绪 论
多姿多彩的生物，使地球上充满无限生机。人类的生存和发展同各种各样的生物息息相关。自古以来，人类就不断探索生物界的奥秘，从中获益良多。在现代社会，生物科学在人类社会的各个领域发挥着日益重要的作用。学习生物科学，对于我们每一个人都非常重要。生物科学是研究生命现象和生命活动规律的科学。这门科学的研究对象就是地球上形形色色的生物。那么，究竟什么是生物呢？生物科学是怎样发展的呢？生物科学的发展对人类社会有什么重要的意义呢？怎样才能学好高中生物课程呢？现在，让我们来共同探讨这些问题。
生物的基本特征 我们知道，有生命的物体就是生物。那么，怎么才能判断一个物体是不是具有生命呢？图中正在开放的牡丹花和飞舞的蜜蜂显然是有生命的，它们都是生物。图中的树木是死的还是活的呢？石头表面的地衣(如图)和金属表面的锈有什么本质的区别呢？要回答这些问题，就必须深入研究生物的基本特征。请同学们回忆一下初中学过的生物知识，想一想，自然界中的生物包括哪几大类？它们有哪些共同的基本特征？生物学家通过广泛而深入的研究，认为生物体都具有以下基本特征：第一，生物体具有共同的物质基础和结构基础。从化学组成上说，生物体的基本组成物质中都有蛋白质和核酸，其中蛋白质是生命活动的主要承担者。例如，构成生物体新陈代谢的所有化学变化，都是在酶的催化作用下进行的，而几乎所有的酶都是蛋白质。核酸是遗传信息的携带者，绝大多数生物体的遗传信息都存在于脱氧核糖核酸(DNA)分子中。从结构上说，除病毒以外，生物体都是由细胞构成的，细胞是生物体的结构和功能的基本单位。第二，生物体都有新陈代谢作用。新陈代谢是活细胞中全部化学反应的总称。生物体都不停地与周围环境进行物质和能量的交换：从外界吸取所需要的营养物质，经过一系列的化学反应，将这些物质转变成自身的组成成分，并且储存能量；同时，将自身的一部分物质加以分解，将产生的最终产物排出体外，并且释放能量，从而使生物体不断地进行自我更新。新陈代谢是生物体进行一切生命活动的基础。
第三，生物体都有应激性。在新陈代谢的基础上，生物体对外界刺激都能发生一定的反应。例如，植物的根向地生长，而茎则向光生长，这分别是植物对重力和光的刺激所发生的反应；动物都有趋向有利刺激、躲避有害刺激的行为。生物体具有应激性，因而能适应周围的环境。
第四，生物体都有生长、发育和生殖的现象。在新陈代谢基础上，生物个体从小长大，身体的结构和功能也发生一系列变化，最终发育成为一个成熟的个体。生物体发育成熟后，就能够进行生殖，产生后代，以便保证种族的延续。 
将一粒石子扔进水里，水面会出现波纹。这与生物的应激性有什么不同？
第五，生物体都有遗传和变异的特性。生物在生殖过程中，既能将自身的遗传物质传给后代，又会使后代个体产生各种变异，因此，生物的各个物种既能基本上保持稳定，又能不断地进化。
第六，生物体都能适应一定的环境，也能影响环境。所有现在生存着的生物，它们的形态结构和生活习性都是与环境大体上相适应的，不然就要被环境所淘汰；同时，生物的生命活动，也会使环境发生变化。这显示出生物与环境之间的密切关系。以上这些基本特征，只有生物才具有，而非生物是不可能具有的。因此，这些基本特征是区别生物与非生物的重要标志。
生物科学的发展 古代的人们在采集野果、从事渔猎和农业生产的过程中，逐步积累了动植物的知识；在防治疾病的过程中，逐步积累了医药知识。从总体上看，在19世纪以前，生物学主要是研究生物的形态、结构和分类，积累了大量的事实资料。进入19世纪以后，资本主义处于上升阶段，科学技术水平不断提高，显微镜制造更加精良，促使生物学全面迅速发展，具体表现在寻找各种生命现象之间的内在联系，并且对积累起来的事实资料做出理论的概括，在细胞学、古生物学、比较解剖学、比较胚胎学等方面都取得新的进展。 
19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位，为研究生物的结构、生理、生殖和发育等奠定了基础。
1859年，英国生物学家达尔文出版了《物种起源》一书(如图)，科学地阐述了以自然选择学说为中心的生物进化理论，这是人类对生物界认识的伟大成就，给神创论和物种不变论以沉重的打击，在推动现代生物学的发展方面起了巨大作用。纵观20世纪以前的生物科学发展可以看出，在这一漫长的历史岁月中，生物科学的研究是以描述为主的，因而可以称为描述性生物学阶段。19世纪中后期，自然科学在物理学的带动下取得了较大的成就。物理和化学的实验方法和研究成果也逐渐引进到生物科学的研究领域。到1900年，随着盂德尔发现的遗传规律被重新提出，生物学迈进到第二阶段——实验生物学阶段。在这个阶段中，生物学家更多地用实验手段和理化技术来考察生命过程，由于生物化学、细胞遗传学等分支学科不断涌现，使生物科学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上来。
20世纪30年代以来，生物科学研究的主要目标逐渐集中在与生命本质密切相关的生物大分子——蛋白质和核酸上。 1944年，美国生物学家艾弗里用细菌作实验材料，第一次证明了DNA是遗传物质。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型(如图)，这是20世纪生物科学最伟大的成就，标志着生物科学的发展进入了一个新阶段——分子生物学阶段。在分子生物学的带动下，生物科学的众多分支学科都迅猛发展，取得了一系列划时代的巨大成就，使生物科学成为当代成果最多和最吸引人的学科之一。 
当代生物科学的新进展 20世纪70年代以来，生物科学的新进展、新成就如雨后春笋，层出不穷。从总体上看，当代生物科学主要朝着微观和宏观两个方面发展：在微观方面，生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质；在宏观方面，生态学的发展正在为解决全球性的资源和环境等问题发挥着重要作用。下面仅通过生物工程和生态学方面的几个实例来说明。
生物工程方面 生物工程(也叫生物技术)是生物科学与工程技术有机结合而兴起的一门综合性的科学技术。也就是说，它是以生物科学为基础，运用先进的科学原理和工程技术手段来加工或改造生物材料，如DNA、蛋白质、染色体、细胞等，从而生产出人类所需要的生物或生物制品。生物工程在近些年来迅猛发展，硕果累累。生物工程在医药方面有着广泛的应用。例如，长期以来，预防乙型肝炎的疫苗是从乙肝病毒携带者的血液中提取和研制的，这样的疫苗生产周期长，产量低，价格昂贵。现在，采用生物工程的方法，将乙肝病毒中的有关基因分离出来，引入细菌的细胞中，再采用发酵的方法，或者引入哺乳动物的细胞中，再采用细胞培养的方法，就能让细菌或哺乳动物的细胞生产出大量的疫苗。我国研制的生物工程乙肝疫苗已经在1992年投放市场，在预防乙型肝炎中发挥了重要作用。除乙肝疫苗以外，还有抑制病毒在细胞内增殖的干扰素等多种生物工程药物已经问世。我们知道，人类的许多疾病都与基因有关。在基因水平上对人类的疾病进行诊断和治疗，是科学家们正在探求的另一个重大课题。为了弄清人类约十万个基因的结构和功能，美国从1988年开始实施“人类基因组计划”，目前这项研究已经成为国际间协作的一项重大科研课题。
生物工程在农业生产上的应用前景更为诱人。1988年，我国科学家人工合成了抗黄瓜花叶病毒的基因，并且将这种基因导入烟草等作物的细胞中，得到了抵抗病毒能力很强的作物新品种。1989年，我国科学家成功地将人的生长激素基因导入鲤鱼的受精卵中，培育成转基因鲤鱼。与非转基因鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速度明显加快。1993年，我国研制的两系法杂交水稻开始大面积试种，与原来普遍种植的三系法杂交水稻相比，平均每公顷增产15％(如图)。1995年，我国科学家将某种细菌的抗虫基因导入棉花，培育出了抗棉铃虫效果明显的棉花植株(如图)，目前正在进行田间试验。生物工程在开发
能源和环境保护等方面同样有着广泛的应用。我们知道，煤炭、石油等能源终将枯竭，目前全世界已经面临着能源危机。使用煤炭、石油等能源，还造成严重的环境污染。因此，科学家们正在努力探索开发新的能源，其中很重要的一个方面就是用生物工程开发生物能源。美国科学家在1978年成功地培育出能直接生产能源物质的植物新品种——“石油草”，这种植物的茎秆被割开后，就会流出白乳状的液体，经提炼就得到石油。在利用细菌治理石油污染方面，由于石油中的不同组成成分往往需要用不同的细菌来分解，美国科学家就将不同细菌的基因分离出来，集中到一种细菌内，从而得到了“超级菌”。这种“超级菌”分解石油的速度比普通细菌快得多，净化石油污染的能力得到明显的提高。
生态学方面 生态学是研究生物与生物之间、生物与无机环境之间相互关系的科学。20世纪60年代以来，人类社会面临的人口爆炸、环境污染、资源匮乏、能源短缺和粮食危机等问题日益突出。要解决这些问题，都离不开生态学。因此，生态学的研究受到高度重视，并且取得了显著的进展。生态系统的能量流动和物质循环的基本原理，已经成为人类谋求与大自然和谐相处、实现社会和经济可持续发展的理论基础；运用生态学原理，我国推行生态农业的建设，已经取得了令人瞩目的成就，涌现了一批生态村、生态农场和生态林场，为实现农业的可持续发展积累了经验。例如，安徽省颖上县小张
庄，从前是个穷地方，生态环境恶劣，旱涝灾害频繁，农业结构单一，粮食产量很低。70年代中期，小张庄开始进行生态农业的建设，整治土地，兴修水利，大力营造防护林(如图)，使当地生态环境得到了明显改善。小张庄在大力发展种植业和林业的同时，还利用当地的饲草资源和鱼塘，大力发展养殖业(如图)。养殖业为农田提供了大量的有机肥，从而改良了土壤。这个村还利用人畜粪便生产沼气，发展沼气能源。沼气池的渣液用来喂养鱼，塘泥肥田，从而建立起了良性循环的农业生态系统。上面举例说明了20世纪70年代以来生物科学的新进展。当然，生物科学的新进展远不止这些。除了在生物工程和生态学领域以外，生物科学在其他许多领域也取得了令人鼓舞的进展，向人们展示出美好的前景。例如，脑科学的研究已经深入到分子水平，这不仅对脑病的防治和智力的开发有重要意义，而且将为研制生物计算机①提供理论基础。光合作用和生物固氮的研究，细胞生物学的研究，等等，也都获得一系列的成就，在21世纪将会有更大的发展。由于生物科学的迅猛发展和它对人类社会所产生的巨大影响，许多科学家都认为，21世纪将是生物科学领先的世纪。因此，我们应该认真学习生物科学的基础知识、基本原理和研究方法，以适应将来工作和生活的需要。
学习高中生物课的要求和方法
学习高中生物课的要求 要学好高中生物课，首先要明确学习这门课程的目的要求。按照《全日制普通高级中学生物教学大纲(供试验用)》的规定，通过高中生物课的学习，要求达到以下目的：1．获得关于生命活动基本规律的基础知识，并且知道这些知识在生产、生活和社会实践等方面的应用。2．受到辩证唯物主义观点教育和爱国主义思想教育，逐步建立科学的世界观，培养高尚的道德情操。3．掌握生物科学的一些基本方法，具有较强的观察、实验、思维和自学能力，培养初步的研究能力和创造能力，提高科学素质。4．养成良好的生理卫生习惯，提高身体心理素质。
学习高中生物课的方法 要学好高中生物课，不仅要有明确的学习目的，还要有勤奋的学习态度，科学的学习方法。针对生物科学的特点，学习高中生物课应该注意以下几点：1．学习生物学知识要重在理解，勤于思考。生物学的基本概念、原理和规律，是在大量研究的基础上总结和概括出来的，具有严密的逻辑性；课本中各章节内容之间，也具有紧密联系，因此，我们在学习这些知识的过程中，不能满足于单纯的记忆，而是要深入理解，融会贯通。科学家们从来不满足于接受现成的结论，而是在前人研究的基础上，善于发现问题，研究问题，解决问题。我们作为一名中学生，目前还不能进行大量的科学研究，但是也要勤于思考，培养自己发现问题和分析问题的能力。
你能举出科学家善于发现问题和解决问题的实例吗？
2．要重视理解科学研究的过程，学习科学研究的方法。同物理、化学等学科一样，生物科学的内容不仅包括大量的科学知识，还包括科学研究的过程和方法。因此，我们不仅要重视生物学知识的学习，还要重视学习生物科学研究的过程，并且从中领会生物科学的研究方法。
3．要重视观察和实验。生物学是一门实验科学。没有观察和实验，生物学就不可能取得如此辉煌的成就。同样，不重视观察和实验，也不可能真正学好生物课。在做每个实验之前，要认真阅读实验指导，弄清实验的目的要求、实验原理、材料用具和方法步骤。在做实验时，要仔细观察，如实记录，认真分析，得出结论(如图)。如果条件允许，还可以自己设计一些有关的小实验。另外，在日常生活中也要注意观察生物现象，培养自己的观察能力。4．要重视理论联系实际。生物学是一门与生产和生活联系非常紧密的科学。在日常生活中，我们也会观察到许多生命现象，遇到许多与生物学有关的问题。我们在学习生物学知识时，应该注意理解科学、技术和社会之间的相互关系，理解所学知识的社会价值。我们应该运用所学的生物学知识，去解释一些现象，解决一些问题，这样才能够加深对生物学知识及其价值的理解。
1．生物体有哪些基本特征？2．怎样才能学好高中生物课？