生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程

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第2節(jié) 生物科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程

一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、了解科學(xué)家征服病毒的漫漫路程。
2、舉例說(shuō)出一個(gè)科學(xué)研究的故事。
3、概述科學(xué)研究的基本過(guò)程。
4、嘗試進(jìn)行科學(xué)研究。

二、教材分析
1、重點(diǎn)難點(diǎn)與疑點(diǎn)
1.重點(diǎn)
(1)了解科學(xué)家征服病毒的漫漫路程。
(2)舉例說(shuō)出一個(gè)科學(xué)研究的故事。
(3)概述科學(xué)研究的基本過(guò)程。
(4)嘗試進(jìn)行科學(xué)研究。
2.難點(diǎn)
(1)了解科學(xué)家征服病毒的漫漫路程。
(2)舉例說(shuō)出一個(gè)科學(xué)研究的故事。
(3)概述科學(xué)研究的基本過(guò)程。
(4)嘗試進(jìn)行科學(xué)研究。
3.教學(xué)疑點(diǎn)
(1)舉例說(shuō)出一個(gè)科學(xué)研究的故事(應(yīng)用)。
(2)概述科學(xué)研究的基本過(guò)程、嘗試進(jìn)行科學(xué)研究(應(yīng)用)。

2、教材解讀
課 文解 讀
一、科學(xué)家不斷研究:征服致病病毒路漫漫
P6 煙草的怪病
病毒的發(fā)現(xiàn)與研究歷史
一、病毒病由來(lái)已久
地球上的人類,其他動(dòng)物和植物遭受病毒病的折磨已有許多世紀(jì)。許多記述表明至少在公元前二至三個(gè)世紀(jì)印度和中國(guó)就存在天花,中國(guó)從公元十世紀(jì)宋真宗時(shí)代就有接種人痘預(yù)防天花的記載了。在明代隆慶年間(1567-1572),人痘預(yù)防天花推行甚廣,先后傳至俄國(guó)、日本、朝鮮、土耳其及英國(guó)。1796英國(guó)醫(yī)生琴納,才得出了結(jié)論,牛痘可能使人預(yù)防天花,并在英國(guó)及歐洲大陸普遍應(yīng)用,挽救了千百萬(wàn)人的生命。
  在家畜的病毒病中,狂犬病可能是最早有記載的。此病毒病一般與瘋狗有關(guān)。阿里斯多德在公元前四世紀(jì)就記述了病犬的瘋狂和暴怒,通過(guò)咬嚙還能將病魔傳給其他的動(dòng)物,此病也能傳染給人(人畜共患疾。,在人體上這種病常被稱作恐水病。法國(guó)人巴斯德在1884年發(fā)明了狂犬疫苗。
  昆蟲(chóng)病毒病可能同高等動(dòng)、植物的病毒病一樣歷史悠久。十二世紀(jì)中葉我國(guó)《農(nóng)書(shū)》中,已有關(guān)于家蠶“高節(jié)”、“腳腫”等病癥的記載。這就是我們現(xiàn)在所知家蠶核型多角體病毒。而國(guó)外直到十九世紀(jì)中葉,Cornelia和Maestri才記述了家蠶的黃疸病或多角體病的癥狀。
第一個(gè)記載的植物病毒病的是郁金香碎色病,因?yàn)橹两窈商m阿姆斯特丹的Rijks博物館還保存著一張1619年荷蘭畫(huà)師的一幅得病的郁金香靜物畫(huà)。據(jù)記載一個(gè)得病郁金香球莖竟能換來(lái)牛、豬、羊甚至成噸的谷物或上千磅的奶酪。在1634~1637年的荷蘭,這種嗜好達(dá)到了可稱做“郁金香熱”的高潮。使我們知道在十七世紀(jì)就存在一種植物病毒病??郁金香碎色病。

二、病毒的發(fā)現(xiàn)與發(fā)現(xiàn)者
Adolf Mayer被煙草的一種病態(tài)吸引住了,其癥狀是感染葉子上出現(xiàn)深、淺相間的綠色區(qū)域,故麥爾在1886年稱為煙草花葉病。通過(guò)對(duì)葉子和土壤的分析麥爾指出不能把此病歸于無(wú)機(jī)物平衡失調(diào)。這可能是一個(gè)細(xì)菌病。
1892年從事煙草病工作的年青的俄國(guó)科學(xué)家伊萬(wàn)諾夫斯基發(fā)現(xiàn)感受花葉病的葉汁,即使經(jīng)過(guò)Chamberland氏燭形濾器的過(guò)濾也仍具有傳染的性質(zhì)。這項(xiàng)觀察提示了存在一種比以前所知的任何一種都小的病原,他認(rèn)為該病是由產(chǎn)生毒素的細(xì)菌引起的。
1898年,荷蘭科學(xué)家貝杰林克重復(fù)了伊萬(wàn)諾夫的實(shí)驗(yàn),他從患花葉病的煙草葉中擠出汁液,并使之通過(guò)Chamberland氏濾器。表明濾液仍有侵染性。貝杰林克相信他的濾器阻擋住了細(xì)菌。將汁液置于瓊脂凝膠塊的表面時(shí),發(fā)現(xiàn)侵染性物質(zhì)在凝膠中以適當(dāng)?shù)乃俣葦U(kuò)散,而細(xì)菌仍滯留于瓊脂的表面。因此認(rèn)為這種侵染性物質(zhì)要比通常的細(xì)菌小。貝杰林克用“病毒”來(lái)命名這種史無(wú)前例的小病原體。不難看出真正發(fā)現(xiàn)病毒存在的是貝杰林克。
伊萬(wàn)諾夫斯基和貝杰林克通過(guò)他們創(chuàng)造性工作發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒,從而開(kāi)創(chuàng)了病毒學(xué)獨(dú)立發(fā)展的歷程。

三、病毒學(xué)的發(fā)展歷程
  病毒病害的病原研究階段; 病毒化學(xué)和結(jié)構(gòu)研究階段。
(一)病毒病害的病原研究階段
  自病毒發(fā)現(xiàn)直到上個(gè)世紀(jì)30年代初,病毒學(xué)研究主要集中在:分離和鑒定引起各種病毒性疾病的病毒;病毒對(duì)疾體所引起的特異性病理效應(yīng);病毒的傳播方式和感染宿主范圍;各種理化因子對(duì)病毒感染的影響等方面。
在病毒發(fā)現(xiàn)的那一年,1898年德國(guó)細(xì)菌學(xué)家勒夫勒和弗施證實(shí)了口蹄疫病毒的存在。1911年,勞斯發(fā)現(xiàn)了引起雞的惡性腫瘤的勞斯肉瘤病毒。1915~1917年,托特和德愛(ài)萊爾分別發(fā)現(xiàn)了噬菌體。人們通過(guò)過(guò)濾性試驗(yàn),相繼發(fā)現(xiàn)了近百種病毒病害,包括流感、骨髓灰質(zhì)炎、幾種腦炎、狂犬病、兔的粘液瘤、馬鈴薯花葉病、卷葉病、和條斑病、黃瓜花葉病、小麥花葉病等。而且人們從解決病害觀點(diǎn)出發(fā),在機(jī)體水平上研究了病毒感染的癥狀、傳播途徑、傳播介體以及病毒的繁殖特征。1899年古巴流行黃熱病,細(xì)菌學(xué)家里德證明罪犯確實(shí)是伊蚊。接著日本人高見(jiàn)證明一種葉蟬會(huì)傳水稻矮花病,蚜蟲(chóng)會(huì)傳馬鈴薯退化病。300多年前(1619年)就知道的郁金香碎色病直到1929年才證明是蚜蟲(chóng)傳的。這時(shí)期還發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的病毒生物學(xué)現(xiàn)象,如一種病毒通過(guò)變異,產(chǎn)生致病力強(qiáng)弱不等毒株。而且同一種病毒的不同毒株彼此間有拮抗,稱干擾現(xiàn)象。還有人發(fā)現(xiàn)把病植株的汁液注入到動(dòng)物體內(nèi)后,動(dòng)物的血清和病汁液起特異的反應(yīng)。這些研究成果都對(duì)當(dāng)時(shí)防治病毒病起了重要作用。
在這一階段,人們對(duì)病毒本質(zhì)的認(rèn)識(shí)還很膚淺,認(rèn)為病毒是一種與細(xì)菌類似的病原體,所不同的僅在于病毒必須在生活的細(xì)胞內(nèi)才能繁殖,再就是體積十分微小,以致在顯微鏡下不能見(jiàn)到,能夠通過(guò)細(xì)菌濾器。這也正是在那一時(shí)期把病毒稱之為“超顯微的濾過(guò)性病毒”的原因。
(二)病毒的化學(xué)和結(jié)構(gòu)研究階段
1935年,美國(guó)生化學(xué)家斯坦利發(fā)現(xiàn)煙草花葉病毒的侵染性能被胃蛋白酶破壞,在這一現(xiàn)象的啟示下,他幾乎磨了上噸重的感染花葉病的煙葉,企圖用提酶的方法把病毒提純出來(lái)。他得到了一小匙在顯微鏡下看來(lái)是針狀結(jié)晶的東西,把結(jié)晶物放在少量水中,水就出現(xiàn)乳光了,用手指沾一點(diǎn)這溶液,在健康煙葉上磨擦幾下,一星期以后這棵煙草也得了同樣類型的花葉病?梢(jiàn)提純的東西的確是有侵染性的煙草花葉病毒。今天在美國(guó)加州大學(xué)的原來(lái)斯坦利實(shí)驗(yàn)室里,仍然保留著一個(gè)標(biāo)注著“Tob. Mos.”字樣的瓶子,其中就盛著當(dāng)年第一次提純的煙草花葉病毒(簡(jiǎn)稱TMV)。
根據(jù)各種試驗(yàn)結(jié)果,證明這種結(jié)晶物質(zhì)是蛋白質(zhì),初步的滲透壓和擴(kuò)散測(cè)定表明,這種蛋白質(zhì)的分子量高達(dá)幾百萬(wàn)。其結(jié)晶制品的侵染性依賴于蛋白質(zhì)的完整性,侵染性被認(rèn)為是病毒蛋白質(zhì)的一種性質(zhì)。Stanley 的研究論文1953年發(fā)表在Science雜志上,他在論文中寫(xiě)道:“煙草花葉病毒是一種具有自我催化能力的蛋白質(zhì),它的增殖需要活體細(xì)胞的存在”。在獲得TMV結(jié)晶之后的將近20年時(shí)間里,許多其他病毒也相繼被結(jié)晶出來(lái),1955年,Scaffer和Schwerdt成功地結(jié)晶了脊髓灰質(zhì)炎病毒,它是第一個(gè)被結(jié)晶出來(lái)的動(dòng)物病毒。然而,Stanley在他的結(jié)晶工作中,并未注意到病毒的含磷組分,1936年Bawden和Pirie等在純化的TMV中發(fā)現(xiàn)了含磷和糖類的組分,它們以核糖核酸的形式存在, 通過(guò)熱變化, 這種核酸可以從病毒粒子中釋放出來(lái),這一發(fā)現(xiàn)也被Stanley不久證實(shí),Stanley及其同事證實(shí)幾種不同植物病毒的核酸也能從核蛋白的形式中被分離出來(lái)。
TMV的結(jié)晶及其化學(xué)本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)是對(duì)醫(yī)學(xué)和生物科學(xué)的巨大貢獻(xiàn),它不僅引導(dǎo)人們從分子水平去認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì),而且為分子病毒學(xué)和分子生物學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。鑒于Stanley在TMV研究中的突出貢獻(xiàn),1946年他被授予諾貝爾獎(jiǎng),這是病毒學(xué)領(lǐng)域第一個(gè)獲此殊榮的科學(xué)家。

電子顯微鏡的應(yīng)用
  最初從電子顯微鏡照片上看到的病毒是一些幾乎類似的微粒,1939年,G.A.Kansche在電鏡下直接觀察到了TMV,指出TMV是一種直徑為1.5nm,長(zhǎng)為300nm的長(zhǎng)桿狀的顆粒,而番茄黃化花葉病毒顆粒為球形,直徑為25nm。
早期電鏡學(xué)家獲得的最令人振奮的發(fā)現(xiàn)之一是細(xì)菌病毒----噬菌體,d′Herelle的噬菌體最初的電鏡照片曾引起很大的轟動(dòng)。噬菌體雖然非常微小,僅為10nm,但它們具有高度整齊而復(fù)雜的結(jié)構(gòu),它們有圓的頭和起初被認(rèn)為是尾巴的附屬物,像個(gè)小蝌蚪。在爭(zhēng)論多年以后,確定了噬菌體的附屬物沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的功能,但它對(duì)噬菌體吸附于細(xì)胞表面和注射傳染性核酸進(jìn)入到細(xì)胞中卻起了重要的作用。
  病毒學(xué)研究的化學(xué)時(shí)期,還有一些比較重要的進(jìn)展,1934年M.Schlesinger獲得了純化的噬菌體,1938年W.J.Elford測(cè)定了各種病毒顆粒大小等。但總的說(shuō)來(lái),這一階段,病毒學(xué)工作者主要采用敏感動(dòng)物(如小白鼠)或動(dòng)物胚胎(如雞胚)來(lái)研究病毒,分離鑒定了近百種病毒。同時(shí)在機(jī)體水平上研究了病毒的繁殖、發(fā)病機(jī)理和免疫反應(yīng)等。只是微生物學(xué)的一個(gè)分支。同時(shí),對(duì)病毒化學(xué)本質(zhì)的了解也較為膚淺,對(duì)病毒的概念 這一時(shí)期,病毒學(xué)雖有很大的進(jìn)展,但尚未形成獨(dú)立學(xué)科,它還尚有很大爭(zhēng)論,眾說(shuō)紛紜。
(三)病毒研究的細(xì)胞水平時(shí)期
  這一時(shí)期,包括本世紀(jì)40年代至60年代。在此期間,病毒學(xué)不論是在理論上還是在實(shí)踐上都有很大的發(fā)展,逐步形成了一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。由于這個(gè)時(shí)期對(duì)病毒的化學(xué)本質(zhì)有了更清晰的認(rèn)識(shí),因而也有了較為統(tǒng)一的、明確的病毒概念。
  1、利用大腸桿菌研究噬菌體的感染過(guò)程取得了迅速發(fā)展。以M.Delbruck和A.D.Hershey等領(lǐng)導(dǎo)的“噬菌體小組”圍繞噬菌體與感染細(xì)菌細(xì)胞的相互關(guān)系進(jìn)行了大量而深入的研究。這一時(shí)期的突出貢獻(xiàn)在于:1940年M.Delbruck闡明了噬菌體的復(fù)制周期;1950年A.Lwoff揭示了溶原性噬菌體誘導(dǎo)的原理;1952年A.D.Hershey證明了噬菌體DNA的感染性;1952年N.D.Zinder發(fā)現(xiàn)了噬菌體的轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象;1952年E.Wollman發(fā)現(xiàn)了溶原性噬菌體。
2、組織培養(yǎng)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于動(dòng)物病毒的研究。我國(guó)學(xué)者黃禎祥早在1943年就利用雞胚組織塊在試管內(nèi)進(jìn)行病毒傳代、定量滴定及中和試驗(yàn)。我國(guó)已故微生物學(xué)和病毒學(xué)的奠基人高尚蔭院士,1958年在國(guó)際病毒學(xué)研討會(huì)上宣讀了《培養(yǎng)膿細(xì)胞的組織培養(yǎng)方法研究》論文,從此揭開(kāi)了中國(guó)昆蟲(chóng)病毒學(xué)研究的新篇章。許多學(xué)者采用這一新技術(shù),相繼分離了上百種過(guò)去對(duì)動(dòng)物不敏感的新病毒,如腺病毒、副流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、Echo病毒和柯薩奇病毒,大大拓寬了病毒學(xué)的研究范圍。組織培養(yǎng)技術(shù)不僅發(fā)展了臨床病毒學(xué),而且還可用于研究病毒的復(fù)制和遺傳,使人們對(duì)病毒本質(zhì)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
1949年J.J.Enders利用單層細(xì)胞培養(yǎng)繁殖脊髓灰質(zhì)炎病毒取得成功,并且由于他對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒的開(kāi)創(chuàng)性研究,而于1954年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。1952年Dulbecco利用細(xì)胞單層培養(yǎng)進(jìn)行了蝕斑試驗(yàn),1953年Salk用細(xì)胞培養(yǎng)的脊髓灰質(zhì)炎病毒制備出滅活疫苗,1957年Stewart用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)還分離出多瘤病毒。目前組織培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于未知傳染因子的分離,病毒病診斷,疫苗生產(chǎn),以及病毒感染和復(fù)制的基礎(chǔ)研究。
  組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)動(dòng)物病毒研究所作的貢獻(xiàn)主要包括:病毒轉(zhuǎn)錄新途徑和翻譯新途徑的發(fā)現(xiàn);病毒對(duì)宿主范圍的選擇;某些腫瘤病毒引起的細(xì)胞轉(zhuǎn)化;某些病毒侵染引起的細(xì)胞融合;發(fā)現(xiàn)有的病毒核酸由若干片段組成;有的病毒核酸具有極性的不同,如小RNA病毒為正鏈RNA病毒,正粘病毒為負(fù)鏈RNA病毒。
3、植物病毒不斷有重要的發(fā)現(xiàn),如1952年J.I.Harris揭示了TMV外殼蛋白的化學(xué)性質(zhì),1955年H.Fraenkel-Conrat成功地將TMV的核酸及其蛋白亞基重建出感染的TMV,1956年H.Fraenkel-Conrat還證明TMV-RNA分子具有感染性,1956年F.A.Anderer闡明了TMV外殼蛋白變性的可逆性;1960年A.Tsugita測(cè)定了TMV外殼蛋白的氨基酸序列。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)裘維蕃院士對(duì)北京大白菜三大病害和華北小麥叢矮病等進(jìn)行了深入研究。
(四)分子病毒學(xué)的研究時(shí)期
自從1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論建立以來(lái),由于分子生物學(xué)的迅速發(fā)展,新技術(shù)和新方法的應(yīng)用,使得病毒學(xué)的研究步入了分子病毒學(xué)的發(fā)展時(shí)期。50年代至60年代是分子生物學(xué)的奠基時(shí)代,而病毒特別是噬菌體和植物病毒為此做出了巨大的貢獻(xiàn),因此分子病毒學(xué)也正是分子生物學(xué)的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)運(yùn)而生。
分子病毒學(xué)的發(fā)展是各相關(guān)學(xué)科如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、免疫學(xué)與病毒學(xué)理論和技術(shù)相互滲透的結(jié)果。尤其是分子生物學(xué)新技術(shù)的發(fā)明極大剌激了分子病毒學(xué)的發(fā)展。分子病毒學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了如下過(guò)程:
1953年,Watson和Crick建立了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)理論,它使人們開(kāi)始從分子水平上去認(rèn)識(shí)遺傳物質(zhì)--DNA的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和復(fù)制特性,理解基因表達(dá)與性狀的關(guān)系,從而為分子生物學(xué)和分子病毒學(xué)的創(chuàng)立奠定了基礎(chǔ)。
  1962年,D.L.D.Casfar闡明了許多病毒的二十面體結(jié)構(gòu),明確了病毒核衣殼二十面體的構(gòu)成規(guī)律,這是對(duì)病毒超微結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的重大突破。
  1962年,D.Nathans成功地進(jìn)行了噬菌體RNA的體外翻譯;1965年,S.Spiegelman成功地在體外復(fù)制出Qβ噬菌體RNA;1967年M.Goulian成功地體外復(fù)制ΦX174噬菌體。這些工作對(duì)以后闡明DNA病毒和RNA病毒 的繁殖機(jī)制起了重要作用。
  1967年,T.O.Diener發(fā)現(xiàn)了類病毒,他在試圖分離馬鈴薯紡錘形塊莖病的病毒時(shí),發(fā)現(xiàn)其病原不是病毒,而是一種不含有蛋白質(zhì),分子量為105左右的裸露RNA。這樣小的RNA分子不編碼任何蛋白質(zhì)。根據(jù)其特殊的性質(zhì),Diener把這類致病因子稱為“類病毒”。隨后的研究表明,類病毒RNA還有特殊的復(fù)制機(jī)制。類病毒的發(fā)現(xiàn)在分子病毒學(xué)史上是一個(gè)重要事件,它不僅揭示了自然界存在著比病毒更簡(jiǎn)單的生物,而且也使人們加深了對(duì)生命起源的認(rèn)識(shí)。
在類病毒報(bào)道之后,有人在澳大利亞又發(fā)現(xiàn)了類似于類病毒的環(huán)狀RNA分子還能與病毒基因組RNA共同包被于RNA病毒粒子中,引起絨毛菸、苜菪和地三葉草產(chǎn)生病害,其中類似于類病毒的RNA稱為“擬病毒”。羊瘙癢病最初也認(rèn)為是類病毒引起的,Prusiner于1982年證實(shí)瘙癢因子不是類病毒,而是一種分子量只有3.0×104的蛋白質(zhì),稱為“蛋白侵染因子”或“朊病毒”。根據(jù)類病毒的發(fā)現(xiàn),Lavoff(1981)首先提出把病毒分為真病毒和類病毒的概念。隨著擬病毒和朊病毒的相繼發(fā)現(xiàn),1983年在意大利召開(kāi)的“植物和動(dòng)物的亞病毒病原:類病毒和朊病毒”國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)上,把類病毒、擬病毒和朊病毒列入亞病毒。
  1968年,P.H.Duesberg發(fā)現(xiàn)流感病毒的多節(jié)段RNA基因組,隨后在其他一些病毒中如呼腸孤病毒、大麥條紋花葉病毒中也發(fā)現(xiàn)了病毒基因組分節(jié)現(xiàn)象的存在。
  1970年,P.H.Duelerg發(fā)現(xiàn)Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src,而且在正常雞以及其他脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物的DNA中,也發(fā)現(xiàn)有癌基因v-src的同源序列存在,推測(cè)病毒癌基因是來(lái)自于細(xì)胞正;。隨著其他腫瘤病毒致癌基因的發(fā)現(xiàn),腫瘤病毒的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)建立,以及腫瘤病毒對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化誘導(dǎo)作用的確定,使人們對(duì)腫瘤發(fā)生的機(jī)制有了更深刻的了解。
1970年,H.M.Temin和D.Baltimor分別發(fā)現(xiàn)了病毒的逆轉(zhuǎn)錄酶。逆轉(zhuǎn)錄酶基因組RNA在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,首先合成原病毒DNA,然后原病毒可整合到宿主染色體DNA上。除了病毒癌基因外,原病毒在宿主DNA上的插入、整合,也可以引起細(xì)胞癌基因的激活和細(xì)胞轉(zhuǎn)化,逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程的發(fā)現(xiàn),是對(duì)Crick 1958年提出的遺傳學(xué)中心法則的重要補(bǔ)充和發(fā)展,說(shuō)明遺傳信息不僅可以從DNA RNA,也可由RNA DNA。
  1971年,限制性內(nèi)切酶技術(shù)的發(fā)現(xiàn)為DNA序列分析和病毒基因的定位創(chuàng)造了條件,利用這一技術(shù)曾經(jīng)成功地為乳頭瘤病毒、多瘤病毒、腺病毒、皰疹病毒構(gòu)建了酶切圖譜。另一些新技術(shù)如基因轉(zhuǎn)移方法、Southen blot的相繼誕生,也加快了病毒特異性基因,尤其是轉(zhuǎn)化基因的定位和病毒核酸序列分析的進(jìn)程。
  除此以外,70年代出現(xiàn)的DNA重組技術(shù),使一些病毒基因組能在原核細(xì)胞的質(zhì)粒載體上克隆,并在細(xì)菌中能夠得到大量復(fù)制和表達(dá)產(chǎn)物,因而有利于探尋病毒的基因組結(jié)構(gòu)和功能。
  1977年,英國(guó)劍橋大學(xué)的Sanger完成了ΦX174-DNA全部序列的測(cè)定,為此Sanger第二次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。根據(jù)ΦX174-DNA全部序列的分析結(jié)果,Sanger意想不到地發(fā)現(xiàn)了基因重疊現(xiàn)象。隨后,在DNA噬菌體如R17、MS2、F2、Qβ中也證實(shí)了基因重疊現(xiàn)象的存在,這是病毒利用有限的遺傳信息執(zhí)行更多的功能,提高自身在進(jìn)化過(guò)程中適應(yīng)能力的一種表現(xiàn)。
  1977年,L.T.Chow闡明了腺病毒轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的mRNA拼接現(xiàn)象,隨后在SV40、多瘤病毒中也相繼發(fā)現(xiàn)了mRNA轉(zhuǎn)錄后的拼接過(guò)程,從而證實(shí)了真核基因的不連續(xù)性,明確了內(nèi)含子(intron)和外顯子(exon)的概念。
  1978年,W.Fiers和V.B.Reddy測(cè)定了SV40-DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)由5224個(gè)堿基對(duì)組成。SV40是第一個(gè)全部核苷酸序列被搞清楚的真核病毒,它含有結(jié)構(gòu)基因VP1、VP2、VP3以及轉(zhuǎn)化基因T和t,整個(gè)基因組有12.5%非編碼區(qū)或非翻譯區(qū),在這些區(qū)域中包含啟動(dòng)子、增強(qiáng)子序列和其他調(diào)節(jié)序列,可對(duì)病毒基因組復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯進(jìn)行調(diào)控。由于SV40既是研究真核基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的良好模型,又是研究癌變機(jī)制的理想材料,因此,SV40-DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定具有重要意義。
  在70年代,Miller和Barbara研究ΦX174-DNA轉(zhuǎn)錄時(shí)還發(fā)現(xiàn)了ΦX174-DNA僅有一條鏈被轉(zhuǎn)錄,他們利用ΦX174噬菌體感染大腸桿菌,并在培養(yǎng)基中加入32P-磷酸鹽以制備放射性的噬菌體mRNA,然后再將標(biāo)記的mRNA分離出來(lái),讓其與分開(kāi)來(lái)的RF-DNA正負(fù)鏈雜交,結(jié)果觀察到僅有RF-DNA的負(fù)鏈與標(biāo)記mRNA形成雜交體。因而讓實(shí)在活體內(nèi)ΦX174的RF DNA中僅一條鏈?zhǔn)寝D(zhuǎn)錄的模板。與此相類似,T7噬菌體DNA在活體中也只有一條單鏈被轉(zhuǎn)錄。但在T4或λ噬菌體中情形較為復(fù)雜,其基因組中的某些部分是以一條鏈作為模板,而在另一區(qū)域,則是以另一條鏈為模板。大腸桿菌基因組的轉(zhuǎn)錄也同樣存在一組基因與另一組基因的模板鏈不同。
1979年,T.Taniguchi用載體成功地表達(dá)了人干擾素基因。這是基因工程的一項(xiàng)大突破。
進(jìn)入八十年代后,分子病毒學(xué)的研究無(wú)論是在深度和廣度都有了很大的發(fā)展。這里只舉一些重要進(jìn)展。
  1981年,D.K.Kleid等利用重組DNA技術(shù)制備出口蹄疫病毒疫苗;
  1982年,J.Summers等發(fā)現(xiàn)乙型肝炎病毒DNA復(fù)制中有逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程;
  1982年,B.Moss和E.Paoletti用痘苗病毒作為載體表達(dá)外源基因;
1983年,Montagnier和R.C.Gallo分別分離到與AIDS相關(guān)的人類逆轉(zhuǎn)錄病毒(HIV);
  1985年,H.Vonder Patten等在3A下闡明了鼻病毒的晶體結(jié)構(gòu);
  1988年,Chuo和Yamaya用弱病毒全長(zhǎng)cDNA導(dǎo)入產(chǎn)生抗病毒的轉(zhuǎn)化植株;
  1990年以來(lái),PCR技術(shù)在分子病毒學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,目前PCR已成為病毒性疾病診斷和研究的重要手段。1993年,美國(guó)科學(xué)家K.Mullis由于發(fā)明了PCR儀而與第一個(gè)設(shè)計(jì)基因定點(diǎn)突變的Smith共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。
  1991年,Han等將Moloney鼠白血病毒的反義表達(dá)序列導(dǎo)入小鼠受精卵中,從而培育成功對(duì)該病毒有抗性的轉(zhuǎn)基因小鼠。
  1992年,Desrosiers等利用SIV mac239/nef缺失突變株制備出減毒活疫苗,取得了抗SIV感染成功,也給HIV疫苗的研究賦予了許多啟示。
  1995年,HIV天冬氨酰蛋白酶三維結(jié)構(gòu)的鑒定,使得一些針對(duì)病毒蛋白酶活性位點(diǎn)的抑制劑先后問(wèn)世。1996年,David Ho利用逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑與蛋白酶抑制劑配成的“雞尾酒”式藥,成功地抵抗了HIV感染,因而1996年稱為AIDS希望年。
  1997年,美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的神經(jīng)病學(xué)和病毒學(xué)教授S.Prusiner由于發(fā)現(xiàn)了羊瘙癢病的致病因子是朊病毒(prion),以及提出了瘋牛病、Creutz-feldt-Jakob氏病、Kuru病等腦退化性疾病是由朊病毒引起的理論,而獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。然而朊病毒究竟是一種傳染性因子,還是由正;蛲蛔冃纬傻慕Y(jié)構(gòu)異常的蛋白質(zhì),至今仍處于爭(zhēng)論之中。
  病毒學(xué)經(jīng)過(guò)上述四個(gè)時(shí)期的發(fā)展,逐漸形成和成熟起來(lái),隨著病毒基因組復(fù)制、基因表達(dá)調(diào)控原理、病毒與宿主細(xì)胞的相互作用規(guī)律,病毒感染和致病的分子機(jī)制的揭示,以及分子病毒學(xué)在技術(shù)上的革新和進(jìn)步,它將為人類克服和戰(zhàn)勝病毒病做出貢獻(xiàn)。

P7 可怕的瘟疫
現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最偉大的成就之一,就是讓傳染病在世界上大部分地區(qū)不再成為對(duì)人類生命健康的重大威脅。以美國(guó)為例,在100年前,導(dǎo)致死亡的三種最主要的疾病都是傳染。悍窝、肺結(jié)核和腹瀉;而現(xiàn)在,三大生命殺手則是心臟病、癌癥和中風(fēng)。大規(guī)模傳染病的流行,古人稱之為“瘟疫”。歷史上,人類曾經(jīng)飽受瘟疫的痛苦,只有在現(xiàn)代科學(xué)出現(xiàn)以后,人類在與瘟神的較量中才逐漸占了上風(fēng)。
1.“黑死病”曾導(dǎo)致歐洲1/3多的人口死亡
歷史上最駭人聽(tīng)聞的瘟疫之一是所謂“黑死病”,也就是現(xiàn)在所說(shuō)的鼠疫。鼠疫對(duì)于亞洲、非洲和歐洲來(lái)說(shuō),就是一種恐怖的災(zāi)難,甚至改變了歷史進(jìn)程,例如它間接促使了東羅馬帝國(guó)的崩潰。
最廣為人知也最為悲慘的鼠疫發(fā)生在中世紀(jì)的歐洲,它是由人類歷史上最早的一次使用“生物武器”引發(fā)的。1346年,西征的蒙古軍隊(duì)包圍黑海港口城市克法(今費(fèi)奧多西亞,屬烏克蘭),把患鼠疫死亡的死者尸體用投石機(jī)射入城內(nèi),城里鼠疫由此開(kāi)始流行。城里的居民熱那亞人逃離此城,鼠疫也跟隨他們傳播到西西里,隨后又傳播到歐洲大陸。在短短5年內(nèi),第一波的鼠疫就導(dǎo)致了歐洲1/3到1/2的人口死亡。在隨后的300多年間,鼠疫在歐洲仍反復(fù)爆發(fā),直到17世紀(jì)末、18世紀(jì)初才平息。當(dāng)時(shí)由于病因不明,更加重了鼠疫的神秘、恐怖色彩。許多無(wú)辜者被指控傳播鼠疫而被恐慌的民眾處死。
直到19世紀(jì)后期細(xì)菌學(xué)創(chuàng)立后,鼠疫的病源和傳播途徑才逐漸明朗。1894年,法國(guó)細(xì)菌學(xué)家耶爾森在香港調(diào)查鼠疫時(shí),發(fā)現(xiàn)其病原體是一種細(xì)菌,這種細(xì)菌后來(lái)就被命名為耶爾森氏桿菌。1898年,另一位法國(guó)人西蒙德確定了鼠疫的傳播途徑是跳蚤把病菌從老鼠傳播給人。到20世紀(jì)中葉,抗菌素的發(fā)明使得鼠疫成了容易治愈的疾病,而公共衛(wèi)生和居住環(huán)境的改善也切斷了鼠疫的傳播途徑,F(xiàn)在,鼠疫已非常罕見(jiàn),但并不是完全消失,因?yàn)樗匀粫?huì)在鼠類之中傳播,一有機(jī)會(huì)還會(huì)傳播給人。在20世紀(jì)80年代,非洲、亞洲和南美洲每年都有發(fā)生鼠疫的報(bào)告。1996年印度爆發(fā)的鼠疫還成了世界的重大新聞。目前,每年大約有1000到2000人感染鼠疫。即使在美國(guó),平均每年也會(huì)有10多人從野外鼠類感染鼠疫,1/7的患者死亡。盡管鼠疫已非不治之癥,也容易控制,但是歷史慘劇在人們心中留下的陰影難以消除,它仍然被許多人視為最恐怖的疾病。
2.天花成了殖民者的秘密武器
另一種恐怖程度可與鼠疫相比的傳染病就是天花。古代世界大約60%的人口受到了天花的威脅,1/4的感染者會(huì)死亡,大多數(shù)幸存者會(huì)失明或留下疤痕。幸運(yùn)的是,天花已被人類徹底消滅,成了第一種、也是至今惟一一種被消滅的傳染病。天花危害人類的歷史可能比鼠疫還要久遠(yuǎn),據(jù)傳在3000多年前起源于印度或埃及。從古埃及法老拉米西斯五世等人的木乃伊上,可以發(fā)現(xiàn)天花留下的疤痕。
天花原來(lái)只在“舊世界”(亞洲、歐洲和非洲)流行,在17、18世紀(jì),它是西方最嚴(yán)重的傳染病,但是在歷史上的影響卻比不上鼠疫,這可能是因?yàn)槠涫芎φ咭詢和癁橹鳎s1/10的兒童因天花夭折),活下來(lái)的成年人大多已有了免疫力。
但是當(dāng)歐洲殖民者在15世紀(jì)末登上新大陸的時(shí)候,情況就不同了。歐洲殖民者給新大陸原住民帶去了多種從未遇到過(guò)、因而不具有任何免疫力的傳染病,其中最致命的一種就是天花。為什么科爾特斯率領(lǐng)300名西班牙殖民者能夠征服有2500萬(wàn)人口的阿茲臺(tái)克帝國(guó)(現(xiàn)墨西哥)?靠的秘密武器就是天花:阿茲臺(tái)克人俘虜?shù)囊幻靼嘌朗勘恍胰旧狭颂旎ā?0年內(nèi),阿茲臺(tái)克人口減少到650萬(wàn)人,生存者也喪失了斗志,一個(gè)強(qiáng)大的帝國(guó)就此消亡。另一個(gè)強(qiáng)大的帝國(guó)印加帝國(guó)(現(xiàn)秘魯及周邊國(guó)家)也因?yàn)樘旎餍卸黄に_羅帶著180名西班牙殖民者輕而易舉地征服。北美的殖民者則有意將天花傳給印第安人,給他們送去天花患者用過(guò)的毯子。在天花的肆虐下,幾個(gè)原先有數(shù)百萬(wàn)人口的主要印第安部落減少到只剩數(shù)千人或完全滅絕。在與殖民者接觸之前,美洲原住民大約有兩三千萬(wàn)人口,而到16世紀(jì)末,只剩下100萬(wàn)人。
天花是感染天花病毒引起的,無(wú)藥可治,但是一旦得過(guò)天花而生存下來(lái),體內(nèi)就有了對(duì)抗天花病毒的免疫力,不容易再得天花。這一點(diǎn)很早就被人們認(rèn)識(shí)到,在古代中國(guó)和其他國(guó)家,都有人嘗試?yán)眠@個(gè)特點(diǎn)預(yù)防天花:從天花病人的傷口采疫苗接種到健康人身上。但是這容易引起嚴(yán)重副作用乃至死亡。
1798年,英國(guó)醫(yī)生琴納首創(chuàng)接種牛痘。但是種痘并沒(méi)有得到大力推廣,在種痘發(fā)明150年后,世界上每年仍然有約5000萬(wàn)人得天花。直到1967年,世界衛(wèi)生組織發(fā)起了消滅天花運(yùn)動(dòng)。1977年,最后一例自然發(fā)生的天花發(fā)生在索馬里。1978年英國(guó)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生事故,有兩名工作人員染上天花???這是天花退出地球舞臺(tái)之前的最后插曲。1980年世界衛(wèi)生大會(huì)正式宣布天花被完全消滅,天花病毒在自然界已不存在,只有美國(guó)和俄羅斯的實(shí)驗(yàn)室還保存著樣本。
3.歷史上死亡人數(shù)最多的一次瘟疫是流感
歷史上死亡人數(shù)最多的一次瘟疫既不是鼠疫也不是天花,而是幾乎人人都得過(guò)的流行性感冒。
1918年,一場(chǎng)致命的流感席卷全球,造成了2000萬(wàn)到5000萬(wàn)人死亡。盡管這場(chǎng)流感在美國(guó)被稱為“西班牙女士”,但是它似乎首先起源于美國(guó),有可能是從豬身上傳播的。在那一年,近1/4的美國(guó)人得了流感,導(dǎo)致50多萬(wàn)人死亡,幾乎一半的死者是健康的年輕人。平時(shí)流行的流感雖然沒(méi)有這么致命,但是平均每年在美國(guó)也導(dǎo)致11萬(wàn)多人住院,3.4萬(wàn)人死亡。作為一種由病毒引起的傳染病,流感沒(méi)有特效藥可治,可以注射流感疫苗預(yù)防,有效率為70%?90%。由于流感病毒極其容易發(fā)生變異,每年流行的流感病毒類型不一樣,因此必須每年注射疫苗才能發(fā)揮作用。
4.人類戰(zhàn)勝疾病的速度越來(lái)越快
兩個(gè)世紀(jì)以來(lái),人類戰(zhàn)勝疾病的速度越來(lái)越快,能力也越來(lái)越強(qiáng)。法國(guó)著名科學(xué)家巴斯德在1885年發(fā)明了狂犬病疫苗,征服了狂犬病,震驚了整個(gè)歐洲。結(jié)核病是一種古老的疾病,我國(guó)古代稱其為“癆病”。1882年,德國(guó)醫(yī)生科赫運(yùn)用先進(jìn)的細(xì)菌學(xué)技術(shù)分離出了結(jié)核桿菌,1884年又分離出了霍亂桿菌。1944年,美國(guó)人發(fā)明了鏈霉素……多種疫苗的研制成功是人類與傳染病斗爭(zhēng)的重大成果。1921年,預(yù)防結(jié)核病的卡介苗脫穎而出;1928年,世界上第一種抗生素青霉素應(yīng)用于治療;同年,一種治療百日咳的疫苗誕生。
在消滅了天花之后,世界衛(wèi)生組織又制定了2000年在全球消滅小兒麻痹癥、麻風(fēng)病、麥地那龍線蟲(chóng)病等傳染病的計(jì)劃。其中較為成功的是消滅小兒麻痹癥,目前在絕大多數(shù)國(guó)家(包括中國(guó))都已消滅,只剩下10個(gè)國(guó)家,數(shù)百個(gè)病例。
人類同傳染病的斗爭(zhēng)是無(wú)止境的。盡管我們已消滅或基本消滅了許多種在歷史上作惡多端的傳染病,但是即使在醫(yī)學(xué)最發(fā)達(dá)的國(guó)家,也還不能完全避免傳染病的威脅。由于濫用抗生素導(dǎo)致抗藥性病菌的出現(xiàn),有可能使治療某些傳染病變得困難。而且新的致命性傳染病會(huì)隨時(shí)出現(xiàn),例如艾滋病、埃博拉病毒、軍團(tuán)菌、西尼羅病毒、瘋牛病以及最近出現(xiàn)的非典,都能引起恐慌或造成重大社會(huì)問(wèn)題。比如,近幾年多次在非洲爆發(fā)的埃博拉出血熱,已使近千名患者死亡,死亡率近半。環(huán)球旅行的便利更增加了傳染病在世界范圍內(nèi)傳播的機(jī)會(huì)和速度。恐怖分子用生物武器人為制造致命瘟疫的威脅也不能排除。瘟神的挑戰(zhàn)無(wú)休無(wú)止,我們不能放松警惕。在與瘟神的作戰(zhàn)中,人類也許無(wú)法獲得全盤(pán)的勝利,但是卻能夠贏得一場(chǎng)又一場(chǎng)的戰(zhàn)役,而我們手中最強(qiáng)大的武器,是科學(xué)方法和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)。

P7 SARS偷襲
傳染性非典型肺炎,又稱嚴(yán)重急性呼吸綜合征簡(jiǎn)稱SARS,是一種因感染SARS相關(guān)冠狀病毒而導(dǎo)致的以發(fā)熱、干咳、胸悶為主要癥狀,嚴(yán)重者出現(xiàn)快速進(jìn)展的呼吸系統(tǒng)衰竭,是一種新的呼吸道傳染病,極強(qiáng)的傳染性與病情的快速進(jìn)展是此病的主要特點(diǎn)。
患者為重要的傳染源,主要是急性期患者,此時(shí)患者呼吸道分泌物、血液里病毒含量十分高,并有明顯癥狀,如打噴嚏等易播散病毒。SARS冠狀病毒主要通過(guò)近距離飛沫傳播、接觸患者的分泌物及密切接觸傳播,是一種新出現(xiàn)的病毒,人群不具有免疫力,普遍易感。
此病病死率約在15%左右,主要是冬春季發(fā)病。其發(fā)病機(jī)制與機(jī)體免疫系統(tǒng)受損有關(guān)。病毒在侵入機(jī)體后,進(jìn)行復(fù)制,可引起機(jī)體的異常免疫反應(yīng),由于機(jī)體免疫系統(tǒng)受破壞,導(dǎo)致患者的免疫缺陷。同時(shí)SARS病毒可以直接損傷免疫系統(tǒng)特別是淋巴細(xì)胞。

二、像科學(xué)家一樣開(kāi)展研究:科學(xué)探究
P8 第1段
生物課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取生物科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法而進(jìn)行的各種活動(dòng)?茖W(xué)探究通常包括:提出問(wèn)題、作出假設(shè)、制定計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論和表達(dá)、交流。將科學(xué)探究引入義務(wù)教育階段生物課程的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn),是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改變,使學(xué)生能主動(dòng)地獲取生物科學(xué)知識(shí),體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程與科學(xué)方法,形成一定的科學(xué)探究能力和科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀,培養(yǎng)創(chuàng)新精神。
科學(xué)探究能力和對(duì)科學(xué)探究的理解是在學(xué)生探究性學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的,這就需要組織學(xué)生進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)。教師應(yīng)積極提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生親自嘗試和實(shí)踐,并將科學(xué)探究的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)盡可能滲透到各主題內(nèi)容的教學(xué)活動(dòng)中。教師在引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)探究活動(dòng)時(shí)不僅應(yīng)讓學(xué)生參加科學(xué)探究的某些方面的活動(dòng),也應(yīng)該注意讓學(xué)生有機(jī)會(huì)參與若干完整的探究活動(dòng),培養(yǎng)科學(xué)探究能力。
探究過(guò)程要素學(xué)習(xí)要求 達(dá)成目標(biāo)
提出科學(xué)問(wèn)題 在觀察、調(diào)查、閱讀等情境中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,嘗試提出可以通過(guò)科學(xué)探究來(lái)解決的問(wèn)題。 能對(duì)自然現(xiàn)象產(chǎn)生好奇心,提出可能通過(guò)科學(xué)探究解決的問(wèn)題;
領(lǐng)會(huì)提出問(wèn)題的途徑和方法;
理解提出問(wèn)題對(duì)科學(xué)探究的意義。
進(jìn)行猜想和假設(shè) 收集相關(guān)信息,將已有的科學(xué)知識(shí)和問(wèn)題相聯(lián)系,嘗試提出可檢驗(yàn)的猜想和假設(shè)。 能針對(duì)所提出的問(wèn)題依據(jù)已有的科學(xué)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn),通過(guò)思考作出猜想和假設(shè);
了解猜想和假設(shè)在科學(xué)探究中的作用。
制定計(jì)劃,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 選擇取得證據(jù)的途徑和方法,決定收集證據(jù)的范圍和要求,以及所需的相關(guān)材料、儀器、設(shè)備和技術(shù)等,并制定相應(yīng)的計(jì)劃。 能針對(duì)探究目的和條件,選擇合適的方法(實(shí)驗(yàn)、調(diào)查、訪問(wèn)、資料查詢等);
考慮影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要因素,能確定需要測(cè)量的量,并采用適當(dāng)?shù)姆椒ǹ刂谱兞浚?
理解制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)探究的意義。
觀察與實(shí)驗(yàn),獲取事實(shí)與證據(jù) 使用有關(guān)設(shè)備和材料進(jìn)行調(diào)查、檢索、觀察、測(cè)量和實(shí)驗(yàn);安全地操作;記錄觀察和測(cè)量的結(jié)果。 能使用基本儀器進(jìn)行安全操作;
能從多種信息源中選擇有關(guān)信息;
能進(jìn)行一系列觀察、比較和測(cè)量;
會(huì)記錄和處理觀察、測(cè)量的結(jié)果;
理解實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)探究的作用。
檢驗(yàn)與評(píng)價(jià) 分析、處理觀察、測(cè)量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,與猜想和假設(shè)進(jìn)行比較,作出解釋;
收集更多的證據(jù)支持解釋,檢查解釋及過(guò)程、方法上是否存在問(wèn)題,必要時(shí)提出改進(jìn)措施。將證據(jù)與科學(xué)知識(shí)建立聯(lián)系,得出基本符合證據(jù)的解釋;
能注意與預(yù)想結(jié)果不一致的現(xiàn)象,并作出簡(jiǎn)單的解釋;
能提出改進(jìn)工作方法的具體建議;
了解科學(xué)探究需要運(yùn)用科學(xué)原理、模型和理論
表達(dá)與交流 書(shū)寫(xiě)探究報(bào)告,并以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行交流。 能用語(yǔ)言、文字、圖表、模型等方式表述探究的過(guò)程和結(jié)果;
能傾聽(tīng)和尊重他人提出的不同觀點(diǎn)和評(píng)議,并交換意見(jiàn);
認(rèn)識(shí)表達(dá)和交流對(duì)科學(xué)探究的意義;
認(rèn)識(shí)探究的成果可能對(duì)科學(xué)決策產(chǎn)生積極的影響。

拓展閱讀
一、傳染病
傳染病,即傳染性疾病,是由病原體引起的,能在人與人、動(dòng)物與動(dòng)物或人與動(dòng)物之間相互傳染的疾病。它是許多種疾病的總稱。
  傳染病一般要經(jīng)過(guò)潛伏期、前驅(qū)期、發(fā)病期、恢復(fù)期幾個(gè)階段。
  傳染病的特點(diǎn)
①有病原體:每一種傳染病都有它特異的病原體,包括微生物和寄生蟲(chóng)。比如瘧疾的病原體是瘧原蟲(chóng),艾滋病的病原體是艾滋病毒。病原體主要分為細(xì)菌、病毒(比細(xì)菌小、無(wú)細(xì)胞結(jié)構(gòu))、真菌(癬的病原體)和寄生蟲(chóng)。
  ②有傳染性:傳染病的病原體可以從一個(gè)人經(jīng)過(guò)一定的途徑傳染給另一個(gè)人。每種傳染病都有比較固定的傳染期,排出病原體,污染環(huán)境,傳染他人。
 、塾忻庖咝裕捍蠖鄶(shù)患者在疾病痊愈后,都可產(chǎn)生不同程度的免疫力。機(jī)體感染病原體后可以產(chǎn)生特異性免疫。感染后免疫屬于自動(dòng)免疫。
 、芸梢灶A(yù)防:通過(guò)控制傳染源,切斷傳染途徑,增強(qiáng)人的抵抗力等措施,可以有效地預(yù)防傳染病的發(fā)生和流行。
 、萦辛餍胁W(xué)特征:傳染病能在人群中流行,其流行過(guò)程受自然因素和社會(huì)因素的影響,并表現(xiàn)出多方面的流行特征! 
傳染病能夠在人群中流行,必須同時(shí)具備三個(gè)基本環(huán)節(jié):①傳染源;②傳播途徑;③易感人群。缺少其中任何一個(gè)環(huán)節(jié),傳染病就流行不起來(lái)。預(yù)防傳染病的一般措施也就針對(duì)這三個(gè)方面。
傳染病的分類
  中華人民共和國(guó)傳染病防治法規(guī)定管理的傳染病分為甲類、乙類和丙類。
  甲類傳染病是指:鼠疫、霍亂。
乙類傳染病是指:病毒性肝炎、細(xì)菌性和阿米巴性痢疾、傷寒和副傷寒、艾滋病、淋病、梅毒、脊髓灰質(zhì)炎、麻疹、百日咳、白喉、流行性腦脊髓膜炎、猩紅熱、流行性出血熱、狂犬病、鉤端螺旋體病、布魯氏菌病、炭疽、流行性和地方性斑疹傷寒、流行性乙型腦炎、黑熱病、瘧疾、登革熱。
  丙類傳染病是指:肺結(jié)核、血吸蟲(chóng)病、絲蟲(chóng)病、包蟲(chóng)病、麻風(fēng)病、流行性感冒、流行性腮腺炎、風(fēng)疹、新生兒破傷風(fēng)、急性出血性結(jié)膜炎、除霍亂、痢疾、傷寒和副傷寒以外的感染性腹瀉病。

二、什么是流感
  流行性感冒簡(jiǎn)稱流感,是由流感病毒引起的一種呼吸道急性傳染病,不少人不止一次患流感而甚為不解,這是因?yàn)椴《究乖宰儺愄欤鞲胁《井a(chǎn)生的相應(yīng)免疫物質(zhì),與新感染的變化的新流感病毒對(duì)不上號(hào),達(dá)不到有效的免疫效果。正因?yàn)檫@個(gè)緣故,現(xiàn)行流感疫苗在預(yù)防時(shí)間上也相對(duì)局限,不夠理想。
  流感是一種呼吸道急性傳染病,顧名思義病人的飛沫是主要帶病毒傳播途徑。但是近些年來(lái)國(guó)外科學(xué)證明,通過(guò)玩具、手帕等經(jīng)手接觸傳播也很重要。如有個(gè)試驗(yàn)以兩個(gè)健康人與兩個(gè)流感初期患者帶上口罩在一起洗牌打撲克,玩上幾小時(shí)后,發(fā)現(xiàn)過(guò)段日子(相當(dāng)于流感潛伏期)兩名健康人也患上流感。在洗手液中證明有流感病毒。所以,在節(jié)日娛樂(lè)中,無(wú)論撲克、打牌均要注意對(duì)方有無(wú)傳染性疾病,這也是一項(xiàng)“節(jié)日文化”內(nèi)容和保健舉措。
  由于人類對(duì)流感普遍易感,加之患流感后的免疫時(shí)間不長(zhǎng)于3年,流感成了一種常見(jiàn)病和多發(fā)病種。典型病例潛伏期為2-4日,以體溫急速上升而起病,24小時(shí)體溫達(dá)高峰(38-40℃),逐漸出現(xiàn)中毒型、胃腸型等類型,無(wú)并發(fā)癥時(shí)在7-10日內(nèi)恢復(fù)。
  根據(jù)臨床表現(xiàn),流感可分為單純型、肺炎型、中毒型、胃腸型等類型,單純型流感最為常見(jiàn),患者有頭痛、怕冷、乏力、面紅及全身酸痛等癥狀。體溫可達(dá)39-40℃,持續(xù)2-3日后漸降,各種癥狀在一周后消失。肺炎型流感主要發(fā)生在老年、幼兒,起始如單純型流感,1-2日后癥狀加重,高熱不退,咳嗽加劇烈,氣促發(fā)紺,吐血性痰,兩肺出現(xiàn)濕性羅音,X線檢查兩肺顯絮狀陰影?咕运幬餆o(wú)效,有肺水腫危象。中毒型流感具有神經(jīng)系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)損害。臨床上表現(xiàn)高熱不退,神志昏迷,腦膜刺激癥狀,小兒可出現(xiàn)抽搐。胃腸型流感則有腹瀉、嘔吐、惡心等癥狀,約2-3日即可停止轉(zhuǎn)向康復(fù)。孕婦流感尢以晚期妊娠危害為大,不僅癥狀重,容易發(fā)生肺并發(fā)病,而且容易招致胎兒死亡。八十年代香港流感流行時(shí)曾報(bào)告過(guò)圍產(chǎn)期死亡率明顯上升,活存小兒白血病發(fā)病率上升的事例。
  從我國(guó)流感發(fā)病資料來(lái)看,流感以5-20歲年齡組發(fā)病率較高。因此,做好兒童、學(xué)生和青年預(yù)防十分重要。從職業(yè)來(lái)看,又以服務(wù)性行業(yè)、工人的發(fā)病率較高。對(duì)一些老人、孕婦更應(yīng)加意防護(hù)。而且要特別注意流感在醫(yī)院內(nèi)感染和傳播,做好陪客的管理和健康教育工作。發(fā)生流感流行時(shí),醫(yī)院兒科、婦產(chǎn)科、嬰兒室、心臟病室應(yīng)謝絕探病。
  金剛烷胺對(duì)預(yù)防A型流感病毒有一定效果。成人預(yù)防用量每日口服200毫克,分2次服用。小兒按每公斤體重服4-5毫克計(jì)量。預(yù)防流感最為簡(jiǎn)便確實(shí)的辦法是戴口罩,但須由七層紗布制成,每日洗換,經(jīng)驗(yàn)表明,以洗過(guò)口罩濾病毒效果最為好。健康人戴口罩可避免感染,而病人戴口罩可避免傳給家人及周?chē)巳骸A鞲胁∪说氖尘、手帕等均?yīng)煮沸消毒,居室應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)換氣,或用乳酸熏蒸(按每100立米空間,用4毫升乳酸量計(jì))。
  在流感流行期間,應(yīng)減少大型室內(nèi)活動(dòng),盡量不帶兒童去劇院等公共場(chǎng)所娛樂(lè),不串門(mén)訪友為宜。

三、抗生素應(yīng)合理使用
抗生素概述
  抗生素,嚴(yán)格意義上講,就是在非常低濃度下對(duì)所有的生命物質(zhì)有抑制和殺滅作用的藥物。比如說(shuō)我們針對(duì)細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)甚至抗腫瘤的藥物都屬于抗生素的范疇。但我們?cè)谌粘I詈歪t(yī)療當(dāng)中所指的抗生素主要是針對(duì)細(xì)菌、病毒微生物的藥物它的種類是相當(dāng)多的。大概可以分成十余種大類。在臨床上常用的應(yīng)該有一百多品種,比如我們常用的青霉素一類有很多的品種。頭孢菌素、紅霉素類也有很多種。每一種類都有自己的特點(diǎn),在使用時(shí)針對(duì)不同的的疾病、人群、細(xì)菌等,所以應(yīng)該按照不同的人群、疾病來(lái)予以適當(dāng)?shù)剡x用。
  抗生素按它的定義講,是在很低的濃度下面能夠殺滅生命體,比如細(xì)菌和病毒。能夠殺滅生命體的東西是比較多的,比如家里使用的消毒的東西也能殺滅生命體但只能叫消毒劑,這種消毒劑不能用在人體里面,只能用在體外的環(huán)境消毒使用?股厥窃诤艿蜐舛认虏⑶夷軌蛟谌梭w里面使用的毒性比較低安全性比較高的藥物?股氐淖饔镁褪菤绺腥疚覀兊奈⑸铮康氖前巡≡w殺滅,控制疾病,以最終治療疾病。
抗生素與抗菌藥和消炎藥的區(qū)別
  抗生素的品種繁多使用廣泛,在普通人群中間的知名度很高,這樣就造成了它在名稱方面比較混亂的狀態(tài)。長(zhǎng)期以來(lái),不光在普通民眾,甚至在一些專業(yè)人員對(duì)嚴(yán)格的抗生素的界定都不是非常有把握。老百姓一般所指的消炎藥估計(jì)就是抗生素,但實(shí)際上嚴(yán)格意義上講消炎藥和抗生素應(yīng)該是不同的兩類藥物。我們所用的抗生素不是直接針對(duì)炎癥來(lái)發(fā)揮作用的,而是針對(duì)引起炎癥的微生物,是殺滅微生物的,而消炎藥是針對(duì)炎癥的,比如常用的阿斯匹林等等非甾體類消炎鎮(zhèn)痛藥?咕幒涂股厥鞘裁搓P(guān)系呢?他們是大范圍和小范圍的關(guān)系?股厥轻槍(duì)所有能夠醫(yī)治殺滅的生命體,包括細(xì)菌、病毒、寄生蟲(chóng)、腫瘤細(xì)胞等,抗菌藥物主要是殺滅細(xì)菌的。因?yàn)槟芤鹑梭w感染的,除了細(xì)菌以外還有很多的微生物,比如去年流行的非典,它是病毒感染,需要用抗病毒的藥物,抗病毒和抗細(xì)菌的藥物都可以算在抗生素的范疇里面去。抗生素是比較廣義的,而抗菌藥物是比較專一的。
我國(guó)抗生素的使用現(xiàn)狀
  臨床上基本每一個(gè)科室,每一個(gè)專業(yè)的醫(yī)生都在使用抗生素,它的使用率是非常高,對(duì)于感染,包括病毒感染,細(xì)菌的感染,寄生蟲(chóng)的感染,支原體、衣原體等微生物感染都需要使用抗生素。我們平常的很多疾病也確實(shí)屬于感染性疾病,如普通的感冒,上呼吸道的感染,泌尿道的感染,皮膚的感染,但他們引起的感染原是不同的,上呼吸道80-90%是病毒感染,而泌尿道的是細(xì)菌感染。如果是病毒感染我們要用抗病毒的抗生素,如果是細(xì)菌感染就要用抗細(xì)菌的抗生素。在醫(yī)院里抗生素的使用占總量的30-50%。其中一部分是需要使用的,另外一部分屬于不合理使用。除了醫(yī)院,老百姓的家里都會(huì)有抗生素存在,藥店里的很大一部分也是抗生素。在我國(guó)抗生素的使用是非常廣泛的,其中肯定有很多不合理之處,這就需要進(jìn)行嚴(yán)格的、科學(xué)的指導(dǎo)管理。
    抗生素的不規(guī)范使用,一個(gè)方面是引起細(xì)菌耐藥,細(xì)菌耐藥產(chǎn)生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于我們新藥開(kāi)發(fā)的速度。長(zhǎng)此以往,我們可能會(huì)退回到七、八十年代以前的狀態(tài),沒(méi)有抗生素使用,人類將再一次面臨很多感染性疾病的威脅。比如,結(jié)核病是結(jié)核桿菌引起的傳染病,很多年前大家覺(jué)得控制得非常好,但是現(xiàn)在耐藥的結(jié)核菌非常多,治療起來(lái)就很困難。這就可能引起死亡率的增加,而且治療耐藥性結(jié)核花費(fèi)的社會(huì)資源是治療一個(gè)非耐藥結(jié)核的十倍以上,造成的社會(huì)負(fù)擔(dān)是非常重的。第二個(gè)方面,抗生素也是藥物,進(jìn)入人體以后發(fā)揮治療效果的同時(shí)也會(huì)引起很多的不良反應(yīng)。用的藥物越多,引起不良反應(yīng)的機(jī)會(huì)越高。我國(guó)藥物不良反應(yīng)監(jiān)測(cè)中心的記錄顯示,我們國(guó)家的藥物不良反應(yīng)三分之一是由抗生素引起的,這個(gè)比例和抗生素的使用比例是一致的?股氐姆N類比較多,引起的不良反應(yīng)或者是嚴(yán)重的不良反應(yīng)涉及到了身體的每一個(gè)系統(tǒng),所以抗生素的合理使用是迫在眉睫需要解決的問(wèn)題。

典型例題解析
例1、閱讀下述材料,回答相關(guān)問(wèn)題:
我國(guó)第一個(gè)《抗菌藥物臨床應(yīng)用指導(dǎo)原則》自2004年11月開(kāi)始執(zhí)行。衛(wèi)生部發(fā)布該原則的目的是為了指導(dǎo)醫(yī)師合理規(guī)范地使用抗菌藥物,保障患者用藥安全。
(1)抗菌藥不合理使用的現(xiàn)象普遍存在,如長(zhǎng)期或過(guò)量使用抗病藥,可能導(dǎo)致病菌 增強(qiáng)。在此過(guò)程中,抗生素起 作用,其實(shí)質(zhì)是 。
(2)現(xiàn)已從臨床上獲得某疾病的致病菌株(已知其代謝類型為異養(yǎng)需氧型)。某研究性學(xué)習(xí)小組為了研究“抗生素單獨(dú)與聯(lián)合使用對(duì)該致病菌株的影響”時(shí),制定了實(shí)驗(yàn)方案(供選抗生素:青霉素、頭孢霉素;其他實(shí)驗(yàn)用具根據(jù)需要選擇)。
①你認(rèn)為該研究方案主要包括的內(nèi)容有:
(至少寫(xiě)出三項(xiàng))。
②簡(jiǎn)述該研究的主要意義: 。
③請(qǐng)進(jìn)一步完成該實(shí)驗(yàn)的相關(guān)步驟:
第一步:配制細(xì)菌培養(yǎng)基四只編號(hào)為A、B、C、D,并利用高壓蒸氣滅菌。
第二步:
。
第三步:
。
結(jié)果預(yù)測(cè)及相應(yīng)結(jié)論(至少寫(xiě)出二種):

。
【點(diǎn)評(píng)】本題是屬于實(shí)驗(yàn)性質(zhì)很強(qiáng)的研究課題,既考查了制定課題研究的初步方案、課題意義,又著重考查了實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程,要求學(xué)生在全面理解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,能進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)做出相應(yīng)的預(yù)測(cè)及結(jié)論,難度系數(shù)比較高。題干中只有兩種抗生素,所以理論上就應(yīng)該有4個(gè)培養(yǎng)基,一個(gè)只涂上菌液作為對(duì)照,兩個(gè)分別涂上青霉素和頭孢霉素,分別觀察兩種抗生素單獨(dú)使用的效果,最后一個(gè)培養(yǎng)基上涂上兩種抗生素,來(lái)觀察兩種抗生素聯(lián)合使用的效果。如果學(xué)生理解了四個(gè)培養(yǎng)基的正確使用,那么問(wèn)題也就迎刃而解了。
【解答】(1)抗藥性 選擇 使抗藥基因在種群中頻率提高
(2)①研究目的、研究方法、研究計(jì)劃、結(jié)果預(yù)測(cè)、報(bào)告交流形式等(至少寫(xiě)出三項(xiàng))
②提高抗生素使用的針對(duì)性等
③第二步:將致病菌株培養(yǎng)液適當(dāng)稀釋后,各取1mL菌液均勻涂布在上述四只培養(yǎng)基中,向A中全部涂
布少量青霉素、向B中全部涂布少量頭孢霉素、向C中同時(shí)全部涂布少量的青霉素和頭孢霉素。
第三步:將A、B、C、D四只培養(yǎng)皿一起置于適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后。觀察各培養(yǎng)基中致病菌生長(zhǎng)
狀況(菌落)。
結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論:
若A、B、C三只培養(yǎng)基中細(xì)菌生長(zhǎng)狀況較D培養(yǎng)基中的細(xì)菌生長(zhǎng)狀況差,說(shuō)明抗菌素具有抑菌作用
①若C培養(yǎng)基中細(xì)菌生長(zhǎng)狀況較A、B培養(yǎng)基中的細(xì)菌生長(zhǎng)狀況都要好,說(shuō)明單獨(dú)使用抗菌素的抑制好于聯(lián)合使用。
②若C培養(yǎng)基中細(xì)菌生長(zhǎng)狀況較A、B培養(yǎng)基中的細(xì)菌生長(zhǎng)狀況都要差,說(shuō)明抗生素單獨(dú)使用的影響不如混合使用的效果好。
③若C培養(yǎng)基中細(xì)菌生長(zhǎng)狀況與A、B培養(yǎng)基中的細(xì)菌生長(zhǎng)狀況差的相近,說(shuō)明抗生素混合與否,與抗生素的作用效果無(wú)關(guān)
【總結(jié)】本題的關(guān)鍵是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確理解,從而才能得到相應(yīng)的結(jié)果預(yù)測(cè)與結(jié)論。

例2、目前在上海市中學(xué)開(kāi)展研究性學(xué)習(xí),對(duì)中學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的發(fā)展起了積極的作用。在學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生興趣盎然。下面列出了學(xué)生的三個(gè)研究課題名稱:
課題一:上海市民加入“中華骨髓庫(kù)”心態(tài)的剖析;
課題二:上海地區(qū)降雨酸度的調(diào)查研究。
請(qǐng)選擇上述兩個(gè)課題中的一個(gè)作為你的課題,并回答如下問(wèn)題:
(1)寫(xiě)出所選課題名稱,并簡(jiǎn)單陳述選題的理由。
(2)簡(jiǎn)要列出你的研究計(jì)劃與研究方法。
(3)該課題最終的成果形式是: 。
【點(diǎn)評(píng)】本題考查制定課題研究的初步計(jì)劃。研究課題的確定,必須遵循需要性原則、可行性原則、科學(xué)性原則。對(duì)課題的意義可以從社會(huì)的需要和自身素質(zhì)的提高兩方面考慮。根據(jù)所選擇的課題,制定研究計(jì)劃與研究方法。最后的研究成果大都以調(diào)查報(bào)告、交流報(bào)告等形式呈現(xiàn)。
【解答】(1)名稱和理由:
《課題一》課題名稱:上海市民加入“中華骨髓庫(kù)”心態(tài)的剖析。
選擇理由:課題意義、興趣、具備一定的研究條件等。
《課題二》課題名稱:上海地區(qū)降雨酸度的調(diào)查研究。
選擇理由:了解上海地區(qū)隨著工業(yè)廢氣的治理與城市綠化狀況的發(fā)展,降雨酸度的變化。
(2)計(jì)劃與方法:
《課題一》計(jì)劃:①確定調(diào)查對(duì)象、內(nèi)容、方式、途徑 ②查閱相關(guān)資料及開(kāi)展調(diào)查 ③數(shù)據(jù)分析,撰寫(xiě)報(bào)告。
方法:收集相關(guān)資料,問(wèn)卷調(diào)查及個(gè)別訪談等。
《課題一》計(jì)劃:①確定調(diào)查對(duì)象進(jìn)行調(diào)查(采用問(wèn)卷調(diào)查、實(shí)地觀察等方法) ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行測(cè)試 ③數(shù)據(jù)分析,撰寫(xiě)報(bào)告。
方法:①調(diào)查法(如:去環(huán)保部門(mén)查閱環(huán)境檢測(cè)年報(bào)等資料,收集有關(guān)資料) ②實(shí)測(cè)法(如:選點(diǎn)對(duì)降雨酸度進(jìn)行實(shí)地測(cè)量,并與過(guò)去幾年加以比較)。
(3)成果形式:
課題一:調(diào)查報(bào)告,論文等。
課題二:調(diào)查報(bào)告或論文。
【總結(jié)】在課題研究的過(guò)程中,還要注重學(xué)生的語(yǔ)言文字表達(dá)能力

例3、某生物興趣小組開(kāi)展探究實(shí)驗(yàn),課題是:“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量與時(shí)間的變化關(guān)系”
實(shí)驗(yàn)材料:
菌種和無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液、試管、血球計(jì)數(shù)板(2 mm×2 mm方格)、滴管、顯微鏡等。
酵母菌的顯微計(jì)數(shù)方法:
1.血球計(jì)數(shù)板:是帶有微小方格刻度的玻璃片,用于在顯微鏡下對(duì)血細(xì)胞、微生物的計(jì)數(shù)。
2.將含有酵母菌的培養(yǎng)液滴在計(jì)數(shù)板上,計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量,再以此為根據(jù),估算試管中的酵母菌總數(shù)。連續(xù)觀察7天,并記錄每天的數(shù)值。
根據(jù)以上敘述回答下列問(wèn)題:
(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí),該課題的實(shí)驗(yàn)假設(shè)是:開(kāi)始在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中,酵母菌呈J型增長(zhǎng) ,隨著時(shí)間的推移, ,酵母菌呈S型增長(zhǎng)。
(2)本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有另設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),原因是 。該實(shí)驗(yàn)是否需要重復(fù)實(shí)驗(yàn)?_____________________,試解釋原因____________________________。
(3)在吸取培養(yǎng)液制片前,要輕輕震蕩幾次試管,原因是_____________________。如果一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌過(guò)多,難以數(shù)清,應(yīng)當(dāng)采取的措施是_____________________。
對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌,應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)數(shù)?____________________________。
(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)表格處理實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。
(5)在該實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)你對(duì)影響酵母菌種群生長(zhǎng)的因素的推測(cè),進(jìn)一步確定一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)的課題:_________________________________________________。
【點(diǎn)評(píng)】在近幾年的高考中,純粹的課題考查從未出現(xiàn)過(guò),只不過(guò)實(shí)驗(yàn)的考查越來(lái)越課題化,越來(lái)越趨向于對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的探討,結(jié)果的預(yù)測(cè)。本題以此為出發(fā)點(diǎn),綜合考查學(xué)生的生物學(xué)功底以及實(shí)驗(yàn)技能。第一小題要求學(xué)生理解酵母菌S型曲線的意義。第二小題要求學(xué)生理解對(duì)照的真正含義。第三小題考查微生物計(jì)數(shù)法。第四小題的表格設(shè)計(jì)要注意題干中的“連續(xù)觀察7天”,才能符合題意。第五小題的課題設(shè)定仍要立足于酵母菌的種群數(shù)量變化。
【解答】(1)環(huán)境中資源和空間逐漸變得有限
(2)該實(shí)驗(yàn)在時(shí)間上形成前后自身對(duì)照 需要 為了提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性
(3)使酵母菌分布均勻 增加稀釋倍數(shù) 上下和左右只計(jì)一邊線上菌體
(4)
時(shí)間(天)
次數(shù)1234567
1
2
3
平均
(5)酵母菌的種群數(shù)量與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(代謝廢物或pH或溶氧等)的變化關(guān)系
【總結(jié)】本課題以一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查,只在題目的最后要求學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上再確定一個(gè)研究課題。

知識(shí)結(jié)構(gòu)
【知識(shí)點(diǎn)圖表】

【學(xué)法指導(dǎo)】
1.通過(guò)了解煙草的怪病、可怕的瘟疫、SARS偷襲三則故事,來(lái)了解科學(xué)家們征服致病病毒的辛苦歷程。
2.了解科學(xué)探究的基本過(guò)程,并加以學(xué)習(xí)。
3.結(jié)合實(shí)際情況,進(jìn)行科學(xué)探究。

教材習(xí)題參考答案
1.這種說(shuō)法有道理。流感病毒是一種變異力極強(qiáng)的病原體,每一年的流行類型都會(huì)有所不同,世界衛(wèi)生組織每年預(yù)測(cè)出將會(huì)出現(xiàn)的新流感毒株類型后,就會(huì)作出相應(yīng)的判斷并向世人公布新的流感疫苗組份,生產(chǎn)商根據(jù)這些流感疫苗組份確定疫苗生產(chǎn)的種類和規(guī)模,最終制成成劑,發(fā)布到市場(chǎng)上。在我國(guó)的北方,每年接種流感疫苗的最佳季節(jié)是在9月份。接種流感疫苗后,人體會(huì)在兩周后產(chǎn)生流感病毒抗體,抵抗每年從10月開(kāi)始至次年3月的流感流行季節(jié)。每次接種流感疫苗的效力大約會(huì)持續(xù)一年,并且每年接種的流感疫苗病毒株都不相同,因此,接種流感疫苗應(yīng)該每年持續(xù)。
2.科學(xué)探究的基本過(guò)程是提出問(wèn)題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、分析證據(jù)、得出結(jié)論。

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