1.1 生物学是人类生活密切相关的自然科学（教学课件）生物沪科版2020必修1

生物学是人类生活密切相关的自然科学 第一节 第一章 走进生物学 高一生物 必修一 什么是生物学？ 生物学是研究生命现象和生命活动规律的自然科学,它不仅是农业、医学,环境科学等众多相关学科的基础，而且与我们的生活密切相关。 一.杂交水稻技术的发展为我国乃至世界的粮食供给作出重大贡献 随着人口的不断地长，粮食短缺始终是世界性难题。中国科学家基于逸传学杂种优势原理，不断进行科技剑新培育杂交水稻，为我国乃至世界的粮食供给作出重大贡献。 袁隆平在杂交水稻田工作 中国的杂交水稻研究起始于 1964 年。1973 年，袁隆平带领的研究团队以细胞质雄性不育系为遗传工具，突破实现了三系法配套，培育出第一代杂交水稻。 第一代杂交水稻 1986―1992 年，科学家们以光温敏雄性不育系为遗传工具，培育出第二代杂交水稻，极大地简化了育种程序、缩短了育种周期，增产效果明显。 第二、三代杂交水稻 科学家运用基因工程技术，以雄性不育系为遗传工具，推出第三代杂交水稻，提高性状稳定性和选育效率，降低了对环境的要求，使其每公顷产量由普通水稻的6t* 提升到15t，潜在产量更可达18t。 袁隆平一生致力于杂交水稻技术的研究、应用和推广，创建了超级杂交稻技术体系，为我国粮食安全、农业科学研究和世界粮食供给作出杰出贡献。 2019年，袁隆平荣获国家最高荣誉“共和国勋章”。袁隆平还多次去东南亚等地区讲学、传授技术，培训了来自亚洲、非洲、南美洲30多个国家的学员。联合国教科文组织、世界粮食基金会以及多个国家纷纷表彰袁隆平对世界粮食生产所作出的杰出贡献。 “共和国勋章”获得者：袁隆平 目前，更多的科学家还在继续深入研究新一代的杂交水稻。袁隆平认为，第四代杂交水稻应是正在研究中的碳四（C4）型杂交水稻，其光合作用效率高等优势必将使水稻产量潜力进一步提高 第五代则是利用无融合生殖固定水稻杂种优势，虽然难度很大，但随着分子育种技术的进步，有望在本世纪中期获得成功。 第四、五代杂交水稻 二．基因编辑技术为农业和医学提供了更广阔的发展空间 多年来，科学家一直在尝试能通过各种技术使生物的性状按照理想的意愿进行改变。 早期的基因工程技术将设计好的一段外源基因（DNA片段）通过特定的方法转入到靶细胞的细胞核中，使靶细胞获得新的、特定的生物学性状。 转基因的棉花 西红柿 马铃薯 大豆 基因编辑技术：在细胞和分子生物学研究基础上建立起来的基因编辑技术，通过特定的“工具”可以重新编辑细胞中DNA的遗传信息，以此改变细胞的生物学性状。 二．基因编辑技术为农业和医学提供了更广阔的发展空间 通过人工设计，可以使核酸酶在靶细胞DNA上的特定位点进行剪切，实现对细胞内源基因的精准定点编辑。 基因编辑技术的应用 ①用于生命科学基础研究、疾病模型构建、药物研发等领域。通过对特定基因的定点敲除或替换，建构人类疾病的动物模型，可以帮助科学家研究特定基因的功能，或设计出相关疾病治疗的药物。 ②基因突变引起的疾病，如镰状细胞贫血症、血友病等，则有望直接通过对突变基因的修复、改造进行治疗。目前已知的人类遗传病超过5000种，95% 以上的遗传病仍缺乏有效的治疗方法，而基因治疗给这些患者带来治愈的新希望。 ③新一代的基因编辑技术可以不引入外源基因，有望更安全、更广泛地应用于各种农作物和果蔬品种的改良。 2018年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现：具有人体健康监护作用的T淋巴细胞表面的两种膜蛋白（PD-1 和 CTLA-4）会阻止T淋巴细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。如能研制出阻断这两种膜蛋白功能的靶向药物，就可以借助T淋巴细胞来清除肿瘤。 三．免疫治疗开启清除肿瘤细胞新途径 通过改造患者的 T 淋巴细胞，使其具有更强的识别和杀伤肿瘤细胞的能力 ，这种技术被称为嵌合抗原受体 T 细胞免疫疗法 (CAR-T 疗法 )。 2012年，一位五岁的急性淋巴白血病患者在美国接受了CAR-T临床治疗后获得治愈，成为世界上首例CAR-T疗法治愈的儿童白血病病例。 CAR-T 疗法 T 淋巴细胞攻击肿瘤示意图 通过对特定基因的定点敲除或替换，建构人类疾病的动物模型，可以书助科学家研究特定基因的功能，或设计出相关疾病治疗的药物。而对于基因突变引起的疾病，如血友病等，有望直接通过对突变基因的修复，改造进行治疗。基国治疗给这些患者带来治愈的新希望。 基因治疗 基因治疗 四.现代发酵工程在人类的生产和生活中广泛应用 发酵工程：利用微生物的生命活动来大量生产人们所需生物产品的