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2019-2020年高中生物《人類基因組計(jì)劃》教案1 中圖版必修2 一、教學(xué)目標(biāo)： ⒈捕捉文章中的關(guān)鍵信息，對(duì)說(shuō)明對(duì)象形成綜合理解。 ⒉把握本文總分結(jié)構(gòu)對(duì)于表達(dá)說(shuō)明對(duì)象與文章內(nèi)容的意義。 ⒊領(lǐng)會(huì)本文為了更好地說(shuō)明事理所運(yùn)用的各種說(shuō)明方法及其效果。 ⒋認(rèn)識(shí)科學(xué)的“雙刃劍”性質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)的人文意識(shí)。 二、教學(xué)重點(diǎn)： ⒈捕捉文章中的關(guān)鍵信息，對(duì)說(shuō)明對(duì)象形成綜合理解。 ⒉把握本文總分結(jié)構(gòu)對(duì)于表達(dá)說(shuō)明對(duì)象與文章內(nèi)容的意義。 三、教學(xué)難點(diǎn)： 科學(xué)的“雙刃劍”性質(zhì)和科學(xué)的人文意識(shí)。 四、板書設(shè)計(jì)： 一、基因和基因組 1、基因 2、基因住 二、人類基因組計(jì)劃過程 五、教學(xué)過程： 　導(dǎo)入： 20世紀(jì)，原子彈的爆炸，“阿波羅”登月計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，使人類的認(rèn)識(shí)從地球擴(kuò)展到太空，當(dāng)人們?yōu)檫@些物理學(xué)成就而陶醉時(shí)，卻突然發(fā)現(xiàn)人類對(duì)于自身的認(rèn)識(shí)太少了。20世紀(jì)50年代初，英美科學(xué)家提出遺傳物質(zhì)DNA的雙螺旋模型，70年代開始的DNA克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，讓人類對(duì)生命有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。與此同時(shí)，人們還發(fā)現(xiàn)，幾乎人類所有的疾病都與基因有關(guān)。在這樣的背景下，人類基因組計(jì)劃誕生了。今天我們一起來(lái)學(xué)習(xí)一篇有關(guān)基因的文章。請(qǐng)大家通讀課文，了解什么是人類基因計(jì)劃。 ⑴關(guān)于“人類基因組計(jì)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(jì)劃是與曼哈頓原子計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃并稱的人類科學(xué)史上的重大工程。因?yàn)樗]有揭示“人類基因組計(jì)劃”的本質(zhì)和內(nèi)涵，而僅僅表明了它的重要意義。 ⑵結(jié)合相關(guān)信息給人類基因組計(jì)劃下一個(gè)嚴(yán)格完整的定義。 明確：人類基因組計(jì)劃是測(cè)定組成人類基因組30億個(gè)核苷酸的序列，（從而）（奠定）闡明人類基因組及所有基因的結(jié)構(gòu)和功能，解讀人類的全部遺傳信息，揭開人體奧秘的（基礎(chǔ)）科學(xué)工程。 本小節(jié)內(nèi)容，教師可引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)教材有關(guān)內(nèi)容了解，還可借助資料來(lái)加深學(xué)生對(duì)此的了解，不光能拓寬學(xué)生知識(shí)面，同時(shí)也能提高學(xué)生分析資料，提取信息的能力。 教師可根據(jù)選用的資料提出下列幾個(gè)具體問題，引導(dǎo)學(xué)生分析。 [教師指導(dǎo)學(xué)生活動(dòng)］提供材料，學(xué)生分組討論這些資料。 材料一 人類基因組計(jì)劃是人類歷史上第一次由全世界各國(guó)不分大小、不分強(qiáng)弱，所有科學(xué)家一起執(zhí)行的科研項(xiàng)目。實(shí)施人類基因組計(jì)劃伊始，發(fā)達(dá)國(guó)家具有遠(yuǎn)見的科學(xué)家即號(hào)召全球各個(gè)國(guó)家的政府都重視這一項(xiàng)目，并號(hào)召全世界科學(xué)家共同參與，建議所有的進(jìn)展、所有的數(shù)據(jù)、所有的實(shí)驗(yàn)資源應(yīng)隨時(shí)公布于眾，讓全世界所有國(guó)家兔費(fèi)享用。在實(shí)施過程中，各國(guó)科學(xué)家精誠(chéng)合作、共享材料、共享數(shù)據(jù)，共同攻關(guān)。這在人類自然科學(xué)史上，是史無(wú)前例的。人類基因組計(jì)劃與另兩個(gè)有全球性意義的項(xiàng)目，即曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃相比，更顯示了人類的協(xié)同與進(jìn)步 材料二 人類基因組計(jì)劃，也稱人類基因測(cè)序計(jì)劃，主要目標(biāo)是完成對(duì)人類的基因組的所有堿基序列的測(cè)定，闡明人體中全部基因的位置、結(jié)構(gòu)、功能、表達(dá)、調(diào)控方式及致病突變的全部信息。 材料三 20世紀(jì)70年代的人類疾病的“基因論”之說(shuō)，無(wú)疑是人類基因組計(jì)劃的主要思路。不僅疾病與基因有關(guān)，人類的生存、出生、生長(zhǎng)都與基因有關(guān)，都與DNA的序列有關(guān)。正如著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者、意大利的杜伯克在他發(fā)表的一篇文章，即后來(lái)被稱為“人類基因組計(jì)劃”的“標(biāo)書”之中寫的：人類的DNA序列是人類的真諦。這個(gè)世界上發(fā)生的一切，都與之息息相關(guān)?！缍挪苏f(shuō)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(gè)體作業(yè)”，去研究自己“喜歡”的，認(rèn)為是重要的基因。而另一種選擇呢？則是前所未有的大膽說(shuō)法：從整體上來(lái)搞清楚人類的整個(gè)基因組，集中力量先認(rèn)識(shí)人類的所有基因。 資料四 1989年美國(guó)成立“國(guó)家人類基因組研究中心”。諾貝爾獎(jiǎng)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(jīng)5年辯論之后，美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)美國(guó)的“人類基因組計(jì)劃”于同年10月1日正式啟動(dòng)。美國(guó)的人類基因組計(jì)劃總體規(guī)劃是：擬在15年內(nèi)至少投入30億美元，進(jìn)行對(duì)人類全基因組的分析。此計(jì)劃在1993年作了修改，其主要內(nèi)容包括：人類基因組的基因圖構(gòu)建與序列分析；人類基因的鑒定；基因組研究技術(shù)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(huì)、法律與倫理問題，交叉學(xué)科的技術(shù)訓(xùn)練，技術(shù)的轉(zhuǎn)讓，研究計(jì)劃外延等共9方面的內(nèi)容。 資料五：人類基因組草圖也僅僅是草圖 1990年首先在美國(guó)啟動(dòng)的“人類基因組計(jì)劃”是為了測(cè)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(gè)堿基對(duì)組成，打個(gè)比方，就像是一部由30億個(gè)由ATCG四個(gè)字母交替組成的大書。這個(gè)計(jì)劃的目的，就是要知道這四個(gè)字母的排列順序。但是由于技術(shù)的原因，在測(cè)序之前，需要先把這本書撕成許多個(gè)片斷分別閱讀，然后再把這些片斷拼接起來(lái)恢復(fù)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(lái)，里面還有空白和錯(cuò)誤，并不是一本完整準(zhǔn)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(wàn)個(gè)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(lái)。只有找到了這十萬(wàn)個(gè)基因，了解了其編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和基本功能以及基因調(diào)控的機(jī)制，才可以說(shuō)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(lái)的人類基因已有三萬(wàn)多個(gè)，但是能跟被編碼的蛋白質(zhì)對(duì)上號(hào)的，也不過數(shù)千個(gè)。最樂觀的估計(jì)，沒有幾十年的時(shí)間，不可能初步完成這項(xiàng)破譯，而如果要把所有蛋白質(zhì)的相互關(guān)系研究透徹，那要花上更長(zhǎng)久的時(shí)間。 即使到了這個(gè)遙遙無(wú)期的時(shí)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(jì)劃是源于一個(gè)并不恰當(dāng)?shù)挠^念，以為存在著一種典型的純粹的人，可以用少數(shù)幾個(gè)人（塞來(lái)拉公司用的是5個(gè)不同種族的人）的基因組來(lái)代表人類基因組。但是人類的遺傳有著無(wú)限多的變異性?；虻淖儺愡h(yuǎn)多于蛋白質(zhì)的變異，并不存在一本單一的基因標(biāo)準(zhǔn)“密碼本”。如果將某些個(gè)特定個(gè)體的遺傳當(dāng)成了人類遺傳的標(biāo)準(zhǔn)而忽視了人類遺傳的多樣性，是極其危險(xiǎn)的。 人類基因組的完整序列，無(wú)疑能成為遺傳學(xué)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(dāng)有限的。就像一張地圖，它能給旅行者帶來(lái)很大的便利，卻不能保證就能達(dá)到目的地。何況還存在著無(wú)數(shù)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(diǎn)，而不是結(jié)束。 資料六：六國(guó)科學(xué)家公布人類基因組細(xì)節(jié)研究成果 新華網(wǎng)華盛頓2月11日專電（記者吳偉農(nóng)）人類基因計(jì)劃、美國(guó)塞萊拉遺傳信息公司、美國(guó)《科學(xué)》雜志和英國(guó)《自然》雜志聯(lián)合宣布，繼科學(xué)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(zhǔn)確、清晰、完整的人類基因組圖譜，對(duì)人類基因的面貌有了新的發(fā)現(xiàn)： 一、基因數(shù)量少得驚人。一些研究人員曾經(jīng)預(yù)測(cè)人類約有14萬(wàn)個(gè)基因，但塞萊拉公司將人類基因總數(shù)定在2．6383萬(wàn)到3．9114萬(wàn)個(gè)之間。如果最終確定出的基因數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)，比如3萬(wàn)個(gè)左右，那么，人類只比果蠅多大約1．3萬(wàn)個(gè)基因。塞萊拉公司的科學(xué)家測(cè)出的序列準(zhǔn)確地覆蓋了基因組的95%，并已經(jīng)確定了所有基因的2/3，平均測(cè)序精度為99．96%。 二、人類基因組中存在“熱點(diǎn)”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(zhǎng)長(zhǎng)的、沒有基因的片段。基因密度在第17、第19和第22號(hào)染色體上最高，在X染色體，第4、第18號(hào)和Y染色體上相對(duì)貧瘠。 三、35．3%的基因組包含重復(fù)的序列。這意味著所有這些重復(fù)序列，即原來(lái)被認(rèn)為的“垃圾DNA”應(yīng)該被進(jìn)一步研究。事實(shí)上，第19號(hào)染色體57％是重復(fù)的。除了重復(fù)片段，科學(xué)家還鑒定了210萬(wàn)個(gè)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(wú)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(lái)自不同人種的人比來(lái)自同一人種的人在基因上更為相似。在整個(gè)基因組序列中，人與人之間的變異僅為萬(wàn)分之一。 在談到這一發(fā)現(xiàn)的意義時(shí)，《科學(xué)》雜志總編肯尼迪說(shuō)，塞萊拉科學(xué)家揭示的人類基因組面貌是一項(xiàng)出色的成就，它代表了所有迄今完成的最準(zhǔn)確的人類基因組，也為人類醫(yī)學(xué)新發(fā)展提供了嶄新的、激動(dòng)人心的前景。 [學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分組閱讀、討論上述資料。 [教師活動(dòng)］教師提出具體問題，并用實(shí)物投影儀投射在大屏幕上。 1.人類基因組計(jì)劃于哪年啟動(dòng)？耗資多少？有哪些國(guó)家參與？ 2.人類基因組計(jì)劃的研究對(duì)象是什么？ 3.耗此巨資意義何在？我國(guó)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(guó)青年報(bào)》（2000年6月27日）所言“人類基因密碼破譯”？ 5.某報(bào)道說(shuō)，當(dāng)某科學(xué)家被記者問到，以后是否可能用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造出從事特殊服務(wù)的“新人類”，如不吃不拉埋頭苦干的轉(zhuǎn)基因奴隸時(shí)，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(jì)劃的實(shí)施，某科學(xué)家預(yù)言：“不久的幾年內(nèi)，人們將看到一份描述人類自身的說(shuō)明書，它是一本完整地講述人體構(gòu)造和運(yùn)轉(zhuǎn)情況的指南，屆時(shí)危害人類健康的5 000種遺傳病以及與遺傳密切相關(guān)的癌癥、心血管疾病、關(guān)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(shuō)法嗎？