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2019-2020年高中生物《人類基因組計劃》教案1 中圖版必修2 一、教學目標： ⒈捕捉文章中的關鍵信息，對說明對象形成綜合理解。 ⒉把握本文總分結構對于表達說明對象與文章內容的意義。 ⒊領會本文為了更好地說明事理所運用的各種說明方法及其效果。 ⒋認識科學的“雙刃劍”性質，培養(yǎng)科學的人文意識。 二、教學重點： ⒈捕捉文章中的關鍵信息，對說明對象形成綜合理解。 ⒉把握本文總分結構對于表達說明對象與文章內容的意義。 三、教學難點： 科學的“雙刃劍”性質和科學的人文意識。 四、板書設計： 一、基因和基因組 1、基因 2、基因住 二、人類基因組計劃過程 五、教學過程： 　導入： 20世紀，原子彈的爆炸，“阿波羅”登月計劃的實現(xiàn)，網絡的廣泛應用，使人類的認識從地球擴展到太空，當人們?yōu)檫@些物理學成就而陶醉時，卻突然發(fā)現(xiàn)人類對于自身的認識太少了。20世紀50年代初，英美科學家提出遺傳物質DNA的雙螺旋模型，70年代開始的DNA克隆技術和轉基因技術，讓人類對生命有了進一步的認識。與此同時，人們還發(fā)現(xiàn)，幾乎人類所有的疾病都與基因有關。在這樣的背景下，人類基因組計劃誕生了。今天我們一起來學習一篇有關基因的文章。請大家通讀課文，了解什么是人類基因計劃。 ⑴關于“人類基因組計劃”的表述是不是定義？為什么？ 明確：原文中不是定義：人類基因組計劃是與曼哈頓原子計劃、阿波羅登月計劃并稱的人類科學史上的重大工程。因為它并沒有揭示“人類基因組計劃”的本質和內涵，而僅僅表明了它的重要意義。 ⑵結合相關信息給人類基因組計劃下一個嚴格完整的定義。 明確：人類基因組計劃是測定組成人類基因組30億個核苷酸的序列，（從而）（奠定）闡明人類基因組及所有基因的結構和功能，解讀人類的全部遺傳信息，揭開人體奧秘的（基礎）科學工程。 本小節(jié)內容，教師可引導學生自學教材有關內容了解，還可借助資料來加深學生對此的了解，不光能拓寬學生知識面，同時也能提高學生分析資料，提取信息的能力。 教師可根據選用的資料提出下列幾個具體問題，引導學生分析。 [教師指導學生活動］提供材料，學生分組討論這些資料。 材料一 人類基因組計劃是人類歷史上第一次由全世界各國不分大小、不分強弱，所有科學家一起執(zhí)行的科研項目。實施人類基因組計劃伊始，發(fā)達國家具有遠見的科學家即號召全球各個國家的政府都重視這一項目，并號召全世界科學家共同參與，建議所有的進展、所有的數據、所有的實驗資源應隨時公布于眾，讓全世界所有國家兔費享用。在實施過程中，各國科學家精誠合作、共享材料、共享數據，共同攻關。這在人類自然科學史上，是史無前例的。人類基因組計劃與另兩個有全球性意義的項目，即曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃相比，更顯示了人類的協(xié)同與進步 材料二 人類基因組計劃，也稱人類基因測序計劃，主要目標是完成對人類的基因組的所有堿基序列的測定，闡明人體中全部基因的位置、結構、功能、表達、調控方式及致病突變的全部信息。 材料三 20世紀70年代的人類疾病的“基因論”之說，無疑是人類基因組計劃的主要思路。不僅疾病與基因有關，人類的生存、出生、生長都與基因有關，都與DNA的序列有關。正如著名的諾貝爾獎獲得者、意大利的杜伯克在他發(fā)表的一篇文章，即后來被稱為“人類基因組計劃”的“標書”之中寫的：人類的DNA序列是人類的真諦。這個世界上發(fā)生的一切，都與之息息相關?！缍挪苏f的：既然大家都知道基因的重要性，那我們就只有兩種選擇，一是“零敲碎打”，大家都去“個體作業(yè)”，去研究自己“喜歡”的，認為是重要的基因。而另一種選擇呢？則是前所未有的大膽說法：從整體上來搞清楚人類的整個基因組，集中力量先認識人類的所有基因。 資料四 1989年美國成立“國家人類基因組研究中心”。諾貝爾獎獲得者、 DNA分子雙螺旋模型提出者沃森（J．waston）出任第一任主任。1990年，歷經5年辯論之后，美國國會批準美國的“人類基因組計劃”于同年10月1日正式啟動。美國的人類基因組計劃總體規(guī)劃是：擬在15年內至少投入30億美元，進行對人類全基因組的分析。此計劃在1993年作了修改，其主要內容包括：人類基因組的基因圖構建與序列分析；人類基因的鑒定；基因組研究技術的建立；人類基因組研究的模式生物；信息系統(tǒng)的建立。此外，還有人類基因組研究的社會、法律與倫理問題，交叉學科的技術訓練，技術的轉讓，研究計劃外延等共9方面的內容。 資料五：人類基因組草圖也僅僅是草圖 1990年首先在美國啟動的“人類基因組計劃”是為了測定組成人類基因組的核苷酸序列。人類基因組大約由30億個堿基對組成，打個比方，就像是一部由30億個由ATCG四個字母交替組成的大書。這個計劃的目的，就是要知道這四個字母的排列順序。但是由于技術的原因，在測序之前，需要先把這本書撕成許多個片斷分別閱讀，然后再把這些片斷拼接起來恢復成一本完整的書。所謂完成了“工作草圖”，這僅僅指的是初步把這些片斷拼湊了起來，里面還有空白和錯誤，并不是一本完整準確的書。 即使在兩三年以后得到了完整的書，也絕不意味著就讀懂了這本書。知道了基因組序列并不是就破譯人類基因的奧秘。人類基因組絕大部分是沒有功能意義的DNA序列，只有少部分是有意義的，包括了大約十萬個基因。在獲得基因組完整序列之后，下一步的工作，是把其中的全部基因找出來。只有找到了這十萬個基因，了解了其編碼的蛋白質的結構和基本功能以及基因調控的機制，才可以說初步破譯了人類基因的奧秘，這是極其艱巨的工作，目前已從基因組序列找出來的人類基因已有三萬多個，但是能跟被編碼的蛋白質對上號的，也不過數千個。最樂觀的估計，沒有幾十年的時間，不可能初步完成這項破譯，而如果要把所有蛋白質的相互關系研究透徹，那要花上更長久的時間。 即使到了這個遙遙無期的時刻，也絕不意味著我們完全掌握了人類遺傳的奧秘。人類基因組計劃是源于一個并不恰當的觀念，以為存在著一種典型的純粹的人，可以用少數幾個人（塞來拉公司用的是5個不同種族的人）的基因組來代表人類基因組。但是人類的遺傳有著無限多的變異性。基因的變異遠多于蛋白質的變異，并不存在一本單一的基因標準“密碼本”。如果將某些個特定個體的遺傳當成了人類遺傳的標準而忽視了人類遺傳的多樣性，是極其危險的。 人類基因組的完整序列，無疑能成為遺傳學研究的重要工具，至少，它有助于我們更快速地鑒定、克隆人類基因，特別是那些已先在別的生物中發(fā)現(xiàn)的基因。但是，人類基因組序列所起的作用是相當有限的。就像一張地圖，它能給旅行者帶來很大的便利，卻不能保證就能達到目的地。何況還存在著無數不盡相同的地圖。人類基因組序列的獲得，只是全面破譯人類遺傳奧秘的起點，而不是結束。 資料六：六國科學家公布人類基因組細節(jié)研究成果 新華網華盛頓2月11日專電（記者吳偉農）人類基因計劃、美國塞萊拉遺傳信息公司、美國《科學》雜志和英國《自然》雜志聯(lián)合宣布，繼科學家去年繪制成功人類基因組工作框架圖之后，他們又繪制出了更加準確、清晰、完整的人類基因組圖譜，對人類基因的面貌有了新的發(fā)現(xiàn)： 一、基因數量少得驚人。一些研究人員曾經預測人類約有14萬個基因，但塞萊拉公司將人類基因總數定在2．6383萬到3．9114萬個之間。如果最終確定出的基因數在這個范圍內，比如3萬個左右，那么，人類只比果蠅多大約1．3萬個基因。塞萊拉公司的科學家測出的序列準確地覆蓋了基因組的95%，并已經確定了所有基因的2/3，平均測序精度為99．96%。 二、人類基因組中存在“熱點”和大片“荒漠”，人類基因組序列中所謂的“荒漠”就是包含極少或根本不包含基因的部分，基因組上大約1／4的區(qū)域是長長的、沒有基因的片段?；蛎芏仍诘?7、第19和第22號染色體上最高，在X染色體，第4、第18號和Y染色體上相對貧瘠。 三、35．3%的基因組包含重復的序列。這意味著所有這些重復序列，即原來被認為的“垃圾DNA”應該被進一步研究。事實上，第19號染色體57％是重復的。除了重復片段，科學家還鑒定了210萬個人與人之間不同的基因序列，這些序列被稱為“單核苷酸多態(tài)性”，它們通常是無害的。 四、地球上人與人之間99．99％的基因密碼是相同的。研究發(fā)現(xiàn)，來自不同人種的人比來自同一人種的人在基因上更為相似。在整個基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬分之一。 在談到這一發(fā)現(xiàn)的意義時，《科學》雜志總編肯尼迪說，塞萊拉科學家揭示的人類基因組面貌是一項出色的成就，它代表了所有迄今完成的最準確的人類基因組，也為人類醫(yī)學新發(fā)展提供了嶄新的、激動人心的前景。 [學生活動］學生分組閱讀、討論上述資料。 [教師活動］教師提出具體問題，并用實物投影儀投射在大屏幕上。 1.人類基因組計劃于哪年啟動？耗資多少？有哪些國家參與？ 2.人類基因組計劃的研究對象是什么？ 3.耗此巨資意義何在？我國有什么必要參與其中？ 4. 2000年6月26日宣布的“人類基因組草圖”完成的是什么？是不是如同《中國青年報》（2000年6月27日）所言“人類基因密碼破譯”？ 5.某報道說，當某科學家被記者問到，以后是否可能用轉基因技術創(chuàng)造出從事特殊服務的“新人類”，如不吃不拉埋頭苦干的轉基因奴隸時，他斷言“這是可能的！”（《南方周未》2000年7月7日）你的意見呢？ 6.由于人類基因組計劃的實施，某科學家預言：“不久的幾年內，人們將看到一份描述人類自身的說明書，它是一本完整地講述人體構造和運轉情況的指南，屆時危害人類健康的5 000種遺傳病以及與遺傳密切相關的癌癥、心血管疾病、關節(jié)炎、糖尿病、高血壓、精神病等，都可以得到早期診斷和治療。你同意此種說法嗎？