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1、L/O/G/O生物生物 必修必修1 1 分子与分子与细胞胞第一章第一章 第二第二节生物科学的学生物科学的学习过程程 在木桶里装上小麦，再盖上一件脏衬衫。这样脏衬衫的气味与小麦的气味混合，小麦开始变质。三周后，小麦变成老鼠从木桶中跳了出来。这是1652年荷兰科学家黑尔蒙特发表的一篇实验报告。这种近乎荒谬的无稽之谈出现在一篇实验报告里是有着深刻的历史原因的。首先，当时人们对科学近乎无知，其次，是受到古希腊大科学家亚里士多德的“生物自然发生学说”的影响。自然自然发生学生学说 概念：有机体可从无生命物质自发产生。 如果把小麦、谷物连同脏东西放在阴暗的空洞中，就自然会产生老鼠。同样，如果放一块肉，时间长
2、了就自然会在肉上产生苍蝇的幼虫蛆，即所谓腐肉生蛆。 一直到17世纪，绝大多数人都对这一理论深信不疑，就连伟大的科学家牛顿也不例外，他甚至认为植物是由彗星尾巴变弱后形成的。 为了证明事实并非如此，勇敢的科学家们开始了艰难的探索。今天我们一起来了解科学家挑战“自然发生说”的实验。并从中了解生物学科的学习方法。自然自然发生生论的的动摇 第一个对“自然发生论”提出怀疑的是雷迪（Francesco Redi,1626年1697年）。 雷迪是一位宫廷内科医生，是意大利佛罗伦萨实验科学院的成员。雷迪雷迪观观点点 :相信地球上的所有生物都来源于生殖。 提出提出问题问题 :腐肉上的蛆是从哪里来的？实验设计实验设
3、计 :苍蝇与肉接触肉上出现了蛆 苍蝇与肉未接触肉上不会出现蛆雷迪的雷迪的实验两个完全相同的肉两个完全相同的肉块放在两个完全相块放在两个完全相同的罐子中同的罐子中不封口不封口用布封口用布封口实验变量：苍蝇实验变量：苍蝇是否与肉接触是否与肉接触开口的罐子中肉开口的罐子中肉变质并有蛆，封变质并有蛆，封口的罐子中的肉口的罐子中的肉上没有蛆上没有蛆雷迪的雷迪的实验结论 蛆是由亲代苍蝇在腐肉上产的卵发育而来的；无论是苍蝇还是蛆都不会从腐肉中自然发生。雷迪雷迪实验的的评价价雷迪成功地解雷迪成功地解释了蛆是了蛆是苍蝇在肉上在肉上产的卵孵的卵孵化而成的化而成的 ，但是，由于列文虎克发现了到处都有小的动物，如细菌
4、等，人们觉得小的动物是可以自然发生的。主张生物进化的先驱拉马克也认为小的滴虫（如鞭毛虫、纤毛虫条）等可以自然发生，其他生物则是从这些自然发生的小生物进化发展而来的。因此雷迪没有否雷迪没有否认自然自然发生生说，只是，只是说自然自然发生生说还未未证实。 雷迪的实验第一次动摇了生物是自然产生的说法。1675年，列文虎克发现了人们过去从不知道的微生物的存在。于是一些“自然发生论”观点的支持者又据此提出，动植物虽然不可以自然产生，但是微生物是可以的。英国学者尼达姆就是一个。观点点:支持“微生物自然发生说” 提出提出问题 :结构复杂的生物由亲代产生，微生物能否自然发生？实验设计 :煮沸羊肉汤杀死微生物，用
5、软木塞塞紧瓶口，几天后肉汤中滋生了大量微生物。 改用植物种子和杏仁煮汤，结果相同。 尼达姆尼达姆尼达姆的尼达姆的实验发现肉汤中滋生了大量微生物发现肉汤中滋生了大量微生物煮沸的羊肉汤软木煮沸的羊肉汤软木塞塞紧瓶口几天塞塞紧瓶口几天用显微镜观察用显微镜观察尼达姆的尼达姆的实验结论 尼达姆的实验使许多科学家相信，微生物的确能自然发生。实验缺陷：无法排除肉汤本来存在微生物的可能；瓶子未完全密封，微生物可能进入。“尼斯尼斯”之之战 究竟微生物能不能自然产生呢？许多科学家开展了实验，其中最著名的是意大利生理学家斯巴兰扎尼。 他从小就喜欢小动物，经常和蚂蚱、甲虫等做伴。他支持雷迪的观点，认为生命不可能自发产
6、生，包括微生物在内，一定都有母体，就像每个人都有母亲一样。 看到尼达姆的言论后，斯巴兰扎尼坚决不相信“小动物会从羊肉汁里生了出来”。他想，可能是尼达姆在做实验时，没有把瓶盖盖上，或者是加热的时间还不够。观观点点 :反对“自然发生说” 提出提出问题问题 :对肉汤彻底密封和杀菌，还会自然产 生生物吗？ 实验设计实验设计 :盛肉汤烧瓶 实验后一段时间 A（塞上软木塞，煮沸2min） 污染 B（塞上软木塞，煮沸1h） 污染 C（熔化玻璃封口，煮沸2min） 污染 D（熔化玻璃封口，煮沸1 h） 未污染斯巴斯巴兰扎尼扎尼斯巴斯巴兰扎尼的扎尼的实验塞上软木塞，塞上软木塞，煮沸煮沸2min实验开始实验开始实
7、验后一段时间实验后一段时间塞上软木塞，塞上软木塞，煮沸煮沸1hAB污染污染污染污染实验开始实验开始实验后一段时间实验后一段时间密封，煮密封，煮沸沸2min密封，煮密封，煮沸沸1h污染污染未污染未污染CD斯巴斯巴斯巴斯巴兰兰扎尼的扎尼的扎尼的扎尼的实验实验尼达姆终于无话可说了，在这场用实验说话的“尼斯”之战中，斯巴兰扎尼打了一个漂亮的胜仗。不过，真正彻底推翻“自然发生论”的是著名的法国微生物学家巴斯德。 “尼斯尼斯”之之战 巴斯德是“自然发生论”的坚决反对者，他非常赞同斯巴兰扎尼的论断，并设计了更为严密的实验。巴斯德巴斯德观观点：点：不同意“自然发生说” 提出提出问题问题:让肉汤接触无污染的空气
8、，微生物能自然发生吗？实验设计实验设计：盛酵母菌溶液的瓶子（消毒后拉成曲颈瓶，未密封）保持无菌。 再将上述盛酵母菌溶液的瓶子的曲颈弄断，放置一段时间，瓶中长满微生物。巴斯德巴斯德巴斯德的巴斯德的曲曲颈颈瓶瓶实验实验曲曲颈颈瓶瓶实验实验 巴斯德解释说，第一个瓶顶端开口，悬浮在空气中的尘埃和微生物可落入瓶颈直达液体，微生物在肉汤里得到充足的营养而生长繁殖，于是引起了肉汤的变质。而在曲颈瓶中，把瓶中的肉汤煮沸时，不仅瓶中的微生物被杀死了，水蒸气把瓶颈中的微生物也杀死了。等汤放凉时，新鲜的空气可以通过瓶颈自由进到瓶中，而带菌的灰尘由于比空气重，在长颈向下弯曲处就被拦截，因此不会落入肉汤中生长繁殖引起变
9、质。什么什么让让曲曲颈颈瓶里的肉瓶里的肉汤汤可存四年之久？可存四年之久？ 通过大量富有成效的实验和一次又一次言辞犀利的论战，最终，巴斯德成功地推翻了“生物能从无生命的物质中自然产生出来”的理论。“自然发生论”这一影响了全世界上千年的思想就此被画上休止符。 生物科学的研究方法：生物科学的研究方法： 观察描述法观察描述法 比较法比较法 实验法实验法像科学家一样实验：科学实验像科学家一样实验：科学实验（一）（一）观观察察 你会观察吗？（二）（二）测量量标准计量单位：（三）（三）实验设计假设和预测分别是对实验现象的大胆解释、和推理，可能是错的，那么我们如何来检验假设和预测是否正确呢？实验设计应该遵循的
10、原则：实验设计应该遵循的原则：单一变量单一变量 对照对照 科学性科学性可重复性可重复性 可操作性可操作性（四）收集数据和分析数据（四）收集数据和分析数据1.把分把分类、观察或察或测量得到的内容如量得到的内容如实地地记录下来的下来的过程称程称为数据收集。数据收集。整理、分析、整理、分析、归纳各种数据。各种数据。（五）安全（五）安全实验科学的实验需要确保实验安全。居里夫人发现了镭元素，但她最终也是死于镭元素的辐射。Marie Curie 玛丽居里 1867.11.7 1934.7.4对肉汤加热的时间是否对肉汤加热的时间是否足够长？微生物可能通足够长？微生物可能通过软木塞进入瓶内过软木塞进入瓶内?
11、?将盛有肉汤的烧瓶密封将盛有肉汤的烧瓶密封在沸水中煮足够长的时在沸水中煮足够长的时间间, ,则肉汤不会被污染则肉汤不会被污染ABCDABCD四组对照实验四组对照实验只有密封且在沸水中只有密封且在沸水中煮煮1h1h的肉汤未被污染的肉汤未被污染生命不是自生命不是自然发生的然发生的斯巴兰扎尼的实验斯巴兰扎尼的实验微生物能自微生物能自然发生吗？然发生吗？坚信：只要不受空坚信：只要不受空气污染，就决不会气污染，就决不会自然发生微生物自然发生微生物将玻璃瓶颈拉成将玻璃瓶颈拉成曲状曲状，未密封未密封。仍然保持无菌仍然保持无菌微生物不能微生物不能自然发生自然发生巴斯德的实验巴斯德的实验提出问题提出问题作出假设作出假设设计并实施设计并实施实验实验观察结果观察结果得出结论得出结论生物科学的生物科学的研究方法研究方法
