转基因技术可以培育高产的作物新品种。【答案】C4．将不同蛋白质分子的某种氨基酸的比例用坐标柱形图表示出来，与科学思维有关的环节是()A．建立模型 B．分类C．观察 D．交流【解析】科学思维的基本过程是：观察→推理→分类→建立模型→交流，所以科学思维的起点是观察。建立模型是用画图、列表等表现手段来显示事物或过程，能够描述事物活动的规律。【答案】A5．下列属于科学思维中的建立模型过程的是()A．将化石按年代排放B．开会提出研究的设想C．绘制生态系统组成示意图D．达尔文发现甲虫无翅或翅不发达【答案】C课堂小结：网络构建核心回扣1.发达国家人口少，产粮多；发展中国家人口多，产粮少。2.我国粮食问题产生的原因主要是：人口快速增长、资源短缺和环境恶化等。3.现代农业生物技术诞生的标志是转基因植物的培育成功。4.转基因作物可以提高作物的品质、抗逆性。5.转基因作物可以减少农药和化肥的使用，有利于环境保护。6.科学思维的基本过程是：观察→推理→分类→建立模型→交流。学业分层测评(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(2023·南京高一期末)下列关于粮食问题的叙述中，正确的是()【导学号：21920000】A．经济发达国家不存在粮食问题B．凡是人口多的国家，人均粮食产量就少C．人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区D．粮食问题的产生是由于粮食总产量不足造成的【解析】生产不均是粮食问题的主要原因。【答案】C2．转基因西红柿使普通西红柿的保存期从4天增加到4个月，产量从75000kg/hm2提高到90000kg/hm2，这说明()A．转基因产品都能实现高产B．转基因科学研究取得了质的飞跃C．高科技都与人们的生活密切相关D．生物技术孕育了高产优质蔬菜【答案】D3．我国北方具有大面积的平原，是粮食的重要生产基地，但气温普遍较低，粮食作物经常遭受冻害。要提高粮食产量，可以采取的措施是()A．将农作物引入温室种植B．将北方农作物与野生抗寒植物杂交培育抗寒新品种C．用不同混合物杂交育种D．寻找抗寒基因培育转基因农作物【解析】将抗寒基因通过基因工程导入农作物体内培育出含有抗寒基因的农作物，可以解决粮食作物遭受冻害的问题。【答案】D4．到2050年，按16亿人口人均年消费粮食600kg计算，中国共需粮食亿吨，需要每公顷产粮约吨，也就是说，到2050年中国粮食单产同现在相比需要提高约倍才行。这个事实说明()A．达到这些指标是相当困难的B．控制人口和保护耕地，对中国人民的生存和发展具有十分重要的意义C．2050年中国粮食单产将会同步提高D．2050年中国粮食需要大量进口【解析】控制人口、保护耕地、提高单位面积产量，是我国解决粮食问题的主要措施。【答案】B5．(2023·安康高一期末)世界上增加粮食生产的重要途径有()A．大量开垦荒地，扩大耕地面积B．扩大水浇地面积，提高复种指数C．减少经济作物播种面积，改种粮食D．发展农业技术，提高粮食单位面积产量【解析】世界粮食问题的解决途径主要有：改变落后的社会制度和生产关系，发展农业技术来增产粮食；有计划地控制人口增长；建立公平合理的国际经济新秩序。【答案】D6．(2023·平顶山高一检测)菲律宾国际水稻研究所正通过转基因技术培育“金大米”(富含胡萝卜素)。对此解释正确的是()A．购买价格非常昂贵，所以称“金大米”B．富含β胡萝卜素，呈金黄色C．已大面积推广种植D．与普通大米无本质区别【解析】“金大米”因富含β胡萝卜素而呈金黄色。“金大米”属转基因作物，正在培育中，尚未大面积推广种植，它与普通大米有明显区别。【答案】B7．下列关于推理研究的有关说法中，错误的是()A．推理是根据现象提出合理的假设过程B．通过推理所得结论必须是完全正确的C．推理过程必须符合基本的逻辑关系D．通过对现象的推理可得出多种结论【解析】推理是对观察到的现象所作出的解释，是一种合理的假设。由推理所得到的推论可能是正确的，也可能是错误的，这需要通过实验加以验证。【答案】B8．2023年1月份我国食品价格统计分析表明：转基因作物为原料生产的食品价格远低于非转基因作物。关于原因的分析正确的是()A．转基因作物改善了作物的品质B．转基因作物的抗逆性强C．转基因作物可能存在安全性问题D．转基因作物生产成本低、产量高【解析】转基因农作物具有抗逆性强、产量高、品质优等优点，转基因作物制造的食品生产成本低，所以价格降低。【答案】D9．下列对观察的表述，不正确的是()A．当你用一种或多种感官去收集有关信息时，就是在观察B．观察和思维活动是紧密结合的C．通过观察得到的信息称之为证据或数据D．观察不能借助其他仪器设备的帮助，否则就不叫观察【解析】科学观察是指有目的、有计划地和思维活动紧密结合的考察研究方法。观察通常需借助各种仪器设备，要求必须真实、准确，即必须如实地反映所感知的事物。我们平时用一种或多种感官收集相关信息时，就是在观察，而通过观察得到的信息称之为证据或数据。【答案】D10．某生物兴趣小组的同学进行野外调查(调查河岸边蚂蚁的分布情况)，下表是他们的调查结果与结论：区域小组编号蚂蚁洞口数(个)进出洞蚂蚁数(只/5′)结论近水区1312蚂蚁分布较稀22931114210远水区5525蚂蚁分布较密673074288621请回答下列问题：(1)表中数据是通过科学思维过程中的________过程获得的。(2)一位同学根据5分钟进出洞蚂蚁的数量，对蚂蚁“家族”的大小进行排序。这体现了科学思维过程的________和________。(3)结论的得出体现了同学们对实验数据的分析过程，属于科学思维过程中的________。【解析】(1)实验数据的获取是对实验现象观察和记录所得。(2)每个蚂蚁“家族”个体数的多少是通过每5分钟进出洞的蚂蚁数推出的，是推理过程；对蚂蚁“家族”排序属于分类过程。(3)通过分析实验现象得出实验结论的过程属于推理。【答案】(1)观察(2)推理分类(3)推理[能力提升]11．苏云金芽孢杆菌是一种对昆虫有致病作用的细菌，其杀虫活性物质主要是一类伴孢晶体蛋白。某农作物细胞在生长过程中也能产生伴孢晶体蛋白，该农作物是()A．能抗除草剂的转基因农作物B．通过杂交得到的农作物C．被苏云金芽孢杆菌感染的农作物D．能抗虫的转基因农作物【解析】伴孢晶体蛋白是由苏云金芽孢杆菌产生的，它对昆虫有致病作用。该农作物由于转入了苏云金芽孢杆菌产生了伴孢晶体蛋白的基因，所以能抗虫。【答案】D12．(2023·苏大附中高一期末检测)下列关于科学思维的基本过程说法错误的是()A．观察必须如实地反映所感知的事物B．推论不一定完全正确C．建立模型能帮助人们理解无法直接观察到的事物D．根据不同点将事物划分为较大的不同类群，再根据相同点将事物划分为较小类群【解析】科学家通常通过比较，识别出事物之间的异同点，根据共同点将事物划分为较大的不同类群，再根据差异点将事物划分为较小的类群。【答案】D13．根据达尔文的自然选择学说判断下列叙述正确的是()A．野兔的保护色和鹰锐利的目光是它们相互选择的结果B．长颈鹿经常努力伸长颈和前肢去吃高处的树叶，因此颈和前肢都变得很长C．桦尺蠖工业黑化现象是因为受烟煤污染而被熏黑的D．北极熊为了适应冰天雪地的环境，所以它们都能定向地产生白色的变异【解析】B、D两项强调了变异是定向的，C项强调变异是环境影响的，不是生物自身的变异。【答案】A14．(2023·淮安高一检测)目前，转基因技术已广泛应用于农业，转基因食品已近在咫尺，甚至已上了我们的餐桌。有一种芽孢菌能产生毒素杀死玉米的害虫——螟蛾，科学家将控制这一毒素合成的基因(Bt毒蛋白基因)导入玉米体内，培养出了具有抗虫能力的玉米——Bt转基因玉米。研究人员将“Bt转基因玉米”的花粉撒在苦莴苣菜叶上，然后蝴蝶幼虫啃食这些菜叶，4天之后，有44%的蝴蝶幼虫死亡；而另一组啃食撒有普通玉米花粉的菜叶蝴蝶幼虫，其死亡率没有明显升高。请分析上述材料后完成下列问题。(1)你认为蝴蝶幼虫啃食撒有Bt转基因玉米花粉的菜叶造成死亡的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)我国相关机构已经明确规定，凡是由转基因农作物生产的产品在其包装上必须注明是转基因产品，并注明此产品是否含有转基因成分。这里讲的“转基因成分”是指__________________________等。(3)生产上运用化学杀虫剂杀虫，常导致害虫再度大爆发，除因产生抗药性外，生态学原因还有__________________等。(4)种植能抗螟蛾的抗虫玉米即Bt转基因玉米，生态效益显著。有人认为抗虫玉米就是无虫玉米，不必防治害虫。你是否赞成这种说法？并说明理由。__________________________________________________________________________________________________________________________________【答案】(1)Bt毒蛋白基因在花粉细胞中得到了表达，合成了使蝴蝶幼虫致死的毒素(2)由转基因农作物的外源基因控制合成的物质(3)害虫的天敌大量死亡(4)不赞成。抗虫玉米只能够抵抗某一种害虫，并不能抵抗所有的害虫。15．某同学在培养金黄色葡萄球菌时，培养基上污染了青霉菌，在青霉菌周围的金黄色葡萄球菌都被杀死了。有关此现象的产生，有人提出了化学拮抗的观点，即青霉菌产生一种化学物质抑制了金黄色葡萄球菌的生长繁殖。试设计实验探究青霉菌与金黄色葡萄球菌之间是否存在这种关系。你的实验假设是：________________________________________________。主要实