生物科学的学习过程

第2节 生物科学的学习过程

一、学习目标
1、了解科学家征服病毒的漫漫路程。
2、举例说出一个科学研究的故事。
3、概述科学研究的基本过程。
4、尝试进行科学研究。

二、教材分析
1、重点难点与疑点
1．重点
（1）了解科学家征服病毒的漫漫路程。
（2）举例说出一个科学研究的故事。
（3）概述科学研究的基本过程。
（4）尝试进行科学研究。
2．难点
（1）了解科学家征服病毒的漫漫路程。
（2）举例说出一个科学研究的故事。
（3）概述科学研究的基本过程。
（4）尝试进行科学研究。
3．教学疑点
（1）举例说出一个科学研究的故事（应用）。
（2）概述科学研究的基本过程、尝试进行科学研究（应用）。

2、教材解读
课 文解 读
一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
P6 烟草的怪病
病毒的发现与研究历史
一、病毒病由来已久
地球上的人类，其他动物和植物遭受病毒病的折磨已有许多世纪。许多记述表明至少在公元前二至三个世纪印度和中国就存在天花，中国从公元十世纪宋真宗时代就有接种人痘预防天花的记载了。在明代隆庆年间（1567-1572），人痘预防天花推行甚广，先后传至俄国、日本、朝鲜、土耳其及英国。1796英国医生琴纳，才得出了结论，牛痘可能使人预防天花，并在英国及欧洲大陆普遍应用，挽救了千百万人的生命。
　　在家畜的病毒病中，狂犬病可能是最早有记载的。此病毒病一般与疯狗有关。阿里斯多德在公元前四世纪就记述了病犬的疯狂和暴怒，通过咬啮还能将病魔传给其他的动物，此病也能传染给人（人畜共患疾病），在人体上这种病常被称作恐水病。法国人巴斯德在1884年发明了狂犬疫苗。
　　昆虫病毒病可能同高等动、植物的病毒病一样历史悠久。十二世纪中叶我国《农书》中，已有关于家蚕“高节”、“脚肿”等病症的记载。这就是我们现在所知家蚕核型多角体病毒。而国外直到十九世纪中叶，Cornelia和Maestri才记述了家蚕的黄疸病或多角体病的症状。
第一个记载的植物病毒病的是郁金香碎色病，因为至今荷兰阿姆斯特丹的Rijks博物馆还保存着一张1619年荷兰画师的一幅得病的郁金香静物画。据记载一个得病郁金香球茎竟能换来牛、猪、羊甚至成吨的谷物或上千磅的奶酪。在1634~1637年的荷兰，这种嗜好达到了可称做“郁金香热”的高潮。使我们知道在十七世纪就存在一种植物病毒病??郁金香碎色病。

二、病毒的发现与发现者
Adolf Mayer被烟草的一种病态吸引住了，其症状是感染叶子上出现深、浅相间的绿色区域，故麦尔在1886年称为烟草花叶病。通过对叶子和土壤的分析麦尔指出不能把此病归于无机物平衡失调。这可能是一个细菌病。
1892年从事烟草病工作的年青的俄国科学家伊万诺夫斯基发现感受花叶病的叶汁，即使经过Chamberland氏烛形滤器的过滤也仍具有传染的性质。这项观察提示了存在一种比以前所知的任何一种都小的病原，他认为该病是由产生毒素的细菌引起的。
1898年，荷兰科学家贝杰林克重复了伊万诺夫的实验，他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液，并使之通过Chamberland氏滤器。表明滤液仍有侵染性。贝杰林克相信他的滤器阻挡住了细菌。将汁液置于琼脂凝胶块的表面时，发现侵染性物质在凝胶中以适当的速度扩散，而细菌仍滞留于琼脂的表面。因此认为这种侵染性物质要比通常的细菌小。贝杰林克用“病毒”来命名这种史无前例的小病原体。不难看出真正发现病毒存在的是贝杰林克。
伊万诺夫斯基和贝杰林克通过他们创造性工作发现了烟草花叶病毒，从而开创了病毒学独立发展的历程。

三、病毒学的发展历程
　　病毒病害的病原研究阶段； 病毒化学和结构研究阶段。
（一）病毒病害的病原研究阶段
　　自病毒发现直到上个世纪30年代初，病毒学研究主要集中在：分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒；病毒对疾体所引起的特异性病理效应；病毒的传播方式和感染宿主范围；各种理化因子对病毒感染的影响等方面。
在病毒发现的那一年,1898年德国细菌学家勒夫勒和弗施证实了口蹄疫病毒的存在。1911年，劳斯发现了引起鸡的恶性肿瘤的劳斯肉瘤病毒。1915~1917年，托特和德爱莱尔分别发现了噬菌体。人们通过过滤性试验，相继发现了近百种病毒病害，包括流感、骨髓灰质炎、几种脑炎、狂犬病、兔的粘液瘤、马铃薯花叶病、卷叶病、和条斑病、黄瓜花叶病、小麦花叶病等。而且人们从解决病害观点出发，在机体水平上研究了病毒感染的症状、传播途径、传播介体以及病毒的繁殖特征。1899年古巴流行黄热病，细菌学家里德证明罪犯确实是伊蚊。接着日本人高见证明一种叶蝉会传水稻矮花病，蚜虫会传马铃薯退化病。300多年前（1619年）就知道的郁金香碎色病直到1929年才证明是蚜虫传的。这时期还发现了一些非常有趣的病毒生物学现象，如一种病毒通过变异，产生致病力强弱不等毒株。而且同一种病毒的不同毒株彼此间有拮抗，称干扰现象。还有人发现把病植株的汁液注入到动物体内后，动物的血清和病汁液起特异的反应。这些研究成果都对当时防治病毒病起了重要作用。
在这一阶段，人们对病毒本质的认识还很肤浅，认为病毒是一种与细菌类似的病原体，所不同的仅在于病毒必须在生活的细胞内才能繁殖，再就是体积十分微小，以致在显微镜下不能见到，能够通过细菌滤器。这也正是在那一时期把病毒称之为“超显微的滤过性病毒”的原因。
（二）病毒的化学和结构研究阶段
1935年，美国生化学家斯坦利发现烟草花叶病毒的侵染性能被胃蛋白酶破坏，在这一现象的启示下，他几乎磨了上吨重的感染花叶病的烟叶，企图用提酶的方法把病毒提纯出来。他得到了一小匙在显微镜下看来是针状结晶的东西，把结晶物放在少量水中，水就出现乳光了，用手指沾一点这溶液，在健康烟叶上磨擦几下，一星期以后这棵烟草也得了同样类型的花叶病。可见提纯的东西的确是有侵染性的烟草花叶病毒。今天在美国加州大学的原来斯坦利实验室里，仍然保留着一个标注着“Tob. Mos.”字样的瓶子，其中就盛着当年第一次提纯的烟草花叶病毒（简称TMV）。
根据各种试验结果，证明这种结晶物质是蛋白质，初步的渗透压和扩散测定表明，这种蛋白质的分子量高达几百万。其结晶制品的侵染性依赖于蛋白质的完整性，侵染性被认为是病毒蛋白质的一种性质。Stanley 的研究论文1953年发表在Science杂志上，他在论文中写道：“烟草花叶病毒是一种具有自我催化能力的蛋白质，它的增殖需要活体细胞的存在”。在获得TMV结晶之后的将近20年时间里，许多其他病毒也相继被结晶出来，1955年，Scaffer和Schwerdt成功地结晶了脊髓灰质炎病毒，它是第一个被结晶出来的动物病毒。然而，Stanley在他的结晶工作中，并未注意到病毒的含磷组分，1936年Bawden和Pirie等在纯化的TMV中发现了含磷和糖类的组分，它们以核糖核酸的形式存在， 通过热变化， 这种核酸可以从病毒粒子中释放出来，这一发现也被Stanley不久证实，Stanley及其同事证实几种不同植物病毒的核酸也能从核蛋白的形式中被分离出来。
TMV的结晶及其化学本质的发现是对医学和生物科学的巨大贡献，它不仅引导人们从分子水平去认识生命的本质，而且为分子病毒学和分子生物学的诞生奠定了基础。鉴于Stanley在TMV研究中的突出贡献，1946年他被授予诺贝尔奖，这是病毒学领域第一个获此殊荣的科学家。

电子显微镜的应用
　　最初从电子显微镜照片上看到的病毒是一些几乎类似的微粒，1939年，G.A.Kansche在电镜下直接观察到了TMV，指出TMV是一种直径为1.5nm，长为300nm的长杆状的颗粒，而番茄黄化花叶病毒颗粒为球形，直径为25nm。
早期电镜学家获得的最令人振奋的发现之一是细菌病毒----噬菌体，d′Herelle的噬菌体最初的电镜照片曾引起很大的轰动。噬菌体虽然非常微小，仅为10nm，但它们具有高度整齐而复杂的结构，它们有圆的头和起初被认为是尾巴的附属物，像个小蝌蚪。在争论多年以后，确定了噬菌体的附属物没有运动的功能，但它对噬菌体吸附于细胞表面和注射传染性核酸进入到细胞中却起了重要的作用。
　　病毒学研究的化学时期，还有一些比较重要的进展，1934年M.Schlesinger获得了纯化的噬菌体，1938年W.J.Elford测定了各种病毒颗粒大小等。但总的说来，这一阶段，病毒学工作者主要采用敏感动物（如小白鼠）或动物胚胎（如鸡胚）来研究病毒，分离鉴定了近百种病毒。同时在机体水平上研究了病毒的繁殖、发病机理和免疫反应等。只是微生物学的一个分支。同时，对病毒化学本质的了解也较为肤浅，对病毒的概念 这一时期，病毒学虽有很大的进展，但尚未形成独立学科，它还尚有很大争论，众说纷纭。
（三）病毒研究的细胞水平时期
　　这一时期，包括本世纪40年代至60年代。在此期间，病毒学不论是在理论上还是在实践上都有很大的发展，逐步形成了一门独立的学科。由于这个时期对病毒的化学本质有了更清晰的认识，因而也有了较为统一的、明确的病毒概念。
　　1、利用大肠杆菌研究噬菌体的感染过程取得了迅速发展。以M.Delbruck和A.D.Hershey等领导的“噬菌体小组”围绕噬菌体与感染细菌细胞的相互关系进行了大量而深入的研究。这一时期的突出贡献在于：1940年M.Delbruck阐明了噬菌体的复制周期；1950年A.Lwoff揭示了溶原性噬菌体诱导的原理；1952年A.D.Hershey证明了噬菌体DNA的感染性；1952年N.D.Zinder发现了噬菌体的转导现象；1952年E.Wollman发现了溶原性噬菌体。
2、组织培养技术开始应用于动物病毒的研究。我国学者黄祯祥早在1943年就利用鸡胚组织块在试管内进行病毒传代、定量滴定及中和试验。我国已故微生物学和病毒学的奠基人高尚荫院士，1958年在国际病毒学研讨会上宣读了《培养脓细胞的组织培养方法研究》论文，从此揭开了中国昆虫病毒学研究的新篇章。许多学者采用这一新技术，相继分离了上百种过去对动物不敏感的新病毒，如腺病毒、副流感病毒、鼻病毒、呼吸道合胞病毒、Echo病毒和柯萨奇病毒，大大拓宽了病毒学的研究范围。组织培养技术不仅发展了临床病毒学，而且还可用于研究病毒的复制和遗传，使人们对病毒本质有了进一步的认识。
1949年J.J.Enders利用单层细胞培养繁殖脊髓灰质炎病毒取得成功，并且由于他对脊髓灰质炎病毒的开创性研究，而于1954年获得诺贝尔奖。1952年Dulbecco利用细胞单层培养进行了蚀斑试验，1953年Salk用细胞培养的脊髓灰质炎病毒制备出灭活疫苗，1957年Stewart用细胞培养技术还分离出多瘤病毒。目前组织培养技术已广泛应用于未知传染因子的分离，病毒病诊断，疫苗生产，以及病毒感染和复制的基础研究。
　　组织培养技术对动物病毒研究所作的贡献主要包括：病毒转录新途径和翻译新途径的发现；病毒对宿主范围的选择；某些肿瘤病毒引起的细胞转化；某些病毒侵染引起的细胞融合；发现有的病毒核酸由若干片段组成；有的病毒核酸具有极性的不同，如小RNA病毒为正链RNA病毒，正粘病毒为负链RNA病毒。
3、植物病毒不断有重要的发现，如1952年J.I.Harris揭示了TMV外壳蛋白的化学性质，1955年H.Fraenkel-Conrat成功地将TMV的核酸及其蛋白亚基重建出感染的TMV，1956年H.Fraenkel-Conrat还证明TMV-RNA分子具有感染性，1956年F.A.Anderer阐明了TMV外壳蛋白变性的可逆性；1960年A.Tsugita测定了TMV外壳蛋白的氨基酸序列。中国农业大学裘维蕃院士对北京大白菜三大病害和华北小麦丛矮病等进行了深入研究。
（四）分子病毒学的研究时期
自从1953年DNA双螺旋结构理论建立以来，由于分子生物学的迅速发展，新技术和新方法的应用，使得病毒学的研究步入了分子病毒学的发展时期。50年代至60年代是分子生物学的奠基时代，而病毒特别是噬菌体和植物病毒为此做出了巨大的贡献,因此分子病毒学也正是分子生物学的发展过程中应运而生。
分子病毒学的发展是各相关学科如分子生物学、细胞生物学、遗传学、免疫学与病毒学理论和技术相互渗透的结果。尤其是分子生物学新技术的发明极大剌激了分子病毒学的发展。分子病毒学的发展经历了如下过程：
1953年，Watson和Crick建立了DNA双螺旋结构理论，它使人们开始从分子水平上去认识遗传物质--DNA的结构基础和复制特性，理解基因表达与性状的关系，从而为分子生物学和分子病毒学的创立奠定了基础。
　　1962年，D.L.D.Casfar阐明了许多病毒的二十面体结构，明确了病毒核衣壳二十面体的构成规律，这是对病毒超微结构认识的重大突破。
　　1962年，D.Nathans成功地进行了噬菌体RNA的体外翻译；1965年，S.Spiegelman成功地在体外复制出Qβ噬菌体RNA；1967年M.Goulian成功地体外复制ΦX174噬菌体。这些工作对以后阐明DNA病毒和RNA病毒 的繁殖机制起了重要作用。
　　1967年，T.O.Diener发现了类病毒，他在试图分离马铃薯纺锤形块茎病的病毒时，发现其病原不是病毒，而是一种不含有蛋白质，分子量为105左右的裸露RNA。这样小的RNA分子不编码任何蛋白质。根据其特殊的性质，Diener把这类致病因子称为“类病毒”。随后的研究表明，类病毒RNA还有特殊的复制机制。类病毒的发现在分子病毒学史上是一个重要事件，它不仅揭示了自然界存在着比病毒更简单的生物，而且也使人们加深了对生命起源的认识。
在类病毒报道之后，有人在澳大利亚又发现了类似于类病毒的环状RNA分子还能与病毒基因组RNA共同包被于RNA病毒粒子中，引起绒毛菸、苜菪和地三叶草产生病害，其中类似于类病毒的RNA称为“拟病毒”。羊瘙痒病最初也认为是类病毒引起的，Prusiner于1982年证实瘙痒因子不是类病毒，而是一种分子量只有3.0×104的蛋白质，称为“蛋白侵染因子”或“朊病毒”。根据类病毒的发现，Lavoff（1981）首先提出把病毒分为真病毒和类病毒的概念。随着拟病毒和朊病毒的相继发现，1983年在意大利召开的“植物和动物的亚病毒病原：类病毒和朊病毒”国际学术讨论会上，把类病毒、拟病毒和朊病毒列入亚病毒。
　　1968年，P.H.Duesberg发现流感病毒的多节段RNA基因组，随后在其他一些病毒中如呼肠孤病毒、大麦条纹花叶病毒中也发现了病毒基因组分节现象的存在。
　　1970年，P.H.Duelerg发现Rous肉瘤病毒含有癌基因v-src，而且在正常鸡以及其他脊椎动物和无脊椎动物的DNA中，也发现有癌基因v-src的同源序列存在，推测病毒癌基因是来自于细胞正常基因。随着其他肿瘤病毒致癌基因的发现，肿瘤病毒的细胞培养系统建立，以及肿瘤病毒对细胞转化诱导作用的确定，使人们对肿瘤发生的机制有了更深刻的了解。
1970年，H.M.Temin和D.Baltimor分别发现了病毒的逆转录酶。逆转录酶基因组RNA在逆转录酶的作用下，首先合成原病毒DNA，然后原病毒可整合到宿主染色体DNA上。除了病毒癌基因外，原病毒在宿主DNA上的插入、整合，也可以引起细胞癌基因的激活和细胞转化，逆转录酶和逆转录过程的发现，是对Crick 1958年提出的遗传学中心法则的重要补充和发展，说明遗传信息不仅可以从DNA RNA，也可由RNA DNA。
　　1971年，限制性内切酶技术的发现为DNA序列分析和病毒基因的定位创造了条件，利用这一技术曾经成功地为乳头瘤病毒、多瘤病毒、腺病毒、疱疹病毒构建了酶切图谱。另一些新技术如基因转移方法、Southen blot的相继诞生，也加快了病毒特异性基因，尤其是转化基因的定位和病毒核酸序列分析的进程。
　　除此以外，70年代出现的DNA重组技术，使一些病毒基因组能在原核细胞的质粒载体上克隆，并在细菌中能够得到大量复制和表达产物，因而有利于探寻病毒的基因组结构和功能。
　　1977年，英国剑桥大学的Sanger完成了ΦX174-DNA全部序列的测定,为此Sanger第二次获得诺贝尔奖。根据ΦX174-DNA全部序列的分析结果，Sanger意想不到地发现了基因重叠现象。随后，在DNA噬菌体如R17、MS2、F2、Qβ中也证实了基因重叠现象的存在，这是病毒利用有限的遗传信息执行更多的功能，提高自身在进化过程中适应能力的一种表现。
　　1977年，L．T．Chow阐明了腺病毒转录过程中的mRNA拼接现象，随后在SV40、多瘤病毒中也相继发现了mRNA转录后的拼接过程，从而证实了真核基因的不连续性，明确了内含子（intron）和外显子（exon）的概念。
　　1978年，W．Fiers和V.B.Reddy测定了SV40-DNA的一级结构由5224个碱基对组成。SV40是第一个全部核苷酸序列被搞清楚的真核病毒，它含有结构基因VP1、VP2、VP3以及转化基因T和t，整个基因组有12.5%非编码区或非翻译区，在这些区域中包含启动子、增强子序列和其他调节序列，可对病毒基因组复制、转录、翻译进行调控。由于SV40既是研究真核基因结构和表达的良好模型，又是研究癌变机制的理想材料，因此，SV40-DNA一级结构的测定具有重要意义。
　　在70年代，Miller和Barbara研究ΦX174-DNA转录时还发现了ΦX174-DNA仅有一条链被转录，他们利用ΦX174噬菌体感染大肠杆菌，并在培养基中加入32P-磷酸盐以制备放射性的噬菌体mRNA，然后再将标记的mRNA分离出来，让其与分开来的RF-DNA正负链杂交，结果观察到仅有RF-DNA的负链与标记mRNA形成杂交体。因而让实在活体内ΦX174的RF DNA中仅一条链是转录的模板。与此相类似，T7噬菌体DNA在活体中也只有一条单链被转录。但在T4或λ噬菌体中情形较为复杂,其基因组中的某些部分是以一条链作为模板，而在另一区域，则是以另一条链为模板。大肠杆菌基因组的转录也同样存在一组基因与另一组基因的模板链不同。
1979年，T．Taniguchi用载体成功地表达了人干扰素基因。这是基因工程的一项大突破。
进入八十年代后，分子病毒学的研究无论是在深度和广度都有了很大的发展。这里只举一些重要进展。
　　1981年，D.K.Kleid等利用重组DNA技术制备出口蹄疫病毒疫苗；
　　1982年，J.Summers等发现乙型肝炎病毒DNA复制中有逆转录过程；
　　1982年，B.Moss和E.Paoletti用痘苗病毒作为载体表达外源基因；
1983年，Montagnier和R.C.Gallo分别分离到与AIDS相关的人类逆转录病毒（HIV）；
　　1985年，H.Vonder Patten等在3A下阐明了鼻病毒的晶体结构;
　　1988年，Chuo和Yamaya用弱病毒全长cDNA导入产生抗病毒的转化植株；
　　1990年以来，PCR技术在分子病毒学领域得到了广泛应用，目前PCR已成为病毒性疾病诊断和研究的重要手段。1993年，美国科学家K.Mullis由于发明了PCR仪而与第一个设计基因定点突变的Smith共享诺贝尔化学奖。
　　1991年，Han等将Moloney鼠白血病毒的反义表达序列导入小鼠受精卵中，从而培育成功对该病毒有抗性的转基因小鼠。
　　1992年，Desrosiers等利用SIV mac239/nef缺失突变株制备出减毒活疫苗，取得了抗SIV感染成功，也给HIV疫苗的研究赋予了许多启示。
　　1995年，HIV天冬氨酰蛋白酶三维结构的鉴定，使得一些针对病毒蛋白酶活性位点的抑制剂先后问世。1996年，David Ho利用逆转录酶抑制剂与蛋白酶抑制剂配成的“鸡尾酒”式药，成功地抵抗了HIV感染，因而1996年称为AIDS希望年。
　　1997年，美国加利福尼亚大学的神经病学和病毒学教授S.Prusiner由于发现了羊瘙痒病的致病因子是朊病毒（prion），以及提出了疯牛病、Creutz-feldt-Jakob氏病、Kuru病等脑退化性疾病是由朊病毒引起的理论，而获得了诺贝尔医学奖。然而朊病毒究竟是一种传染性因子，还是由正常基因突变形成的结构异常的蛋白质，至今仍处于争论之中。
　　病毒学经过上述四个时期的发展，逐渐形成和成熟起来，随着病毒基因组复制、基因表达调控原理、病毒与宿主细胞的相互作用规律，病毒感染和致病的分子机制的揭示，以及分子病毒学在技术上的革新和进步，它将为人类克服和战胜病毒病做出贡献。

P7 可怕的瘟疫
现代医学最伟大的成就之一，就是让传染病在世界上大部分地区不再成为对人类生命健康的重大威胁。以美国为例，在100年前，导致死亡的三种最主要的疾病都是传染病：肺炎、肺结核和腹泻；而现在，三大生命杀手则是心脏病、癌症和中风。大规模传染病的流行，古人称之为“瘟疫”。历史上，人类曾经饱受瘟疫的痛苦，只有在现代科学出现以后，人类在与瘟神的较量中才逐渐占了上风。
1．“黑死病”曾导致欧洲1/3多的人口死亡
历史上最骇人听闻的瘟疫之一是所谓“黑死病”，也就是现在所说的鼠疫。鼠疫对于亚洲、非洲和欧洲来说，就是一种恐怖的灾难，甚至改变了历史进程，例如它间接促使了东罗马帝国的崩溃。
最广为人知也最为悲惨的鼠疫发生在中世纪的欧洲，它是由人类历史上最早的一次使用“生物武器”引发的。1346年，西征的蒙古军队包围黑海港口城市克法(今费奥多西亚，属乌克兰)，把患鼠疫死亡的死者尸体用投石机射入城内，城里鼠疫由此开始流行。城里的居民热那亚人逃离此城，鼠疫也跟随他们传播到西西里，随后又传播到欧洲大陆。在短短5年内，第一波的鼠疫就导致了欧洲1/3到1/2的人口死亡。在随后的300多年间，鼠疫在欧洲仍反复爆发，直到17世纪末、18世纪初才平息。当时由于病因不明，更加重了鼠疫的神秘、恐怖色彩。许多无辜者被指控传播鼠疫而被恐慌的民众处死。
直到19世纪后期细菌学创立后，鼠疫的病源和传播途径才逐渐明朗。1894年，法国细菌学家耶尔森在香港调查鼠疫时，发现其病原体是一种细菌，这种细菌后来就被命名为耶尔森氏杆菌。1898年，另一位法国人西蒙德确定了鼠疫的传播途径是跳蚤把病菌从老鼠传播给人。到20世纪中叶，抗菌素的发明使得鼠疫成了容易治愈的疾病，而公共卫生和居住环境的改善也切断了鼠疫的传播途径。现在，鼠疫已非常罕见，但并不是完全消失，因为它仍然会在鼠类之中传播，一有机会还会传播给人。在20世纪80年代，非洲、亚洲和南美洲每年都有发生鼠疫的报告。1996年印度爆发的鼠疫还成了世界的重大新闻。目前，每年大约有1000到2000人感染鼠疫。即使在美国，平均每年也会有10多人从野外鼠类感染鼠疫，1/7的患者死亡。尽管鼠疫已非不治之症，也容易控制，但是历史惨剧在人们心中留下的阴影难以消除，它仍然被许多人视为最恐怖的疾病。
2．天花成了殖民者的秘密武器
另一种恐怖程度可与鼠疫相比的传染病就是天花。古代世界大约60%的人口受到了天花的威胁，1/4的感染者会死亡，大多数幸存者会失明或留下疤痕。幸运的是，天花已被人类彻底消灭，成了第一种、也是至今惟一一种被消灭的传染病。天花危害人类的历史可能比鼠疫还要久远，据传在3000多年前起源于印度或埃及。从古埃及法老拉米西斯五世等人的木乃伊上，可以发现天花留下的疤痕。
天花原来只在“旧世界”（亚洲、欧洲和非洲）流行，在17、18世纪，它是西方最严重的传染病，但是在历史上的影响却比不上鼠疫，这可能是因为其受害者以儿童为主（约1/10的儿童因天花夭折），活下来的成年人大多已有了免疫力。
但是当欧洲殖民者在15世纪末登上新大陆的时候，情况就不同了。欧洲殖民者给新大陆原住民带去了多种从未遇到过、因而不具有任何免疫力的传染病，其中最致命的一种就是天花。为什么科尔特斯率领300名西班牙殖民者能够征服有2500万人口的阿兹台克帝国(现墨西哥)？靠的秘密武器就是天花：阿兹台克人俘虏的一名西班牙士兵不幸染上了天花。10年内，阿兹台克人口减少到650万人，生存者也丧失了斗志，一个强大的帝国就此消亡。另一个强大的帝国印加帝国(现秘鲁及周边国家)也因为天花流行而被皮萨罗带着180名西班牙殖民者轻而易举地征服。北美的殖民者则有意将天花传给印第安人，给他们送去天花患者用过的毯子。在天花的肆虐下，几个原先有数百万人口的主要印第安部落减少到只剩数千人或完全灭绝。在与殖民者接触之前，美洲原住民大约有两三千万人口，而到16世纪末，只剩下100万人。
天花是感染天花病毒引起的，无药可治，但是一旦得过天花而生存下来，体内就有了对抗天花病毒的免疫力，不容易再得天花。这一点很早就被人们认识到，在古代中国和其他国家，都有人尝试利用这个特点预防天花：从天花病人的伤口采疫苗接种到健康人身上。但是这容易引起严重副作用乃至死亡。
1798年，英国医生琴纳首创接种牛痘。但是种痘并没有得到大力推广，在种痘发明150年后，世界上每年仍然有约5000万人得天花。直到1967年，世界卫生组织发起了消灭天花运动。1977年，最后一例自然发生的天花发生在索马里。1978年英国实验室发生事故，有两名工作人员染上天花???这是天花退出地球舞台之前的最后插曲。1980年世界卫生大会正式宣布天花被完全消灭，天花病毒在自然界已不存在，只有美国和俄罗斯的实验室还保存着样本。
3．历史上死亡人数最多的一次瘟疫是流感
历史上死亡人数最多的一次瘟疫既不是鼠疫也不是天花，而是几乎人人都得过的流行性感冒。
1918年，一场致命的流感席卷全球，造成了2000万到5000万人死亡。尽管这场流感在美国被称为“西班牙女士”，但是它似乎首先起源于美国，有可能是从猪身上传播的。在那一年，近1/4的美国人得了流感，导致50多万人死亡，几乎一半的死者是健康的年轻人。平时流行的流感虽然没有这么致命，但是平均每年在美国也导致11万多人住院，3.4万人死亡。作为一种由病毒引起的传染病，流感没有特效药可治，可以注射流感疫苗预防，有效率为70%?90%。由于流感病毒极其容易发生变异，每年流行的流感病毒类型不一样，因此必须每年注射疫苗才能发挥作用。
4．人类战胜疾病的速度越来越快
两个世纪以来，人类战胜疾病的速度越来越快，能力也越来越强。法国著名科学家巴斯德在1885年发明了狂犬病疫苗，征服了狂犬病，震惊了整个欧洲。结核病是一种古老的疾病，我国古代称其为“痨病”。1882年，德国医生科赫运用先进的细菌学技术分离出了结核杆菌，1884年又分离出了霍乱杆菌。1944年，美国人发明了链霉素……多种疫苗的研制成功是人类与传染病斗争的重大成果。1921年，预防结核病的卡介苗脱颖而出；1928年，世界上第一种抗生素青霉素应用于治疗；同年，一种治疗百日咳的疫苗诞生。
在消灭了天花之后，世界卫生组织又制定了2000年在全球消灭小儿麻痹症、麻风病、麦地那龙线虫病等传染病的计划。其中较为成功的是消灭小儿麻痹症，目前在绝大多数国家(包括中国)都已消灭，只剩下10个国家，数百个病例。
人类同传染病的斗争是无止境的。尽管我们已消灭或基本消灭了许多种在历史上作恶多端的传染病，但是即使在医学最发达的国家，也还不能完全避免传染病的威胁。由于滥用抗生素导致抗药性病菌的出现，有可能使治疗某些传染病变得困难。而且新的致命性传染病会随时出现，例如艾滋病、埃博拉病毒、军团菌、西尼罗病毒、疯牛病以及最近出现的非典，都能引起恐慌或造成重大社会问题。比如，近几年多次在非洲爆发的埃博拉出血热，已使近千名患者死亡，死亡率近半。环球旅行的便利更增加了传染病在世界范围内传播的机会和速度。恐怖分子用生物武器人为制造致命瘟疫的威胁也不能排除。瘟神的挑战无休无止，我们不能放松警惕。在与瘟神的作战中，人类也许无法获得全盘的胜利，但是却能够赢得一场又一场的战役，而我们手中最强大的武器，是科学方法和现代医学技术。

P7 SARS偷袭
传染性非典型肺炎，又称严重急性呼吸综合征简称SARS，是一种因感染SARS相关冠状病毒而导致的以发热、干咳、胸闷为主要症状，严重者出现快速进展的呼吸系统衰竭，是一种新的呼吸道传染病，极强的传染性与病情的快速进展是此病的主要特点。
患者为重要的传染源，主要是急性期患者，此时患者呼吸道分泌物、血液里病毒含量十分高，并有明显症状，如打喷嚏等易播散病毒。SARS冠状病毒主要通过近距离飞沫传播、接触患者的分泌物及密切接触传播，是一种新出现的病毒，人群不具有免疫力，普遍易感。
此病病死率约在15%左右，主要是冬春季发病。其发病机制与机体免疫系统受损有关。病毒在侵入机体后，进行复制，可引起机体的异常免疫反应，由于机体免疫系统受破坏，导致患者的免疫缺陷。同时SARS病毒可以直接损伤免疫系统特别是淋巴细胞。

二、像科学家一样开展研究：科学探究
P8 第1段
生物课程中的科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的各种活动。科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流。将科学探究引入义务教育阶段生物课程的内容标准，是为了促进学生学习方式的改变，使学生能主动地获取生物科学知识，体验科学过程与科学方法，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。
科学探究能力和对科学探究的理解是在学生探究性学习过程中形成的，这就需要组织学生进行探究性学习。教师应积极提供机会让学生亲自尝试和实践，并将科学探究的内容标准尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。教师在引导学生参与科学探究活动时不仅应让学生参加科学探究的某些方面的活动，也应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动，培养科学探究能力。
探究过程要素学习要求 达成目标
提出科学问题 在观察、调查、阅读等情境中发现问题，尝试提出可以通过科学探究来解决的问题。 能对自然现象产生好奇心，提出可能通过科学探究解决的问题；
领会提出问题的途径和方法；
理解提出问题对科学探究的意义。
进行猜想和假设 收集相关信息，将已有的科学知识和问题相联系，尝试提出可检验的猜想和假设。 能针对所提出的问题依据已有的科学知识、经验，通过思考作出猜想和假设；
了解猜想和假设在科学探究中的作用。
制定计划，设计实验 选择取得证据的途径和方法，决定收集证据的范围和要求，以及所需的相关材料、仪器、设备和技术等，并制定相应的计划。 能针对探究目的和条件，选择合适的方法（实验、调查、访问、资料查询等）；
考虑影响实验结果的主要因素，能确定需要测量的量，并采用适当的方法控制变量；
理解制定计划和设计实验对科学探究的意义。
观察与实验，获取事实与证据 使用有关设备和材料进行调查、检索、观察、测量和实验；安全地操作；记录观察和测量的结果。 能使用基本仪器进行安全操作；
能从多种信息源中选择有关信息；
能进行一系列观察、比较和测量；
会记录和处理观察、测量的结果；
理解实验对科学探究的作用。
检验与评价 分析、处理观察、测量和实验结果，与猜想和假设进行比较，作出解释；
收集更多的证据支持解释，检查解释及过程、方法上是否存在问题，必要时提出改进措施。将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释；
能注意与预想结果不一致的现象，并作出简单的解释；
能提出改进工作方法的具体建议；
了解科学探究需要运用科学原理、模型和理论
表达与交流 书写探究报告，并以适当的形式进行交流。 能用语言、文字、图表、模型等方式表述探究的过程和结果；
能倾听和尊重他人提出的不同观点和评议，并交换意见；
认识表达和交流对科学探究的意义；
认识探究的成果可能对科学决策产生积极的影响。

拓展阅读
一、传染病
传染病，即传染性疾病，是由病原体引起的，能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传染的疾病。它是许多种疾病的总称。
　　传染病一般要经过潜伏期、前驱期、发病期、恢复期几个阶段。
　　传染病的特点
①有病原体：每一种传染病都有它特异的病原体，包括微生物和寄生虫。比如疟疾的病原体是疟原虫，艾滋病的病原体是艾滋病毒。病原体主要分为细菌、病毒（比细菌小、无细胞结构）、真菌（癣的病原体）和寄生虫。
　　②有传染性：传染病的病原体可以从一个人经过一定的途径传染给另一个人。每种传染病都有比较固定的传染期，排出病原体，污染环境，传染他人。
　　③有免疫性：大多数患者在疾病痊愈后，都可产生不同程度的免疫力。机体感染病原体后可以产生特异性免疫。感染后免疫属于自动免疫。
　　④可以预防：通过控制传染源，切断传染途径，增强人的抵抗力等措施，可以有效地预防传染病的发生和流行。
　　⑤有流行病学特征：传染病能在人群中流行，其流行过程受自然因素和社会因素的影响，并表现出多方面的流行特征。　　
传染病能够在人群中流行，必须同时具备三个基本环节：①传染源；②传播途径；③易感人群。缺少其中任何一个环节，传染病就流行不起来。预防传染病的一般措施也就针对这三个方面。
传染病的分类
　 中华人民共和国传染病防治法规定管理的传染病分为甲类、乙类和丙类。
　　甲类传染病是指：鼠疫、霍乱。
乙类传染病是指：病毒性肝炎、细菌性和阿米巴性痢疾、伤寒和副伤寒、艾滋病、淋病、梅毒、脊髓灰质炎、麻疹、百日咳、白喉、流行性脑脊髓膜炎、猩红热、流行性出血热、狂犬病、钩端螺旋体病、布鲁氏菌病、炭疽、流行性和地方性斑疹伤寒、流行性乙型脑炎、黑热病、疟疾、登革热。
　　丙类传染病是指：肺结核、血吸虫病、丝虫病、包虫病、麻风病、流行性感冒、流行性腮腺炎、风疹、新生儿破伤风、急性出血性结膜炎、除霍乱、痢疾、伤寒和副伤寒以外的感染性腹泻病。

二、什么是流感
　　流行性感冒简称流感，是由流感病毒引起的一种呼吸道急性传染病，不少人不止一次患流感而甚为不解，这是因为病毒抗原性变异太快，原流感病毒产生的相应免疫物质，与新感染的变化的新流感病毒对不上号，达不到有效的免疫效果。正因为这个缘故，现行流感疫苗在预防时间上也相对局限，不够理想。
　　流感是一种呼吸道急性传染病，顾名思义病人的飞沫是主要带病毒传播途径。但是近些年来国外科学证明，通过玩具、手帕等经手接触传播也很重要。如有个试验以两个健康人与两个流感初期患者带上口罩在一起洗牌打扑克，玩上几小时后，发现过段日子（相当于流感潜伏期）两名健康人也患上流感。在洗手液中证明有流感病毒。所以，在节日娱乐中，无论扑克、打牌均要注意对方有无传染性疾病，这也是一项“节日文化”内容和保健举措。
　　由于人类对流感普遍易感，加之患流感后的免疫时间不长于3年，流感成了一种常见病和多发病种。典型病例潜伏期为2-4日，以体温急速上升而起病，24小时体温达高峰（38-40℃），逐渐出现中毒型、胃肠型等类型，无并发症时在7-10日内恢复。
　　根据临床表现，流感可分为单纯型、肺炎型、中毒型、胃肠型等类型，单纯型流感最为常见，患者有头痛、怕冷、乏力、面红及全身酸痛等症状。体温可达39-40℃，持续2-3日后渐降，各种症状在一周后消失。肺炎型流感主要发生在老年、幼儿，起始如单纯型流感，1-2日后症状加重，高热不退，咳嗽加剧烈，气促发绀，吐血性痰，两肺出现湿性罗音，X线检查两肺显絮状阴影。抗菌性药物无效，有肺水肿危象。中毒型流感具有神经系统及心血管系统损害。临床上表现高热不退，神志昏迷，脑膜刺激症状，小儿可出现抽搐。胃肠型流感则有腹泻、呕吐、恶心等症状，约2-3日即可停止转向康复。孕妇流感尢以晚期妊娠危害为大，不仅症状重，容易发生肺并发病，而且容易招致胎儿死亡。八十年代香港流感流行时曾报告过围产期死亡率明显上升，活存小儿白血病发病率上升的事例。
　　从我国流感发病资料来看，流感以5-20岁年龄组发病率较高。因此，做好儿童、学生和青年预防十分重要。从职业来看，又以服务性行业、工人的发病率较高。对一些老人、孕妇更应加意防护。而且要特别注意流感在医院内感染和传播，做好陪客的管理和健康教育工作。发生流感流行时，医院儿科、妇产科、婴儿室、心脏病室应谢绝探病。
　　金刚烷胺对预防A型流感病毒有一定效果。成人预防用量每日口服200毫克，分2次服用。小儿按每公斤体重服4-5毫克计量。预防流感最为简便确实的办法是戴口罩，但须由七层纱布制成，每日洗换，经验表明，以洗过口罩滤病毒效果最为好。健康人戴口罩可避免感染，而病人戴口罩可避免传给家人及周围人群。流感病人的食具、手帕等均应煮沸消毒，居室应加强通风换气，或用乳酸熏蒸（按每100立米空间，用4毫升乳酸量计）。
　　在流感流行期间，应减少大型室内活动，尽量不带儿童去剧院等公共场所娱乐，不串门访友为宜。

三、抗生素应合理使用
抗生素概述
　　抗生素，严格意义上讲，就是在非常低浓度下对所有的生命物质有抑制和杀灭作用的药物。比如说我们针对细菌、病毒、寄生虫甚至抗肿瘤的药物都属于抗生素的范畴。但我们在日常生活和医疗当中所指的抗生素主要是针对细菌、病毒微生物的药物它的种类是相当多的。大概可以分成十余种大类。在临床上常用的应该有一百多品种，比如我们常用的青霉素一类有很多的品种。头孢菌素、红霉素类也有很多种。每一种类都有自己的特点，在使用时针对不同的的疾病、人群、细菌等，所以应该按照不同的人群、疾病来予以适当地选用。
　　抗生素按它的定义讲，是在很低的浓度下面能够杀灭生命体，比如细菌和病毒。能够杀灭生命体的东西是比较多的，比如家里使用的消毒的东西也能杀灭生命体但只能叫消毒剂，这种消毒剂不能用在人体里面，只能用在体外的环境消毒使用。抗生素是在很低浓度下并且能够在人体里面使用的毒性比较低安全性比较高的药物。抗生素的作用就是杀灭感染我们的微生物，目的是把病原体杀灭，控制疾病，以最终治疗疾病。
抗生素与抗菌药和消炎药的区别
　　抗生素的品种繁多使用广泛，在普通人群中间的知名度很高，这样就造成了它在名称方面比较混乱的状态。长期以来，不光在普通民众，甚至在一些专业人员对严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药估计就是抗生素，但实际上严格意义上讲消炎药和抗生素应该是不同的两类药物。我们所用的抗生素不是直接针对炎症来发挥作用的，而是针对引起炎症的微生物，是杀灭微生物的，而消炎药是针对炎症的，比如常用的阿斯匹林等等非甾体类消炎镇痛药。抗菌药和抗生素是什么关系呢？他们是大范围和小范围的关系。抗生素是针对所有能够医治杀灭的生命体，包括细菌、病毒、寄生虫、肿瘤细胞等，抗菌药物主要是杀灭细菌的。因为能引起人体感染的，除了细菌以外还有很多的微生物，比如去年流行的非典，它是病毒感染，需要用抗病毒的药物，抗病毒和抗细菌的药物都可以算在抗生素的范畴里面去。抗生素是比较广义的，而抗菌药物是比较专一的。
我国抗生素的使用现状
　　临床上基本每一个科室，每一个专业的医生都在使用抗生素，它的使用率是非常高，对于感染，包括病毒感染，细菌的感染，寄生虫的感染，支原体、衣原体等微生物感染都需要使用抗生素。我们平常的很多疾病也确实属于感染性疾病，如普通的感冒，上呼吸道的感染，泌尿道的感染，皮肤的感染，但他们引起的感染原是不同的，上呼吸道80-90%是病毒感染，而泌尿道的是细菌感染。如果是病毒感染我们要用抗病毒的抗生素，如果是细菌感染就要用抗细菌的抗生素。在医院里抗生素的使用占总量的30-50%。其中一部分是需要使用的，另外一部分属于不合理使用。除了医院，老百姓的家里都会有抗生素存在，药店里的很大一部分也是抗生素。在我国抗生素的使用是非常广泛的，其中肯定有很多不合理之处，这就需要进行严格的、科学的指导管理。
　　　　抗生素的不规范使用，一个方面是引起细菌耐药，细菌耐药产生的速度远远快于我们新药开发的速度。长此以往，我们可能会退回到七、八十年代以前的状态，没有抗生素使用，人类将再一次面临很多感染性疾病的威胁。比如，结核病是结核杆菌引起的传染病，很多年前大家觉得控制得非常好，但是现在耐药的结核菌非常多，治疗起来就很困难。这就可能引起死亡率的增加，而且治疗耐药性结核花费的社会资源是治疗一个非耐药结核的十倍以上，造成的社会负担是非常重的。第二个方面，抗生素也是药物，进入人体以后发挥治疗效果的同时也会引起很多的不良反应。用的药物越多，引起不良反应的机会越高。我国药物不良反应监测中心的记录显示，我们国家的药物不良反应三分之一是由抗生素引起的，这个比例和抗生素的使用比例是一致的。抗生素的种类比较多，引起的不良反应或者是严重的不良反应涉及到了身体的每一个系统，所以抗生素的合理使用是迫在眉睫需要解决的问题。

典型例题解析
例1、阅读下述材料，回答相关问题：
我国第一个《抗菌药物临床应用指导原则》自2004年11月开始执行。卫生部发布该原则的目的是为了指导医师合理规范地使用抗菌药物，保障患者用药安全。
（1）抗菌药不合理使用的现象普遍存在，如长期或过量使用抗病药，可能导致病菌 增强。在此过程中，抗生素起 作用，其实质是 。
（2）现已从临床上获得某疾病的致病菌株（已知其代谢类型为异养需氧型）。某研究性学习小组为了研究“抗生素单独与联合使用对该致病菌株的影响”时，制定了实验方案（供选抗生素：青霉素、头孢霉素；其他实验用具根据需要选择）。
①你认为该研究方案主要包括的内容有：
（至少写出三项）。
②简述该研究的主要意义： 。
③请进一步完成该实验的相关步骤：
第一步：配制细菌培养基四只编号为A、B、C、D，并利用高压蒸气灭菌。
第二步：
。
第三步：
。
结果预测及相应结论（至少写出二种）：

。
【点评】本题是属于实验性质很强的研究课题，既考查了制定课题研究的初步方案、课题意义，又着重考查了实验的设计过程，要求学生在全面理解实验的基础上，能进一步对实验做出相应的预测及结论，难度系数比较高。题干中只有两种抗生素，所以理论上就应该有4个培养基，一个只涂上菌液作为对照，两个分别涂上青霉素和头孢霉素，分别观察两种抗生素单独使用的效果，最后一个培养基上涂上两种抗生素，来观察两种抗生素联合使用的效果。如果学生理解了四个培养基的正确使用，那么问题也就迎刃而解了。
【解答】（1）抗药性 选择 使抗药基因在种群中频率提高
（2）①研究目的、研究方法、研究计划、结果预测、报告交流形式等（至少写出三项）
②提高抗生素使用的针对性等
③第二步：将致病菌株培养液适当稀释后，各取1mL菌液均匀涂布在上述四只培养基中，向A中全部涂
布少量青霉素、向B中全部涂布少量头孢霉素、向C中同时全部涂布少量的青霉素和头孢霉素。
第三步：将A、B、C、D四只培养皿一起置于适宜条件下培养一段时间后。观察各培养基中致病菌生长
状况（菌落）。
结果预测及结论：
若A、B、C三只培养基中细菌生长状况较D培养基中的细菌生长状况差，说明抗菌素具有抑菌作用
①若C培养基中细菌生长状况较A、B培养基中的细菌生长状况都要好，说明单独使用抗菌素的抑制好于联合使用。
②若C培养基中细菌生长状况较A、B培养基中的细菌生长状况都要差，说明抗生素单独使用的影响不如混合使用的效果好。
③若C培养基中细菌生长状况与A、B培养基中的细菌生长状况差的相近，说明抗生素混合与否，与抗生素的作用效果无关
【总结】本题的关键是对实验设计的正确理解，从而才能得到相应的结果预测与结论。

例2、目前在上海市中学开展研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析；
课题二：上海地区降雨酸度的调查研究。
请选择上述两个课题中的一个作为你的课题，并回答如下问题：
（1）写出所选课题名称，并简单陈述选题的理由。
（2）简要列出你的研究计划与研究方法。
（3）该课题最终的成果形式是： 。
【点评】本题考查制定课题研究的初步计划。研究课题的确定，必须遵循需要性原则、可行性原则、科学性原则。对课题的意义可以从社会的需要和自身素质的提高两方面考虑。根据所选择的课题，制定研究计划与研究方法。最后的研究成果大都以调查报告、交流报告等形式呈现。
【解答】（1）名称和理由：
《课题一》课题名称：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析。
选择理由：课题意义、兴趣、具备一定的研究条件等。
《课题二》课题名称：上海地区降雨酸度的调查研究。
选择理由：了解上海地区随着工业废气的治理与城市绿化状况的发展，降雨酸度的变化。
（2）计划与方法：
《课题一》计划：①确定调查对象、内容、方式、途径 ②查阅相关资料及开展调查 ③数据分析，撰写报告。
方法：收集相关资料，问卷调查及个别访谈等。
《课题一》计划：①确定调查对象进行调查（采用问卷调查、实地观察等方法） ②设计实验方案进行测试 ③数据分析，撰写报告。
方法：①调查法（如：去环保部门查阅环境检测年报等资料，收集有关资料） ②实测法（如：选点对降雨酸度进行实地测量，并与过去几年加以比较）。
（3）成果形式：
课题一：调查报告，论文等。
课题二：调查报告或论文。
【总结】在课题研究的过程中，还要注重学生的语言文字表达能力

例3、某生物兴趣小组开展探究实验，课题是：“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”
实验材料：
菌种和无菌马铃薯培养液、试管、血球计数板（2 mm×2 mm方格）、滴管、显微镜等。
酵母菌的显微计数方法：
1．血球计数板：是带有微小方格刻度的玻璃片，用于在显微镜下对血细胞、微生物的计数。
2．将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。连续观察7天，并记录每天的数值。
根据以上叙述回答下列问题：
（1）根据所学知识，该课题的实验假设是：开始在资源和空间无限多的环境中，酵母菌呈J型增长 ，随着时间的推移， ，酵母菌呈S型增长。
（2）本实验没有另设置对照实验，原因是 。该实验是否需要重复实验？_____________________，试解释原因____________________________。
（3）在吸取培养液制片前，要轻轻震荡几次试管，原因是_____________________。如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是_____________________。
对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？____________________________。
（4）请你设计表格处理实验的数据。
（5）在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个探究实验的课题：_________________________________________________。
【点评】在近几年的高考中，纯粹的课题考查从未出现过，只不过实验的考查越来越课题化，越来越趋向于对实验过程的探讨，结果的预测。本题以此为出发点，综合考查学生的生物学功底以及实验技能。第一小题要求学生理解酵母菌S型曲线的意义。第二小题要求学生理解对照的真正含义。第三小题考查微生物计数法。第四小题的表格设计要注意题干中的“连续观察7天”，才能符合题意。第五小题的课题设定仍要立足于酵母菌的种群数量变化。
【解答】（1）环境中资源和空间逐渐变得有限
（2）该实验在时间上形成前后自身对照 需要 为了提高实验数据的准确性
（3）使酵母菌分布均匀 增加稀释倍数 上下和左右只计一边线上菌体
（4）
时间（天）
次数1234567
1
2
3
平均
（5）酵母菌的种群数量与营养物质（代谢废物或pH或溶氧等）的变化关系
【总结】本课题以一个完整的实验进行考查，只在题目的最后要求学生在此实验基础上再确定一个研究课题。

知识结构
【知识点图表】

【学法指导】
1．通过了解烟草的怪病、可怕的瘟疫、SARS偷袭三则故事，来了解科学家们征服致病病毒的辛苦历程。
2．了解科学探究的基本过程，并加以学习。
3．结合实际情况，进行科学探究。

教材习题参考答案
1．这种说法有道理。流感病毒是一种变异力极强的病原体，每一年的流行类型都会有所不同，世界卫生组织每年预测出将会出现的新流感毒株类型后，就会作出相应的判断并向世人公布新的流感疫苗组份，生产商根据这些流感疫苗组份确定疫苗生产的种类和规模，最终制成成剂，发布到市场上。在我国的北方，每年接种流感疫苗的最佳季节是在9月份。接种流感疫苗后，人体会在两周后产生流感病毒抗体，抵抗每年从10月开始至次年3月的流感流行季节。每次接种流感疫苗的效力大约会持续一年，并且每年接种的流感疫苗病毒株都不相同，因此，接种流感疫苗应该每年持续。
2．科学探究的基本过程是提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析证据、得出结论。

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