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1、第一第一节节身身边边的生物科学的生物科学第第一一节节身身边边的的生生物物科科学学基基础础自主梳理自主梳理核心要点突破核心要点突破实验实验探究探究创创新新课标领课标领航航知能知能过过关演关演练练通通过过本本节节的学的学习习，我能，我能够够1说说出解决粮食出解决粮食问题问题的重要性。的重要性。2举举例例说说出出现现代代农业农业生物技生物技术术的重要性。的重要性。课标领课标领课标领课标领航航航航情景情景导导引引人口多是我国的人口多是我国的现现状，解决吃状，解决吃饭问题饭问题就很关就很关键键，转转基因食品基因食品虽虽可可解燃眉之急，但食品安全性又如何？解燃眉之急，但食品安全性又如何？请请关注我关注我们
2、们身身边边的生物科学吧！的生物科学吧！基础自主梳理基础自主梳理一、人一、人类类面面临临的的问题问题之一：粮食之一：粮食问题问题1二二战战后世界粮食状况后世界粮食状况(1)总总体体状状况况：粮粮食食生生产产的的增增长长速速度度_人人口口的的增增长长速度，世界人均粮食速度，世界人均粮食产产量呈量呈现现_趋势趋势。(2)世界粮食生世界粮食生产产存在不平衡性存在不平衡性快于快于增增长长发发达国家达国家发发展中国家展中国家人口数量人口数量占世界人口的占世界人口的1/4占世界人口的占世界人口的_粮食粮食总产总产量量占世界的占世界的1/2占世界的占世界的_特点特点人均人均产产粮多、粮多、消消费费少少人均人均
3、产产粮少、消粮少、消费费多多3/41/22.我国的粮食生我国的粮食生产产状况及状况及产产生原因生原因(1)成成就就：用用仅仅占占世世界界_的的耕耕地地养养活活了了占占世世界界22%的人口。的人口。(2)将来所面将来所面临临的的问题问题：粮食缺口巨大。：粮食缺口巨大。(3)原原因因：人人口口的的迅迅速速增增长长、资资源源短短缺缺以以及及_等。等。7%环环境境恶恶化化思考感悟思考感悟1为为解解决决世世界界粮粮食食问问题题，需需要要培培育育高高产产、稳稳产产和和具具有有多多种种生生物物优优良良品品质质的的农农作作物物应应用用什什么么技技术术？【提示提示】转转基因技基因技术术。二二、生生物物科科学学与
4、与社社会会：科科学学合合理理地地应应用用现现代代农农业业生物技生物技术术1作作用用：在在彻彻底底解解决决资资源源匮匮乏乏、环环境境恶恶化化、_和疾病肆虐等方面和疾病肆虐等方面发挥发挥重大作用。重大作用。2转转基因技基因技术发术发展展历历史史(1)诞诞生生：1983年年世世界界上上第第一一个个_培培育育成功。成功。(2)发发展展：1993年年世世界界首首例例转转基基因因产产品品_在美国批准上市。在美国批准上市。3价价值值：_效益、社会效益和效益、社会效益和_效益。效益。粮食短缺粮食短缺转转基因植物基因植物延熟延熟保保鲜鲜番茄番茄经济经济生生态态4我国我国转转基因技基因技术术的的发发展展(1)“七
5、七五五”计计划划结结束束时时，我我国国已已掌掌握握了了转转基基因因植植物物的全套技的全套技术术，获获得了得了_等等转转基因植物。基因植物。(2)“八八五五”计计划划期期间间，抗抗病病毒毒、抗抗_、抗抗盐盐碱碱、抗抗虫虫、抗抗_等等转转基基因因植植物物得得到到了了更更大大的的发发展。展。(3)“九九五五”计计划划期期间间又又获获得得一一批批具具有有自自主主知知识识产产权权的的新新基基因因(如如水水稻稻耐耐寒寒、耐耐盐盐碱碱等等相相关关基基因因)，并并已已初初步步获获得得抗抗病病、抗抗_或或改改良良品品质质的的转转基基因因水水稻稻、玉米、烟草以及花卉等。玉米、烟草以及花卉等。抗虫烟草抗虫烟草细细菌
6、菌除草除草剂剂虫虫思考感悟思考感悟2有有人人认认为为转转基基因因抗抗虫虫作作物物的的推推广广会会使使害害虫虫灭灭绝绝，你，你认为认为呢？呢？【提示提示】不会。一方面不会。一方面对转对转基因抗虫作物有抗基因抗虫作物有抗性的害虫会生存下来，另一方面害虫也可以以其性的害虫会生存下来，另一方面害虫也可以以其他植物他植物为为食。食。核心要点突破核心要点突破我国面我国面临严临严重的粮食重的粮食问题问题的原因及的原因及应对应对措施措施要点一要点一1我国粮食我国粮食问题产问题产生的原因生的原因特特别别提提醒醒 粮粮食食短短缺缺是是社社会会原原因因和和自自然然原原因因相相互互作作用用的的结结果果。粮粮食食是是否
7、否短短缺缺的的主主要要参参数数是是人人均均占占有有粮粮食食的的数数量量，因因此此，要要解解决决粮粮食食问问题题，应应从粮食生从粮食生产总产总量以及人口量以及人口总总数两方面着手。数两方面着手。2应对应对粮食危机的粮食危机的现实现实措施措施(1)施行施行计计划生育，控制人口增划生育，控制人口增长长。(2)保保护护和治理和治理环环境，防止境，防止环环境境恶恶化。化。(3)减少建筑用地。减少建筑用地。(4)培育和推广培育和推广转转基因作物。基因作物。(5)通通过过诱诱变变育育种种、杂杂交交育育种种等等育育种种手手段段培培育育高高产产作物新品种。作物新品种。(6)研研究究、改改善善光光合合作作用用机机
8、制制，提提高高作作物物的的光光合合作作用速率。用速率。(7)减减少少粮粮食食的的深深加加工工和和转转化化环环节节，让让更更多多人人直直接接以粮食以粮食为为食。食。 1972年年出出版版的的增增长长的的限限制制一一书书，报报道道了了某某些些科科学学工工作作者者用用计计算算机机模模拟拟研研究究“人人类类的的境境遇遇”问问题题。模模型型以以1900年年到到1970年年世世界界人人口口、粮粮食食、自自然然资资源源以以及及工工业业污污染染的的变变化化数数值值为为依依据据，预测预测曲曲线变线变化如下化如下图图，分析回答：，分析回答：例例例例1 1(1)图图中中四条曲四条曲线线分分别别代表哪代表哪项项数数值
9、变值变化：化：_，_，_，_。(2)预预测测认认为为，如如果果世世界界各各地地的的各各种种物物理理的的、经经济济的的和和社社会会的的治治理理没没有有重重大大改改变变，那那么么，2000年年以以后人口、后人口、资资源、工源、工业业生生产污产污染将染将发发生什么生什么变变化？化？(3)从从模模型型曲曲线线可可以以看看出出，为为了了人人类类的的根根本本利利益益，应应当当_。【尝尝试试解解答答】(1)自自然然资资源源粮粮食食工工业业污污染染人口人口(2)人人口口迅迅速速增增加加，随随后后又又迅迅速速下下降降；资资源源减减少少，工工业业生生产产增增长长趋趋缓缓后后出出现现迅迅速速下下降降，污污染染日日趋
10、趋严严重。重。(3)控制人口增控制人口增长长，保，保护资护资源，防治源，防治环环境境污污染染【解解析析】(1)四四条条曲曲线线中中最最易易判判定定的的是是自自然然资资源源和和工工业业污污染染。这这是是因因为为地地球球上上自自然然资资源源是是有有限限的的,随随着着人人类类逐逐渐渐扩扩大大的的开开采采利利用用，将将逐逐渐渐下下降降，即即对对应应曲曲线线，同同时时环环境境(工工业业)污污染染逐逐渐渐增增强强，对对应应曲曲线线。而而人人口口的的增增长长受受粮粮食食等等环环境境因因素素的的制制约约,不不能能无无限限增增长长。由由于于农农业业技技术术不不断断进进步步，粮粮食食产产量量不不断断提提高高，导导
11、致致人人口口迅迅速速增增长长，人人口口增增长长又又制制约约粮粮食食的的提提高高，当当人人口口增增长长超超过过地地球球承承受受极极限限时时,粮粮食食锐锐减减，资资源源匮匮乏乏，污污染染空空前前严严重重，工工业业生生产产能能力力下下降降。因因此此粮粮食食曲曲线线变变化化应应先先对对应应，人人口口数数值值曲曲线变线变化在后，化在后，对应对应。(2)据以上分析，据以上分析，对应对应模型曲模型曲线线可知，人口迅速可知，人口迅速增加后又迅速下降；增加后又迅速下降；资资源减少，工源减少，工业业生生产产增增长长趋缓趋缓后出后出现现迅速下降，迅速下降，污污染日染日趋严趋严重。重。(3)为为了人了人类类的根本利益
12、，的根本利益，应应当控制人口增当控制人口增长长，保保护资护资源，防治源，防治环环境境污污染。染。跟跟踪踪训训练练科科学学家家预预计计到到2030年年，我我国国人人口口达达到到16亿亿，而而耕耕地地面面积积则则下下降降到到7300万万顷顷，按按16亿亿人人均均年年消消费费粮粮食食600 kg计计算算，中中国国共共需需粮粮食食9.84亿亿吨吨，需需要要每每公公顷顷产产粮粮13.5吨吨，也也就就是是说说，到到2030年年中中国国粮粮食食单单产产同同现现在在相相比比需需要要提提高高2.7倍才行。倍才行。这这个事个事实说实说明明()A达到达到这这些指些指标标是相当困是相当困难难的的B2030年中国粮食需
13、要大量年中国粮食需要大量进进口口C控控制制人人口口、保保护护耕耕地地，对对中中国国人人民民的的生生存存和和发发展具有十分重要的意展具有十分重要的意义义D2030年中国粮食年中国粮食单产单产将会同步提高将会同步提高解解析析：选选C。从从题题干干所所提提供供的的信信息息分分析析，该该事事实实旨旨在在提提醒醒人人们们要要控控制制人人口口和和保保护护耕耕地地。要要确确保保人人口口的的生生存存，粮粮食食问问题题是是关关键键，特特别别是是由由于于人人口口的的迅迅速速增增长长，耕耕地地的的减减少少，自自然然灾灾害害与与环环境境污污染的加染的加剧剧，缺粮，缺粮问题问题日益日益严严重。重。1转转基因技基因技术术
14、的概念的概念是利用分子生物学技是利用分子生物学技术术，将某种生物的基因，将某种生物的基因转转移到其他生物中，改造生物的移到其他生物中，改造生物的遗传遗传物物质质，使，使遗遗传传物物质质得到改造的生物在性状、得到改造的生物在性状、营营养和消养和消费费品品质质等方面向人等方面向人类类需要的目需要的目标转变标转变的一的一项现项现代生代生物技物技术术。正确理解正确理解转转基因技基因技术术及其及其应应用用要点二要点二2应应用用(1)改良改良动动植物品种。植物品种。(2)治治疗疗人人类类重大疾病。重大疾病。3转转基因作物和普通作物相比具有的基因作物和普通作物相比具有的优优点和不足点和不足(1)优优点点减少
15、了化学减少了化学农药农药的使用量，利于保的使用量，利于保护环护环境，具境，具有明有明显显的生的生态态价价值值。抗逆能力抗逆能力强强，产产量高，能量高，能缓缓解粮食危机；解粮食危机；维维生生素含量高。有的品种含抗生素，具有保健和治素含量高。有的品种含抗生素，具有保健和治疗疗功能，能功能，能应对贫应对贫困人口就医困人口就医难难的的问题问题。投投资资少、回少、回报报多，具有明多，具有明显显的的经济经济价价值值。(2)不足不足生物中生物中转转入的新基因可能会入的新基因可能会对对其他生物造成危其他生物造成危害，从而使自然界的生物多害，从而使自然界的生物多样样性性锐锐减。减。生物中生物中转转入的新基因可能
16、入的新基因可能对对生生态环态环境造成基因境造成基因污污染，并且染，并且这这种种污污染染难难以消除。以消除。转转基因基因农农作物和作物和转转基因食品可能基因食品可能对对人体健康造人体健康造成威成威胁胁。例例例例2 2A不安全。不安全。这这种玉米的果种玉米的果实实(种子种子)中也可能含有中也可能含有蛋白蛋白酶酶抑制抑制剂剂，使人食用后因无法消化食物而患，使人食用后因无法消化食物而患病病B不安全。不安全。该该玉米的蛋白玉米的蛋白酶酶抑制抑制剂剂基因可通基因可通过过食食物物链链在人体在人体细细胞内表达，使人体无法消化食物而胞内表达，使人体无法消化食物而患病患病C安全。因安全。因为为人与害虫消化人与害虫
17、消化酶酶的的结结构存在差异，构存在差异，玉米的蛋白玉米的蛋白酶酶抑制抑制剂对剂对人体很可能无影响人体很可能无影响D安全。人安全。人类类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白蛋白酶酶抑制抑制剂剂已被高温破坏，不会影响人的消化已被高温破坏，不会影响人的消化功能功能【思思路路点点拨拨】本本题题主主要要考考查查转转基基因因食食品品的的安安全性全性问题问题，正确理解本，正确理解本题应题应注意以下几点：注意以下几点：了解了解转转基因食品的安全性。基因食品的安全性。分析分析转转基因作物的抗逆性的形成原因。基因作物的抗逆性的形成原因。关注关注转转基因食品的生物学原理。基因食品的生物学
18、原理。【尝试尝试解答解答】 B【解解析析】本本题题是是一一道道开开放放性性的的选选择择题题，探探讨讨转转基基因因技技术术应应用用的的是是与与非非，侧侧重重于于安安全全性性问问题题，即即用用转转基基因因技技术术方方法法生生产产的的产产品品，特特别别是是农农产产品品，对对人人体体有有无无不不良良影影响响。该该转转基基因因玉玉米米能能合合成成蛋蛋白白酶酶抑抑制制剂剂，有有可可能能使使人人的的消消化化酶酶受受到到抑抑制制，使使人人患患病病，但但蛋蛋白白酶酶抑抑制制剂剂基基因因不不可可能能整整合合到到人人体体细细胞胞基基因因组组中中去去，不不可可能能在在人人体体细细胞胞内内表表达达。C、D两两项项从从蛋
19、蛋白白酶酶抑抑制制剂剂作作用用的的专专一一性性和和结结构构被被破破坏坏方面，方面，说说明明该转该转基因玉米是安全的。基因玉米是安全的。跟跟踪踪训训练练(2011年年北北京京南南师师大大附附中中检检测测)运运用用转转基基因因技技术术手手段段,从从苏苏云云金金杆杆菌菌中中获获取取抗抗虫虫基基因因Bt，将将Bt基基因因转转移移到到优优质质油油菜菜中中，培培育育出出能能抗抗虫虫的的油油菜菜品品种种。这这一一品品种种在在生生长长过过程程中中能能产产生生特特异异性性的的杀杀虫虫物物质质，对对菜菜青青虫虫有有显显著著的的抗抗性性。根根据据以以上上信信息分析，下列叙述正确的是息分析，下列叙述正确的是()A含含
20、Bt基因的油菜不属于基因的油菜不属于转转基因植物基因植物B特异性的特异性的杀杀虫物虫物质质能能杀杀多种害虫多种害虫C普通油菜中存在普通油菜中存在Bt基因基因D抗抗虫虫油油菜菜能能大大大大减减少少农农药药使使用用量量，保保护护农农业业生生态环态环境境解解析析：选选D。普普通通油油菜菜中中不不含含Bt基基因因，转转基基因因油油菜菜中中的的Bt基基因因是是从从苏苏云云金金杆杆菌菌中中转转入入的的。特特异异性性的的杀杀虫物虫物质质只能只能杀灭杀灭某种害虫。某种害虫。实验探究创新实验探究创新验证转验证转基因抗虫棉的抗虫效果基因抗虫棉的抗虫效果【例例题题展示展示】苏苏云云金金杆杆菌菌含含毒毒蛋蛋白白基基因
21、因和和毒毒蛋蛋白白，寄寄生生在在棉棉铃铃虫虫体体内内时时会会引引起起棉棉铃铃虫虫的的死死亡亡。科科学学家家从从苏苏云云金金杆杆菌菌中中提提取取毒毒蛋蛋白白基基因因并并导导入入棉棉花花细细胞胞而而成成功功培培育育出出转转基基因因抗抗虫虫棉棉。有有人人为为验验证证转转基基因因抗抗虫虫棉棉的的抗抗虫虫效效果果与与棉棉铃铃虫虫种种群群密密度度的的关关系系，设设计计了了以以下下实验实验。请请你把你把实验补实验补充完整。充完整。(1)实验实验步步骤骤实实验验组组：将将一一定定数数量量的的_的的棉棉铃铃虫虫幼虫放养在幼虫放养在5株株_上。上。对对照照组组：将将_相相同同的的同同种种棉棉铃铃虫虫幼虫放养在等量
22、且幼虫放养在等量且长势长势相同的相同的_上。上。(2)结结果及果及结论结论结结果：果：实验组实验组_，对对照照组组_。结论结论：_。(3)实验实验中自中自变变量是量是_，因因变变量是量是_。【解解析析】本本题题考考查查实实验验分分析析的的能能力力。实实验验应应设设置置对对照照组组与与实实验验组组。自自变变量量为为供供棉棉铃铃虫虫采采食食的的棉棉花花植植株株是是转转基基因因抗抗虫虫棉棉还还是是普普通通棉棉花花，因因变变量量为为棉棉铃铃虫虫种种群群密密度度的的变变化化。做做题题时时，前前后后信信息息要要相相互互联联系系，从从整整体体上上建建立立解解决决问问题题的的思思路路，并并要要求求掌握掌握对对照照实验应实验应遵循的原遵循的原则则。【答答案案】(1)未未接接触触过过转转基基因因抗抗虫虫棉棉转转基基因因抗虫棉抗虫棉等量、生理状况普通棉花植株等量、生理状况普通棉花植株(2)棉棉铃铃虫虫种种群群密密度度降降低低棉棉铃铃虫虫种种群群密密度度基基本本不不变变转转基基因因抗抗虫虫棉棉可可杀杀死死棉棉铃铃虫虫的的幼幼虫虫，从从而而使使棉棉铃铃虫种群密度降低虫种群密度降低(3)供供棉棉铃铃虫虫采采食食的的棉棉花花植植株株的的种种类类棉棉铃铃虫虫种种群群密度的密度的变变化化【实实验验链链接接】验验证证性性实实验验，结结果果是是确确定定的的，应应与与实验实验目的相吻合。目的相吻合。
