高中生物科學(xué)史及科學(xué)研究方法

1、高中生物涉及的科學(xué)史 必修一 一、 細(xì)胞學(xué)說建立過程涉及幾個重要科學(xué)家 1 虎克：英國人，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)由許多規(guī)則的小室組 成，并把小室”稱為 cell- 細(xì)胞。 2、 列文虎克：荷蘭人，他用自制的顯微鏡進(jìn)行觀察，對紅細(xì)胞和動物精子進(jìn)行了精確的描述，但沒用“細(xì) 胞”來描述其發(fā)現(xiàn)。 3、 19 世紀(jì) 30 年代，德國植物學(xué)家施萊登和動物學(xué)家施旺提出了細(xì)胞學(xué)說， 指出細(xì)胞是一切動植物結(jié)構(gòu)的 基本單位。 4、 維爾肖：德國人，他在前人研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)出“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”。 二、 生物膜流動鑲嵌模型涉及的科學(xué)家 5、 歐文頓：1895 年他曾用

2、500 多種化學(xué)物質(zhì)對植物細(xì)胞的通透性進(jìn)行地上萬次的試驗，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜對不 同物質(zhì)的通透性不一樣：凡是可以溶于脂質(zhì)的物質(zhì)，比不能溶于脂質(zhì)的物質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞。 于是他提出了膜由脂質(zhì)組成的假說。 6、 羅伯特森：1959 年他在電鏡下看到了細(xì)胞膜清晰的暗 -亮-暗的三層結(jié)構(gòu)，結(jié)合其他科學(xué)家的工作，提 出了生物膜結(jié)構(gòu)的“單位膜”模型。 7、 桑格和尼克森：在“單位膜”模型的基礎(chǔ)上提出“流動鑲嵌模型”。強調(diào)膜的流動性和膜蛋白分布的 不對稱性。為多數(shù)人所接受 三、 與酶的發(fā)現(xiàn)有關(guān)的科學(xué)家 8、 斯帕蘭札尼：意大利人，生理學(xué)家。 1783 年他通過實驗證實胃液具有化學(xué)性消化作用。 9、 巴斯德：

3、法國人，微生物學(xué)家，化學(xué)家，提出釀酒中的發(fā)酵是由于酵母菌的存在，沒有活細(xì)胞的參與， 糖類是不可能變成酒精。 9、 李比希：德國人，化學(xué)家。認(rèn)為引起發(fā)酵時酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并 裂解后才能發(fā)揮作用。 10、 畢希納：德國人，化學(xué)家。他從酵母細(xì)胞中獲得了含有酶的提取液，并用這種提取液成功地進(jìn)行了酒 精發(fā)酵。 11、 薩姆納：美國人，化學(xué)家。1926 年，他從刀豆種子中提取到脲酶的結(jié)晶，并用多種方法證明脲酶是蛋 白質(zhì)。榮獲 1946 年諾貝爾化學(xué)獎。 12、 20 世紀(jì) 80 年代， 美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù) RNA 也有生物催化作用。 四、 光合作用的發(fā)現(xiàn)涉及的科

4、學(xué)家 13、 1771 年，英國科學(xué)家普里斯特利，通過實驗發(fā)現(xiàn)植物可以更新空氣。 14、 1779 年，荷蘭科學(xué)家英格豪斯做普里斯特利的實驗，發(fā)現(xiàn)只有在陽光照射下才能成功；植物體只有綠 葉才能更新污濁的空氣。 15、 1785 年，發(fā)現(xiàn)了空氣的組成，明確綠葉在光下放出的氣體是氧氣，吸收的是二氧化碳。 16、 1845 年，德國科學(xué)家梅耶指出植物在進(jìn)行光合作用時，將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲存起來。 17、 1864 年，德國科學(xué)家薩克斯，通過實驗證明光合作用產(chǎn)生了淀粉。 18、 1880 年，美國科學(xué)家恩格爾曼，通過實驗證明葉綠體釋放氧氣，是植物進(jìn)行光合作用的場所。 19、 20 世紀(jì)，30 年代，美

5、國科學(xué)家魯賓和卡門用同位素標(biāo)記法證明光合作用中釋放的氧全部來自水。 20、 卡爾文：美國人，生物化學(xué)家，植物生理學(xué)家。在 20 世紀(jì) 40 年代，他及其合作者開始利用放射性同 位素標(biāo)記法研究光合作用，經(jīng) 9 年左右的研究，最終探明了 CO2 中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機物中的碳 的途徑，這一途徑稱為卡爾文循環(huán)。 必修二 一、遺傳方面的科學(xué)家 21、 孟德爾：奧地利人，遺傳學(xué)的奠基人。他進(jìn)行了長達(dá) 8 年的豌豆雜交實驗，通過分析實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn) 了生物遺傳的規(guī)律。1866 年他發(fā)表論文植物雜交試驗，提出了遺傳學(xué)的分離定律、自由組合定律和遺 傳因子學(xué)說。豌豆雜交實驗運用假說演繹法。 22、 約翰遜：

6、丹麥人，植物學(xué)家。 1909 年給孟德爾的“遺傳因子”重新起名為“基因”，并提出表現(xiàn)型和 基因型概念。 23、 魏斯曼：德國人，動物學(xué)家。他預(yù)言在精子和卵細(xì)胞成熟的過程中存在減數(shù)分裂過程，后來被其他科 學(xué)家的顯微鏡觀察所證實。 24、 薩頓：美國人，細(xì)胞學(xué)家。1903 年，他在研究中發(fā)現(xiàn)孟德爾假設(shè)的遺傳因子的分離與減數(shù)分裂過程中 同源染色體的分離非常相似，并由此提出了薩頓假說一基因位于染色體上。（類比推理） 25、 摩爾根：美國人，遺傳學(xué)家，胚胎學(xué)家。他用果蠅做了大量實驗，發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖互換定律，人們 稱之為遺傳學(xué)的第三定律。他還證明基因在染色體上呈線性排列，為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。

7、26、 18 世紀(jì)英國著名的化學(xué)家和物理學(xué)家道爾頓， 第 1 個發(fā)現(xiàn)了色盲癥，也是第 1 個被發(fā)現(xiàn)的色盲癥患者。 二、 DNA 是主要的遺傳物質(zhì) 27、 1928 年，英國科學(xué)家格里菲思通過實驗推想，已殺死的 S 型細(xì)菌中，含有某種“轉(zhuǎn)化因子”，使 R 型 細(xì)菌轉(zhuǎn)化為 S 型細(xì)菌。（體內(nèi)轉(zhuǎn)化實驗） 28、 1944 年，美國科學(xué)家艾弗里和他的同事，通過實驗證明上述“轉(zhuǎn)化因子”為 DNA 也就是說 DNA 才是 遺傳物質(zhì)。（體外轉(zhuǎn)化實驗） 29、 1952 年，赫爾希和蔡斯，通過噬菌體侵染細(xì)菌的實驗證明，在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性 的物質(zhì)是 DNA 而不是蛋白質(zhì)。（同位素標(biāo)記實驗 32

8、P35S） 三、 DNA 分子的結(jié)構(gòu)和復(fù)制 30、 1953 年，美國科學(xué)家沃森和英國科學(xué)家克里克提出 DNA 分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。1957 年克里克提出中 心法則提出 DNA 半保留復(fù)制的假說。（同位素標(biāo)記法 密度梯度離心） 31、 尼倫伯格和馬太成功破譯了第一個遺傳密碼。 四、 進(jìn)化： 32、 拉馬克：法國人，博物學(xué)家，生物進(jìn)化論的先驅(qū)。最先提出了生物進(jìn)化的學(xué)說，認(rèn)為生物是不斷進(jìn)化 的，生物進(jìn)化的原因是用進(jìn)廢退和獲得性遺傳。 33、 達(dá)爾文：英國人，博物學(xué)家，生物進(jìn)化論的主要奠基人。 1859 年，他出版了科學(xué)巨著物種起源， 書中充分論證了生物的進(jìn)化，并明確提出自然選擇學(xué)說來說明進(jìn)化機理。

9、他創(chuàng)立的進(jìn)化論的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 了生物學(xué)的范圍，它給予神創(chuàng)論和物種不變論以致命的打擊，為辯證唯物主義世界觀提供了有力的武器。 必修三 一、 內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) 34、 貝爾納：法國人，1857 年，他提出“內(nèi)環(huán)境”的概念，并推測內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的 調(diào)節(jié)。 35、 坎農(nóng)：美國人，生理學(xué)家。1926 年，他提出了 “穩(wěn)態(tài)”的的概念， 并提出了穩(wěn)態(tài)維持機制的經(jīng)典解釋： 內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實現(xiàn) 的。 36、 目前普遍認(rèn)為：神經(jīng)一一體液一一免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機制 二、 動物激素的調(diào)節(jié) 37、 沃泰默：法國人，生

10、理學(xué)家。他通過實驗發(fā)現(xiàn)，把通向狗的上段小腸的神經(jīng)切除，只留下血管，向小 腸內(nèi)注入稀鹽酸時，仍能促進(jìn)胰液分泌。但是他卻囿于定論，認(rèn)為這是由于小腸上微小的神經(jīng)難以剔去干 凈的緣故。 38、 斯他林：英國人，生理學(xué)家。1902 年，他和貝利斯從小腸黏膜提出液中發(fā)現(xiàn)了促使胰液分泌的物質(zhì)一一 促胰液素。1905 年，他們提出 “激素”這一名稱，并提出激素在血液中起化學(xué)信使作用。 39、 巴甫洛夫：俄國人，生理學(xué)家，現(xiàn)代消化生理學(xué)的奠基人。 1891 年開始研究消化生理，在“海登海因 小胃”基礎(chǔ)上，他制成了保留神經(jīng)支配的“巴甫洛夫小胃”，并創(chuàng)造了一系列研究消化生理的慢性實驗方 法，揭示了消化系統(tǒng)活動的一些

11、基本規(guī)律。為此，他榮獲 1904 年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。 20 世紀(jì)初，他 的研究重點轉(zhuǎn)到高級神經(jīng)活動方面，建立了條件反射學(xué)說。 三、 生長素的發(fā)現(xiàn)過程 40、 1880 年，達(dá)爾文通過實驗推想，胚芽鞘的尖端可能會產(chǎn)生某種物質(zhì)，這種物質(zhì)在單側(cè)光的照射下，對 胚芽鞘下面的部分會產(chǎn)生某種影響。 41、 詹森：丹麥人，植物生理學(xué)家。 1910 年，他通過實驗證明，胚芽鞘頂尖產(chǎn)生的刺激可以透過瓊脂片傳 遞給下部。 42、 拜爾：匈牙利人，植物生理學(xué)家。 1914 年，他通過實驗證明，胚芽鞘的彎曲生長，是因為頂尖產(chǎn)生的 刺激在其下部分布不均勻造成的。 43、 溫特：美籍荷蘭人，植物生理學(xué)家。 1928

12、 年，他用實驗證明造成胚芽鞘彎曲的刺激是一種化學(xué)物質(zhì)， 他認(rèn)為這可能是和動物激素類似的物質(zhì)，并把這種物質(zhì)命名為生長素。 44、 1934 年，荷蘭科學(xué)家郭葛等人從植物中提取出吲哚乙酸一 一生長素。 四、種群與生態(tài)系統(tǒng) 45、 高斯：生態(tài)學(xué)家。他通過實驗發(fā)現(xiàn)草履蟲種群數(shù)量增長的 S 型曲線。 46、 林德曼：美國人，生態(tài)學(xué)家。他通過對一個結(jié)構(gòu)相對簡單的天然湖泊一一賽達(dá)伯格湖的能量流動進(jìn)行 的定量分析，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動具有單向流動、逐級遞減兩個特點，能量在相鄰兩個營養(yǎng)級間的傳 遞效率大約是 10% 20% 選修 47、 動物細(xì)胞工程 1976 年，阿根廷科學(xué)家米爾斯坦和德國科學(xué)家柯勒，通過細(xì)

13、胞融合制備出單克隆抗體。 48、 斯圖爾得用胡蘿卜韌皮部的細(xì)胞培養(yǎng)成了胡蘿卜植株，證明了高度分化的植物細(xì)胞具有全能性。 49、 韋爾穆特等在體外條件下將羊體細(xì)胞培養(yǎng)成了成熟個體，證明了哺乳動物體細(xì)胞核具有全能性。 高中生物科學(xué)研究方法 1. 分離各種細(xì)胞器的方法：研究細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的組成成分和功能，需要將這些細(xì)胞器分離出來。常用 的方法是差速離心法：將細(xì)胞膜破壞后，形成由各種細(xì)胞器和細(xì)胞中其他物質(zhì)組成的勻漿 ；將勻漿放入離 心管中，用高速離心機在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心，利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，就能將各種 細(xì)胞器分離開。 2. 模型方法：模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的

14、一種簡化的概括性的描述，這種描述可以 是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段， 有的則通過抽象的形式來表達(dá)。 模型的形式很多，包括物理模型、概念模數(shù)學(xué)模型等。以實物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征，這 種模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是物理模型，它形象而概括地 反映了所有 DNA 分子結(jié)構(gòu)的共同特征。 3. 提出假說：膜的成分和結(jié)構(gòu)的初步闡明，最初都是先根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，提出假說，而不是通過 實驗觀察直接證實的。假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，同時還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南嘞?。假說需 要通過觀察和實驗進(jìn)一步驗證和完善。

15、4. 控制變量：實驗過程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱做自變量，上述實驗中氯化鐵 溶液和肝臟研磨液，都屬于自變量，隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量，上述實驗中過氧化氫分 解速率就是因變量。除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變 量稱為無關(guān)變量。 除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗。實驗中只有反應(yīng)條件是改變的，對照實驗 一般要設(shè)置對照組和實驗組，在對照實驗中，除了要觀察的變量外，其他變量都應(yīng)當(dāng)始終保持相同。 5. 對比實驗：設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組， 通過對結(jié)果的比較分析，來探究某種因素與實驗對象的關(guān)系， 這樣的實驗

16、叫對比實驗。 6. 同位素標(biāo)記法：同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。 用同位素標(biāo)記的化合物， 化學(xué)性質(zhì)不會改變。 科學(xué)家通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。這種方法叫做同位素標(biāo)記法。 7孟德爾豌豆雜交實驗 假說一一演繹法 在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后， 通過推理和想象提出解釋問 題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就 證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯誤的。這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，叫做假說一 演繹法。想一想，這種方法與傳統(tǒng)的歸納法有什么不同？ 8薩頓假說 類比推理：這是科學(xué)研究中常用的方法之一。

17、19 世紀(jì)物理學(xué)家研究光的性質(zhì)時，曾經(jīng)將光與 聲進(jìn)行類比。聲有直線傳播、反射和折射等現(xiàn)象，其原因在于它有波動性。后來發(fā)現(xiàn)光也有直線傳播、反 射和折射等現(xiàn)象，因此推測光也可能有波動性。上面介紹的薩頓的推理，也是類比推理。他將看不見的基 因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出基因位于染色體上的假說。應(yīng)當(dāng)注意的 是，類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實驗的檢驗。 9熒光標(biāo)記法確定基因在染色體上：現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)能夠用特定的分子，與染色體上的某一個基因結(jié) 合，這個分子又能被帶有熒光標(biāo)記的物質(zhì)識別，通過熒光顯示，就可以知道基因在染色體上的位置。 10. 樣方法：估算種群密度最常用的方法之一，在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機選取若干個樣方，通過 計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣