第一节身边的生物科学
1. 人类面临的问题之一：粮食问题
（1）现状：饥饿、营养不良和人口急剧上升
说明：从20世纪50年代以来，人类社会出现了全球性的人口、粮食、资源、能源和环境五大危机。

（2）原因：人口急剧增长、耕地面积减少等
（3）实质：并不是粮食总量不足，而是粮食生产的地区不平衡产生原因：粮食生产地区不平等和国家间分配不均；旧的国际经济秩序依然存在；发展中国家的粮食生产还比较落后，国家还比较贫困；发展中国家人口多，增长快。

（4）解决：生物科技发展和控制人口，改变落后的社会制度和生产关系，通过发展农业技术来增产粮食；有计划地控制人口增长；建立公平合理的国际经济新秩序。

（5）世界粮食生产和分布
①世界最主要的三大粮食作物：小麦、水稻、玉米。

②世界粮食生产按大洲分布不平衡，总产最多的是亚洲，最少的是大洋洲；人均产量最多的是北美洲，最少的是非洲。

③世界粮食生产国家之间不平衡，总产最多的是：中国、美国、印度、俄罗斯；人均产
量最多的是加拿大、美国、澳大利亚；最少的是中非和西非国家。

（6）粮食生产的生物科学研究内容
①粮食生产过程实质上就是农作物进行光合作用的过程。

②所需生物科学理论：光合作用、生物固氮、生物育种等。

生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。

育种的根本目的是培育具有优良性状（抗逆性好、品质优良、产量高）的新品种，以便更好地为人类服务。

③提高粮食产量的途径：改变光合作用的过程，提高农作物光合作用效率；增强农作物的固氮能力；培育农作物新品种以提高产量。

下表为世界各洲粮食产量和人均产量
根据上述表格相关数据，分析世界粮食问题的实质是什么？
解析：世界粮食问题一方面是指占世界人口大多数的发展中国家粮食匮乏，人民营养不足，但又无力进口粮食；另一方面，少数发达国家粮食“过剩”，并大量积压在仓库里。

这是一个问题的两个方面，但今天发展中国家存在的缺粮和饥饿是问题的主要方面。

粮食问题的实质，并不是粮食本身不足，而主要在于地区生产不平衡，国家间分配不均。

粮食问题产生的原因主要是
（1）旧的国际经济秩序依然存在；（2）粮食地区生产和消费的严重不平衡；（3）发展中国家贫困，粮食生产技术较落后；（4）人口增长过快。

答案：粮食问题实质上就是发展中国家贫困的问题。

1.下列关于粮食问题的叙述中，正确的是（）
A.经济发达国家不存在粮食问题
B.凡是人口多的国家，人均粮食产量就少
C.人口众多的发展中国家是世界粮食匮乏的地区
D.粮食问题的产生是由于粮食总产量不足造成的
答案：C
2.世界上增加粮食生产的重要途径有（）
A.大量开垦荒地，扩大耕地面积
B.扩大水浇地面积，提高复种指数
C.减少经济作物播种面积，改种粮食
D.发展农业技术，提高粮食单位面积产量
答案：D
3.我国耕地总面积较小，人均耕地不足。

为了解决粮食问题，你认为应该( )
A.多开垦荒地，扩大耕地面积
B.科学种田，提高单位面积产量
C.把草原、山坡开垦为耕地
D.围湖造田，围海造陆
答案：B
4.当今世界面临的粮食危机，其主要原因是( )
A.连年战争和自然灾害
B.人口增长超过粮食增长
C.耕地面积逐年缩小
D.过度垦植和水土流失
答案：B
2. 生物科学与社会———科学合理地应用现代农业生物技术
（1）发展
①1983年世界上第一例转基因植物（一种含有抗生素药类抗体的烟草）在美国培植成功。

②1993年转基因延熟保鲜番茄在美国成为世界首例商品化生产的转基因食品。

③通过基因工程技术获得高产、稳产和具有优良品质的农作物。

④用基因工程的方法培育出具有抗逆性的转基因作物新品种。

(2) 转基因生物
①概念：利用基因工程技术把一种生物体内的基因转移到另一种生物体内，这样得到的生物就是转基因生物。

②举例：抗虫棉
（3）转基因食品
①概念：就是利用基因工程手段，人为地将某些生物的基因转移到其他生物中去，通过改造生物的遗传物质，使其在营养品质、消费品质等方面向人类所需要的目标转变，以转基因生物为直接食品或为原料加工生产的食品，就是转基因食品。

②转基因食品的优缺点
优点：a.解决粮食短缺问题；b.减少农药使用，避免环境污染；c.节省生产成本，降低食物售价；d.增加食物营养，提高附加价值；e.增加食物种类，提升食物品质；f.促进生产效率，带动相关产业发展。

缺点：a.能对蝴蝶等昆虫造成伤害；b.可能影响周边的植物的生长；c.可能使昆虫或病菌在演化中增加抵抗力或产生新的物种，之后有可能会伤害作物。

③转基因食品的安全性评估：对于转基因食品的安全性，目前国际上没有统一说法，争论的重点是转基因食物是否会产生或含有毒素，是否会通过DNA、蛋白质导致过敏反应，是否影响抗生素耐性等方面。

【例1】我国科学家们已经培育出了一种抗虫棉，它含有从苏云金芽孢杆菌中提取的控制毒素合成的基因。

科学家们采用的技术是（）
A.无性繁殖
B.克隆技术
C.转基因技术
D.组织培养
解析：转基因技术：将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的变化，这一技术称之为转基因技术。

组织培养：一般用于局部组织培育成个体，大量运用于植物个体的大量生产。

在分子水平，克隆一般指DNA 克隆（也叫分子克隆），其含义是将某一特定DNA片段通过重组DNA技术插入到一个载体（如质粒和病毒等）中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片段的“群体”。

答案:C
【例2】转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。

在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。

这种做法的主要目的是（）
A.维持棉田物种多样性
B.减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度
C.使食虫鸟有虫可食
D.维持棉田生态系统中的能量流动
解析：野生棉铃虫种群的基因库中，存在着对转基因抗虫棉有抗性的极少数抗性基因和绝大多数无抗性的非抗性基因。

如果在大田中只种植转基因抗虫棉，那么在转基因棉植株内毒蛋白的自然选择作用下，种群基因库中抗性基因的频率会迅速增加。

若在转基因抗虫棉的旁边间隔种植少量非转基因抗虫棉或其他作物供棉铃虫取食，就减轻了自然选择过程对非抗性基因的选择压力。

这就会在一个较大的、个体间随机交配的群体中，使棉铃虫抗性基因的频率不会很快增加。

故选择(项。

棉田是一个人工建立的农田生态系统，其目的是种植生产棉花，并不是希望出现物种多样性，也不是使食虫鸟有虫可食，因为棉农如果不种植抗虫棉，还要喷洒大量杀虫剂来消灭害虫。

种与不种抗虫棉，棉田生态系统的能量都要从生产者向较高的营养级流动，只是人类期望的是有更多的能量流向对人有益的部分———棉桃。

所以，A、C、D三个选项均不正确。

答案：B
1.下列关于转基因技术在农业生产上的应用中，哪些不是为解决粮食问题的( )
A.抗青枯病马铃薯
B.抗虫烟草
C.金大米
D.耐寒水稻
答案：B
2.现代农业生物技术诞生的标志是，它的核心是，首例产品是。

答案：1983年世界上第一个转基因植物的培育成功转基因技术延熟保鲜番茄
3.我国科学工作者培育成的抗棉铃虫的转基因抗虫棉，其抗虫基因来源（）
A.普通棉花的基因突变
B.棉铃虫变异形成的致死基因
C. 寄生在棉铃虫体内的线虫
D.苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因
答案：D
4.下列生物科学项目的研究成果与指导农业生产关系密切的是（）
①探索光合作用机理②研究生物固氮原理③培育农作物新品种④微生物与发酵工程
A. ①②③④
B. ①②③
C. ①③
D.②④
答案：B。