生物学研究法作业 13页

《生物学研究法》课程作业1、你是如何理解生物学研究的两种基本方法的？(20分)答：生物学研究的基本方法决定了生物学发展的方向。现代生物学研究中的两种基本方法是还原法和整体法。还原法侧重于微观的角度来进行研宂，而整体法主要是从宏观的角度来分析。一、还原法1)理论依据：世界物质的统一性。现代科学研究成果证明世界的统一性在于其物质性。生命科学证明生命、人是从无生命的物质发展而来的。2)基本思路：生命现象的研究可以分解成较低层次來进行，可以从分子或原子的水平来寻找生命现象的复杂程度进行解释。3)支持的证据：(a)高级的生命现象就是从低级生命现象进化而来的。(b)高级的生命现象中包含了低级生命现象的运动形态。4)作用：(a)还原法是分子生物学的诞生所带来的成果，促进分子生物学的发展。(b)还原法使生物学成为领先学科(c)为很多生物学难题提供了研宂方法(d)还原法作为一种生物学研究法，生物学家可以把某些生命现象的整体研究分解成低层次来研究，简化研究，便于研究，为很多生命现象提供了微观解释。5)局限性(a)容易使人们的思维限制在狹隘的方而和领域，把生命的相互联系人为地割裂开來。(b)一些生命现象无法用还原法解释：进化问题、物种起源等(c)还原法的思维缺陷：1+1不一定等于26)我的理解：还原法是一种生物学研究法，把一些生命现象研究分解成较低层次来进行，从分子或原子的水平来寻找生命现象的复杂程度。例如想耍研究某个生命现象时，可以分解成较低层次来一层层\n剖析，如按照以下层次来研宂：生物圈-…生态系统------群落------种群（群居）-一…个体------器官（系统）------组织……细胞……细胞器……分子（原子）。这种方法虽然能够简化问题,为研究方向提供新的线索，但是也存在一些问题，比如想耍研宂某些相关的生命的现象时，把这些生命现象单独分开，再把单独的每个现象分解成较低层次来进行，容易破坏它们之间原有的联系。而且，在研宄某一现象吋，把现象分解的同时也会破坏很多研究中的关键点。此外，它无法解释进化问题、物种起源问题等。只能说有些实验采用还原法对实验有很大的帮助，但对于有些实验，还原法不但不能促进实验进行，还会破坏原有实验的进行，对实验毫无帮助。二、整体法1）基木思路：将已有的关于生物的各个部分（或方面）的认识联结在一起，以形成对生物属性的整体性认识的思维方法。2）基本依据：（a）生命现象的复杂性，生命运动是物质运动的最高形式。（b）每一个生命现象总是受到众多的（不是单一的）因素的影响和调控3）作用:（a）形成完整的对生命本质和运动规律的认识（限制因子定律）（b）促进生物学科的快速发展4）局限性:（a）对生命现象中一些细节问题的理解的缺陷（b）整体法需要各个方面的知识来支持5）我的理解：整体法即是在研宄时，把对生物的各个部分的认识联系在一起,来形成对生物的整体性的认识。在采用此方法时，必须对整体各个方面有所认识，要具备的技术含量高。如果实验者对生命现象中一些细节问题的理解存在缺陷，就会妨碍实验研究，对整个实验有影响。所以在采用整体法时，必须对实验各个小的\n方而有足够的认识。虽然整体法有时在一定程度上能够简化实验，但是整体法也并不是对每一个实验都适合，要针对不同的实验对象，釆用不同的实验法。三、正确的、辩证的生物学研宄思维方法……还原法和整体法的有机结合在研宂生命现象时，结合还原法和整体法是最科学的研宂方法，既了解该现象的本质特点，又可以知道整体特征和属性。可以使让人的思维不局限在狭隘的方面和领域，扩宽思维面。并且结合这两种方法可以把研究对象从微观和宏观两个角度来解析，分析研究更加到位。例如蜘蛛人的故事2、结合实际例子，说明怎样进行有效地生物学观察。（20分）答：科学观察是指人们通过感官，有计划、奋0的地对自然状态下和人为条件下发生的事件，尽心仔细观看和认真考察，从而归纳出一般规律的过程。观察法可以分为自然观察和经验观察。自然观察是指在完全的自然状态下进行的生物学观察活动。而经验观察是指在人为设计的实验条件下进行的生物学观察。1）进行生物学观察要遵循的原则a）坚持客观性原则：（1）观察中客观性的认识（2）避免三种典型错误：先入之见”；“无意过失”；“假象”b）坚持全面性原则（1）防止“先入之见”的干扰（2）善于搜索细节和意外事件（3）持久、反复地观察（4）观察结果的记录和材料积累c）坚持典型性原则2）发牛.偏差的原因a）主观因素：情感、心理因素b）客观因素：（1）生理缺陷、疾病（2）客观事物暴露不充分\n（3）观察工具的限制3）观察法的局限性：（a）掌握的是事物外部的联系（b）眼见不一定为实（c）对事过境迁的事物无法直接观察（d）借助设备的观察的局限性4）我的理解：（a）生物学例子.•孟德尔豌豆实验孟德尔将纯种的红花豌豆和白花豌豆进行杂交试验时，无论是正交还是反交，F1植株全都是红花豌豆，将F1的红花豌豆自交，得到红花豌豆和白花豌豆为3:1，区别出显性形状与隐性性状，再不断地观察研究得出“分离定律”和“自由组合定律”。除了豌豆以外，孟徳尔还对其他植物作了大量的类似研宂，其中包括玉米、紫罗兰和紫茉莉等，证明他发现的遗传规律对大多数植物都是适用的。孟德尔不仅考察生物的整体，更着眼于生物的个别性状，孟德尔选择的实验材料也是非常科学的。因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物，容易栽种，容易逐一分离计数，这对于他发现遗传规律提供了有利的条件。经过多年的研究观察，反复地实验，最终提出了“分离定律”和“自由组合定律”。摩尔根果蝇实验1900年，孟德尔逝世16年后，他的遗传学说才又被人们重新发现。摩尔根起初很相信这些定律，因为它们是建立在坚实的实验基础上的。但后来,许多问题使摩尔根越来越怀疑孟徳尔的理论，他曾用白腹黄侧的家鼠与野生型杂交，得到的结果五花八门。但与此同时，德弗里斯的突变论却越来越使他感到满意，他开始用果蝇进行诱发突变的实验。1910年5月，他的实验室产生了一只奇特的雄蝇，它的眼晴不像同胞姊妹那样是红色，而是白的。在他的培养下，终于同一只正常的红眼雌蝇交配以后才死去，留下了突变基因,以后繁衍成一个大家系。摩尔根坐在显微镜旁边，再次白眼的果蝇时，他发现了一个不同于孟德尔规律的现象。按照孟德尔的自由组合规律，那些长着白眼的果蝇，它们的性别应当是有雄性的，也有雌性的。然而这\n些白眼果蝇居然全部是雄性，没有一只是雌性的。也就是说，突变出来的白眼基因伴随着雄性个体遗传。摩尔根终于从果蝇身上看到了孟德尔在豌豆上观察不到的现象。对特殊现象的解释，就是建立新的定律。摩尔根知道，果蝇的4对染色体中，有一对是决定性别的。其屮雌性果蝇中的两条性染色体完全一样，记为XX染色体；雄性果蝇中的性染色体一大一小，记为XY染色体。摩尔根判断，白眼基因位于X染色体上。就这样，经过摩尔根不断的研究，发现“连锁与互换定律”，他还和他的学生推算出了各种基因的染色体上的位置，并画出了果蝇的4对染色体上的基因所排列的位置图。基因学说从此诞生Y,男女性别之谜也终于被揭幵了。(b)我的分析：通过以上这个例子，我觉得正确地生物学研究必须遵循三个原则：客观性原则、全而性原则、典型性原则。首先，在坚持客观性原则时，一定要保持客观性的认识，避免三种典型错误：“先入之见”、“无意过失”、“假象”。在以上案例中，摩尔根起初对孟德尔的遗传定理非常坚信，但是随着他的不断研宄，他对孟德尔的遗传定理越来越怀疑，最后通过果蝇实验，终于发现了“连锁与互换定律”，发现孟德尔遗传定理存在的缺点，这就体现了客观性原则。他大胆地怀疑前人的科学研究屮的不足，没有受“先入之见”干扰，也没有因为自己的实验结果与前人的实验原理不符而怀疑自己，而是从客观地角度来分析自己的实验现象，冲破固定的思维，客观合理地观察实验现象，客观地分析实验结果，得出客观结论。而且，在孟德尔的实验中也体现了客观性，从大量的实验中，反复操作，不捏造事实，通过多次实验来减少实验误差，争取做到客观合理，符合客观事实。其次，在生物学观察中要坚持全面性原则，这就要求人在观察时要克服“先入之见”的干扰，要善于搜索细节和意外事件，要持久、反复地观察，另外要做好观察结果的记录和材料积累。摩尔根就是在不受“先入之见”的干扰下发现了“连锁与互换定律”。而且，也是他的仔细，意外地发现了白眼果蝇的存在，通过不断地实验，反复地观察。并结合孟德尔定理和自己的实验现象，全面地分析，并记录结果。找出孟德尔定理不能解释果蝇实验现象\n的原因。这些都体现了摩尔根生物学观察时时坚持全面性原则。此外，在孟德尔的豌豆实验中也体现了全而性。孟德尔除了豌豆以外，还对其他植物作了大量的类似研宄，其屮包括玉米、紫罗兰和紫茉莉等，得出了相同的实验结果，进过总结归纳，证明他发现的遗传规律对大多数植物都是适用的。由此可见，孟德尔遗传定理并不是随随便便通过简单的一个实验现象得岀的结论，它是建立在大量的实验基础上的，耍经过的全面地分析。最后，生物学观察中还要呢持典型性原则。例如摩尔耳根在研宂果蝇时在大量的红眼果蝇屮发现了白眼果蝇，就是这个极具典型性的果蝇引发摩尔根的好奇，进而做进一步的研究，发现了实验研究的另一个方向。当然，在孟德尔的豌豆试验中，孟德尔采用的豌豆也是很具有典型的实验材料。因为豌豆属于具有稳定品种的自花授粉植物，容易栽种，容易逐一分离计数，这对于孟德尔发现遗传规律提供了有利的条件。3、举例说明，生物学研宄中的偶然性问题(20分)答：生物学研究中得偶然性发现有：青霉素的发现，白眼果蝇，生物电的发现，病原菌减毒株接种原理，包皮炎等等。(1)青霉素的发现：20世纪40年代以前，人类一直未能掌握-•种能高效治疗细菌性感染且副作用小的药物。那时流行着许多传染病，如猩红热、白喉、脑膜炎、淋病、梅毒等，严重地威胁着人们的生命。为了改变这种局面，科研人员进行了长期探索，然而在这方面所取得的突破性进展却源自一个意外发现。亚历山大•弗莱明由于一次幸运的过失而发现了青霉素。在1928年夏弗莱明外出度假冋来后，无意间注意到一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一闭青绿色霉菌。在用显微镜观察这只培养皿吋弗莱明发现，霉菌周围的葡萄球菌菌落已被溶解。这意味着霉菌的某种分泌物能抑制葡萄球菌。鉴定表明，该霉菌为青霉菌，因此弗莱明将其分泌的抑菌物质称为青霉素。此后，在长达四年的时间里，弗莱明对这种特异青霉菌进行了全面的专门研宄。虽然受到技术上的制约，但是他将青霉菌菌株一代代地培养，并于1939\n年毫不犹豫地将菌种提供给准备系统研宂青霉素的澳大利亚病理学家弗洛里和生物化学家钱恩。1941年12月美国军方宣布青霉素为优先制造的军需品。青霉素在治疗战伤方面的奇妙作用，引起多方人士的关注，美国制药企业就开始对青霉素进行大批量生产。在短短二十余年A。人们又陆续地发现了氯霉素、金霉素等数十种各有功效的抗菌素。（2）格里菲思发现转化因子20世纪初期，人们还没冇发现抗生素，每年肺炎双球菌导致的肺炎都要夺去几千条的生命。1928年，英国细菌家格里菲斯想研制出能够抗肺炎双球菌的疫苗。当时，他选择了2中肺炎双球菌，带有荚膜可以引起肺炎甚至致人死亡的S型菌核没有荚膜、没有毒性的R型菌。为了判断S菌的毒性是不是有荚膜引起的，格里菲斯进行了3组实验并取得了预期的结果：注射了S型活菌的小鼠死亡；注射了R型菌的小鼠存活下来。注射了低热杀死的S型菌的小鼠也存活下来。按照预先的设计，实验可以到此结朿了，但是或许是一时兴起，也或许是灵感突发，格里菲斯有顺手做了一组实验-----将低热杀死的S型菌核R型菌混合注射到小鼠体内。这似乎是一个毫无悬念的实验，但结果却让格里菲斯大吃一惊------小鼠死亡了。检查死鼠血样，发现其体内竟然存在S性活菌。死菌并没冇复活，那么只是R型活菌变成了S型活菌。虽然限于当时的技术水平，格里菲斯并没有弄清楚使活菌发生了这种转变的转化因子宄竞为何物，但他的实验却为艾弗里的进一步研宄打下了基础。（3）生物电的发现最早发现生物电现象的是18世纪末的意大利解剖医学家及物理学家路易•伽伐尼（Galvani）。有一次，当他在解剖一只青蛙时，发现当金属刀的刀尖碰到青蛙腿上外露的神经时，蛙腿发生了抽搐现象。于是，伽伐尼创造了术语“动物电”来描述这个现象，并由此认为肌肉活动是由电流或者是祌经里的物质引起的。此后，他做实验，发现用双金属电极刺激神经英气下肢收缩，认为生物体具有生物电。之后用蛙下肢标本的神经放到肌肉切口上引起下肢收缩，也证明了生物电的存在。(4)米歇尔发现核酸\n1869年，瑞士医生米歇尔打算研究人的白细胞。他知道，许多疾病尤其是炎症发生时，病人的白细胞大量增加，于是便从从外科诊所丢弃的绷带上锁含有的大量脓液中提取出了不少的白细胞，研究得以顺利进行。当研究工作接近尾声时，米歇尔突然萌发了一个新的想法：观察细胞核中的情况。当时人们已经知道了蛋白质，米歇尔大概也认为细胞核是由蛋白质组成的，他选择了用胃蛋白酶处理细胞核。可是，当他完成一系列以蛋白质为对象的操作后，发现细胞核内的物质不是蛋白质，他将其称为“核质”。后来，米歇尔及其他研宄者有陆续在马、蛇、酵母菌等生物的细胞核中法相了形同的物质，并最终确定这是不同于糖类、脂类、蛋白质的一类生物分子。1990年，米歇尔的发现被公众接受，这种化合物被定名为核酸。(4)巴斯德研制出鸡霍乱疫苗1880年，法国农村流行着可怕的鸡霍乱，巴斯德决心片服这种瘟疫。为了弄清鸡霍乱的病因，巴斯德从培养纯粹的鸡霍乱细菌作为突破口，他试用了好多种培养液，他断定鸡肠是鸡霍乱病菌最适合的繁殖环境，传染的媒介则是鸡的粪便。他经过多次实验，但都失败了。但是有一次，他用陈旧培养液给鸡接种，意外地发现鸡却未受感染，好像这种霍乱菌对鸡失去了作用。巴斯徳顺藤摸瓜，终于发现，因空气中氧气的作用，霍乱菌的毒性便R渐减弱。于是，他把几天的、1个月的、2个月和3个月的菌液，分别注入健康的鸡体，做一组对比实验，鸡的死亡率分别是100%、80%、50%和10%。如果用更久的菌液注射，鸡虽然也得病，便却不会死亡。事情并未到此结束,他另用新鲜菌液给冋一批鸡再次接种，使他惊奇的是，几乎所有接种过陈旧菌液的鸡都安然无恙，而未接种过陈旧菌液的鸡却死得净光。实践证明，凡是注射过低毒性的菌液的鸡，再给它注入毒性足以致死的鸡霍乱菌，它也具有抵抗力，病势轻微，甚至毫无影响。（6）我的理解类似以上，在偶然事件中发现的生物学重大发现还有很多，例如：病原菌减毒株接种原理、包皮炎、白眼果蝇的发现、切赫发现RNA具有催化活\n性等等。所以说，生物学研究中总会遇到很多偶然性的问题，有的人看到了这些小细节，并对它进行研究，得到了意外的发现。而有些人对这些意外事情不理不睬，也就错失了很多新的发现。所以说，偶然性只为生物学提供了线索。偶然性是相对的，必然性是绝对的。作为一个生物学研宂者，绝对不能放弃或漠视这些偶然事性问题。伟大的发现往往隐藏在这些渺小的细节上,而且这些小细节往往会推动实验的进行，所以，研究者必须抓住任何一个偶然性问题。而要抓住这些机遇必须只备以下条件：渊博的知识和经验，敏锐的观察能力，准确的判断能力和丰富的想象力。正如以上案例所说，青霉素的发现、白眼果蝇的发现、生物电的发现、病原菌减毒株接种原理以及包皮炎等等，这些伟大的发现都是源于一些偶然的事情。如果亚历山大•弗莱明没有注意到一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中长出了一团青绿色霉菌，并且忽视了它。乂或是摩尔根无视白眼果蝇的存在，乂如果路易•伽伐尼（Galvani），在解剖一只青蛙时，没有将金属刀的刀尖碰到青蛙腿上外露的神经吋，它就不会发现蛙腿发生了抽搐现象，也就不会发现生物电的存在等等。这些现象都来自于一些微小的细节，关键是你对它的决定，是忽视还是重视。虽然有些偶然性问题不能代表什么，但是也有些细节却是一个个新的发现。作为一个生物学研宂员，就应该抓住、不放过任何一个细节，对这些现象做进一步的研究，同时他也应该具备敏锐的观察能力，准确的判断能力，丰富的想象力和顽强的毅力，能对这些偶然性问题提出质疑与好奇，不断地实验，客观全面地来分析问题。4、请介绍生物学研宄课题的基本类型、特点。（20分）答：要做一个科学的科研，第一步就是选择一个正确合理的课题。选题在科研中占有重要的地位。首先，科研的内容和研究的方法是由选题所决定的。苏次，选题木身就是一项复杂的研究工作。此外，有创见性的研究课题，对生物学发展有巨大的贡献。最后，选题是科研合作与管理的科学依据。所以，要想做一份科学的生物学研宂课题就应该科学选题。生物学研宂课题的类型分为以下几种：1）基础性研究课题：\na）基本思路：以研究生命现象（或过程）的基本规律，揭示各种现象（过程）间的本质联系、探索新领域、发现新原理为基本任务的研究课题。b）特点：（1）探索性强、自由度大、不确定因素多，研究周期长，成功的把握小（2）能增进人类对生命现象的本质和规律的理论认识（3）自然科学基金资助的课题2）应用性研究课题a）基本思路：为基础理论寻找实际应用可能性途径的课题b）特点：（1）定向性：是针对某一具体的问题，解决具体的难题为主耍任务。（2）各局、厅、主管部门资助的课题3）发展性（推广性）研究课题a）基本思路：将应用性研究课题的成果扩大或直接应用于生产等实际中的课题b）特点：（1）针对性强，研宄周期短，容易出成果（2）衡量的标准往往是经济指标或社会贡献度4）三类课题之间的关系：总的来说，选择一个科学合理的课题是科学研究的第一步。我们在选择课题时应该具备以下基木素质：第一，要有创新的思维和辩证唯物主义思维，这就耍求我们在选题时，必须具备创新思维，善于发现前人所没有研究过的现象，或将前人的实验完善化，简单化，科学化。第二，要具备丰富和广博的知识储备。只有在扎实的知识基础下，才能对所选的课题是否有很好的研究价值做出正确的判断。第三，独立的思考和丰富的想象力。在这两个条件下，我们能对课题做出独到的见解，选择创新性的课题。第四，掌握丰宮的科技情报。实验能否成功是建立在大量的实验仪器、实验技术、当代科技情报上的，掌握丰富的科技情报对科学选题有很大的帮助。第五，扎实的语言基础。很好的语言领悟能力能快速对课题是否符合自身要求做出快速判断。当然，科学选题也应该遵循的基木原则：第一、必需性原则。这是对个人\n和社会的需耍。第二、可行性原则。可行性由主观条件和客观条件决定。主观条件是指我们二等思路、方法、技术路线。客观条件是指仪器设备、试验场地、人员搭配、文献资料、经济条件等。第三、创造性原则。这又包括了前人或同代人为研宄、研宄但未解决的问题、具体地域的技术或品种的推广应用。所以想要选择一个科学合理的课题一定要有远见，有内涵，有创新意识。5、详细介绍科学论文的定义、和科学论文的一般格式（20分）答：a）科学论文的定义：一篇公认的原始科学论文，必须是首次公布的，它应提供足够的资料，以便同行们能够评价观察到的结果，能够重复实验，能够评价推理过程。而且原始的科学论文还必须能为人们所接受，基本上可供科学界永久地、不受限制地利用。同时，它还必须能供一种或多种公认的二次文献（文摘、索引等）进行定期审查时使用b）科学论文的一般格式：科学论文的一般格式是：题目、作者、地址（单位）摘要、关键词、引言、材料与方法、结果、结论、参考文献、说明或感谢辞。⑴题目：＞题目是读者必读和首先阅读的＞写题0时要注意语法、句法、用词得当＞写题目时别出现多余的字和词＞写题目时注意字数＞写题目时不要缩写和写行话（例如：金黄色葡萄球菌502A的注入所产生的新生儿的多重感染；利用互补固定术的猴子与抗原相隔离；引起乳腺炎的细菌用气——液层析法的特征。这些标题都因为缩写或写行话造成歧义误解。)(1)作者地址(单位)：\n＞根据贡献大小确定作者＞第一作者是论文思路的提供者＞作者首先是责任，其次冰是荣誉＞实验进行的单位(成果的所有权问题)＞借用的、工作单位用脚注(1)摘要：＞论文目的意义、主要方法、主要结果和论点＞中文100—150字＞英文250字内(2)关键词：＞是核心的科学概念、实验材料、主要方法等＞一般关键词3-5个＞中英文对照(3)引言：＞说明研究的目的意义＞介绍部分或主要的研宄背景＞阐述选择该论文题目的原因(4)材料与方法：＞介绍具体的研宂思路＞介绍主要的测试方法＞介绍使用的实验材料＞介绍实验材料的处理方式(5)结果：＞呈现研宂的实际结果＞不是原始的数据，而是处理过的数据＞呈现方式：文字、数字、图、表⑻结论:＞作者的观点＞结论来自结果的推理＞结论是明确的、肯定的(9)参考文献：＞必须是公开发表的文献＞作用：［1］证明文献的准确性＞［2］给读者进一步阅读的建议＞格式：|1|期刊：作者、题0、期刊名、年：卷(期)：起始页……终止页［2］著作：作者、书名、出版社、年：页码［3］学位论文：作者、题目、学校、年：页码\n(9)说明或感谢词：＞以脚注的形式、尾注的形式＞作者单位＞课题资助者＞论文形成中的有帮助的人员＞其他问题说明