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开讲了基因科学 [开讲啦]汪建:玩转基因,一百岁的梦想

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[开讲啦]汪建:玩转基因,一百岁的梦想
开讲了基因科学 第一篇

  [开讲啦] 20150516 汪建:一百岁的梦想

  本期视频主要内容: 汪建,他执掌人类基因测序机构,投身人类基因组计划。汪建表示基因是生命的基本因素,控制生老病死,基因科技不仅能够预防和预知出生缺陷,还能够预防肿瘤。汪建向大家介绍基因检测的作用是:预测、监测、精准治疗,他还表示管住嘴、迈开腿,就能治好心脑血管病。(《开讲啦》 20150516 汪建:一百岁的梦想)

  汪建是一个桀骜不羁的科研狂人,早在上个世纪,他便带领团队挑起人类基因研究大梁,凭借对市场需求的精准把握,依靠在基因科研领域的世界领先优势,率领华大基因将触角伸向学业、产业、教育等领域,并且以十个国内外片区,将业务影响辐射全球,进而建立起世界级“基因帝国”。 

撒贝宁、汪建

撒贝宁、汪建 

  他执掌全球最大的人类基因测序机构,投身人类基因组计划,他就是生命科学家、华大基因CEO——汪建。他的梦想,是让所有人“生的优,病的少,人人活到100岁”。 

  本周六晚,生命科学家汪建做客由中央电视台综合频道和唯众传媒联合制作的中国首档青年电视公开课《开讲啦》。“文科生”撒贝宁遭遇“理科生”汪建,将擦除怎样的火花?青年代表频频犀利发问,汪建又将如何解答?5月16日晚,《开讲啦》邀您一起看汪建如何“玩转基因”。

不要小瞧你的基因哦
开讲了基因科学 第二篇

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不要小瞧你的基因哦

作者:高雅

来源:《养生大世界》2016年第05期

为什么有些人喝凉水都长肉?为什么有些人一喝酒就红脸?为什么有些人吃药会出现各种不良反应?你以为他们弱爆了?其实这一切都跟基因有关。

有种胖叫“基因胖”

笔者有个室友,南方姑娘,一天吃饭七八顿,每顿的饭量目测是笔者的两倍,而且还经常大半夜的爆米花、炸鸡不离手,但她有个特点就是瘦,瘦到只剩骨头的那种,能忍吗?但自从知道有种可以跨越代继的肥胖基因,再瞅瞅全家福的照片,笔者就默默地忍下了。

第七讲 基因论
开讲了基因科学 第三篇

开讲了基因科学

基因测序
开讲了基因科学 第四篇

开讲了基因科学 开讲了基因科学

《基因在染色体上》教学实录
开讲了基因科学 第五篇

《基因在染色体上》教学实录

广东广雅中学 苏科庚

一、体验类比推理,提出假说

师:基因和染色体是我们前面学习的两个重要概念,现在我们已经知道,基因和染色体都跟

生物的遗传有关,两者之间可能存在着什么关系呢?这节课我们要和大家一起来探讨这个问题。 师:(出示问题)一个基因型是AaBb的个体,在进行减数分裂时有可能产生多少种配子? 生:4种。

师:一个体细胞内有两对同源染色体的个体,在减数分裂时产生的配子最多有多少种? 生:也是4种。 师:大家来看一下这两幅图。对比减数分裂中染色体和基因的行为,两者有没有共同的地方,

谁来说说看?

生:两者产生配子的种类是一样的。

生:两者产生配子时,非等位基因、非同源染色体都是自由组合。

师:同学们讲到了两点,一个是配子的种类,另一个是配子中基因或染色体的组合。除此之

外,有没有其他相似的地方? (学生思考) 师(笑):讲不出来也没关系,在我们课本中有一段文字很详细地描述了两者相似的关系,大家可以看看教材列举哪几点。 (学生阅读教材)

这种相似性? 生:平行关系。

师:一百多年前,美国的生物学家萨顿对两者进行了类比推理,提出了一个大胆的假说,认

为基因在染色体上。这就很好的解释了两者相似的关系。

二、师生互动,分析实验

师:假说仅仅只是一种推理,并不等于事实,假说要成为事实,还必须经过什么环节? 生:实验的验证。 师:萨顿假说的证明是由另一个科学家摩尔根通过一个著名的实验实现的。我想请大家先阅

读教材,了解实验的过程,我们再来进行分析。 (学生阅读完后,教师引导学生进行分析) 师:摩尔根为什么用果蝇进行实验? 生:(果蝇)容易饲养和繁殖。 师:这有什么好处? 生:便于观察和统计。

师:摩尔根的果蝇杂交实验与孟德尔的豌豆杂交实验有没有共同的地方,谁来说说? 生1:他们实验的对象都有明显的相对性状。 生2:亲本都是纯合子。

生3:在F2代中,两者(表现型)的比值都是3:1。 生4:F1的性状都只有一种。

师:既然如此,用孟德尔的方法去分析摩尔根的实验,还有哪些现象是解释不了的? 生:孟德尔的方法不能解释性状与性别有关的现象。

师:好。正是这个用孟德尔方法不能解释的现象,才使得摩尔根的实验变得有意义。他当时

提出了什么观点?

生:控制白眼的基因在X染色体上。 师:X染色体跟什么有关? 生:性别。 师:(出示果蝇染色体组示意图)从图中可以看出果蝇共有4对同源染色体,哪一对与性别

有关? 生:下面一对

师:与性别有关的染色体我们称之为性染色体。另外三对与性别无关的染色体,则称之为常

染色体(板书)。

师:明确这两个概念后,怎么来表示亲本中的“红眼雌果蝇”和“白眼雄果蝇”呢?

BBb

(引导学生写出基因型:XX、XY)

师:根据假设,请大家请用图解分析F1和F2的情况,看能否解释实验现象?

(学生写图解,教师请两名学生在黑板上写出一个图解,写完后,教师引导学生进行点评) 师:大家可以将自己的图解与这两个同学的图解对照,看看有没有值得改正的地方。 生1:他们的图解没有标出每个个体的表现型。

生2:F2除了要写出基因型和表现型外,还要列出比例。 师:分析得很对(边说边改正图解)。从图解的分析来看,与实验现象符不符合? 生:符合。

三、设计实验,验证假设

师:摩尔根的假设能够很好地解释实验现象。但单凭一个实验就说某个假设是正确的,似乎

还不够说服力,我们通常还要设计其他的实验来进行验证,如果让大家来完成这个任务,你最多能设计出多少种方案来?你们可以两个人或四个人一起来完成设计。 (学生讨论,设计方案,教师巡回指导,同时请已经设计好实验的同学将方案列举在黑板上,

许不太适合?大家在点评的时候,应该有一定的依据,我这里给大家提供一个参考,例如:(1)不应重复教材实验;(2)推理过程没有错误;(3)F1性状应与性别有关。谁先来作一个点评?

生:在第一组不太适合,因为他们的后代中,雌雄都是红眼,看不出性别与性状有关。 师:大家认不认同? 生:认同 。

师:其他的方案呢?

生:第二个方案属于测交,符合上面的要求。

生:第三组不行,后代全为白眼。不符合上面的第(3)个要求。 生:最后一组重复了教材中F1→F2的步骤。

师:观察得很仔细。看来只有第二组的设计是符合要求的。当然了,同学可能还有其他的设计方案,大家可以在课后进行交流。摩尔根在当时也设计了一些测交实验来验证自己的假说,结果发现都能得到很好的解释和验证,这说明他的假说是正确的。他的实验也因此为“基因在染色体上”这个假说的论证提供了有力的证据。

四、分析方法,回顾科学史

师:摩尔根的成功不是偶然的。谁能说说是

哪些因素使摩尔根取得了成功? 生:他选用了果蝇来做实验。 师:材料的选择很关键。

生:摩尔根发现了白眼与性别有关。

师:发现果蝇的眼色与性别相关,说明他有

非常敏锐的观察能力。为了解释这个现象,摩尔根还作了大胆的假设,进行了严密的推理和严谨的验证,最后得出了科学的结论。可以说,摩尔根在整个研

究过程中的科学方法是值得大家好好思考和借鉴的(板书)。

师:在分析摩尔根实验的基础上,我们也可以一起来回顾一下其他科学家在“基因”的研究开讲了基因科学

上取得了哪些成就(出示课件)。例如,首先提出“性状由遗传因子决定”观点的科学家是谁? 生:孟德尔。

师:把“遗传因子”改为“基因”,并且提出了 “等位基因”概念的是谁? 生:约翰逊。

师:提出“基因在染色体上”这个假说的科学家

呢? 生:萨顿。 师:摩尔根一开始是抱着质疑的态度来对待这些 科学家的理论的,知道个中的原因吗? 生:他们的理论只是假说,没有实验证据。 师:很好。摩尔根后来通过自己的实验,验证了

这些科学家的假说是正确的,他也由原来的怀疑者变成了坚定的支持者。

五、自主学习,了解新进展

师:在摩尔根实验之后,科学家对基因与染色体

之间关系的研究又取得了那些新的进展呢?大家可以看看教材的介绍。 (学生阅读教材)

师:哪个同学来介绍一下?

生:基因在染色体上呈线性排列。 师:“线性排列”是什么意思? 生:一个接一个的意思。

师:简单来说,就是指基因在染色体上一个接一个地排列,没有分支或分叉的现象。你继续

说。 生:没有了。 师(笑):其他同学有没补充? 生:染色体上的基因有多个。

师:这是从数量上阐述两者的关系。很好。在课本的小体字部分还介绍科学家运用标记法在

染色体上看到了基因真实存在的情况。有兴趣的同学可以课后看看。

六、补充并完善孟德尔定律

师:现在我们已经知道了基因在染色体,如果要求你把下面左边的基因写到右边的染色体上,

你会怎么写?

(学生填写)

师:A和a、B和b是什么关系? 生:等位基因。

师:它们分别位于什么染色体上? 生:同源染色体上。

师:在形成配子的时候,等位基因为什么会发生分离? 生:等位基因会随同源染色体的分开而分开。

师:现在把问题综合起来,看能不能填写下面的表述:①在杂合子的体细胞中,控制同一性开讲了基因科学

状的等位基因成对存在于( ),具有一定的独立性,不相融合;②在减数分裂形成配子时,等位基因会随( )而分离,③分离后的基因分别进入配子中,随配子遗传给后代。 (学生完成填写)

师:这个表述把染色体与基因联系起来了,是对孟德尔分离定律的补充和完善,被称为“分

离定律的现代解释”。

师:依照这种分析方法,大家能不能也对孟德尔的自由组合定律进行补充? 生1:非等位基因位于非同源染色体上。他们分离或组合是互不干扰的。 师:大家认同这个表述吗?

生2:非等位基因不一定位于非同源染色体上,同源染色体上也有非等位基因。 师:那应该怎么改?

生3:非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的。 师:好,请继续说。

生4:在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非

等位基因自由组合。 师:非常好(出示教材表述)。

七、总结提升,问题探讨

师:在这节课的最后,看看还有没有问题需要提出来和大家一起讨论的? (沉思片刻后,有学生起来提问)

生:刚才在设计实验时,为什么要强调“性状与性别有关”? 师:哪个同学能来回答这个问题? 生:就是这种性状在雌雄个体中的分布情况不一样,例如白眼雄果蝇的数目多于白眼雌果蝇。 师(问提问的同学):你满意这个解释吗? (学生点头,表示满意) 师:还有没有其他的疑问?

生:摩尔根的实验中只有雄果蝇出现白眼,为什么会有白眼雌果蝇出现呢? 师:这个问题谁来回答?

生:摩尔根的实验并没有说“只有雄果蝇出现白眼”,它只是说“白眼与雄性有关”。 师:那有没有可能得到白眼雌果蝇?

Bbb

生:只要把F2中的杂合的红眼雌果蝇(XX)与白眼雄果蝇(XY)杂交,它们的后代就会出

现白眼的雌果蝇。

师:分析得很好。因为时间的问题,我们的讨论只能暂时到此为止。如果还有疑问需要和老师或同学讨论的,大家可以在课后进行讨论。

作者地址:广州市西湾路1号广东广雅中学生物科 邮 编:510160开讲了基因科学

文章摘自:推荐人:大连教育学院高中教师教育中心 王延玲

张岂之:传统文化中的科学精神和创新基因
开讲了基因科学 第六篇

张岂之:传统文化中的科学精神和创新基因

《道德经》中所阐述的“众妙之门”,也叫做“道法自然”,即道转化为万物是自然而然的,这就是中国古代科学精神的用语。

与古希腊不同,中国古代的科学和哲学充满求实的科学精神和辩证思维。 我国大学生创新素质的培养,既要有中国古代科学精神的熏陶,也不可忽视西方近代科学精神的研习。只有推动不同文化的交流互鉴,吸取人类优秀文化(含科学精神),我们才能培养出众多具有创新思维的优秀人才。

二十多年前我国高等教育开始研究中华传统文化中的人文精神与大学生全面发展的联系,称之为文化素质教育,取得很大成效。今天,我们有充分的理由说,大学生创新素质的培育,不能离开中国传统文化中的科学精神,这也是文化素质教育的重要组成部分。

屠呦呦与中国科学精神

2015年,瑞典当地时间12月7日下午,诺贝尔生理学或医学奖得主、中国女药物学家屠呦呦在瑞典卡罗林斯卡医学院用中文发表了题为《青蒿素:中医药给世界的礼物》的演讲。

在演讲中,她将发现青蒿素的原因概括为五个方面,即“目标明确、坚持信念是成功的前提”“学科交叉为研究发现成功提供了准备”“信息收集、准确解析是研究发现成功的基础”“关键的文献启示”“在困境面前需要坚持不懈”“团队精神,无私合作加速科学发现转化成有效药物”。其中,“关键的文献启示”包括东晋葛洪《肘后备急方》载:“青蒿一握,以水二升渍,绞取汁,尽服之。”受其启发,屠呦呦及其团队创造性地意识到,提取过程需要避免高温,改用低沸点溶剂的提取方法。关于青蒿入药,最早见于马王堆三号汉墓的帛书《五十二病方》,其后的《神农本草经》《补遗雷公炮制便览》《本草纲目》等中医药学典籍都有关于青蒿治病的记载,但没有明确青蒿的植物分类品种,这客观上增加了发现青蒿素的难度。再加上青蒿素在原植物中含量不高,还有药用部位、产地、采收季节、纯化工艺的影响,因而青蒿乙醚中性提取物的成功确实来之不易。

屠呦呦特别提到,中国传统医药是一座丰富的宝藏,值得医药工作者去借鉴和发掘。当年,她通过大量收集和整理历代中医药典籍,走访名老中医并收集民间防治疟疾的方药,得到了从青蒿中提取抗疟成分的启示,在非洲和其他地区使用,取得了很大疗效。她说:“通过抗疟药青蒿素的研究历程,我深感中西医药各有所长,二者有机结合,优势互补,当具有更大的开发潜力和良好的发展前景。大自然给我们提供了大量的植物资源,医药学研究者可以从中开发新药。中医药从神农尝百草开始,在几千年的发展中积累了大量临床经验,对于自然资源的药用价值已经有所整理归纳。通过继承发扬,发掘提高,一定会有所发现,有所创新,从而造福人类。”

屠呦呦获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,说明中国有自身的科学精神。中国第一部编撰于战国时代,在西汉时写定的医学经典《黄帝内经》,托名黄帝撰,实际是战国时诸多医学家共同完成的,包括《素问》《灵枢》两大部分。《素问》的内容偏重中医人体生理、病理学、药物治疗的基本理论;《灵枢》主要论述针灸理论、经络学说和人体结构等。

2015年12月22日,国家主席习近平致信祝贺中国中医科学院成立60周年,指出“中医药学是打开中华文明宝库的钥匙”,说明中医药学是中华文明中的重要组成部分。

《道德经》的科学精神

开讲了基因科学

客观世界的规律——这是今天我们的用语,在中华古代的经典文献中,称之为道。最有代表性的,就是《道德经》。

在《道德经》中老子阐述世界的本原是道,这里“道德”不是指人的行为规范,而是论说人们怎样才能认识并掌握道。全书81章,约5000字,直接谈到道的有77章,道字出现74次,从不同角度阐述人们怎样才能认识世界的规律。 道在汉语系统中最初指道路,老子讲的“千里之行,始于足下”就是说的道路。再向前进,走到尽头,道就变成为世界本原了。《道德经》第一章是全书的经纬,探索世界的本源。读了第一章,才能理解其他各章。第一章开始:“道,可道,非常道”,道可以用语言文字来表述,但用语言文字表述的道不是常道。“名,可名,非常名”,名可以用语言文字来表述,但用语言文字表述的名不是常名。“无,名天地之始”,无才是天地的开端。无指空间,没有任何形象,所以说无叫做天地的开始。“有,名万物之母”,有才是万物的开端,有了具体的形象。老子接着提到,“故常无欲以观其妙”,人们用无去了解道的奥妙。“常有欲以观其徼”,用有去体会道的创造。“此两者同出而异名”,无和有都是道的表现。“同谓之玄”。“玄”是黑色,意味着深远幽杳,看不清楚它的细节。结论是“玄之又玄,众妙之门”,这种玄妙才是天地万物产生的根源。

由以上可以看出,《道德经》不用“神”,不用上帝、祖先去说明世界的来源,也不用不同的物质如金、木、水、火、土去揭示世界的来源,而是用智慧去阐述世界的本质与来源,这是哲学的方式,也是中国古代科学精神的体现。哲学与科学,都是智慧之学,是从多中求一的学问。世界现象纷纭复杂,其中贯穿着的本质是道,分而言之,就叫做无和有。道如何转化为丰富多彩的世界呢?这种变化的过程是“玄之又玄,众妙之门”,需要对此加以研究,很难用语言文字表达清楚。总之,《道德经》中所阐述的“众妙之门”,也叫做“道法自然”,即道转化为万物是自然而然的,这就是中国古代科学精神的用语。

两汉之际形成的道教,背离了《道德经》的本来思想,将其转化为中国土生土长的宗教。在中国道教中仍然可以找到科学思想的因素,不过这些大都和宗教联系在一起,被引导到追求长生不死的宗教信仰上去了,它和中国古代的科学精神并不相同。

中华儒学论独立思考

孔子《论语·学而》有言:“学而不思则罔,思而不学则殆。”这是讲学习与思考的关系,但他更加强调“闻一以知十”,即独立思考。因为不经过独立思考,学生们是不会闻一知十的。如果他们经过独立思考得出与老师不同的结论,那怎么办呢?《论语·卫灵公》中孔子说:“当仁,不让于师。”如果老师讲的是真理,便欣然接受;如果不是,也不盲从。

东汉时期住在洛阳的一位思想家王充敢于独立思考,对孔子的一些言论提出了质疑,例如《论语·颜渊》中有这样一段话:“子贡问政。子曰:‘足食,足兵,民信之矣。’子贡曰:‘必不得已而去,于斯三者何先?’曰:‘去兵。’子贡曰:‘必不得已而去,于斯二者何先?’曰:‘去食。’自古皆有死,民无信不立。”王充对这段话提出了异议。他赞成“仓廪实,知礼节;衣食足,知荣辱;让生于有余,争生于不足”的理论,认为孔子“去食”的观点值得商榷。

独立思考,自然会产生疑问。人们经过独立思考使疑问得到解决,认识也就得到提高。这正如南宋时理学家朱熹所说:“读书无疑者,须教有疑;有疑者,却要无疑;到这里方是长进。”这些话是有道理的。

中外学界长期有一个看法,认为中国历来重人事轻自然,长于伦理而短于逻辑,甚至有人认为中国古代没有科学精神。曾经担任过北京大学校长的蒋梦麟先生在回忆录中说:“中国人很满意现实世界,从来不想对大自然作深入的探讨。中国未曾发展自然科学,只是因为她根本无意于此。”事实是否就是如此呢? 著名科学家爱因斯坦不这样看,他在《西方科学的基础与古代的发明》中的一封信里说:“西方科学发展是以两个伟大的成就为基础,那就是:希腊哲学家发明的形式逻辑体系(在欧几里德几何学中),以及通过系统的实验发现有可能找出因果关系(在文艺复兴时期)。在我看来,中国的贤哲没有走上这两步,那是用不着惊奇的。令人惊奇的倒是这些发现(在中国)全都做出来了。”与古希腊不同,中国古代的科学和哲学充满求实的科学精神和辩证思维。

还要提到,20世纪研究中国科技史的英国著名学者李约瑟博士说过:“当希腊人和印度人很早就仔细地考虑形式逻辑的时候,中国人则一直倾向于发展辩证逻辑。与此相应,在希腊人和印度人发展原子论的时候,中国人则发展了有机宇宙的哲学,在这方面,西方是初等的,而中国是高深的。”

什么是辩证思维,中国古代哲学家和科学家认为,事物莫不“有对”,如阴阳、正反等;“有对”才有变易;有变易才会畅通、发展。这在《易大传·系辞》中有清楚的论述。

众所周知,中国古代自然科学的发展经历了三次高峰。南北朝为第一高峰,以数学家、天文学家祖冲之,医药家陶弘景,地理学家郦道元和农学家贾思勰为代表;宋元时期为第二高峰,以法医学家宋慈,数学家秦九韶,天文学家、数学家、水利专家和仪器制造专家郭守敬,农学家王桢,木工理论家、木工机械设计和制造工艺的总结者薛景石,物理学家、数学家赵友钦为代表;晚明是最后一个高峰,以医药学家李时珍,水利学家潘季驯,数学、天文、历法、军事、测量、农业和水利专家徐光启,农学家、工艺学家宋应星,地理学家徐弘祖为代表。三个高峰的起伏间,众多科学家勇于探索、积极求真,他们的科学思想与中国特有的辩证思维相联结,成为中华文明中不可或缺的珍品。

在文化互鉴中培养大学生创新素质

在我国高等教育中,长期以来,关于古代科学思想的论述,被放在了一个不引人注目的位置上。有人认为,中华传统文化中缺少科学精神,主张只向西方近代科学思想学习。今天来看,这个观点的不足是显而易见的。特别是2015年屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖后,我们认识到,中国高等教育培养创新人才,不能忽视向西方近代科学精神学习,也不可置本国历史长期积累的科学精神于不顾。

不论是向外国学习科学思想,还是传承中华优秀传统文化中的科学思想,这两方面对于中国的大学生都是必要的。不同国家的科学思想实际上是不同文化血脉的表现,其内容和形式都有不同。比如,中国古代科学精神源于对天道和人道相互关系的探讨而结出辩证思维的果实,带有中华文化的特色。培养中国的科学家、教育家,这方面的宝贵文化遗产是不能忽视的。

总之,我国大学生创新素质的培养,既要有中国古代科学精神的熏陶,也不可忽视西方近代科学精神的研习。只有推动不同文化的交流互鉴,吸取人类优秀文化(含科学精神),我们才能培养出众多具有创新思维的优秀人才。

(作者单位:西北大学中国思想文化研究所、清华大学人文学院)

基因本质
开讲了基因科学 第七篇

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