生物质能源考试复习题

一、名词解释1、生物质能：是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。2、能源植物：广义：几乎可以包括所有植物。狭义：是指那些利用光能效率高、可合成类似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者产氢的植物。3、沼气：沼气是各种有机物质在一定的温度、水分、酸碱度和隔绝空气的条件下，经过嫌气性细菌的发酵作用，产生的一种可燃气体4、生物柴油：指以各种油脂（包括植物油、动物油脂、废餐饮油等）为原料，经一系列加工处理过程而生产出的一种液体燃料。属于长链脂肪酸的单烷基酯5、燃料乙醇：一般是指体积浓度达到99.5%以上的无水乙醇。燃料乙醇是燃烧清洁的高辛烷值燃料，是可再生能源。主要是以雅津甜高粱加工而成6、生物质发电：利用生物质资源进行的发电。一般分直接燃烧发电和气化发电两种类型，主要包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电二、简答题1、生物质能的开发利用是在怎样的背景下提出来的?有何重要意义？答：背景：1.能源的开发和利用一直以来见证着人类文明的进步，能源的更新替换，成为人类适应环境、利用环境、改造环境的重要标志之一。当今的新型替代能源，如风能、太阳能、生物能、地热能等纷纷涌现，各具优势，且利用技术不断成熟和发展，其中生物能在实用性、可行性、广泛性方面，显现出独有的优势，被认为是未来30〜50年里，最具大规模产业化开发前景的新型能源。2.能源危机与生态危机：煤炭、石油只能开采100年；天然气只能开采50〜60年；空气污染、水污染、土壤污染、温室效应、物种绝灭。发展意义（自由扩展）：1.传统能源有限、不可再生及环境危害性2.生物质能源丰富、可再生及环境友好性2、汽车使用乙醇汽油的好处。第一，乙醇汽油增加汽油中的含氧量，使燃烧更充分，有效地降低了尾气中有害物质的排放；第二，有效提高汽油的标号，使发动机运行更平稳；第三，可有效消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器部位的积炭，延长主要部件的使用寿命。3、概述世界主要国家生物质能开发利用现状。目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。许多国家都制定了相应的开发研究计划，如美国的能源农场计划、日本的阳光计划（是日本政府为对付能源危机和建设无公害社会制定并推行的新能源开发计划）、巴西的酒精能源计划（以甘蔗为原料生产酒精，将使用的所有汽油都添加20%到25%的酒精）等，其中生物质能源的开发利用占有相当的比重。4、我国能源植物开发利用现状。P475、（P26）列举十个生物质能研究热点问题。1、合成生物学与生物质能的生产用化学物质造出合成DNA,由DNA组成基因，再由基因形成基因组，最终在实验室造出全新生物体的分子系统2、斯坦福大学有一个国际研究机构正在开展土壤微生物吸收光能分解水制氢的研究3、美国一家绿色燃料科技公司研究将海藻作为生物反应器(bioreator)，它吸收光能、水与CO2之后，再转变为生物质燃料。4、光合作用的模拟5、遗传工程改变生物质以遗传工程改良技术，提高纤雉素利用效率6藻类产柴油部份藻类含油量高，生长快速，因此成为制造生物质柴油的理想物种。.利用光能效率高、可合成类似石油或柴油成分的植物以及富含油脂或者碳水化合物或者产氢的植物.生物质能直燃发电是以农作物秸秆和林木废弃物为原料，进行简单加工，然后输送至生物质发电锅炉，经充分燃烧后产生蒸汽推动汽轮发电机发电9沼气的产生，发酵原料来源于人畜粪便及废弃有机物(如秸杆、污水等)6、简述能源植物的优点。(1)环保性。不含硫化物，因此不会形成酸雨。还可以通过生物降解，从而避免对土壤和地下水的污染。(2)低成本。能源植物的分布广，若能因地制宜地进行种植，便能就地取材生产燃料酒精或者生物柴油，不需要进行勘探、钻井、采矿和提炼等过程，也减少了长途运输、管道输送等成本。(3)可再生性：只要有光、水和土壤，它就能生长，取之不尽，用之不竭。(4)安全性：使用起来比核能安全，不发生爆炸、泄漏。7、简述世界燃料酒精生产现状及发展趋势。答：国外应用现状及发展趋势：世界酒精的66%用于燃料，14%用于食用，11%用于工业溶剂，9%用于其它化学工业。发酵酒精作车用燃料有两种方式：其一是配制汽油和无水酒精的混合物一一汽油醇.其二是直接利用酒精作为汽车燃料，这时必需使用专门设计的，具有更高压缩比的发动机。国内现状：生物乙醇汽油的消费量已占到全国汽油消费总量的20%。2006年，我国燃料乙醇的生产达到130万吨。我国生物乙醇汽油在生产、混配、储运及销售等方面已拥有较成熟的技术。目前我国发展非粮乙醇的可行之路，在于发展用甜高粱、甘薯、木薯等原料来替代粮食。8、(P187)简述世界生物柴油生产现状及发展趋势。答：世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地。美国、意大利、法国已相继建成生物柴油生产装置数百座。截止2007年，中国有大小生物柴油生产厂2000多家。生物柴油的需求量在不断增加，预计到2012年，中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年，按国家再生能源中长期规划，那时的产能是20万吨/年。需求与产量的反差，将会是形成产品供不应求的局面。向基地化和规模化方向发展，实行集约经营，形成产业化.目前，原料短缺是制约生物柴油产业化发展的重要瓶颈。9、沼气工程的意义。一高效、可再生能源2.治理环境污染一处理粪便、垃圾、有机废水、废渣一综合利用、改善生产条件

一设计、施工、副产品生产销售、配套设备加工5.发展农村户式沼气具有极高的经济性和实用性。10、简述沼气发酵的基本原理。答：在沼气发酵过程中，主要有：“发酵性细菌、产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌和食乙酸产甲烷菌”等五大菌群参与活动。①.发酵性细菌：一些不溶性物质被发酵性细菌所分泌的胞外酶水解为可溶性的糖、肽、氨基酸和脂酸，再将吸入细胞，发酵为乙酸、丙酸、丁酸等和醇类及一定量的H及CO以纤维素为例，反应过程如下： （CHioO5）+nHOfn（C6H上）CHO-CHCOOH+CHCHCOOH+CHcHC^COOH+3CO+3H6126.转氢产乙酸菌：除甲酸、乙酸和甲醇媒的物质均不能被产甲烷菌所利用，所以必须由产氢产乙酸菌将其分解转化为乙酸、氢和二氧化碳反应过程如下：CHCHCOOH+2HOfCHCOOH+CO+3HCHCHCHCOOH+2HOf2CHCOOH+2h2 2 3 2 2 322 2 3.耗氢产乙酸菌：它们既能利用H2+CO2生成乙酸，也能代谢糖类生成乙酸。2CO+4HfCHCOOH+2HOCHOf3CHCOOH.产甲烷菌（食氢、食乙酸彳：它们在厌氧条件下将前三群细菌代谢的终产物，在没有外源受氢体的情况下，把乙酸和H2/CO2转化成CH4/CO2。产甲烷菌广泛存在于水底沉积物和动物消化道等极端厌氧的环境中。生成CH4的主要反应如下：CHCOOHTH+CHCOOHTH+CO4HCOOHfCH4+3CO2+2HO11、简述沼及发酵过程。2（一）液化（水解）阶段4H+COfCH+2HO4Ch30H2f3CH4+CO2+2H2O在沼气发酵中首先是发酵性细菌群利用它所分泌的胞外酶（淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶）等，对有机物进行体外酶解，也就是把畜禽粪便、作物秸秆、豆制品加工后的废水等大分子有机物分解成能溶于水的单糖、氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子化合物。这个阶段叫液化阶段。（二）产酸阶段这个阶段是三个细菌群体的联合作用，先由发酵性细菌将液化阶段产生的小分子化合物吸收进细胞内，并将其分解为乙酸、丙酸、丁酸、氢和二氧化碳等，再由产氢产乙酸菌把发酵性细菌产生的丙酸、丁酸转化为产甲烷菌可利用的乙酸、氢和二氧化碳。另外还有耗氢产乙酸菌群，这种细菌群体利用氢和二氧化碳生成乙酸，还能代谢糖类产生乙酸，它们能转变多种有机物为乙酸。（三）产甲烷阶段在此阶段中，产甲烷细菌群，可以分为为食氢产甲烷菌和食乙酸菌两大类群，已研究过的就有70多种产甲烷菌。它们利用以上不产甲烷的三种菌群所分解转化的甲酸、乙酸等简单有机物分解成甲烷和二氧化碳，其中二氧化碳在氢气的作用下还原成甲烷。这一阶段叫产甲烷阶段，或叫产气阶段。12、沼气发酵的基本条件。一、适宜的发酵原料二、质优足量的菌种三、严格的厌氧环境四、适宜的发酵温度五、适度的发酵浓度六、适宜的酸碱度13、生物柴油的优点与缺点优点：1.具有优良的环保特性.具有较好的低温发动机启动性能.具有较好的润滑性能、安全性能、燃料性能、再生性能.无须改动柴油机.生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染.低温启动性能不佳。.燃烧排放物中NOx含量较高。.含有微量甲醇与甘油，会使接触的橡胶零件，如橡胶膜、密封圈、燃油管等逐渐降解。6、油脂来源分散，品种复杂。14、目前利用生物酶法制备生物柴油存在哪些亟待解决的问题？答：（1）脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇（如甲醇或乙醇等）转化率低，一般仅为40%-60%；（2）甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活（3）副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；（4）短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。15、生物柴油的制备方法有哪些？答：可分为两大类：物理法和化学法。一、物理法：通过物理机械的方法，改变原料油脂或脂肪的黏度和流动性等得到生物柴油，包括直接混合法和微乳液法。①直接混合法：将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。②微乳液法：将动植物油与溶剂混合制成微乳状液也是解决动植物油高黏度的办法之一。二、化学法：通过原料油脂或脂肪，与低碳醇在催化剂存在的情况下，进行化学反应生成相应酯的过程，分为高温裂解法和酯交换法。目前，酯交换法是生产生物柴油的主要研究方向，包括酶促合成法、固体酸碱法、离子液体法、离子交换树脂法和超临界甲醇法。16、酸碱催化酯交换的反应机理如何？酸性催化剂：质子先与甘油三酯的羰基结合，形成碳阳离子中间体。亲质子的甲醇与碳阳离子结合并形成四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成甲酯和甘油二酯，并产生质子催化下一轮反应。甘油二酯及甘油单酯也按这个过程反应。碱性催化剂：催化的酯交换反应中，真正起活性作用的是甲氧阴离子，它攻击甘油三酯的羰基碳原子，形成一个四面体结构的中间体，然后这个中间体分解成一个脂肪酸甲酯和一个甘油二酯阴离子，这个阴离子与甲醇反应生成一个甲氧阴离子和一个甘油二酯分子，后者会进一步转化成甘油单酯，然后转化成甘油。所生成的甲氧阴离子又循环进行下一个的催化反应。17、微藻作为生物柴油生产的优势与应用前景分析。71%的是水体，每年能提供非常丰富的藻类生物量；.藻类容易繁殖，生长周期短，光合作用效率高；.藻类的生长繁殖不依靠土壤，不占用农业用地，而且其养殖过程可以实现自动化控制；.藻类是一种单细胞生物，它没有叶、茎、根。即没有无用生物量，整个藻体都可用于热转化。.藻类含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解的化学组分；藻类热解所获得的生物质燃油热值高，平均高达33MJ/kg,是木材或农作物秸秆的倍。.藻类不含纤维素等难分解成分，易被粉碎和干燥，所需热解条件相对较低，可使生产成本降低；.藻类可塑性大，可以通过改变培养条件或诱导，提高其产油能力；.从藻类获取的油是没有污染、可再生的能量资源，它的应用不需要改变汽车、飞机的发动机。前景分析：l）和现已初步实现产业化的玉米等粮食作物制取生物柴油的方式相比，海洋微藻产量高，单位面积产量是粮食的几十倍，生长周期短、繁殖快，并且培养时间短，在很短的时间内可获得大量产品。2）微藻在水域（淡水或海水均可）中生长繁殖，不依靠土壤，不存在与农业用地相竞争的问题，不占用耕地，不影响农业生产。3）微藻的含油量相对较高，其生长繁殖和油脂的制备都可以实现工业自动化。4）微藻个体小、木素含量很低，易粉碎干燥，用藻类来生产液体燃料所需处理和加工条件相对较低，生产成本与其他生物燃料原料相比相对较低。5）微藻生长可以消耗大量的二氧化碳，并且在微藻培育过程中加人二氧化碳，可令微藻的产量大幅度增加，从微藻到油的生产过程也可以实现零排放，具有良好的环保效益。18、燃料乙醇原料的发展趋势。《生物质能学》173页燃料乙醇生产仅仅依靠粮食来提供原料，已不能满足燃料乙醇生产的需求，我国需要走多元化供应的路子，未来我国燃料乙醇发展更多的应是依靠非粮食原料。我国燃料乙醇生产企业的发展主要是两个方向：一是木薯乙醇；二是纤维素乙醇。两者都属于非粮食作物，其中，木薯乙醇已处于规模化生产阶段，技术发展已相对完善；而纤维素乙醇在我国还处在试验阶段，技术还有待完善。木薯是替代玉米的最佳选择：木薯是取代玉米等原料生产酒精的理想替代物，开发木薯酒精资源前景看好。在同样土地资源条件下，种植木薯可比种植玉米多产近2倍酒精。利用木薯进行酒精生产，整株作物无废料，利用效率很高。纤维素乙醇发展潜力最大：长期来看，木薯也只是中国生产燃料乙醇的过渡性原料，还不足以改变中国整个能源结构。承担改变中国能源结构重任的是以秸秆为代表的植物纤维。开发大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术，是解决燃料乙醇原料成本高、原料有限的根本出路。19.燃料乙醇的优点：1、可作为新的燃料替代品，减少对石油的消耗。2、辛烷值高，抗爆性能就好3、减少矿物燃料的应用以及污染4、可再生能源5、不会增加大气中的CO220.乙醇脱水制备燃料乙醇的方法：目前制备燃料乙醇的方法主要有化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法、离子交换树脂法等。.木质纤维素糖化发酵的四种类型及其目前各自面临的技术难题：（1）物理法：球磨、压缩球磨、爆破粉碎、冷冻粉碎、声波、电子射线。弊端：效果不明显、处理成本高、条件苛刻。（2）化学法：酸、碱、有机溶剂。弊端：污染严重、设备要求高、损失大、收率低。（3）理化法（4）生物法：木质素降解微生物：白腐真菌为主、木质素降解酶类：Lacs、Lips、MnPs等、木质素降解条件、木质素降解分子生物学.生物质发电的意义：1、缓解能源短缺；2、增加我国清洁能源比重；3、改善环境；4、扩大乡镇产业规模，增加农民收入，缩小城乡差距。.氢能的特点：（l）所有元素中，氢重量最轻；（2）所有气体中，氢气的导热性最好；（3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%；（4）除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的；（5）氢燃烧性能好，点燃快；（6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁；（7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。三、设计题1、沼气池的类型、组成和设计原理。沼气池组成1进料口和进料管进料口位于畜禽舍地面下，由设在地下的进料管与发酵间连通。进料口将厕所、畜禽粪便污水通过进料管流入沼气池发酵间。 进料管内径一般为200-300mm，采取直管斜插于池墙中部或直插与池顶部的方式与发酵间连通，目的是保持进料顺畅、搅拌方便、施工方便。2、发酵间和储气室是沼气池的主体，可分为发酵间和储气室。发酵原料在发酵间进行发酵，产生的沼气溢出水面进入上部的削球形储气室储存。因此，要求发酵间不漏水，储气室不漏气。3、水压间（出料间）主要功能是为储存沼气、维持正常气压和便于出料而设置的，其容积由沼气池产气量来决定，一般为沼气池24小时所产沼气的一半。水压间与发酵间的连接，随着出料方式的不同而存在两种方式：①当满足沉降、杀灭寄生虫卵的需要，采取中层出料时，水压间通过安装于其中部的出料管与发酵间连接。②为便于出料、免除一年一度的大换料，采取底层出料时，水压间通过其下部的出料口与发酵间直接相通。4、活动盖设计在池盖的顶部，呈瓶塞状，上大下小。活动盖可以按需要开启或关闭，是一个装配式的部件。其功能主要有：（1）在进行沼气池的维修和清除沉渣时，打开活动盖可以排除池内残存有害气体，并利于通风、采光，使操作安全。（2）当遇到导气管堵塞、气压表失灵等特殊情况，造成池内气压过大时，活动盖即被冲开，从而降低池内气压，使池体得到保护。（3）当池内发酵表面严重结壳，影响产气时，可以打开活动盖，破碎浮渣层，搅动料液。5导气管固定在沼气池拱顶最高处或活动盖上的一根内径1.2cm，长25-30cm左右的铜管、钢管或PVC硬塑管等，下端与储气室相通，上端连接输气管道，将沼气输送至农户，用于炊事与照明。沼气池的设计原理建造“模式”中的沼气池，首先要做好设计工作。总结多年来科学实验和生产实践的经验，设计与模式配套的沼气池必须坚持下列原则：（1）必须坚持“四结合”原则“四结合”是指沼气池与畜圈、厕所、日光温室相连，使人畜粪便不断进入沼气池内，保证正常产气、持续产气，并有利于粪便管理，改善环境卫生，沼液可方便地运送到日光温室蔬菜地里作肥料使用。⑵坚持“圆、小、浅”的原则“圆、小、浅”是指池型以圆柱形为主，池容6〜12立方米，池深2米左右，圆形沼气池具有以下优点：第一，根据几何学原理，相同容积的沼气池，圆形比方形或长方形的表面积小，比较省料。第二，密闭性好，且较牢固。圆形池内部结构合理，池壁没有直角，容易解决密闭问题，而且四周受力均匀，池体较牢固。第三，我国北方气温较低，圆形池置于地下，有利于冬季保温和安全越冬。第四，适于推广。无论南方、北方，建造圆形沼气池都有利于保证建池质量，做到建造一个，成功一个，使用一个，巩固一个，积极稳步地普及推广。小，是指主池容积不宜过大。浅，是为了减少挖土深度，也便于避开地下水，同时发酵液的表面积相对扩大，有利于产气，也便于出料。⑶坚持直管进料，进料口加算子、出料口加盖的原则直管进料的目的是使进料流畅，也便于搅拌。进料口加算子是防止猪陷入沼气池进料管中。出料口加盖是为了保持环境卫生，消灭蚊蝇孳生场所和防止人、畜掉进池内。沼气池分类1、按储气方式有水压式、浮罩式和气袋式三大类，在实际应用中，水压式最为普遍，浮罩式次之。2、按几何形状有圆筒形、球形、椭球形、长方形、方形、拱形等多种形状，其中，圆筒形池和球形池应用最为普遍。3、按建池材料有混凝土结构池、砖结构池、塑料（或橡胶）池、玻璃钢池、钢丝网水泥池、钢结构池等，在实际应用中，最为普遍的是混凝土结构池。4、按沼气池埋设位置有地下式、半埋式和地上式，在实际应用中以地下式为主。5、按发酵温度有常温发酵池、中温发酵池和高温发酵池。除此以外，也有按照发酵工艺进行分类的。2、以餐饮业废弃油脂为原料生产生物柴油的工艺流程图及文字说明。3、以木薯为原料生产燃料乙醇的工艺流程图及文字说明。P1594、木质纤维素生产燃料乙醇的工艺流程图及文字说明。P166四、能力拓展题1、请对目前我国生物柴油（P188）、燃料乙醇（P173）和生物质发电（P203小）等生物质能产业面临的主要困难进行分析，并提出你的解决方案。2、如果要你自主创业，筹建一家生物质发电厂，你将如何实施？3、我国生物柴油产业如何才能走出困境？请谈谈你的看法。P189-1904、利用微藻生产生物柴油是一种很好的发展思路，但目前已知的微藻合成生物柴油的产量低，请问：从理论上来说，可以通过哪些途径获得高生物柴油产量的微藻？生物柴油的“工程微藻”法：提高微藻油脂总产量的根本思路是提高细胞油脂合成途径相关酶的总活力，并通过代谢调控使代谢中间物更多地分流到油脂合成途径，在生物量和细胞含油率之间寻求平衡乃至从根本上解决生长率和含油率之间的矛盾，以获得最多的油脂产量（油脂产量二含油率X生物量）。目前主要有两种方法:优化培养法和基因工程法。4.1优化培养法优化培养是以实验藻种现有的代谢体系为基础,通过创造一种生理压力（如氮源短缺等逆境条件）来调整代谢流适当向油脂合成方向转换,是从生理生化水平对微藻进行代谢调控来增加油脂总产量。优化培养法增油脂的技术手段优化培养法增油脂主要通过优化营养供应和培养环境、采用最佳培养方式和培养流程等技术手段来进行。研究者通过对碳源、氮源、磷源、铁离子、硅等的种类或供应量的优化，摸索出利于微藻产油的营养条件；通过对培养液的pH值、光照强度、温度、盐度等环境条件的优化，总结出适于微藻产油的最佳培养环境;通过对分批培养、分批补料培养、半连续培养、连续培养，静置培养、通气培养，单一藻种培养、多种藻混合培养,两步培养法等多种培养方式的摸索,选择适合微藻产油的最佳培养方式。鉴于微藻的优化培养在很多综述和专著中曾多次讨论过,故不再赘述。4.2基因工程法基因工程法增油脂是指通过对微藻油脂合成相关途径关键基因的操作，从分子水平化解高生长率和高含油率之间的矛盾，以构建出能够快速积累油脂的工程微藻藻株。目前，研究者主要通过两个方面的基因操作来提升油脂合成能力：（1）超表达与油脂合成直接或间接相关的关键酶；（2）阻断与油脂合成途径竞争中间代谢物的其他途径的关键酶。4.2.1超表达与油脂合成直接或间接相关的关键酶乙酰辅酶A较化酶（ACC）:鉴于ACC对脂肪酸合成途径代谢流的重要调控作用，ACC被转入到很多不同物种中超表达以求增加油脂产量。4.2.2阻断油脂合成的竞争途径由PEPC催化的将PEP催化为草酰乙酸的途径:根据陈锦清的“底物竞争”理论,ACC和PEPC的相对活性影响着脂类合成途径的原料供应量：PEPC会催化磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）竣化为草酸乙酸进入氨基酸生物合成途径，因而导致分流到脂肪酸合成方向的PEP减少，脂肪酸合成量降低；故抑制PEPC活性有助于使进入脂肪酸合成途径的丙酮酸增多，为脂肪酸合成提供更多原料。采用基因工程手段，培育出遗传稳定、生长迅速的微藻产油株系，以此为基础构建起较为简单的培养流程并因而降低生产成本,这是促使微藻生物柴油迅速工业化生产的最关键问题。虽然通过基因工程法促使微藻大量生产油脂尚未成功,但是油料作物如大豆、油菜中的成功案例使我们看到了希望。补充：“工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。"工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A竣化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。八年级《生物进化的原因》教案课题：《生物进化的原因》八年级、教材分析《生物进化的原因》是鲁教版《生物学》初三下册第七单元第三章最后一节，是生物进化的核心内容。本课的教学，一是向学生传授科学模拟探究的过程；二是让学生理解遗传和变异是生物进化的内因，环境的变化是生物进化的外在动力；三是了解达尔文自然选择学说的基本内容。对本课的学习有利于学生形成科学的进化论观点。由于本课有模拟探究实验和实例分析，还要概述自然选择学说的基本内容，渗透环保教育，时间较紧，采用两课时。二、学情分析在学习本课之前，八年级学生已经学习了关于遗传、变异、可遗传的变异、地球上生命的起源、生物的进化历程等生物知识，并亲手做过了许多生物探究实验，形成了合作交流的良好学习习惯，为学好本课打下了坚实的基础。学生能否达到教学目标的要求，关键在于教师能不能进行高效的学习指导。三、教学目标知识目标1、通过资料分析和模拟探究保护色形成的过程，使学生能从感性上升到理性的层面上去分析生物进化的原因。2、了解达尔文及他的进化思想。

3、概述自然选择学说，形成生物进化的基本观点。能力目标①通过模拟探究保护色的形成过程和实验结果的统计，培养学生的动手实践能力和提高学生分析数据的能力；②通过模拟探究实验，提高学生的科学素养。③培养学生收集、分析资料的能力。情感态度价值观目标①通过模拟探究保护色的形成过程，加强学生的环保意识，培养学生团结合作的精神；②通过学习生物对环境的适应，让学生了解保护色在人类某些领域的仿生应用，激发学生热爱大自然，认识保护生物多样性的重要性。③通过对达尔文的故事的学习，培养学生尊重客观事实，热爱科学，献身科学的态度。四、教学重点难点1、模拟探究实验的过程和分析实验结果的过程。既是本节课的重点又是本节课的难点（理由是生物进化的原因是生物进化的核心内容，学习这一内容，有利于学生形成科学的进化论观点。这两个过程都较复杂抽象，需要教师的高效指导，需要同学间的分工合作，默契配合。）2、概述自然选择学说。3、通过对达尔文进化思想的学习，形成生物进化的基本观点。五、教学方法：实验探究、分析法、谈话法、归纳法等。六、教学准备：学生：学生分成10个小组，搜集有关的保护色、警戒色、拟态等与环境相适应的各种形态特征和生理结构的图片或文本资料。教师：准备实验材料；搜集资料制作多媒体课件。七、教学过程：第一课时教学内容教师活动学生活动设计意图一、知识回顾上节课我们学习了生物进化的大致历程，对于生物进化的大致过程我们有了简单的了解，接下来让我们一起复习上节课的有关内容。出示问题：根据动植物进化的大致过程，总结生物进化的总体趋势。元善、补充，给予鼓励性、赞赏性的评价。思考、回答问题巩固旧知，为下面的导入做好铺垫。

二、导入新课三、讲授新课一、分析生物进化的原因：1、桦尺蠖工业黑化的原因1、出示''恐龙灭绝〃，''各品种鸡的形成〃和''生物进化树〃三组图片。2、提出问题：在漫长的生物进化过程中，为什么有些生物种类会绝灭？新的生物种类又是怎样产生的呢？推动生物进化的原因是什么呢？引出课题:第三节生物进化的原因（板书）1、指导学生自主阅读66页桦尺蠖的工业黑化事例。2、展示讨论题：（1）黑色桦尺蠖的出现对于后代的生存有何意义？（2）黑色桦尺蠖的数量由少数逐渐变为多数，而浅色桦尺蠖数量的减少，主要是受什么的影响？（3）请你试着解释桦尺蠖体色变化的原因？你从中受到哪些启发？3、教师对学生的解释作出及时的评价归纳总结并板书：一、分析生物进化的原因：1.遗传和变异是桦尺蟆体色变化的基础2.环境的改变是它体色变化的外在动力设疑：如果要使英国曼彻斯特地区的浅色桦尺蠖又重新恢复为常见类型，你认观察、思考回答问题产生疑惑阅读课本66页，，之后就问题进行小组讨论交流。汇报、总结思考、回答解疑三个问题的提出，给学生以思维的冲击和震动，从而激起学生的学习欲望。顺势导入新课。能熟练进行资料分析，提高观察能力、逻辑思维能力帮助学生理清知识结构激发学生热爱大自然，加强学生的环保意识。顺势导入保护色的学习

为该怎样做？引领过渡：由桦尺蠖体色变化的分析，我们可以推想生物圈中不同种类生物的进化原因，是否与这一事例相类似呢？思索使学生认识到保护色有利于动物避敌和觅食2、 ''保护色〃的概念学习1、出示图片''冬天的雷鸟〃、''夏天的雷鸟〃和''几种不同环境中的蛙〃等具有保护色的动物图片。2、引导学生归纳出保护色的概念及意义。引领过渡：保护色观察、思考表达、交流顺势导入实验探究通过让学生探究活动，分析有利于动物的避敌和觅食。动物的这种保护色是如何形成聆听保护色的形成原因，提高语言表达能力和信息交流能力，培养学生的合作态度和的？接下来我们模拟保护色的形成过程来探究保护色是如何形成的。思索自主学习的习惯。使学生对保护色形成过程在感性认识的基础上上升为理性认识。3、模拟探1、引导学生对保护小组讨论、交流究保护色形色的形成提出问题、提出问、做出假设、制成的过程作出假设、制定实验计划。巡视、指导2、对学生的汇报，进行点拨、总结定实验计划；汇报、交流，发现问题、修改实验计划；培养学生搜集资料的能力梳理知识并进一步巩固所学3、注意学生探究实验的实施情况及数字记录，并从校口以实施实验计划；新知识，解答学生的疑惑。学以致用，进一步巩固所学点拨。4、对学生的推测结果给予合理的评价。小结：保护色的形成过程是与周围环境相适应的结果。这是自然环境对生物进行选择的一个方面。设疑：除了保护色之外你还能举出其他讨论交流并推测出保护色形成的过程。交流展示课前搜集的有关资料知识。方面的例子吗？引导学生交流课前搜集的资料四、课堂小结评价并与学生一起小结本节重要知识谈本节课的体会、收获并提出疑惑五、巩固练习巡回指导；订正答案并引导学生说出部分题的解题思路做练习题，并对部分习题说出解题思路。六、