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1、第1章 演化的自然第1節(jié) 人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)原始的海洋曾經(jīng)孕育出無數(shù)微小的生命;曾經(jīng)盛極一時(shí)的恐龍只能在堅(jiān)硬的巖石中留下它們的身影;這一切都在傾訴著不斷演化的自然界的故事。地球是怎樣誕生的?生物又是怎樣演化的?宇宙是什么?淮南子原道訓(xùn)注:“四方上下曰宇,古往今來曰宙,以喻天地。”即宇宙是天地萬物的總稱。也就是空間為“宇”,時(shí)間為“宙”。人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)進(jìn)程,先從地球開始,再?gòu)牡厍蛏煺沟教栂担M(jìn)而延展到銀河系,然后擴(kuò)展到河外星系、總星系。宇宙中有上千億的星系,平均每個(gè)星系又有上千億的恒星和各類天體。太陽系在宇宙中所占的空間只是極小的一部分。一、宇 宙宇宙是廣漠空間和存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱
2、。宇宙是怎樣誕生的?宇宙最終是否會(huì)走向終結(jié)?1.宇宙概念2.宇宙的起源傳說(1)我國(guó)古代“盤古開天辟地”的神話。宇宙原來是混沌的一團(tuán)氣,后來盤古用神斧把這一團(tuán)混沌氣劈開,輕的上升為天,重的下降為地,盤古死后,身體的各個(gè)部分成為天地間的萬物。(2)在西方的圣經(jīng)中記載了“上帝”創(chuàng)造了宇宙的神話。 相傳原始的宇宙漆黑一團(tuán),是上帝工作了六天分別創(chuàng)造出了天地、日月星辰、水火、草木果實(shí)、飛禽走獸以及人類萬物,上帝看這個(gè)世界山清水秀,鳥語花香,一切都十全十美了,于是在第七天停下了工作,安息了。同時(shí)賜福給這一天,并把這一天定為圣日。古代人為什么會(huì)對(duì)宇宙的起源形成這樣的認(rèn)識(shí)?古代人沒有理性思考,對(duì)宇宙的起源只是
3、猜測(cè)。都是臆想的,不切實(shí)際的。3.古代宇宙學(xué)說(1)中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的“早期蓋天說”。天圓如張蓋,地方如棋盤。早期的古希臘學(xué)者也有類似的看法。渾天說最初認(rèn)為:地球不是孤零零地懸在空中的,而是浮在水上;后來又有發(fā)展,認(rèn)為地球浮在氣中,因此有可能回旋浮動(dòng),這就是“地有四游”的樸素地動(dòng)說的先河。(2)中國(guó)戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的“渾天說”。蓋天說、渾天說這兩種宇宙觀,雖然已經(jīng)擺脫了神話的影響,但遠(yuǎn)沒有揭示宇宙的本質(zhì)。4.從“地心說”到“日心說”(1)托勒密的“地心說”。托勒密認(rèn)為,地球處于宇宙中心靜止不動(dòng),日、月、行星和恒星等所有天體都圍繞著地球在各自的圓形軌道上繞地球運(yùn)轉(zhuǎn),而恒星位于最外面的天球上,它們之間的相對(duì)位
4、置保持不變,同時(shí)作為一個(gè)整體在天空中轉(zhuǎn)動(dòng)。托勒密的“地心說”,否定了宇宙“蓋天說”等錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),這無疑是一個(gè)很大的進(jìn)步。這個(gè)學(xué)說的提出與基督教圣經(jīng)中關(guān)于天堂、人間、地獄的說法剛好吻合,得到了占統(tǒng)治地位的教廷的竭力支持。因而,“地心說”長(zhǎng)期居于統(tǒng)治地位?!暗匦恼f”不僅成為禁錮人們思想的工具,而且也阻礙了天文學(xué)的發(fā)展。16 世紀(jì),哥白尼用自制的簡(jiǎn)陋儀器經(jīng)過20 年的天文觀測(cè)與研究,建立了“日心說”。你能說說“地心說”進(jìn)步與不足之處嗎?(2)哥白尼的“日心說”。他否定了地球是宇宙的中心,認(rèn)為太陽是宇宙的中心,地球和行星是繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的,月球圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng),而最外層的恒星天球則與地心說并無本質(zhì)區(qū)別。
5、哥白尼的“日心說”闡明了天體運(yùn)行的現(xiàn)象,為人類認(rèn)識(shí)太陽系,進(jìn)而認(rèn)識(shí)地球的起源奠定了基礎(chǔ)。哥白尼提出“日心說”后,差不多經(jīng)過一個(gè)世紀(jì)才被人們接受。其間,伽利略利用自制的天文望遠(yuǎn)鏡,發(fā)現(xiàn)了可以支持日心說的新的天文現(xiàn)象,日心說才逐漸得到認(rèn)可。伽 利 略(15641642)伽利略是意大利偉大的物理學(xué)家和天文學(xué)家,他開創(chuàng)了近代實(shí)驗(yàn)科學(xué),為推翻經(jīng)院哲學(xué)對(duì)科學(xué)的禁錮、改變與加深人類對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的科學(xué)認(rèn)識(shí)奮斗了一生。他通過嚴(yán)密的科學(xué)觀察、研究,加以驗(yàn)證,出版了星際使者和關(guān)于太陽黑子的書信,發(fā)表了他對(duì)星空的觀測(cè)結(jié)果,轟動(dòng)了整個(gè)歐洲和學(xué)術(shù)界。1632年出版了關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界的對(duì)話,他還寫了關(guān)于兩門新
6、科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明的巨著?!叭招恼f”挑戰(zhàn)了長(zhǎng)期以來居于統(tǒng)治地位的“地心說”,因此遭到了教會(huì)勢(shì)力的殘酷鎮(zhèn)壓。為什么人們會(huì)感覺到太陽是東升西落,而大地是靜止不動(dòng)的呢?這是因?yàn)榈厍蛏系娜藗冞x擇地球?yàn)閰⒄瘴?,所以地球是靜止不動(dòng)的,而太陽是運(yùn)動(dòng)的。“日心說”中有關(guān)宇宙以太陽為中心的提法也是不正確的,用你知道的相關(guān)知識(shí)加以解釋。太陽不是處于宇宙的中心。太陽系屬于銀河系,太陽系也不在銀河系中心,銀河系也是眾多星系中的一個(gè),并非宇宙中心。5.宇宙的起源的證據(jù)星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)隨著時(shí)代的進(jìn)步,先進(jìn)科學(xué)儀器的發(fā)明,更加有利于觀察宇宙。哈勃望遠(yuǎn)鏡哈勃望遠(yuǎn)鏡拍到的星系哈勃眼中的宇宙 1929 年,哈勃根據(jù)自己的測(cè)量數(shù)據(jù)
7、,分析了24 個(gè)星系的速度和距離,發(fā)現(xiàn)距離越大的河外星系,對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)速度也越大。也就是說,所有的星系都在遠(yuǎn)離我們而去,星系離我們?cè)竭h(yuǎn),它的退行速度越快;星系間的距離在不斷地?cái)U(kuò)大。宇宙中的星系都以地球?yàn)橹行南蛲膺\(yùn)動(dòng)對(duì)嗎?不對(duì)。你是怎樣理解哈勃發(fā)現(xiàn)的關(guān)于星系運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)的?你能想象出宇宙中的星系在怎樣運(yùn)動(dòng)嗎?星系一直在運(yùn)動(dòng),一直在變化,宇宙在不斷地膨脹。1準(zhǔn)備一只氣球,在其表面畫上一些小圓點(diǎn)。2用打氣筒持續(xù)地向氣球充氣,使氣球不斷地脹大,如圖所示。3觀察氣球在脹大過程中各個(gè)小圓點(diǎn)間距離的變化。4如果這些小圓點(diǎn)代表星系,那么,這些原先靠得很近的星系之間的距離增大了嗎?1如圖1-6 所示,請(qǐng)你選定一個(gè)點(diǎn)
8、,看另外兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和快慢,如選A看B 和C 的運(yùn)動(dòng)方向和快慢是如何的?B和C都離A遠(yuǎn)去,C比B遠(yuǎn)離A快。 2假設(shè)宇宙在膨脹,那么原先緊鄰的星系分離的速度比遙遠(yuǎn)的星系分離速度快一些還是慢一些?緊鄰的星系分離速度慢一些。6.現(xiàn)代宇宙學(xué)說大爆炸宇宙論根據(jù)以上科學(xué)假設(shè),我們可以進(jìn)行這樣的推理:如果能將時(shí)間倒退,宇宙中的星系之間的距離必然縮小,最終會(huì)聚在一個(gè)點(diǎn)上。大爆炸宇宙論認(rèn)為,大約137 億年前,我們所處的宇宙被擠壓在一個(gè)“原始火球”中,那時(shí)的宇宙極小、極熱,又有極大的密度,宇宙就是在這個(gè)大火球的爆炸中誕生的。大爆炸后,宇宙迅速膨脹,現(xiàn)在的宇宙比100 億年前增大了100 多億倍,爆炸引起的宇宙
9、膨脹一直延續(xù)至今,并仍將延續(xù)下去。 大爆炸宇宙論為什么被人們廣為接受的一種宇宙起源學(xué)說?宇宙的膨脹有觀測(cè)事實(shí)的支持,又得到眾多科學(xué)家的理論闡釋。大爆炸宇宙論仍然遇到了不少的疑難問題。如為什么早期宇宙會(huì)有如此高的溫度?為什么宇宙在空間中的大尺度上會(huì)如此均勻?膨脹后的宇宙會(huì)不會(huì)坍縮?喬治伽莫夫喬治伽莫夫(19041968)是美籍俄裔著名的物理學(xué)家和天文學(xué)家。1946 年,伽莫夫與他的兩個(gè)學(xué)生拉爾夫阿爾菲和羅伯特赫爾曼一道,首次將相對(duì)論和化學(xué)元素生成理論引入宇宙學(xué),提出了熱大爆炸宇宙學(xué)模型。伽莫夫認(rèn)為:宇宙最初開始于高溫高密度的原始物質(zhì),溫度超過幾十億度,那時(shí)的宇宙中充滿的是輻射和基本粒子;隨著宇宙
10、膨脹,溫度逐漸下降,物質(zhì)逐漸凝聚成星云,再演化成今天的各種天體。霍 金史蒂芬霍金(19422018),英國(guó)人,當(dāng)代著名的科學(xué)思想家和杰出的理論物理學(xué)家。他提出的黑洞理論和宇宙無邊界的設(shè)想成了現(xiàn)代宇宙學(xué)的重要基石?;艚鸬挠钪鏌o邊界設(shè)想是這樣的:第一,宇宙是無邊的。第二,宇宙不是一個(gè)可以任意賦予初始條件或邊界的一般系統(tǒng)?;艚痤A(yù)言宇宙有兩種結(jié)局:它可以永遠(yuǎn)地膨脹下去,或者它會(huì)塌縮而在大擠壓處終結(jié)。霍金的主要代表作品有:時(shí)間簡(jiǎn)史果殼中的宇宙等。第1章 演化的自然第2節(jié) 太陽系的形成和恒星的演化一、太陽系的形成太陽系的八大行星繞太陽公轉(zhuǎn)方向和太陽自轉(zhuǎn)方向一致。(同向性)九大行星繞太陽公轉(zhuǎn)的平面大多接近同
11、一平面。(共面性)行星公轉(zhuǎn)軌跡基本上是圓形或橢圓形。(近圓性)這些行星公轉(zhuǎn)的特點(diǎn)如果與太陽系形成有關(guān),就可以作為推論太陽系形成的依據(jù)。結(jié)論:1.“康德拉普拉斯星云說”太陽系是由一塊星云收縮形成的,先形成的是太陽,然后,剩余的星云物質(zhì)進(jìn)一步收縮演化,形成地球等行星。理論依據(jù):八大行星繞日運(yùn)行的特征星云:是由氣體和塵埃物質(zhì)組成的巨大云霧狀天體。直徑大多十幾光年。一、原始的太陽星云是一個(gè)扁平的、自轉(zhuǎn)的氣體塵埃圓盤。50億年前原始太陽星云因萬有引力作用而收縮凝聚。二、凝聚的星云,繞著中軸旋轉(zhuǎn),形成中間增厚的大園盤。三、繼續(xù)旋轉(zhuǎn),盤面形成幾個(gè)同心圓的圓環(huán)。太陽系的形成四、中心部分質(zhì)量較大形成恒星太陽 圓
12、環(huán)部分形成一顆顆行星及衛(wèi)星 。太陽系的形成關(guān)于太陽系的形成還有哪些學(xué)說? 2.災(zāi)變說地球等行星的物質(zhì)是因?yàn)槟撤N偶然的巨變(如另一顆恒星接近太陽或與太陽相撞)而從太陽中分離出來的。太陽是太陽系的中心,也是由星云形成的一顆恒星,恒星真的能永恒嗎?太陽常見的恒星行星狀星云紅巨星白矮星中子星超新星黑洞紅巨星,稱它為“紅”巨星,是因?yàn)樵谶@恒星迅速膨脹的同 時(shí),它的外表面離中心越來越遠(yuǎn), 所以溫度將隨之而降低,發(fā)出的光 也就越來越偏紅。不過,雖然溫度 降低了一些,可紅巨星的體積是如 此之大,它的光度也變得很大,極 為明亮。肉眼看到的最亮的星中, 許多都是紅巨星。紅巨星的體積很 大,它的半徑一般比太陽大10
13、0倍。 紅巨星行星狀星云行星狀星云質(zhì)量大于太陽質(zhì)量1.4倍,外圍的氣體及冰粒便會(huì)以每秒數(shù)十公里的速度向外膨脹,外貌像土星的光環(huán)一樣,天文學(xué)家叫行星狀星云,而剩下的核心的光度會(huì)暗淡下去。白矮星是一種很特殊的天體,它的體積小、亮度低,但質(zhì)量大、密度極高。它的密度在1000萬噸/立方米左右。白 矮星是一顆已死亡的恒星,中心的熱核反應(yīng)已停止 。 白矮星質(zhì)量約是太陽410倍的恒星在超新星爆炸的過程,遺留下來的核心變成一顆體積很小,質(zhì)量卻很大的中子星,由中子構(gòu)成,密度為水的1014倍,僅1cm3的質(zhì)量就有全球人類那么重,直徑僅為30km。中子星黑洞質(zhì)量比太陽大10倍以上的恒星,超新星爆炸后會(huì)形成“黑洞”。
14、黑洞會(huì)把附近所有的物質(zhì)都吸進(jìn)去,就連光線也會(huì)被吞沒,所以我們是看不見黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一顆恒星,我們可以從這顆鄰近恒星的物質(zhì)被吸入黑洞時(shí)的情形,證明黑洞的存在。 討論:這些恒星和太陽有什么不同?紅巨星:表面溫度比太陽低,但體積比太陽大,亮度比太陽高。行星狀星云:質(zhì)量體積比太陽大,但亮度較暗。超新星:亮光相當(dāng)于10億顆太陽白矮星、中子星、黑洞:體積小、亮度低,但質(zhì)量大、密度極高。二、恒星的演化恒星不永恒恒星的一生小質(zhì)量恒星(太陽)紅巨星白矮星黑矮星大質(zhì)量恒星超紅巨星超新星中子星黑洞黑洞在輻射過程中將逐漸縮小,最后在爆炸中結(jié)束“生命”。通過天文觀測(cè)和發(fā)現(xiàn)逐步證實(shí)和完善了恒星的演化理論。
15、恒星的一生星際氣體收縮形成中子星黑洞主序星原恒星主序星太陽紅巨星白矮星暗矮星大恒星超紅巨星超新星恒星的壽命決定恒星壽命的因素只有一個(gè)質(zhì)量!質(zhì)量愈大,壽命愈短! 太陽可活100億年,而天狼星的壽命卻只有幾百萬年。按比例來看,如果太陽可活七十歲,天狼星只能活三天!恒星的壽命主要與哪些因素有關(guān)呢?15倍太陽質(zhì)量 1千萬年1倍太陽質(zhì)量 1百億年0.2倍太陽質(zhì)量 1萬億年太陽的一生大致是100億年。大約在50億年以前,一團(tuán)十分巨大又十分稀薄的氣體云,在自己的重力作用下收縮著。它開頭收縮得很快,后來由于內(nèi)部發(fā)熱,收縮慢了下來,直到形成一批高熱、高密的氣體大團(tuán)塊,這些就是“原恒星”,其中一個(gè)就是我們的太陽。
16、太陽進(jìn)一步收縮,內(nèi)部溫度更高,引發(fā)了“熱核反應(yīng)”,于是停止收縮,進(jìn)入“成年”時(shí)期。就是我們現(xiàn)在看到的太陽了。大約再過50億年,太陽核心部分的“燃料”用光后,就會(huì)猛地又收縮一下。這一來,溫度再次猛增,使外層原來沒有燒過的“燃料”也“燒”起來了。此時(shí),太陽會(huì)猛烈地膨脹,成為一顆“紅巨星”。太陽會(huì)脹得很大,太陽能把水星和金星都“吞掉”。地球軌道恰好在這個(gè)脹大了的太陽表面的位置。這時(shí)的地球即使不被熾熱的太陽“吞掉”,也會(huì)被烤得熔為一團(tuán)熔巖。但與此同時(shí),也會(huì)有其他小行星變得適合人類居住,也許那就是人類未來的避難處?!凹t巨星”階段大約有10億年。然后,一切可“燒”的“燃料”都用完了,紅巨星開始再次收縮,越
17、變?cè)叫。蠹s只有現(xiàn)在的體積的十萬分之一,才穩(wěn)定下來。盡管表面溫度可以高達(dá)1萬度,但表面積變小了,發(fā)出的熱量會(huì)大大減少,這時(shí),太陽就進(jìn)入了“老年期”,成為“白矮星”一樣的天體,表面溫度高、體積小、密度很大(每1cm3物質(zhì)有10噸重)。由于沒有內(nèi)部能源,所以這個(gè)“老年期”并不能永遠(yuǎn)維持下去,而是逐漸冷卻,最后成為一個(gè)黑暗無比的“暗矮星”。星云太陽50億年紅巨星40億年白矮星暗矮星漫長(zhǎng)太陽的一生100億年10億年質(zhì)量較大的恒星,在核燃料用完、核反應(yīng)停止后,演化為中子星,最后也會(huì)變成暗矮星。質(zhì)量更大的恒星,在核燃料用完、核反應(yīng)停止后,將演化為黑洞。黑洞的密度非常大,以致任何物質(zhì)、甚至光線都無法逃脫它的
18、吸引。當(dāng)核燃料用完、熱核反應(yīng)停止后,太陽將演化成白矮星,最后將慢慢變成一顆看不見的暗矮星。思考:了解了太陽一生的演化之后,你對(duì)宇宙有了什么新認(rèn)識(shí)。宇宙也像恒星一樣,也有誕生,成長(zhǎng),死亡的時(shí)候。1.直徑比太陽大數(shù)十倍、亮度比太陽大得多的紅色恒星是( ) A.超新星 B.紅巨星 C.白矮星 D.黑洞2.有關(guān)黑洞的描述,正確的是( ) A.黑洞是宇宙空間中某些黑色區(qū)域,這里什么物質(zhì)也沒有 B.黑洞不是恒星 C.黑洞的密度非常大 D.黑洞不斷地向外面拋射著物質(zhì)BC黑洞附近的恒星可能會(huì)受黑洞引力的影響而有特別的分布。3.太陽最終將演化成一個(gè)( ) A.黑洞 B.紅巨星 C.超新星 D.暗矮星4.根據(jù)太陽
19、的演化過程填寫:太陽紅巨星 白矮星 暗矮星D5.恒星在生命的最后階段將會(huì)( ) A.變成黑洞 B.變成中子星 C.變成白矮星 D.不同質(zhì)量的恒星最后的演化結(jié)果不同大恒星6.將大恒星(質(zhì)量是太陽的1.44倍以上)演化過程填入下圖:超紅巨星D黑洞超新星中子星對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí),人類還在探索之中第1章 演化的自然第3節(jié) 地球的演化和生命的起源我們?nèi)祟惥幼〉牡厍蚋惺艿厍蚋惺艿厍蛞弧⒌厍虻难莼?6 億年前,地球開始形成)巖漿噴發(fā)熔巖流1.在形成之初一個(gè)由巖漿構(gòu)成的熾熱的球。巖漿噴發(fā)形成的熔巖流巖漿的冷卻、凝固巖漿的收縮冷卻凝固固態(tài)的地殼高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的水蒸氣和二氧化碳原始大氣高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的
20、水蒸氣降溫凝結(jié)成水滴降到地表,匯流原始海洋2.科學(xué)家推測(cè),距今約38 億年前(太古代), 在海洋中誕生了地球上最原始的生命體。在25億年前到現(xiàn)在,地球是如何發(fā)生變化的?(1)25 億年到 5.7 億年前的元古代。地球上開始出現(xiàn)大片陸地和山脈,海洋中的藻類釋放出氧氣,大氣中的氧氣含量逐漸增多。3.地球在25 億年前至今發(fā)生的變化。(2)5.7 億年到 2.5 億年前的古生代。地球上的陸地大面積增加,原始的歐亞大陸和北美大陸露出海面,出現(xiàn)昆蟲、魚類、兩棲類、裸蕨類等生物。(3) 2.5 億年到0.65億年前的中生代。大西洋和印度洋形成,中國(guó)大陸輪廓基本形成,裸子植物和爬行類動(dòng)物繁盛。(4)0.65
21、 億年前至今的新生代。地球在第三紀(jì)經(jīng)歷了大規(guī)模的造山運(yùn)動(dòng),形成了喜馬拉雅山脈等許多世界上的高大山脈,奠定了現(xiàn)代地球地貌的基礎(chǔ);鳥類、哺乳類動(dòng)物和被子植物出現(xiàn),人類誕生。 地球上最早的生命是怎樣的形成的呢?你知道哪些關(guān)于地球生命的假說?原始生命的誕生沒有直接的證據(jù)來證明,只能通過模擬、實(shí)驗(yàn)和推測(cè)等研究方法,提出各種假說來解釋生命的誕生。二、生命的起源1.各種假說神創(chuàng)論神創(chuàng)論認(rèn)為生物界的所有物種(包括人類),以及天體和大地,都是由上帝創(chuàng)造出來的。亞當(dāng)和夏娃的故事,女媧造人的故事。自然發(fā)生說這種學(xué)說認(rèn)為,生命是從無生命物質(zhì)自然產(chǎn)生的。如,我國(guó)古代認(rèn)為的“腐草化為螢”(即螢火蟲是從腐草堆中產(chǎn)生的),腐
22、肉生蛆等?!案馍蹦阏J(rèn)為正確嗎?1862年,法國(guó)微生物學(xué)家巴斯德著名的“肉湯實(shí)驗(yàn)”推翻了這一學(xué)說。巴斯德把煮沸滅菌的肉湯密封起來,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌不能在肉湯里自我再生。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明,細(xì)菌等微生物的繁衍需要有母體細(xì)菌的存在,新的生命不可能自發(fā)地從非生命物質(zhì)中產(chǎn)生。那么,最原始的細(xì)菌又來自什么地方?巴斯的并沒有解決生命的起源問題。宇宙胚種說1959年9月,人們?cè)诼涞桨拇罄麃喌囊活w隕石中發(fā)現(xiàn)了多種氨基酸和有機(jī)物,由此,有人提出假說,原始生命物質(zhì)也有可能來自外星球。但是這種說法仍然遇到在外星空間生命如何起源的問題。化學(xué)進(jìn)化假說直到20 世紀(jì)20 年代,俄國(guó)奧巴林和印度霍爾丹兩位生物化學(xué)家各自提出了化學(xué)進(jìn)化
23、假說。認(rèn)為最初的原始生命是由原始地球上的非生命物質(zhì)通過化學(xué)變化過程演變而來(從無機(jī)小分子到有機(jī)小分子、到有機(jī)高分子、到多分子體系,最終演變?yōu)樵忌?。例如?953年,美國(guó)生物學(xué)家米勒模擬原始大氣產(chǎn)生有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)。盛有水溶液的燒瓶代表原始的海洋。還原性大氣。(原始大氣)兩個(gè)電極放電產(chǎn)生電火花,模擬原始天空的閃電。冷凝管讓反應(yīng)后的產(chǎn)物和水蒸汽冷卻形成液體,又流回底部的燒瓶,即模擬降雨的過程。米勒模擬實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)條件:原始大氣:甲烷、氨氣、水、氫氣。能量:閃電、紫外線、宇宙射線。場(chǎng)所:原始海洋。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:生命起源于原始地球上的無機(jī)物是可能的。2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果:合成了氨基酸、有機(jī)酸和尿素等。模擬實(shí)
24、驗(yàn)的廣泛開展,已經(jīng)成為化學(xué)進(jìn)化的主要研究方法。一些現(xiàn)代科學(xué)家相信生命起源的化學(xué)進(jìn)化假說。簡(jiǎn)單的有機(jī)分子(氨基酸、核苷酸)形成聚合體大分子物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸)多種分子組成的體系原始的生命地球原始大氣和海洋成分想象圖但是,關(guān)于生物大分子如何起源于小分子的原理,目前科學(xué)家還不清楚。1.談?wù)勀銓?duì)生命誕生的認(rèn)識(shí)?2.在現(xiàn)今地球條件下,非生命物質(zhì)能不能再演化為原始生命?生命在地球上的出現(xiàn)是原始地球條件和各種物質(zhì)相互作用的結(jié)果。在現(xiàn)今的地球條件下,作為生命起源的基本條件已不存在了?,F(xiàn)代大氣不再是生命起源所必需的還原性大氣。現(xiàn)今地球的大氣層中有臭氧層阻擋了大部分的紫外線,沒有了強(qiáng)烈的太陽輻射,也沒有頻繁的閃電
25、,地球的溫度也降低了,把無機(jī)物合成為有機(jī)物必需的自然界的高能作用已不復(fù)存在。另外,也不再有含豐富有機(jī)物、含鹽量極少的原始海洋那樣的環(huán)境。1.在地球形成之初,地球的外部是( ) A.巖漿 B.固體巖殼 C.海洋 D.大氣3.據(jù)科學(xué)家推測(cè),生命形成是在距今_年前的_ 中。A38億原始海洋2.原始大氣與空氣相比較,沒有的成分是( ) A.氫氣 B.甲烷 C.氧氣 D.二氧化碳C關(guān)于地球上海洋的形成過程,科學(xué)家作出了怎樣的推測(cè)?地殼形成初期,高溫巖漿不斷噴發(fā)而釋放的大量水蒸氣,隨著溫度的下降,凝結(jié)成水滴降到地表,匯流成海洋。第4節(jié) 生物的進(jìn)化第1課時(shí)第1章 演化的自然 自然界的各種生物是從哪里來的?關(guān)
26、于生物來源的假說有哪一些?一、生物來源的假說1.神創(chuàng)論神創(chuàng)論者認(rèn)為:在宇宙歷史的某一特殊時(shí)刻,由上帝一次性創(chuàng)造出各種生物,最初有多少種,現(xiàn)在就有多少種,各種生物之間沒有任何的親緣關(guān)系。 為什么人們會(huì)相信神創(chuàng)論?因?yàn)楫?dāng)時(shí)受科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制,沒有人能提出一個(gè)比神創(chuàng)論更具有說服力的假說。2.進(jìn)化論進(jìn)化論者認(rèn)為,現(xiàn)在地球上的各種生物不是神創(chuàng)造的,而是由共同祖先經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間逐漸演變而來的,因此各種生物之間有著或遠(yuǎn)或近的親緣關(guān)系。一種假說的提出需要證據(jù)的支持,而隨著新證據(jù)的不斷發(fā)現(xiàn),原先被認(rèn)為是正確的假說會(huì)不斷地得到修正和補(bǔ)充,甚至被否定。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里,人們相信神創(chuàng)論,但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,尤
27、其是通過對(duì)化石和遺傳物質(zhì)的研究,獲得了很多生物進(jìn)化的證據(jù),現(xiàn)在進(jìn)化論已普遍被人們所接受。二、生物進(jìn)化的證據(jù) 現(xiàn)在地球上還存在能真實(shí)記錄古代生物形態(tài)結(jié)構(gòu)信息的證據(jù)嗎?動(dòng)植物化石是生物進(jìn)化的有力證據(jù)。1.什么是化石在地層中保留下來的古代生物的遺體、遺物和遺跡,都稱為化石。動(dòng)物化石的形成過程大致如下:1.當(dāng)動(dòng)物死后落入水底時(shí),形成化石的過程就開始了。2.動(dòng)物尸體上的肌肉開始腐爛,露出骨骼。3.水帶來了泥土和沙子,掩埋了這些骨骼。4.接著,水滲透進(jìn)骨中,將無機(jī)鹽沉淀在里面,就形成了化石。5.沙或泥土堆積,慢慢地形成沉積巖(石灰?guī)r,一般需要幾百萬年),化石就保存在巖石中。6.某些巖石層在地殼變化時(shí)冒出水
28、面,在風(fēng)和水的長(zhǎng)期侵蝕下,露出了化石。動(dòng)物的糞便和蛋也可以形成化石,這類化石被稱為遺物化石??铸埖盎S便化石動(dòng)物在沙地或泥地上爬過的痕跡和留下的足印,也可以形成化石,這類化石叫做遺跡化石。植物化石的形成過程與動(dòng)物化石的形成過程類似。為什么化石生物與現(xiàn)在生物不一樣呢?說明地球上的生物是在不斷進(jìn)化的。在高山上會(huì)發(fā)現(xiàn)海洋貝殼化石,這說明了什么?說明地殼在變動(dòng)的。現(xiàn)在的高山原來是海洋。 挖掘到一大堆古生物化石后,科學(xué)家怎樣進(jìn)行研究呢?科學(xué)家用光譜分析、同位素分析等方法測(cè)定出化石生物距今的年代,然后將同類化石標(biāo)本按年代先后順序排列起來,從中尋找生物變化的規(guī)律和證據(jù)。1.將一系列年代不同的馬化石進(jìn)行比較
29、后可以發(fā)現(xiàn):隨著時(shí)間的推移,馬的體型逐漸變_,四肢由_趾變?yōu)開趾,最后變成_趾。更適應(yīng)于奔跑。高大四三2.根據(jù)始祖馬和近代馬的特征,你能描述它們當(dāng)時(shí)的生活環(huán)境嗎?始祖馬體型如狐、前肢有四趾的特征,推測(cè)不適應(yīng)于奔跑,適應(yīng)于跳躍,可能生活在草叢或灌木叢中。單3.化石的意義化石是證明生物進(jìn)化最直接、最可靠的證據(jù)。通過觀察化石生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征來推測(cè)生物間的親緣關(guān)系。 化石在地質(zhì)層中的分布有何規(guī)律?在越早形成的地層里,成為化石的生物越簡(jiǎn)單,越低等;在越晚形成的地層里,成為化石的生物越復(fù)雜,越高等。通過對(duì)大量各類化石的研究,目前多數(shù)古生物學(xué)家認(rèn)為自然界中的生物不斷地進(jìn)行著由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低等到高等的緩慢
30、演變,我們稱之為生物演化。1.你還能列舉出哪些生物演化的現(xiàn)象或證據(jù)?解剖學(xué)的證據(jù)同源器官(鯨的鰭、鳥的翅膀、馬的前肢、人的上肢結(jié)構(gòu)與部位相似)。胚胎學(xué)的證據(jù)數(shù)種脊椎動(dòng)物早期胚胎都有鰓裂和尾,形態(tài)相似。2.1938年,在南非附近的印度洋中捕獲的腔棘魚,約3 億年前它們就已在地球上出現(xiàn),但其形態(tài)結(jié)構(gòu)至今仍無多大改變,因此被稱為“活化石”。你如何解釋這種現(xiàn)象?在自然選擇過程中,由于腔棘魚能適應(yīng)環(huán)境而不被淘汰,所以能存活下來。目前,科學(xué)家已開始通過分析比較某些古生物遺體和古生物化石的DNA和蛋白質(zhì)的差異,來推測(cè)其相互間的親緣關(guān)系。大量的事實(shí)表明,生物是進(jìn)化的。生物為什么會(huì)進(jìn)化,即生物進(jìn)化的原因是什么?
31、三種理論三、進(jìn)化論的演變1.布豐的直線進(jìn)化理論。2.拉馬克的“用進(jìn)廢退”理論。3.達(dá)爾文的自然選擇理論。1.布豐(17071788)的直線進(jìn)化理論他認(rèn)為物種是可變的,現(xiàn)在活著的種類是從今天已經(jīng)不存在的種類演變而來的。例如,現(xiàn)代的鱷魚是古代鱷魚的后代,古代鱷魚是遠(yuǎn)古時(shí)代鱷魚的后代。生物進(jìn)化的原因是:是因?yàn)槲锓N生活的環(huán)境發(fā)生了改變,特別是氣候和食物的變化,引起了生物體的改變。2.拉馬克(17441829)的“用進(jìn)廢退”理論拉馬克認(rèn)為,現(xiàn)存的生物,包括人類都是由其他物種變化而來的,現(xiàn)在存活的生物都有各自的祖先。生物進(jìn)化的原因是:1.“用進(jìn)廢退”:生物體器官經(jīng)常使用變得發(fā)達(dá),而不經(jīng)常使用則會(huì)逐漸退化。
32、2.“獲得性遺傳”:生物后天獲得的性狀是可以遺傳的。 3.“定向變異”:生物的變異一定是向著適應(yīng)環(huán)境的方向改變的。“拉馬克理論”解釋長(zhǎng)頸鹿的腿和頸為何那么長(zhǎng)?拉馬克認(rèn)為:長(zhǎng)頸鹿祖先的腿和頸都不長(zhǎng),當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí),如干旱,地上的草枯死了,這些動(dòng)物只能把頸伸長(zhǎng)去吃樹葉,久而久之,經(jīng)常使用的腿和頸就長(zhǎng)長(zhǎng)了。這種特征會(huì)遺傳給它的后代,后代出生時(shí)腿和頸就比父母長(zhǎng)一些。這種現(xiàn)象一代代地傳下去,最后就形成了現(xiàn)在的長(zhǎng)頸鹿。 比較布豐和拉馬克的理論,在有關(guān)現(xiàn)存物種的來源、進(jìn)化原因等方面有什么共同和不同之處。答:兩者共同之處是:物種是可變的,環(huán)境變化是生物進(jìn)化的根本原因。不同之處:布豐認(rèn)為生物是直線式進(jìn)化的,如
33、遠(yuǎn)古鱷魚古代鱷魚現(xiàn)代鱷魚。而拉馬克認(rèn)為現(xiàn)存的物種是由其它物種進(jìn)化而來的,并用“用進(jìn)廢退”的進(jìn)化理論來解釋進(jìn)化的機(jī)制。小結(jié):一、生物來源的假說1.神創(chuàng)論2.進(jìn)化論二、生物進(jìn)化的證據(jù)在地層中保留下來的古代生物的遺體、遺物和遺跡,都稱為化石?;亲C明生物進(jìn)化最直接、最可靠的證據(jù)。三、進(jìn)化論的演變1.布豐的直線進(jìn)化理論。2.拉馬克的“用進(jìn)廢退”理論。3.達(dá)爾文的自然選擇理論。1.生物的進(jìn)化規(guī)律是( ) A從簡(jiǎn)單到復(fù)雜 B從低等到高等 C從水生到陸生 D上述三項(xiàng)都是D2.研究生物進(jìn)化的最直接的證據(jù)是( ) A古代生存的生物 B現(xiàn)在生存的生物 C生物的“進(jìn)化樹” D古代生物的化石D3.在學(xué)習(xí)“演化的自然
34、”這一章時(shí),小明總結(jié)的下列四個(gè)知識(shí)點(diǎn)中,錯(cuò)誤的是( ) A.原始大氣沒有氧氣 B.原始海洋是生命誕生的搖籃 C.化石是研究生物進(jìn)化的重要證據(jù) D.生物進(jìn)化的總趨勢(shì):由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由低等到高等,由小型到大型D第4節(jié) 生物的進(jìn)化第2課時(shí)第1章 演化的自然3.達(dá)爾文(18091882)的自然選擇理論拉馬克的“用進(jìn)廢退”理論雖有一定道理,但事實(shí)上由于使用而發(fā)達(dá)起來的器官特征并不能遺傳給后代。達(dá)爾文通過幾十年的觀察分析,終于在1859年出版了物種起源一書,提出了自然選擇學(xué)說。達(dá)爾文認(rèn)為現(xiàn)存于地球上的生物,包括人類在內(nèi),都是自然選擇的結(jié)果,并且都是由一個(gè)共同的祖先進(jìn)化而來的,因此生物間存在著或近或遠(yuǎn)的親緣
35、關(guān)系。過度繁殖各種生物都具有很強(qiáng)的繁殖能力,產(chǎn)生很多的后代。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)境的承受能力。遺傳變異生物產(chǎn)生的后代會(huì)發(fā)生變異,產(chǎn)生各種不同于親代的性狀。生物的變異有的比親代更適應(yīng)環(huán)境,有的卻不適應(yīng)環(huán)境!適者生存適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體生存下來,不適應(yīng)環(huán)境的個(gè)體被淘汰。長(zhǎng)頸鹿頸和前肢長(zhǎng)些的個(gè)體比頸和前肢短些的個(gè)體有更多的生存機(jī)會(huì)。自 然選 擇過 度繁 殖生 存斗 爭(zhēng)遺 傳變 異適 者生 存四個(gè)要點(diǎn)間的關(guān)系:基本條件手段、動(dòng)力、途徑生物進(jìn)化內(nèi)因(外因)必然結(jié)果核心內(nèi)容 曾經(jīng)有科學(xué)家講過,“科學(xué)發(fā)展史不能簡(jiǎn)單地歸結(jié)為正確與錯(cuò)誤的斗爭(zhēng),新舊理論的替代并不絕對(duì)代表正確的取代錯(cuò)誤的。正確的理論中有錯(cuò)誤,錯(cuò)誤的理論中也有正確
36、的東西?!闭?qǐng)分析達(dá)爾文在自然選擇學(xué)說中,分別汲取了布豐和拉馬克理論的哪些觀點(diǎn)。(1)認(rèn)為生物是處于進(jìn)化之中; (2)認(rèn)為生物的變化是逐漸的; (3)在生物進(jìn)化中,環(huán)境起了主導(dǎo)作用;拉馬克認(rèn)為環(huán)境的變化會(huì)引起生物的定向變異,以適應(yīng)變化的環(huán)境。達(dá)爾文認(rèn)為環(huán)境是通過自然選擇而起主導(dǎo)作用的,即不同生物具有的不定變異。適者生存。達(dá)爾文的理論,對(duì)當(dāng)時(shí)“神創(chuàng)論”的觀點(diǎn)造成了極大的沖擊,許多人提出了激烈的抗議。當(dāng)時(shí)的漫畫家嘲笑達(dá)爾文認(rèn)為人與猴有親緣關(guān)系的觀點(diǎn)。所畫的是達(dá)爾文及其祖先的漫畫。(2)達(dá)爾文學(xué)說有許多證據(jù)的支持達(dá)爾文認(rèn)為生物進(jìn)化是緩慢的,生物進(jìn)化應(yīng)當(dāng)存在過渡的類型。處于爬行類與鳥類過渡類型的始祖鳥化
37、石就被認(rèn)為是有力的證據(jù)。我國(guó)遼寧省北票市四合屯發(fā)現(xiàn)的中華龍鳥化石,也是有力證明。(3)達(dá)爾文自然選擇學(xué)說理論解釋實(shí)際問題。樺樹尺蛾群體中不同體色個(gè)體數(shù)量變化的原因。在19 世紀(jì)的英國(guó),博物學(xué)家觀察到樺樹尺蛾黑化的現(xiàn)象。最初,樹林里的一群尺蛾中,大部分體色是淺色的,只有幾只是黑色的。1850年前后,事情發(fā)生了變化。隨著工業(yè)的發(fā)展,樹林周圍新建的工廠越來越多,工廠煙囪里冒出的滾滾濃煙,染黑了樹干。到了1900 年,黑色尺蛾的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了淺色尺蛾。讓我們一起來探究樺樹尺蛾群體中不同體色個(gè)體數(shù)量變化的原因。1.提出問題在1850年之前,為什么淺色尺蛾的數(shù)量遠(yuǎn)多于黑色尺蛾?2.建立假設(shè)在自然界中,蛾的
38、天敵,如鳥類,是靠視覺來識(shí)別和捕捉獵物的,這樣,體色與環(huán)境不一致的蛾被捕殺的概率遠(yuǎn)高于那些與環(huán)境背景色接近的蛾。黑色尺蛾易識(shí)別,可能被天敵捕殺?淺色尺蛾不容易被天敵識(shí)別,生存機(jī)會(huì)大?3.自然選擇學(xué)說理論解釋。遺傳和變異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。樺樹尺蛾產(chǎn)生后代時(shí)都會(huì)出現(xiàn)灰色蛾和黑色蛾。環(huán)境的改變是生物進(jìn)化的外在動(dòng)力。生物只有適應(yīng)不斷變化的環(huán)境才能生存和繁衍。在1850年以前,樹林的樹干均為灰色,淺色尺蛾體色與環(huán)境相似,不容易被天敵發(fā)現(xiàn),生存機(jī)會(huì)大、數(shù)量逐漸增多(適者生存)。黑色尺蛾體色與環(huán)境不同,容易被天敵捕食,而導(dǎo)致數(shù)量逐漸減少(不適者淘汰)。從1850年到1900年,隨著工業(yè)的發(fā)展,工廠煙囪的滾滾
39、濃煙染黑了樹干,黑色的尺蛾這是容易生存下來,因而數(shù)量增多(適者生存)。為何1900年以后環(huán)境中還存在淺色尺蛾呢?少量生命力頑強(qiáng)的淺色尺蛾適應(yīng)環(huán)境生存下來。黑色尺蛾在繁殖后代時(shí)也會(huì)出現(xiàn)淺色尺蛾(不定向變異)。今天這片樹林周圍的工廠污染減少了,根據(jù)自然選擇學(xué)說,請(qǐng)預(yù)測(cè)不同體色尺蛾的數(shù)量變化情況。淺色尺蛾體色數(shù)量逐漸增多、黑色尺蛾數(shù)量減少(適者生存)。四、生物進(jìn)化的主要?dú)v程1.動(dòng)物的進(jìn)化歷程無脊椎動(dòng)物脊椎動(dòng)物魚類爬行類哺乳類2.植物的進(jìn)化歷程藻類苔蘚類蕨類裸子植物直到距今6500萬年,被子植物才興盛起來。3.生物的主要進(jìn)化歷程人類的演化歷程古代人類對(duì)自身的起源曾有過許多猜測(cè),并以神話的形式流傳下來。
40、在中國(guó),有女媧揉團(tuán)黃土造人的傳說;在歐洲,則有上帝造人的說法。到19 世紀(jì)后半葉,英國(guó)科學(xué)家赫胥黎在達(dá)爾文的啟示下,以進(jìn)化論的觀點(diǎn)研究人類的起源,提出人類和類人猿是由同一祖先進(jìn)化而來的論點(diǎn),這就是“人猿同祖論”。對(duì)古猿和古人類化石的進(jìn)一步研究證明,人類是由已從地球上滅絕的古猿類進(jìn)化而來的。到目前為止,世界各地發(fā)現(xiàn)的古人類化石,大多殘缺不全,而且化石的最早年代也不過六七百萬年前?,F(xiàn)在古生物學(xué)家認(rèn)為人類進(jìn)化的大致過程可分為:南方古猿、直立人和智人。南方古猿生活在距今420萬100萬年前,能直立行走,是最早階段的原始人類。直立人生活在距今200萬20萬年前,能制造和使用工具,如我國(guó)發(fā)現(xiàn)的北京猿人。早
41、期智人生活在距今20萬5萬年前,如我國(guó)廣東的馬壩人;晚期智人生活在距今5萬1萬年前,如北京的山頂洞人。1.通過查閱中華龍鳥的化石資料,我們知道中華龍鳥屬于( )之間的過渡類型。 A鳥類和哺乳類 B魚類和鳥類 C兩棲類和鳥類 D鳥類和爬行類D2. 決定生物進(jìn)化方向的原因是( ) A. 遺傳 B. 自然選擇 C. 變異 D. 生存斗爭(zhēng)B3.“春種一粒粟,秋收萬顆子”從自然選擇學(xué)說來看,這屬于( ) A.適應(yīng)性 B.適者生存 C.生存斗爭(zhēng) D.過度繁殖4.人類起源于( ) A.長(zhǎng)臂猿 B.森林古猿 C.類人猿 D.黑猩猩DB第1章 演化的自然第5節(jié) 遺傳與進(jìn)化第1課時(shí)一、遺傳和變異現(xiàn)象1.遺 傳生物
42、體子代和親代、子代和子代之間的性狀都很相似,這種現(xiàn)象稱為遺傳。性 狀:生物體的形態(tài)特征和生理特性,在遺傳學(xué)上稱為性狀。如:人的身高、膚色、單雙眼皮、酒窩、花的形狀等。臉頰有無酒窩上眼瞼單雙眼皮有無耳垂 有無卷舌 先讓全體學(xué)生起立,然后指定一位同學(xué)按照表1-3人體的性狀,逐一說出自己的性狀表現(xiàn)。每說出一個(gè)性狀表現(xiàn),班內(nèi)與他不同的同學(xué)立即坐下,當(dāng)他說完七種性狀后,看看還有幾位同學(xué)站著?這能說明了什么? 性 狀具體表現(xiàn)耳垂的位置與面頰分離與面頰緊貼能否卷舌舌能向上卷曲舌不能向上卷曲食指長(zhǎng)短較無名指長(zhǎng)較無名指短上眼瞼特征雙眼皮單眼皮酒窩有無足的特征腳底有弧度扁平足色覺色覺正常紅綠色盲2.變 異不同的生
43、物個(gè)體在性狀上總是存在著一定的差異,生物的子代與親代及子代不同個(gè)體之間的性狀差異的現(xiàn)象。一只母貓生出不同的小貓綠鸚鵡生出不同顏色的鸚鵡遺傳和變異都是普遍存在的生命現(xiàn)象。如俗語:種瓜得瓜,種豆得豆。 龍生龍,鳳生鳳,老鼠的兒子會(huì)打洞。 一母生九子,連母十個(gè)樣。生物遺傳與變異對(duì)生物來說有何意義?遺傳使生物的種族得以穩(wěn)定。變異是生物發(fā)展進(jìn)化的內(nèi)動(dòng)力。為什么生物體會(huì)表現(xiàn)出親子代性狀相似的遺傳現(xiàn)象?遺傳物質(zhì)存在于哪里?又是怎樣傳遞的?二、遺傳物質(zhì)的傳遞17 世紀(jì)時(shí),有學(xué)者認(rèn)為在人的精子或卵子中有父母性狀的縮影,使得由受精卵發(fā)育成的子代個(gè)體具備了雙親的遺傳性狀。17世紀(jì)先成論者畫的人的精子隨著顯微鏡的發(fā)明
44、,能更清楚觀察精子和卵子結(jié)構(gòu)。精子卵子受精卵知識(shí)回顧:多莉的誕生 多莉雖由C羊(代孕母羊)所生,但長(zhǎng)相卻一點(diǎn)也不像C羊,也不像A羊(供無核卵細(xì)胞),而是幾乎和B羊(供細(xì)胞核母羊)一模一樣。這說明了什么問題呢?遺傳物質(zhì)在細(xì)胞核中??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)在生物體傳宗接代的過程中,親代與子代生物體細(xì)胞內(nèi)的染色體數(shù)量和種類卻保持著高度的穩(wěn)定性,同一物種的不同生物個(gè)體間,細(xì)胞中染色體的數(shù)量和種類幾乎完全相同,性狀也很相似;不同物種的生物個(gè)體間,細(xì)胞中染色體的數(shù)量和種類有一定的差異,性狀也有較大的差異。由此推測(cè):染色體與生物遺傳現(xiàn)象有關(guān)。事實(shí)證據(jù):同卵雙胞胎。同卵雙胞胎是一個(gè)受精卵發(fā)育而成的。其細(xì)胞中的染色體完全相
45、同,因此,其性狀也極其相似。1.遺傳物質(zhì)的載體 染色體染色體位于細(xì)胞核中,在細(xì)胞分裂過程中,最明顯現(xiàn)象是出現(xiàn)了染色體的復(fù)制。 人體細(xì)胞中有幾條染色體?男性和女性的染色體有什么不同?人類體細(xì)胞中有23對(duì)染色體,男性和女性第23對(duì)性染色體不同。DNA是決定生物體遺傳性狀的遺傳物質(zhì)。隨著科學(xué)的發(fā)展,人們認(rèn)識(shí)到染色體主要由DNA和蛋白質(zhì)組成。2.遺傳物質(zhì) DNA分子1962年,克里克和沃森因其在DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn),以及在揭開生物遺傳信息秘密方面所作的貢獻(xiàn),而被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。DNA分子是相互纏繞的雙鏈結(jié)構(gòu),整個(gè)模型活像一個(gè)雙螺旋上升的樓梯,梯子兩邊的“扶手”是由磷酸和脫氧核糖相間連接
46、而成的,中間的“踏腳”是分別連在兩邊脫氧核糖分子上的兩個(gè)堿基。生物體每一個(gè)性狀都由特定基因來控制,如人的膚色、色覺,花的形狀等。生物個(gè)體能通過精子或卵子將自身的部分基因傳遞給子代,子代具備了父母雙親的基因,所以表現(xiàn)出與雙親相似的遺傳性狀,但與雙親中的任何一方又不會(huì)完全相同。親 子 鑒 定 通過遺傳標(biāo)記的檢驗(yàn)與分析來判斷父母與子女是否親生關(guān)系,稱為親子鑒定。鑒定親子關(guān)系目前用得最多的是DNA分型鑒定。人的血液、毛發(fā)、唾液、口腔細(xì)胞等都可以用于親子鑒定,十分方便。 一個(gè)人有23對(duì)(46條)染色體,同一對(duì)染色體同一位置上的一對(duì)基因稱為等位基因,一般一個(gè)來自父親,一個(gè)來自母親。如果檢測(cè)到某個(gè)DNA位點(diǎn)
47、的等位基因,一個(gè)與母親相同,另一個(gè)就應(yīng)與父親相同,一般只要對(duì)十幾至幾十個(gè)DNA位點(diǎn)做檢測(cè),就可以確定是否屬于親子關(guān)系,如果有3個(gè)以上的位點(diǎn)不同,則可排除親子關(guān)系。 DNA親子鑒定,否定親子關(guān)系的準(zhǔn)確率幾近100%,肯定親子關(guān)系的準(zhǔn)確率可達(dá)到99.9%。除了同卵雙胞胎外,每人的DNA是獨(dú)一無二的。由于它是這樣獨(dú)特,就好像指紋一樣,用于親子鑒定,DNA是最為有效的方法。生物體內(nèi)的基因是可以改變的,而基因的改變往往會(huì)導(dǎo)致生物體性狀的變化。如白化病患者不能合成黑色素,就是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)控制黑色素合成的基因發(fā)生變異而引起的。小結(jié):一、遺傳和變異現(xiàn)象生物體子代和親代、子代和子代之間的性狀相似現(xiàn)象,稱為遺傳。性
48、狀差異的現(xiàn)象,稱為變異。細(xì)胞核染色體蛋白質(zhì)DNA基因控制生物的性狀DNA與生物的遺傳和變異現(xiàn)象有關(guān)的物質(zhì)稱為遺傳物質(zhì)。二、遺傳物質(zhì) 染色體 DNA基因1.母兔生下的都是小兔,這種現(xiàn)象屬于_。如果一只白色母兔和一只白色公兔生下一只黑白兩色的小兔,這屬于_ 現(xiàn)象。2. 生物的每一種特征,都由特定的_決定,它們存在于細(xì)胞核的_上。 細(xì)胞核中的遺傳信息通過_傳遞給子代,這樣子代就會(huì)與親代相似。遺傳變異基因染色體(或DNA)DNA3.下列屬于遺傳物質(zhì)的是( ) A. 細(xì)胞核 B. 染色體 C. 基因 D. DNA4.生物的遺傳和變異現(xiàn)象產(chǎn)生在( ) A.生長(zhǎng)中 B.發(fā)育中 C.生殖中 D.運(yùn)動(dòng)中DC第1
49、章 演化的自然第5節(jié) 遺傳與進(jìn)化第2課時(shí)復(fù)習(xí):生物體的遺傳物質(zhì)在哪里?細(xì)胞核染色體蛋白質(zhì)DNA基因 染色體 DNA基因染色體是遺傳物質(zhì)的載體;DNA是遺傳物質(zhì)。基因是DNA上起遺傳作用的片段;基因決定著生物的性狀?;虻淖儺愅鶗?huì)導(dǎo)致生物性狀的變化。例如:白化病三、進(jìn)化理論的發(fā)展穩(wěn)定性變異具有存在基因20世紀(jì)20年代后,隨著遺傳學(xué)研究的不斷深入,人們開始從基因的角度來解釋生物進(jìn)化的原因。同一物種不同個(gè)體細(xì)胞內(nèi)的基因組成是有差異的。同一物種的生物群體中存在著多種多樣的基因?;驈挠H代傳遞到子代并保持著相對(duì)的穩(wěn)定性。同時(shí)也發(fā)生著某些變異?;虻摹白匀贿x擇”生物群體中不同基因傳遞給子代的機(jī)會(huì)是有差異
50、的,有些基因所控制的性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng),則這些基因在子代的生物群體中會(huì)越來越多;反之,某些基因所控制的生物性狀對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力弱,則這些基因在子代的生物群體中會(huì)越來越少。這說明親代的基因在傳遞給子代的過程中也發(fā)生著“自然選擇”。達(dá)爾文的進(jìn)化理論不斷地被修正、被改造。但至今還沒有任何新的理論能完全取代它。人類基因組研究1990年10月,“人類基因組計(jì)劃”由美國(guó)科學(xué)家正式啟動(dòng)。1999年9月,中國(guó)獲準(zhǔn)加入人類基因組計(jì)劃。2000年6月26日,“人類基因組計(jì)劃”工作框架圖完成。2006年5月18日,英美科學(xué)家宣布完成了人類1號(hào)染色體的基因測(cè)序圖。計(jì)劃畫上了句號(hào)。生命科學(xué)的巨大工程其核心內(nèi)容是測(cè)定
51、人類基因組的全部DNA 序列,并確定各種基因的功能等,從而獲得人類全面認(rèn)識(shí)自我的生物學(xué)信息。人類基因組研究是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的研究,有的科學(xué)家把基因組圖譜看成是指路圖,類似于化學(xué)中的元素周期表。一些困擾人類健康的主要疾病,例如,心腦血管疾病、糖尿病、肝病、癌癥等都與基因有關(guān),醫(yī)生會(huì)根據(jù)各人不同的基因密碼給予指導(dǎo),因人而異地指導(dǎo)人們養(yǎng)成科學(xué)合理生活習(xí)慣,最大可能地預(yù)防疾病。基因組全序列測(cè)定完成后,科學(xué)家開始對(duì)基因組的結(jié)構(gòu)、表達(dá)、修復(fù)、功能等進(jìn)行了研究,從而跨入了后基因組時(shí)代(也稱功能基因組學(xué)時(shí)代)。后基因組時(shí)代的研究將為人們深入理解人類基因組遺傳語言的邏輯構(gòu)架,基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,個(gè)體發(fā)育、生長(zhǎng)、衰
52、老和死亡機(jī)理,以及各種生命科學(xué)問題提供共同的科學(xué)基礎(chǔ)。 “人類基因組計(jì)劃”有什么意義?它會(huì)帶來什么問題? “人類基因組計(jì)劃”是測(cè)定人類基因組的全部DNA序列,從而解讀所有遺傳密碼,揭示生命的所有奧秘的科學(xué)工程。人類基因組測(cè)定的完成為人的DNA破譯奠定了基礎(chǔ),對(duì)人類的發(fā)展將產(chǎn)生重大影響,但也要充分考慮到它可能帶來的弊端,甚至?xí)a(chǎn)生可怕的后果。2001年2月12日美、英、德、俄、日、中國(guó)向全世界公布完成了人類基因核苷酸物理圖譜測(cè)定。四、育種與優(yōu)生雜交目的:改良動(dòng)物、植物的遺傳性狀。雜交應(yīng)用:雜交玉米、雜交水稻、騾。雜交玉米,大幅度提高了玉米產(chǎn)量。騾比驢和馬更健壯有力。雜交優(yōu)勢(shì):雜交后代的生命力比雙
53、親強(qiáng)的現(xiàn)象。1.雜交育種袁 隆 平袁隆平是中國(guó)水稻育種專家,中國(guó)工程院院士,湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究員。他從20 世紀(jì)60年代初開始致力于雜交水稻的研究,他的研究成果使我國(guó)成為世界上第一個(gè)培育并推廣雜交水稻的國(guó)家。1964年開始,他在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)水稻雄性不育研究。1976年雜交水稻 綠遍神州,普遍增產(chǎn)20%。1995年8月,袁隆平宣 布培育出兩系法雜交水稻,普遍比同期的三系雜 交稻每公頃增產(chǎn)7501500千克,且米質(zhì)有了較大 的提高。2011年9月,他指導(dǎo)的“Y 兩優(yōu)2號(hào)”百 畝超級(jí)雜交稻試驗(yàn)田平均畝產(chǎn)926.6千克,創(chuàng)中 國(guó)大面積水稻畝產(chǎn)最高紀(jì)錄。1981年,袁隆平主持研究的雜交水稻技術(shù),被評(píng)為中國(guó)
54、第一個(gè)特等科技發(fā)明獎(jiǎng)。袁隆平于1985年獲聯(lián)合國(guó)教科文組織科學(xué)獎(jiǎng),1999年,中國(guó)科學(xué)院北京天文臺(tái)施密特 D小行星項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)的一顆小行星被命名為“袁隆平星”。2000年,袁隆平又獲中國(guó)國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng),在國(guó)內(nèi)外享有“雜交水稻之父”的盛譽(yù)。2.基因工程人們?cè)O(shè)想用一些優(yōu)良的基因組合起來,創(chuàng)造出一些具有優(yōu)良性狀的新生物。這種完全按照人的意愿重新組合基因的技術(shù)叫基因工程。這是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計(jì)施工的。新興的基因工程提供了一種更直接改造動(dòng)物、植物遺傳物質(zhì)的技術(shù)。如,轉(zhuǎn)基因技術(shù)。轉(zhuǎn)基因生物 所謂轉(zhuǎn)基因生物,即為了達(dá)到特定的目的而將DNA進(jìn)行人為改造的生物。通常的做法是提取某生物具有特殊功能(如抗
55、病蟲害、增加營(yíng)養(yǎng)成分)的基因片斷,通過基因技術(shù)加入到目標(biāo)生物當(dāng)中。轉(zhuǎn)基因食品 所謂轉(zhuǎn)基因食品,就是利用生物技術(shù),將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去,改造生物的遺傳物質(zhì),使其在性狀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變,以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或?yàn)樵霞庸どa(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。例如:人們可以用鮮魚的基因幫助西紅柿、草莓等普通植物來抵御寒冷。基因工程還能將基因轉(zhuǎn)入動(dòng)物體中,改造過的動(dòng)物可以為人類生產(chǎn)一些重要的藥物,如目前已經(jīng)成功地生產(chǎn)出血友病患者需要的凝血因子。 請(qǐng)查找有關(guān)資料,你是否贊成轉(zhuǎn)基因工程在農(nóng)業(yè)和食品生產(chǎn)中廣泛地應(yīng)用?為什么?轉(zhuǎn)基因藥物人們最關(guān)注的問題,自然還是轉(zhuǎn)基因食品的安
56、全性問題。但是,截至目前為止,科學(xué)界尚未對(duì)轉(zhuǎn)基因食品安全定論。轉(zhuǎn)基因食品作為高科技食品,進(jìn)入普通百姓家是不可逆轉(zhuǎn)的趨向,為了保障老百姓的安全,規(guī)范化的管理是轉(zhuǎn)基因食品在我國(guó)發(fā)展的關(guān)鍵。3.克隆技術(shù)克隆是英文“clone”的音譯,是利用生物技術(shù)由無性生殖產(chǎn)生與原個(gè)體有完全相同基因組織后代的過程。這門生物技術(shù)叫克隆技術(shù),含義是無性繁殖。1997年,第一只克隆羊在英國(guó)誕生,此后,中國(guó)、美國(guó)等國(guó)家相繼把牛、鼠、兔、猴等動(dòng)物克隆成功??寺≈参锏姆椒ǘ喾N多樣,諸如細(xì)胞培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、器官培養(yǎng)等。4.太空育種太空育種即航天育種,是將種子搭乘衛(wèi)星送到太空,利用太空特殊的環(huán)境誘變作用,使種子產(chǎn)生變異,再返回地面
57、培育作物新品種的育種新技術(shù)。太空育種具有有益的變異多、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病力強(qiáng)等特點(diǎn)。5.優(yōu)生 減少遺傳病遺傳病:由于人體內(nèi)DNA、基因或染色體的改變而引起的疾病。例如:先天愚型,患兒生長(zhǎng)遲緩,學(xué)會(huì)坐、立、走都很晚,智力低下?;純杭?xì)胞中第21號(hào)染色體多了一條而引起的。優(yōu)生學(xué):就是運(yùn)用遺傳學(xué)的原理和方法,防止有明顯遺傳缺陷的嬰兒出生,以改善人口質(zhì)量。在近親結(jié)婚的夫婦所生的子女中,白化病、先天性聾啞等多種遺傳病的發(fā)病率較高。一般家庭的發(fā)病率為萬分之一到百萬分之一,而表兄妹婚配的家庭發(fā)病率比一般家庭要高660 倍。措施:我國(guó)婚姻法規(guī)定,直系血親和三代之內(nèi)的旁系血親禁止結(jié)婚。直系血親:相互之間有血緣關(guān)系的
58、上下各代親屬。旁系血親:即除直系血親以外的、與自己同出一源的血親。圖1-55 中哪些屬于直系血親,哪些屬于旁系血親?哪些親戚屬于近親?父母與子女、爺爺奶奶與孫子孫女均為直系血親。兄弟姐妹則不屬于直系親屬。自己與兄弟姐妹及伯叔姑、姨舅之間屬旁系血親。1.引起遺傳病的原因有_ 。 人體內(nèi)DNA、基因或染色體發(fā)生變化,近親結(jié)婚2.下列幾種關(guān)系中,屬于直系血親的是( ) A.親兄弟 B.叔叔與侄女 C.祖父母與孫子女 D.堂兄妹C3.禁止近親結(jié)婚是預(yù)防遺傳病發(fā)生的有效措施。以下疾病中屬于遺傳病的是( ) A.壞血病 B.色盲 C.冠心病 D.白血病4.在日常生活中,人們常說“血緣關(guān)系”。這里的“血緣”
59、實(shí)際上是指下列哪一項(xiàng)( ) A. 遺傳物質(zhì) B. 血漿 C. 血細(xì)胞 D. 血液BA第2章 生物與環(huán)境第1節(jié) 生物與環(huán)境的相互關(guān)系第1節(jié) 生物與環(huán)境的相互關(guān)系生物的生存需要一定的環(huán)境條件,而失去生物的世界又是荒涼的,那么生物與環(huán)境之間存在怎樣的關(guān)系呢?環(huán)境中的因素又會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生怎樣的影響?環(huán)境對(duì)生物的影響 各種環(huán)境因素非生物因素:生物因素:如:陽光、溫度、空氣、水、無機(jī)鹽等。影響某種生物生活的其他生物。1.圖中植物形態(tài)的變化主要是受了環(huán)境中哪些非生物因素的影響?2.你能再舉些實(shí)例說明環(huán)境中的非生物因素對(duì)生物的影響嗎?生物因素又是如何影響生物的呢?你知道螞蟻、蜜蜂等昆蟲的生活習(xí)性嗎?同種生物之間
60、可以互助。同種生物之間除了互助之外,還有其他關(guān)系嗎? 斗爭(zhēng):爭(zhēng)奪食物、空間或配偶。不同種生物之間的關(guān)系又會(huì)怎樣的呢?互助互利不同種生物之間的關(guān)系草原上的羊會(huì)受到哪些生物的影響? 捕食寄生菟絲子是一中纏繞寄生的植物,它用吸盤附著在豆類等植物上,從植物體中吸取營(yíng)養(yǎng)。你知道蛔蟲、虱子分別寄生在哪里嗎?又是如何獲取營(yíng)養(yǎng)的呢?生物能生存到現(xiàn)在,這也是對(duì)周圍環(huán)境的一種適應(yīng)結(jié)果。那么,生物又是怎樣適應(yīng)周圍環(huán)境的呢?1.捕食與寄生現(xiàn)象之間有什么相同和不同之處?2.舉一些日常生活中的實(shí)例,進(jìn)一步說明一種生物對(duì)另一種生物有利或有害的關(guān)系。生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和影響仙人掌的哪些結(jié)構(gòu)是適應(yīng)干旱環(huán)境的?一些生物的外表形狀或
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