生物科学的学习过程.ppt
生物 必修1 分子与细胞,第一章 第二节生物科学的学习过程,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。,自然发生学说,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。,自然发生论的动摇,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,观点:相信地球上的所有生物都来源于生殖。提出问题:腐肉上的蛆是从哪里来的？实验设计: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,雷迪的实验,两个完全相同的肉块放在两个完全相同的罐子中,不封口,用布封口,实验变量：苍蝇是否与肉接触,开口的罐子中肉变质并有蛆，封口的罐子中的肉上没有蛆,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。,雷迪实验的评价,雷迪成功地解释了蛆是苍蝇在肉上产的卵孵化而成的，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。因此雷迪没有否认自然发生说，只是说自然发生说还未证实。,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:支持“微生物自然发生说”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,尼达姆的实验,发现肉汤中滋生了大量微生物,煮沸的羊肉汤软木塞塞紧瓶口几天,用显微镜观察,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”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。,观点:反对“自然发生说”提出问题:对肉汤彻底密封和杀菌，还会自然产 生生物吗？实验设计: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,斯巴兰扎尼,斯巴兰扎尼的实验,塞上软木塞，煮沸2min,实验开始,实验后一段时间,塞上软木塞，煮沸1h,A,B,污染,污染,实验开始,实验后一段时间,密封，煮沸2min,密封，煮沸1h,污染,未污染,C,D,斯巴兰扎尼的实验,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”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,观点：不同意“自然发生说”提出问题:让肉汤接触无污染的空气，微生物能自然发生吗？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,巴斯德的曲颈瓶实验,曲颈瓶实验,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质。,什么让曲颈瓶里的肉汤可存四年之久？,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：,观察描述法 比较法 实验法,像科学家一样实验：科学实验,（一）观察 你会观察吗？,（二）测量,标准计量单位：,（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原则：单一变量 对照 科学性可重复性 可操作性,（四）收集数据和分析数据,1.把分类、观察或测量得到的内容如实地记录下来的过程称为数据收集。2.运用数学知识整理、分析、归纳各种数据。,（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足够长？微生物可能通过软木塞进入瓶内?,将盛有肉汤的烧瓶密封在沸水中煮足够长的时间,则肉汤不会被污染,ABCD四组对照实验,只有密封且在沸水中煮1h的肉汤未被污染,生命不是自然发生的,斯巴兰扎尼的实验,微生物能自然发生吗？,坚信：只要不受空气污染，就决不会自然发生微生物,将玻璃瓶颈拉成曲状，未密封。,仍然保持无菌,微生物不能自然发生,巴斯德的实验,提出问题,作出假设,设计并实施实验,观察结果,得出结论,生物科学的研究方法,
