《人类基因组计划及其意义》(苏教版高三必修)

 教学目标：
⒈捕捉文章中的关键信息，对说明对象形成综合理解。
⒉把握本文总分结构对于表达说明对象与文章内容的意义。
⒊领会本文为了更好地说明事理所运用的各种说明方法及其效果。
⒋认识科学的“双刃剑”性质，培养科学的人文意识。
教学重点：
⒈捕捉文章中的关键信息，对说明对象形成综合理解。
⒉把握本文总分结构对于表达说明对象与文章内容的意义。
教学难点：
科学的“双刃剑”性质和科学的人文意识。
教学时数：一课时。
教学步骤：
　　一、导入新课：
20世纪，原子弹的爆炸，“阿波罗”登月计划的实现，网络的广泛应用，使人类的认识从地球扩展到太空，当人们为这些物理学成就而陶醉时，却突然发现人类对于自身的认识太少了。20世纪50年代初，英美科学家提出遗传物质DNA的双螺旋模型，70年代开始的DNA克隆技术和转基因技术，让人类对生命有了进一步的认识。与此同时，人们还发现，几乎人类所有的疾病都与基因有关。在这样的背景下，人类基因组计划诞生了。今天我们一起来学习一篇有关基因的文章。请大家通读课文，了解什么是人类基因计划。
二、研习新课：
⒈把握内涵
    ⑴关于“人类基因组计划”的表述是不是定义？为什么？ 


明确：原文中不是定义：人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称的人类科学史上的重大工程。因为它并没有揭示“人类基因组计划”的本质和内涵，而仅仅表明了它的重要意义。
⑵结合相关信息给人类基因组计划下一个严格完整的定义。
明确：人类基因组计划是测定组成人类基因组30亿个核苷酸的序列，（从而）（奠定）阐明人类基因组及所有基因的结构和功能，解读人类的全部遗传信息，揭开人体奥秘的（基础）科学工程。
⒉提炼信息
划出每一段的关键词句，捕捉其中的重要信息，形成对于“人类基因组计划”这一说明对象的综合理解。”
讨论，明确：第一段中“重大工程”“科学计划”，第二段中“具体目标”“基础”，第三段中“意义”，第四段中“规模化”，第五段中“序列化”，第六段中“以序列为基础”“特点”，第七段中“信息化”，第八段中“医学化”，第九段中“产业化”，第十段中“人文化”，第十一段中“冲击”，第十二段中“共同的基因组”“保护”“平等”，第十三段中“共同财富与遗产”，第十四段中“隐私”，第十五段中“自然进化的产物”，第十六段中“知情权”，第十七段中“非和平使用的可能性”，第十八段中“基因安全”。
整合以上信息，形成综合理解：
人类基因组计划是人类科学史上的重大工程，是一项改变世界、影响到每一个人的科学计划。其具体目标就是测定30亿个核苷酸的序列，从而奠定阐明人类基因组及所有基因的结构与功能，解读人类的全部遗传信息的基础。人类基因组计划对生命科学研究与生物产业发展具有规模化、序列化、信息化及医学化、产业化、人文化来归纳。该计划已经给社会带来很大冲击，人类共同的基因组需要大家一起来保护，基因对整个人类都是平等的，是人类共同财富与遗产，基因信息是重要隐私，是自然进化的产物，应该保证公众对基因与基因研究的知情权，防止非和平使用的可能性，确保基因安全。
⒊把握思路。
⑴从标题入手，结合关键信息，把握本文的结构并揣摩这种结构的意义。
讨论，明确：文章标题是“人类基因组计划及其意义”，分为两层含义，一是人类基因组计划本身，二是人类基因组计划的意义。
据此，可将文章分为两大部分：
人类基因组计划的启动与目标（第1—2段）
                             
                       
人类基因组计划的意义（第3—18段）
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显然，这是一个典型的总分结构，这样的结构有利于读者先从整体上把握说明对象的概况，再通过条分缕析地介绍，使读者更清晰更具体地认识说明对象的内涵和本质。                                     
文章从第3段到第16段，从规模化、序列化、信息化、医学化、人文化主要阐述了人类基因组计划对于人类社会产生的巨大导向性意义，即给人类带来好处。具体表现为促进实验方式的改变和科学家素质的提升，促使生命科学更加成熟，获得更多的准确信息，有利于延长人的寿命，推动国民经济的发展，触发人们更关注人文精神，有助于人类更好地建立符合人文，又与自然和谐的新文明。
文章的17—18段，重点谈论基因组计划可能给人类带来不安全影响，即它可能会造成的恶果。基因组信息一旦落在生物恐怖主义者或其他人类公敌手里，会被滥用或错用，将会导致人类的灭亡。
⑵整合学生在阅读过程中提出的问题，重点探讨文中提出的“自然科学研究的‘双刃剑’性质”问题。
既然自然科学研究是一把‘双刃剑’，会造福于人类，也会造孽于人类；那么，它会给人类带来哪些好处？它可能会给人类带来什么恶果？请结合文章内容，作一梳理，并探讨这样阐述的意义。
讨论，明确：：本文从正反两方面辩证地阐述了基因组计划给人类带来的好处和可能的危害，显得全面而客观。作为一项伟大的科学研究，科学探索和科学发现是符合人类发展趋势的正义行为，所以本文阐述的重点在于基因研究的“好处”；但鉴于科学研究的“双刃剑”性质，基因研究的风险也是不容易忽视的重大问题，因此作者也毫不隐晦地指出其可能出现的危害，冷静而中肯，体现了一个科学工作者的道德良知。
⒋感悟思想：
  据说用不了多久，如果法律允许，每个人都可以拿到一张自己的基因组图，这张图记录着一个生命的奥秘和隐私。假如是一个孩子，凭借这张图就可以知道这个孩子将来是什么性格，是不是色盲，会长多高，会不会秃顶，是胖是瘦，什么时候会患什么病，什么时候死亡，甚至一个人会自杀，是因为他生命体内有自杀基因。英国布里斯托大学精神健康学家乔纳森•堤文博士和戴维•纳特教授就找到了一种自杀的基因。也就是说，凭借基因，基本就可以知道这个孩子一生的基础。对此，请发表你的看法。
学生分组讨论，明确：这个问题应当辩证看待，基因图对于个体生命的健康无疑具有积极意义，比如在身体疾病暴发之前，能够通过基因图预先了解身体发展状况，以便有效控制和及早治疗。而基因图对于个体性格发展具有“双刃剑”性质，积极作用表现在个体了解自身性格缺陷后，能够在后天环境中有针对性进行矫正和训练，有利于良好性格的培养；消极作用表现在个体预先了解自身性格缺陷后，会夸大先天条件而不思改进，不断给自己心理暗示，从而向着不利的方向发展。
⒌辨明方法：
为了能更好地把握说明对象的特征，除了运用恰当的说明结构，还需要运用恰当的说明方法。
⑴找出本文运用了哪些说明方法，结合具体内容分析其作用。 
 明确：列数字：“人类基因组计划是由美国政府于1990年10月……技术人员参加。” 
 举例子：“这些细微差异已经足以成为第一代能识别‘敌’‘我’的种族或群体异性生物灭绝武器。举几个例子：……极为少见。” 
这些方法的使用都使得说明更清楚、通俗。 
⑵本文有没有运用下定义的方法？ 
应该说没有严格的下定义。文章的第一节是作诠释。 
追问：请为“人类基因组计划”下一个定义。 
人类基因组计划是以测定组成人类基因组的30亿个核苷酸序列，从而奠定阐明人类基因组及所有基因的结构与功能，解读人类的全部遗传信息，揭开人体奥秘的基础为科学宗旨和具体目标的人类科学史上的重大工程。
追问：如果将开头换成以上我们概括的定义，好不好，为什么？
本文是一篇科普报告，除了绕不过去的专业术语外，尽量用大众化、通俗形象的语言，收到很好的科普效果。 
总结：本文运用了许多说明方法，取得良好的说明效果。如开篇运用下定义的方法，使人们对于人类基因组计划有了初步的认知，显示了科学的严谨和严肃。末段运用了列数字的方法，增强了文章的说服力和准确性。而在第十二段把人类比作“大家庭”，运用了打比方的说明方法，显得轻松而有趣味，使文章张弛有度。末段运用了举例子的方法，使要说明的事理更稳固可信。
⒍形成共识：
作者在文中说“我不赞成把人类基因组计划比喻成‘曼哈顿原子计划’”，这是为什么？由此表明了对于科学研究我们应该培养什么的意识？
分组讨论，明确：作者认识到基因组研究的非和平使用的可能性，担心这些信息落在生物恐怖主义者或者人类公敌手里，将导致“人类基因组计划完成之日，就是人类自己灭亡之时”。把人类基因组计划比喻成曼哈顿原子计划，会在语言上给生物恐怖主义者以暗示，造成“基因原子弹”的爆炸；用“人类基因组计划”在人文性上远远超过曼哈顿原子计划，防患于未然。由此表明，对于科学研究，我们应该培养人文意识，科学研究是一把“双刃剑”，它可以造福于人类，同样也会“造孽”。科学必须以人文为引导，向着有利于人类更好地生存和发展的方向努力。这也是作者写作本文的主旨之一。
三、布置作业：
⒈ 思考“积累与运用”第3题。
⒉ 预习《南州六月荔枝丹》。
附：
㈠板书设计
人类基因组计划及其意义
杨焕明
说明结构：人类基因组计划的启动与目标（第1—2段）
                             
                       
人类基因组计划的意义（第3—18段）
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说明方法：下定义，列数字，举例子，打比方
写作主旨：科学研究是“双刃剑” 
㈡参考资料
人类基因组计划
现代遗传学家认为，基因是DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。人类只有一个基因组，大约有5－10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体健康状况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定。利用基因，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级作物。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。
杨焕明答记者问
三年前，一场“克隆风暴”震惊全球；三年后，一项意义更为深远的生命科学成果面世：由全世界科学家联手合作的“人类基因组计划”，于5月8日呈上了它最重要的框架图，“人类基因组dna序列图”完成时间也将提前至2001年6月，届时人类生命的天书将被科学家全部解读。应邀前来南京参加东南大学校董会活动的杨焕明教授，是人类基因组计划国际组织中国协调人，也是中科院遗传所人类基因组中心的主任。昨天，他在百忙中接受了本报记者的专访，并饶有兴趣地回答了记者提出的若干“简单问题”。
记者(以下简称记)：“人类基因组计划”有多大？
　　杨焕明(以下简称杨)：由包括中国在内的世界六国科学家联手合作的“人类基因组计划”，与“曼哈顿”原子弹计划、“阿波罗”登月计划，并称为自然科学史上的“三计划”，但它对人类自身的影响，将远远超过另两项计划。人类的遗传物质就是dna，它的总和就是人类基因组，由大约30亿碱基对组成，分布在细胞核的23对染色体中。“人类基因组计划”的核心，就是测定人类基因组的全部dna序列，30亿是个天文数字，这个计划也可以说是解读生命天书的计划。参与这项计划的有美国、英国、日本、中国、德国、法国一流的科学家，中国做了整个计划的1%。虽是1%，但意义重大。
　　记：人会有自身的说明书吗？
　　杨：不久的几年内，人们将看到一份描述人类自身的说明书，它是一本完整地讲述人体构造和运转情况的指南，届时危害人类健康的5000多种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。另外，一个新生儿出世时，如果法律允许，他的父母愿意的话，可以拿到孩子的基因组图。这张图，将记录一个生命的全部奥秘和隐私。
　　它不但能显露出这个孩子成年后，是不是一个色盲，大概长多高，会不会秃顶、发胖，还可准确地告诉父母：是什么病，会在什么时候可能要这孩子的命。
　　记：这样的说明书能公开吗？
　　杨：应该不能。不然的话，自己会过多地知道自己的未来，对自己的生活质量没有好处；保险公司会完全了解你的身体状况，比如说知道40岁时会生何病，你的某些保险将会被拒绝；公司会根据你的“说明书”决定是否雇佣你。“说明书”该由谁保管，到时候法律会有说法。
　　记：生个健康、聪明、最漂亮的宝宝难不难？
　　杨：人类所有的疾病在某种意义上都是基因病，“病不病”的可能性，在孩子出生前就已绘在基因的蓝图上了，因此，父母可以在孩子出生前，要求通过遗传分析进行风险预测，因此生个健康、聪明的宝宝不难。至于生个最漂亮的宝宝，技术上可以做到，但不能这么干。
　　记：将来，医生怎样看病？
　　杨：将来，测一个人的全部基因序列不那么昂贵时，看病就方便多了。把人的基因图记录在一个光盘上，诊断时，医生先打开光盘，首先检查几个可能的“候选基因”，并把重要区域、重要基因、重要位点搞清楚；再看看需要注意什么，因为基因组的“情况”不同，某种药物有人用就灵验，有人用就不灵验，甚至会有生命危险，针对个体差异，医生开出“特效药”就行了。
　　记：不吃药能治病吗？
　　杨：近几年来，“基因组工业”方兴未艾，可以用鸡来生产人的血清白蛋白，用鸡、牛、羊、猪来生产人的红细胞促生素。这样的鸡、牛、羊、猪被转进去了基因，就叫“转基因动物”，这个技术就叫“转基因技术”。如今，转基因技术已用在植物上，把植物作为“生物反应器”。绿油油的田野里，可以长出含维生素a、c的小麦，含动物蛋白的菜……不用几年，到超市买水果、蔬菜就得留神一点：抗感冒的苹果，防肝炎的梨，不能乱吃。
　　记：胖子变成瘦子麻烦不麻烦？
　　杨：作为实验动物，小白鼠贡献颇大。人类的肥胖基因，就是从小白鼠中先被发现的。有一种小白鼠吃得再少也发胖，大胖鼠生小胖鼠，这是“遗传”的。这就是性状，有性状就有基因，就有位点，有“致胖”的等位基因，就有“不胖”的等位基因。科学家把“不胖”的等位基因注射到“胖”小鼠身上，一月见效，“胖”小鼠怎么吃也没有原先那么胖了。根据小鼠的基因组与人的基因组的对应关系，科学家把人的基因组中“胖”基因也找出来了。“不胖”的等位基因和“致胖”的等位基因结构还很相似呢，只有那么一点点不一样。用不了10年，让胖子shoushen的药物便会出现，那时，胖子想瘦是很容易的事。
　　记：器官移植会不会很方便？
　　杨：把人的有关基因转移到另一种动物身上，让它长出人的器官，这就是“转基因器官”。第一候选的动物就是猪，因为猪与人在进化上是近亲，肾、心脏构造与人的差不多，而且猪长得快，10多个月就长成了。对于需要移置心脏的病人来说，猪真的是既献肉又献“爱心”了。用转基因技术，让猪的心脏长成人的心脏，先要解决异种心脏的排斥问题，必须把猪的免疫排斥基因也换成人的，再把猪与心脏的发育、功能有关的基因也换成人的，而且要换成与需要心脏者完全一样的，这样“人面猪心”就成真了。这方面的进展很快，完全可以期望在本世纪，用猪来取代人的各种器官。不过，操作得小心，不然人的基因漏到猪肉里，那猪就要长出“人肉”了。
　　记：人能活到多大？
　　杨：要不了多少年，人便可以根据“基因图”调整自己的生活方式，使自己处于最佳的生命环境中，这样活150岁不成问题。现在，科学家已经可以拨动人体的生物钟，如果“生物钟”问题攻克了，人可以活到500岁。当然，科学的发展要有利于人类的进步，人类过于追求长寿，对人类本身没有好处。所以，科学家还要负起人类的整体责任，有的事不可以做。
　　记：癌症能不能预防？
　　杨：多基因病，是指大多数的人类疾病，重为癌症，中为糖尿病、骨质疏松、老年痴呆、高血压等。这些病的致病位点不止一个，如同一条长长的有很多链环的链条，任何一个环节出了毛病，都会有问题。这些疾病的相关基因可以称为易感性基因，可以传给后代。基因诊断提示了“易感性”后，可以通过改变饮食、生活方式，在一定程度上调整相关基因的表达。如肺癌，如果基因诊断中有易感性，就有可能对抽烟较为敏感，不抽烟，发生肺癌的可能性就小了。
　　记：基因治疗怎么治？
　　杨：实际上，迄今所有的药物，甚至于“精神疗法”，都是通过修饰基因的结构，调节、改变人体的基因表达，改变基因产物的功能而起作用的，这是间接的“基因治疗”。真正的“基因治疗”，是直接把基因送到人体细胞中而发挥治疗功效，如“基因产品”的人胰岛素、人生长激素，已广泛用于临床治疗。“基因治疗”不仅要找到致病的等位基因与正常的等位基因的区别，还要有“治疗基因”。把治疗基因送到人体中去有很多方法。现在有一种“基因枪”，像枪一样，子弹是黄金做的，很细很细，细到能被细胞吸入又吐出，它粘上“治疗基因”进入细胞，被细胞弹出后，“治疗载体”却留在里面。
　　记：人类基因组，能让人看到“亚当”和“夏娃”吗？
　　杨：研究人的基因组，可以知道猴子是怎么变成人的。古代的“猴子”(或是古猿)，为什么一部分变成今天的猴子，一部分变成了今天的人，只要把人的基因组搞清楚，再把猴子的基因组搞清楚，两者比一比，那些差异就是原因。现在，“人类基因组计划”及其它研究成果，又有了一个令人不敢相信的说法：人类真的有一个“夏娃”！现在地球上所有的人，都是一个非洲妇女的后代。这个妇女大概生存在20万年前。最近，对只是父传子的y染色体的研究证明，“亚当”居然也是非洲人。真是不可思议，中国人不是已经发掘出猿人化石了吗？还用现代同位素技术鉴定过“年龄”。
　　记：基因能赚钱吗？
　　杨：基因就是钱。一个基因的克隆，就能形成那个基因的产业。随着“人类基因组计划”的进展，已兴起并将兴起更多的基因组产业，其前景要比彩电、冰箱、汽车甚至电脑大得多。现在，美国所有的医药公司，都往这上投资。西夸克治疗公司，一宣布克隆到了哮喘病基因，股票一下涨了好多倍。美国的家长们，为了让自己的矮孩子长高，就给孩子注射一种生长素的基因药，一年要花5万美元，连续5年，就是说，一个孩子要花25万美元。
　　记：自己的基因图能不能制成小牌牌随身带？
杨：未来会有记录个人基因的身份证，这样的身份证用处很多。警察查验身份时，只需用随身携带的基因检测仪，像刷卡那样一刷，是不是你本人，需要了解的相关问题便都解决了。