2019-2020学年高中生物第六章遗传与人类健康6.3基因治疗和人类基因组计划教案浙科版必修2.doc

1、2021-2021 学年高中生物第六章遗传与人类健康 6.3 基因治疗和人类基因组方案教案浙科版必修 2一、教学目标：知识目标:知道基因治疗的概念,理解基因治疗的根本方法和根本程序.了解人类基因组方案的内容、过程、意义及实施的艰巨性,学会利用互联网收集有关人类基因组方案的信息资料.探讨基因检测可能带来的影响,理性思考科学进步的意义与价值.水平目标:通过对SCID病基因治疗图的分析,提升学生识图水平.培养学生利用互联网搜集信息资料的水平、表达水平、语言组织水平和团队合作水平.通过探讨基因检测对社会带来的一系列问题,培养学生分析判断水平.情感态度与价值观:正确熟悉人类基因组方案的艰巨性,激发学生探

2、求生命科学奥秘的兴趣.培养科学态度及勇于探索、克服困难等科学素养,提升学生创新意识.二、教材分析：教材的地位作用:?基因治疗与人类基因组方案.是本章的重点内容之一.此节内容是学生通过对第2册前几章有关遗传变异知识的学习,意在理论联系实际,也为以后基因工程的学习打下了根底.教材以治疗SCID患者为例,介绍了基因治疗的根本过程：第一步,ADA基因整合到逆转录病毒.第二步,此病毒感染人T淋巴细胞.第三步,ADA基因整合到人染色体上.第四步,把已整合的T淋巴细胞回注到病人体内.通过具体病例的介绍使学生理解基因治疗的一般步骤和方法.第二个内容是介绍了人类基因组方案的实施过程及意义.安排了一个课外活动：利

3、用互联网了解人类基因组方案的实施过程和应用价值.通过每位学生亲自查找,搜集资料,全班讨论,获得全面的信息,能培养学生收集信息的水平,并深刻熟悉到科学探索过程中的艰辛.学生活动：讨论谁有权利知道基因检测的结果.设置了多个讨论题,供学生活动,从而使学生更深入地理解人类基因组方案的意义,加深对前面知识的理解.教学重点:基因治疗的概念,SCID病的基因治疗过程,人类基因组方案的实施过程及意义.难点:SCID病的基因治疗步骤.学情分析：关于基因治疗和人类基因组方案是目前科学界的热门话题,学生已从电视或各种媒体中有所了解,并且通过本章以上几节内容的学习,学生在第一册中已学习了病毒、细菌、淋巴细胞等细胞结构

4、的特点,通过第二册的学习,已掌握了有关组成基因的碱基序列、性状及基因限制性状等知识,为本章内容的学习打下了根底.但是学生对从根本上治疗疾病举措一一基因治疗的具体步骤不是很清楚.三、教学设计：课前准备:教师：搜集信息、供学生讨论阅读.多媒体课件：基因治疗SCID病的过程学生：分组通过互联网搜集有关人类基因组方案的实施过程的信息,讨论并整理,制作成投影片,供课堂上使用.教学过程:1、设疑,导入新课师:我国有很多糖尿病患者,此病的病症是什么？生:尿糖、多饮、多食、多尿.师:病因是什么？生:胰岛病变,胰岛素含量下降,血糖上升.师:治疗方法是如何改良的？学生讨论生:早期治疗方案是利用从动物中提取出来的胰

5、岛素治疗,由于是.动物体内的,效果不是很理想.如果直接从人体血清中提取,不仅费用昂贵,而且产量很少.几年前科学家将人体内限制合成胰岛素的基因成功地导入了一奶牛受精卵内,从而稳定地从乳汁中获得了大量的胰岛素.但是病人还是必须定时注射胰岛素.那么最根本最彻底的方法是把正常胰岛素基因转入胰岛细胞中,使细胞恢复合成胰岛素的水平,即基因治疗.2、案例教学,获得新知教师提供一事例：“法国气泡儿童事件.该事件发生在法国巴黎某医院实施SCID病基因治疗临床试验中.该免疫缺陷症表现为T细胞和B细胞的严重免疫缺陷,如不治疗,婴儿会在出生后一年内,由于严重和反复的感染而夭折.SCID常规疗法是进行骨髓移植,但是它的

6、配型很困难,而且会由于捐献者患有感染性的单核细胞增多症,导致病人产生淋巴瘤.师SCID病的病因：腺甘脱氨酶ADA缺陷引起,ADA催化腺昔和脱氧腺昔成为肌昔和2-脱氧肌昔,ADA在淋巴细胞中最多,ADA缺乏导致脱氧腺昔和脱氧三磷酸腺甘蓄积在细胞内,特别是淋巴细胞内.这两种代谢产物对淋巴细胞具有毒性,它们能抑制核糖核甘酸还原酶活性而阻碍DN蛤成.生:阅读书本130页图6-11及相关内容.师:多媒体动画展示师:病毒、细菌、T淋巴细胞结构有何区别？生:病毒无细胞结构,细菌原核细胞,无染色体,人T淋巴细胞为真核细胞,有真正的细胞核.师:细菌中的ADA基因是如何整合到反转录病毒上的？生:逆转录病毒感染细菌

7、.师:T淋巴细胞的功能是什么？生:免疫.师 :T淋巴细胞能与被抗原入侵的宿主细胞密切接触,激活靶细胞内的溶酶体酶,使靶细胞的通透性发生改变,最终导致靶细胞裂解死亡,细胞内的抗原也因失去藏身之所而为抗体消灭.同时,T淋巴细胞还能释放出可溶性免疫活性物质一一淋巴因子,如白细胞介素、干扰素等.淋巴因子大都是通过增强各种有关细胞的作用来发挥免疫效应的.师:T淋巴细胞如何得到ADA基因？生:逆转录病毒的感染.师小结：基因治疗SCID病根本步骤：1让反转录病毒作为载体,首先将细菌中的ADA基因整合到病毒核酸上.2用它去感染病人T淋巴细胞,体外培养T淋巴细胞,筛选出ADA基因已整合到染色体上的细胞.3将携带

8、正常ADA基因的T淋巴细胞回注到病人体内.从而归纳出一般基因治疗的过程：图1-9基因治疗的步骤3、搜集信息,培养水平教师指导学生活动提供材料,学生分组讨论这些资料.材料一人类基因组方案是人类历史上第一次由全世界各国不分大小、不分强弱,所有科学家一起执行的科研工程.实施人类基因组方案伊始,兴旺国家具有远见的科学家即号召全球各个国家的政府都重视这一工程,并号召全世界科学家共同参与,建议所有的进展、所有的数据、所有的实验资源应随时公布于众,让全世界所有国家免费享用.在实施过程中,各国科学家精诚合作、共享材料、共享数据,共同攻关.这在人类自然科学史上,是史无前例的.人类基因组方案与另两个有全球性意义的

9、工程,即曼哈顿原子弹方案和阿波罗登月方案相比,更显示了人类的谐同与进步,自(:/wsjk)材料二人类基因组方案(HumanGenomeProject,HGP也称人类基因测序方案,主要目标是完成对人类的基因组的所有碱基序列的测定,说明人体中全部基因的位置、结构、功能、表达、调控方式及致病突变的全部信息.自(:/kexing)材料三1989年美国成立“国家人类基因组研究中央.诺贝尔奖获得者、DNA分子双螺旋模型提出者沃森(J.waston)出任第一任主任.1990年,历经5年辩论之后,美国国会批准美国的“人类基因组方案于同年10月1日正式启动.美国的人类基因组方案总体规划是：拟在15年内至少投入3

10、0亿美元,进行对人类全基因组的分析.此方案在1993年作了修改,其主要内容包括：人类基因组的基因图构建与序列分析；人类基因的鉴定；基因组研究技术的建立；人类基因组研究的模式生物；信息系统的建立.此外,还有人类基因组研究的社会、对单个独国缺陪引起的流传性戒痛,寸版最用 4 用什统补什4j菌觎那么*即君正苗妹国塔送到兆前的曲也中.原代缺Ffi法因.色细舱物能快乂正常*时多某国疾痛.从中遭畀出致福的主导*风,对其进行为揍戌解制*用外,可将仲爱营我国吓枸4国,等人的蜜,工出刖乜军首通呆柑思喏大脑的加恩内.H般轻患者的丘状.进入掴敷的外通世国必顷完竽无树.傥在前她内乘途出充正喇时他的蛋白期*才能裳捍翼治

11、疗伟凡5年来.人m一宣梭型假人用楂制异嚣甚国的表土.目前捱一感里巳快实现.重动物实馨中.用口服得界剂已可定四定量上奏或r词外观邦因产生的蚤白黑家量,但应见到前人身上用需较人时之_2U选择退输治疗基因的载体选择退输治疗基因的载体. .将治疗基因偿入患者体内将治疗基因偿入患者体内选择治疗基因选择治疗基因通常来用府我体是有春.即痞沿疗基因整合到失法磐疽水平的病毒内,利用病.缴霄的感染使力,尼器因导入井定的祖露细蔻中.这种方法的优点是携帮的基因数量大,并且慧因在忍者体内狼赛易表这,M点是平安性问题品来完全解决.2003%美同科孚家利用一种环聚酯化合物,将治疗理因压解包装在技共像小物弱中.并定向导入将定

12、庵翅庵为炎色体中.从而达网了些裔效支喏金的目的.治疗基因的表达I_.IaM正在捻青年性痴呆患者进行基因治疗法律与伦理问题,交叉学科的技术练习,技术的转让,研究方案外延等共9方面的内容.自:/wsjk材料四人类基因组草图也仅仅是草图1990年首先在美国启动的“人类基因组方案是为了测定组成人类基因组的核甘酸序列.人类基因组大约由30亿个碱基对组成,打个比方,就像是一部由30亿个由ATC的个字母交替组成的大书.这个方案的目的,就是要知道这四个字母的排列顺序.但是由于技术的原因,在测序之前,需要先把这本书撕成许多个片断分别阅读,然后再把这些片断拼接起来恢复成一本完整的书.所谓完成了“工作草图,这仅仅指

13、的是初步把这些片断拼凑了起来,里面还有空白和错误,并不是一本完整准确的书.即使在两三年以后得到了完整的书,也绝不意味着就读懂了这本书.知道了基因组序列并不是就破译人类基因的奥秘.人类基因组绝大局部是没有功能意义的DNA列,只有少部分是有意义的,包括了大约十万个基因.在获得基因组完整序列之后,下一步的工作,是把其中的全部基因找出来.只有找到了这十万个基因,了解了其编码的蛋白质的结构和根本功能以及基因调控的机制,才可以说初步破译了人类基因的奥秘,这是极其艰巨的工作,目前已从基因组序列找出来的人类基因已有三万多个,但是能跟被编码的蛋白质对上号的,也不过数千个.最乐观的估计,没有几十年的时间,不可能初

14、步完成这项破,译,而如果要把所有蛋白质的相互关系研究透彻,那要花上更长久的时间即使到了这个遥遥无期的时刻,也绝不意味着我们完全掌握了人类遗传的奥秘.人类基因组方案是源于一个并不恰当的观念,以为存在着一种典型的纯粹的人,可以用少数几个人塞来拉公司用的是5个不同种族的人的基因组来代表人类基因组.但是人类的遗传有着无限多的变异性.基因的变异远多于蛋白质的变异,并不存在一本单一的基因标准“密码本.如果将某些个特定个体的遗传当成了人类遗传的标准而无视了人类遗传的多样性,是极其危险的.人类基因组的完整序列,无疑能成为遗传学研究的重要工具,至少,它有助于我们更快速地鉴定、克隆人类基因,特别是那些已先在别的生

15、物中发现的基因.但是,人类基因组序列所起的作用是相当有限的.就像一张地图,它能给旅行者带来很大的便利,却不能保证就能到达目的地.何况还存在着无数不尽相同的地图.人类基因组序列的获得,只是全面破译人类遗传奥秘的起点,而不是结束.自?叩问基因时代的争论?方舟子著P35.材料五六国科学家公布人类基因组细节研究成果新华网华盛顿2月11日专电记者吴伟农人类基因方案、美国塞莱拉遗传信息公司、美国?科学?杂志和英国?自然?杂志联合宣布,继科学家去年绘制成功人类基因组工作框架图之后,他们又绘制出了更加准确、清楚、完整的人类基因组图谱,对人类基因的面貌有了新的发现：一、基因数量少得惊人.一些研究人员曾经预测人类

16、约有14万个基因,但塞莱拉公司将人类基因总数定在2.6383万到3.9114万个之间.如果最终确定出的基因数在这个范围内,比方3万个左右,那么,人类只比果蝇多大约1.3万个基因.塞莱拉公司的科学家测出的序列准确地覆盖了基因组的95%,并已经确定了所有基因的2/3,平均测序精度为99.96%.二、人类基因组中存在“热点和大片“荒漠,人类基因组序列,中所谓的“荒漠就是包含极少或根本不包含基因的局部,基因组上大约1/4的区域是长长的、没有基因的片段.基因密度在第17、第19和第22号染色体上最高,在X染色体,第4、第18号和Y染色体上相对贫瘠.三、35.3%的基因组包含重复的序列.这意味着所有这些重

17、复序列,即原来被认为的“垃圾DNA应该被进一步研究.事实上,第19号染色体57%是重复的.除了重复片段,科学家还鉴定了210万个人与人之间不同的基因序列,这些序列被称为“单核甘酸多态性,它们通常是无害的.o地球上人与人之间99.99%的基因密码是相同的.研究发现,来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似.在整个基因组序列中,人与人之间的变异仅为万分之一.在谈到这一发现的意义时,?科学?杂志总编肯尼迪说,塞莱拉科学家揭示的人类基因组面貌是一项出色的成就,它代表了所有迄今完成的最准确的人类基因组,也为人类医学新开展提供了崭新的、冲动人心的前景.学生活动:学生分组阅读、讨论上述资料.教师活

18、动:教师提出具体问题,并用实物投影仪投射在大屏幕上.1.人类基因组方案于哪年启动？耗资多少？有哪些国家参与？2 .人类基因组方案的研究对象是什么？3 .耗此巨资意义何在？我国有什么必要参与其中？4 .2000年6月26日宣布的“人类基因组草图完成的是什么？是不是如同?中国青年报?2000年6月27日所言“人类基因密码破译？5.某报道说,当某科学家.被记者问到,以后是否可能用转基因技术创造出从事特殊效劳的“新人类,如不吃不拉埋头苦干的转基因奴隶时,他断言“这是可能的！?南方周未?2000年7月7日你的意见呢？6.由于人类基因组方案的实施,某科学家预言：“不久的几年内,人们将看到一健康的5000种

19、遗传病以及与遗传密切相关的癌症、心血管疾病、关节炎、糖尿病、高血压、精神病等,都可以得到早期诊断和治疗.你同意此种说法吗？学生活动:利用互联网了解人类基因组方案的实施过程请每小组指定一员把课前准备的材料制作成的PPT文件展示给全班同学,并用简练的语言向同学们介绍.学生讨论:1你认为人类基因组研究最核心的理论根底是什么？2在人类基因组方案中最核心的技术是什么？3在人类基因组方案研究中,有国家参与,也有私人公司参与,私人公司的参与有什么意义？4在实施人类基因组方案的过程中,多个国家进行了国际合作,这表达了今天的科学开展具有什么特点？5在实施人类基因组方案的过程中,计算机技术发挥了什么样的作用？师:

20、人类基因组方案的应用价值有那些？生:1追踪疾病基因.2估计遗传风险3优生优育4建立个人挡案5用于基因治疗.师:随着基因组方案的完成,科学家已找到了许多致病基因.人们可通过基因检测来发现自己是否带有致病基因,那么基因诊断的方法如何呢？出示基因诊断示意图：图1-6基因诊断示意图热处理是为了让DNAB旋后成单链DNAS行扩增,第二次是为了让单链DNA与探针DNAS行杂交.基因诊断的原理是DN册子的杂交原理.学生活动：讨论谁有权利知道基因检测的结果.学生讨论：就基因检测给社会、人们的生活带来的一系问题展开讨论.个人知道自己的基因检测结果有什么价值？保险公司、企业雇主为什么想获得他人的基因信息？关于“个人基因信息是否应该得到保护这个问题,你的观点是什么?列举支持你的观点的全部理由.尝试建立一套法律条例,来标准基因检测资料的使用,并说明理由.小组讨论,结果课堂展示.练习稳固：1、基因治疗是指A把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,到达治疗疾病的目的B对有缺陷的细胞进行修复,从而使其恢复正常,从而到达治疗疾病的目的C运用人工诱变的方法,使有基因缺陷的细胞发生基因突变,从而恢复正常D运用基因工程技术,把有缺陷的基因切除,从而到达治疗疾病的