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生物科學(xué)和我們教案設(shè)計
一.學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.嘗試說出人類健康面臨的挑戰(zhàn)
2.舉例說出生物科學(xué)與社會關(guān)系
3.嘗試像科學(xué)家一樣實驗
4.了解自然發(fā)生說的含義及其相關(guān)的實驗
5.了解科學(xué)實驗的方法和實驗各步驟的重要性
二.學(xué) 習(xí)重 點
1.人類面臨的問題及基因診斷和基因治療
2.舉例說出生物科學(xué)與社會的關(guān)系,人類健康面臨的新挑戰(zhàn)
3.了解科學(xué)家挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說”的主 要過程
4.理解研究生命科學(xué)需要正確的方法
三.知識梳理
(一)人類面臨的問題之一:健康問題
1、細(xì)胞的癌變
⑴概念:在個體發(fā)育過程中,有些細(xì)胞由于受到致癌因子的作用,而變成了不受機體控制的、連續(xù)進行分裂的惡性增殖細(xì)胞 ,這種細(xì)胞就是癌細(xì)胞。
、埔鸺(xì) 胞癌變的因素稱為致癌因子,致癌因子很多,大致可以歸納為3種類型:
①物理致癌因子:該類致癌因子主要是輻射致癌,包括紫外線、X射線、電離輻射等。
、诨瘜W(xué)致癌因子:如砷、苯、亞硝胺、黃曲霉素、煤 焦油等,農(nóng)藥中的有機氯殺蟲劑等。
、凵镏掳┮蜃樱阂腋、丙肝病毒 等。
⑶預(yù)防措施:
、俦苊饨佑|物理、化學(xué)、病毒等各種致癌因子:
、谠鰪婓w質(zhì),保持心態(tài)健康,養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。
⑷細(xì)胞癌變的特點:
、倌軣o限增殖;②癌細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;③癌細(xì)胞的表面糖蛋白物質(zhì)減少,使得細(xì)胞之間黏著性減少,導(dǎo)致癌細(xì)胞在有機體內(nèi)的分散和轉(zhuǎn)移。
2、傳染病
、鸥拍睿簜魅静∈怯刹≡w(細(xì)菌、病毒等)引起的,能在人與人、動物與動物或人與動物之間相互傳染的疾玻它是許多種疾病的總稱。2002年我國法定報告?zhèn)魅静〉陌l(fā)病率為180.14/10萬,死亡率為0.35/10萬,病死率為0.20%.其中發(fā)病率較高的傳染病依次為病毒性肝炎、肺結(jié)核、痢疾、淋病和麻疹;病死率較高的傳染病依次為狂犬病、艾滋病、白喉、新生兒破傷風(fēng)和流腦。
⑵傳染病的突出特點:具有傳染性和流行性。
⑶其預(yù)防措施: ①控制傳染源;②切斷傳播途徑;③保護易感人群。
(二)生物科學(xué)與社會:基因診斷和基因治療
1、基因診斷的幾種方法(初步認(rèn)識)
⑴核酸分子雜交法(DNA探針法)
該方法是根據(jù)堿基互補配對原則,把互補的雙鏈D NA解開,把單股的DNA小片段用同位素、熒光分子或化學(xué)發(fā)光催化劑等進行標(biāo)記,之后同被檢測的DNA中的同源互補序列雜交,從而檢出所要查明的DNA或基因。[來源:學(xué)#科#網(wǎng)]
具體步驟:抽取病人的組織或體液作為化驗樣品;將樣品中的DNA分離出來;用化學(xué)法或加熱處理法使樣品DNA解旋;將事先制作好的DNA探針 引入到化驗樣品中。這些已知的經(jīng)過標(biāo)記的探針能夠在化驗樣品中找到互補鏈,并與之結(jié)合(雜交)在一起,找不到互補鏈的DNA探針則可以被洗脫。這樣通過遺留在樣品中的標(biāo)記過的DN A探針進行基因分析,就能檢出 病人所得的病。
、凭 合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法(PCR法)
PCR技術(shù)可模擬細(xì)胞核內(nèi)DNA復(fù)制的天然過程,可在3~4h內(nèi)使目的基因擴增上百萬倍,達(dá)到肉眼可見的量,不需要放射性同位素標(biāo) 記就能分析、檢測基因,大大提高了基因檢測的靈敏度。
具體過程:首先,研究者把DNA加熱,使雙鏈分開,然后人工合成一段單鏈核苷酸,即DNA引物,把人工合成的引 物粘附到DNA單股螺旋上,之后按照DNA復(fù)制規(guī)律就能夠復(fù)制出DNA來,重復(fù)放大50倍后就可以制成10億個DNA分子。在PCR放大過程中的關(guān)鍵是利用耐熱DNA聚合酶使少量的DNA在短期內(nèi)即能擴增數(shù)百萬倍,便于分析、檢測。
2、基因治療
基因治療是指采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將外源正;?qū)氚屑?xì)胞,以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病,以達(dá)到治療目的。基因治療的原理是指采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將目的基因?qū)牖颊叩哪撤N細(xì)胞中,體外培養(yǎng)使其增 殖,然后輸回患者體內(nèi),這樣重組受體細(xì)胞因?qū)胝5幕,可以糾正或彌補缺陷基因帶來的影響;或?qū)в兄委熥饔玫幕?通過載體直接送入患者的某些細(xì)胞中,從而達(dá)到治療疾病的目的。
(三)科學(xué)家不斷實驗:挑戰(zhàn)“自然發(fā)生說”
觀點 提出問題 實驗設(shè)計 實驗結(jié)論 實驗關(guān)鍵(或缺陷)
雷迪 相信地球上的所有生物都來源于生殖。
[來源:ZXXK] 腐肉上的蛆是從哪里來的 ?
、偕n蠅與肉接觸-----肉上出現(xiàn)了蛆
②蒼蠅與肉未接觸---肉上不會出現(xiàn)蛆 ①蒼蠅是由親代蒼蠅在腐肉上產(chǎn)的卵產(chǎn)生的
、谏n蠅或蛆不會自然發(fā)生 單一變量和對照原則
尼達(dá)姆 支持“微生物自然發(fā)生說” 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物由親代產(chǎn)生,微生物能否自然發(fā)生? ①煮沸羊肉湯殺死微生物,用軟木塞塞緊瓶口,幾天后肉湯中滋生了大量微生物。
、诟挠弥参锓N子和杏仁煮湯,結(jié)果相同。
微生物能自然發(fā)生 缺陷:無法排除肉湯本來存在微生物的可能;瓶子未完全密封,微生物可能進入。
斯巴蘭扎尼 反對“自然發(fā)生說” 對肉湯徹底密封和 殺菌,還會自然產(chǎn)生生物嗎? 盛肉湯燒瓶實驗后一段時間
A(塞上軟木塞,煮沸2min)污染
B(塞上軟木塞,煮沸1h)污染
C(熔化玻璃封口,煮沸2min)污染
D(熔化玻璃封口,煮沸1h)未污染` 密封的肉湯長時間加熱煮沸,就能阻止外來微生物 ,微生物也不會自然發(fā)生。 關(guān)鍵:嚴(yán)格密封和殺菌,以排除外來微生物和本來存在的微生物對實驗的干攏。缺陷:嚴(yán)格密封不能排除有空氣時微生物可以自然發(fā)生的可能。
巴斯德 不同意“自然發(fā)生說” 讓肉湯接觸無污染的空氣,微生物能自然發(fā)生嗎 ①盛酵母菌溶液的普通瓶子(消毒后帶到山頂冰川處,暴露一會兒后密封,若干年后)多數(shù)瓶子保持無菌。
、谑⒔湍妇芤旱钠孔樱ㄏ竞罄汕i瓶,未密封)保持無菌。 微生物不能自然發(fā)生
、倨績(nèi)先消毒,排除其內(nèi)微生物對實驗結(jié)果的干擾。
②曲頸使瓶內(nèi)不會被污染。
(四)像科學(xué)家一樣實 驗:科學(xué)實驗
研究生命科學(xué)的程序:
、偕茖W(xué)的研究大多數(shù)從觀察開始。
、谠谟^察中 提出問題。
、鄹鶕(jù)觀察到的現(xiàn)象以及研究者自身的知識與經(jīng)驗,對所提出的問題作一個初步的解釋及設(shè)想,進而提出假說。
、軐λ岢龅募僬f作出科學(xué) 的預(yù)測。
⑤設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀸︻A(yù)測進行檢驗,即用科學(xué)實驗驗證假說的正確 與否。在 生物科學(xué)研究的實驗設(shè)計中要設(shè)計對照實驗組,要考慮數(shù)量及重復(fù)性。
、迣嶒灁(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,并得出結(jié)論。結(jié)論可能肯定所作的假說,也可能否定假說。
、咝拚僬f并進一步觀察,進入下一步認(rèn)識周期。
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