课程资源包括哪些

课程资源包括哪些,第1张

学校课程资源是指哪些方面

充分利用学校的课程资源

学校提供的课程资源在各种课程资源中是占首位的。就中学生物课程而言,除各学科通用的课程资源外,还应当配备生物实验室及相应仪器设备、生物学教学软件、生物类图书及报刊、生物学教学挂图、投影片、音像资料等,有条件的学校还应建设生物园。此外,校园网上的有关信息以及校园中的生物也是应当充分利用的课程资源。

教师在利用学校的课程资源时应当注意以下几点。

第一,向学校领导宣讲《标准》的要求和生物课的特点,努力争取校领导的理解和支持,丰富学校的生物课程资源。比如,留意教育部教学仪器研究所颁发的生物学教学仪器设备目录,以及生物学教学挂图、投影片和音像资料的宣传征订材料,根据教学需要向学校申请购置。

第二,如果学校拥有较丰富的课程资源,教师应当注意进行适当整合。不同的教学内容对课程资源的需求可能会有较大的差异。比如,关于生物体的结构,如根尖的结构,花的结构,心脏的结构等,实物或模型具有真实感和立体感,可以作为首选的课程资源;挂图或投影片具有图像清晰、各种结构名称有明确标注等优点,可以在观察实物或模型后用来进一步观察和识别;用课件来演示亦无不可,但有大材小用之嫌;放录像片(展示结构时配以背景音乐)则显得喧宾夺主了。关于动态过程的内容,如动物的胚胎发育,细胞分裂等,用静态图解表示则有较大局限性,用动画录像片或多媒体课件教学,则能收到事半功倍之效。因此,对各种课程资源的选择和整合,是合理利用课程资源需要遵循的重要原则。

第三,生物学的研究对象是活生生的生物,学校校园中的生物及用学校经费购买的生物材料,都是学校提供的重要课程资源。这些课程资源具有其他课程资源难以替代的价值。《标准》十分重视学生在情感态度与价值观方面的发展。观察,触摸乃至 *** 作活的生物体,与面对模型、标本、挂图甚至观看录像片相比,学生的情感体验要丰富、鲜明而深刻得多。因此,不能只盯着仪器设备而忽视生物性的课程资源。有的教师用录像片播放实验内容,以此来代替学生亲自参与的实验活动,如果用于个别材料难找或因为其他困难难以完成的实验尚可,作为一种先进的做法推而广之就有失偏颇了。实际上,学校的生物园是学生探究和实践的最重要的资源之一,这一资源的完备不能完全依赖学校,应当让学生成为生物园的主人,在使用这一课程资源的同时,也参与这一课程资源的建设和管理。

第四,学校的课程资源并不只是为教ψ急傅模渲胁簧僮试从Φ庇糜咨淖灾餮啊⒅鞫骄俊8荨痘〗逃纬谈母锔僖ㄊ孕校返木窈汀渡锟纬瘫曜肌返睦砟睿獯慰纬谈母鐗闹氐隳勘曛痪褪谴俳胺绞降淖洌继骄啃匝啊R迪终庵直涓铮隹恳槐窘炭剖槭遣还坏模靠翁蒙系5分钟也是不够的。学校图书馆或资料室、生物园、生物实验室等,都是学生进行自主学习和主动探究所需要的,应当鼓励学生利用课余时间收集资料,查阅书籍,做探究性实验,教师应当为学生提供这样的机会,学校应当为此提供条件。

第五,学校的某些课程资源可以校际共享,在有些城市已经出现这样的做法:有的学校专门培养草履虫,有的专门培养果蝇,有的学校则专门养花,通过校际共享,这些资源得到充分利用。这种做法值得借鉴。

(自《全日制义务教育生物课程标准解读》)

什么是课程资源

什么是课程资源

张廷凯 丰力

什么是课程资源?课程资源也称教学资源,就是课程与教学信息的来源,或者指一切对课程和教学有用的物质和人力。课程资源的概念有广义与狭义之分。广义的课程资源指有利于实现课程和教学目标的各种冈素;狭义的课程资源仅指形成课程与教学的直接因素来源。本事所要探讨的是广义的课程资源,即课程实施所需要的资源。目前已经出现多种对课程资源进行划分的方式。

一种是将课程资源直截了当地分为有形资源和无形资源。有形资源包括教材、教具、仪器设备等有形的物质资源;无形资源的范围更广,可以包括学生已有的知识和经验、家长的支持态度和能力等。

一种是将课程资源划分为素材性资源和条什性资源两大类。素材性课程资源包括知识、技能、经验、活动方式与力法、情感态度和价值观以及培养日标等方面的因素;条件性资源包括直接决定课程实施范围和水平的人力、物力和财力,如时间、场地、媒介、设备、设施和环境等因素。

一种是将课程资源划分为校内资源、校外资源利网络化资源。校内资源,主要包括本校教师、学生、学校图书馆、实验室、专用教室、动植物标本、矿物标本、教学挂图、模型、录像片、投影片、幻灯片、**片、录音带、VCD、电脑软件、教科书、参考书、练习册,以及其他各类教学设施和实践基地等;校外资源,主要指公共图书馆、博物馆、展览馆、科技馆、家长、校外学科专家、上级教研部门、大学设施、研究机构、有关 部门、其他学校的设施、学术团体、野外、工厂、农村、商场、企业、公司、科技活动中心、少年宫、社区组织、电视、广播、报纸杂志等广泛的社会资源及丰富的自然资源;网络化资源主要指多媒体化、网络化、交互化的以网络技术为载体开发的校内外资源。

上述三种类型的划分有其理论的依据,但大多是学校在新课程的实践中摸索总结出来的。只要是便于学校对课程资源的利用和开发,采用何种方式划分都有其合理性。总体上说,三种课程资源的划分都比以前更能够反映课程改革的实际,课程资源的范畴更大,也更科学。但目前一些研究者和学校有将课程资源无限扩大的倾向,这值得我们认真加以研究。课程资源如果被过于宽泛地界定,那么反而可能造成学校开发和利用课程资源的困难。学校建立起自身对课程资源比较合理和科学的观念,有助于课程资源得到合理的拓展和整合,从而对课程实施产生实效。

《校本课程资源开发指南》张廷凯 丰力 主编

历史课程资源有哪些

《新课标》指出“凡是对实现课程目标有利的因素都是课程资源。历史课程资源既包括教材、教学设备、图书馆、博物馆、互联网以及历史遗址、遗迹和文物等物质资源,也包括教师、学生、家长及社会各界人士等人力资源。课程资源的利用与开发水平同教学质量的高低密切相关,充分利用和开发历史课程资源,有利于历史课程目标的实现。”“鼓励和提倡不同地区和学校结合自己的实际情况,因地制宜地利用和开发历史课程资源。”

您可以提供的课程资源有

你身边有哪些可利用的优秀课程资源?

优秀课程资源是指课程要素来源以及实施课程的必要而直接的有利条件。对课程资源进行重新定位和认识,可以使我们在理论探讨和行动实践上方向更加清晰明确。我认为我们身边的优秀课程资源包括以下几方面:

一、按内容分:

1、 人力资源:能为音乐教学过程提供人力服务的人员,包括我们校内的音乐老师,有音乐特长的非音乐老师,从小参加歌唱训练,喜欢乐器演奏,喜欢唱歌和表现,性格活泼开朗,能歌善舞的学生。校外的能够为学校教学服务的老师。在我们学校有 的音乐老师,音乐声乐、器乐、编导培训的学生,退休的、有音乐特长会吹笛子的老师,这是我们农村高中音乐课改中的优秀课程人力资源。

2、物力资源:能为音乐教学过程提供服务的物质资源。包括教科书、教学参考书、学校图书馆、音乐教室、音乐器材、教学挂图、录像片、投影片、幻灯片、**片、录音带、VCD、电脑软件、公共图书馆、博物馆、展览馆、科技馆等。在我校能够提供专门的教室,投影仪、微机室算得上是农村高中的优秀的课程资源。

3、制度资源:能为音乐教学过程提供制度保障规章制度和文件等。包括高中音乐课程标准、地方课程标准和与高中音乐相关的文件。

4、时空资源:身处东坡故里,有大文豪苏东坡、仁寿的擡工号子,丹棱的唢呐可为是优秀的课程资源。

4、信息资源:音乐教学过程中所涉及到的一切文件、资料、图表和数据等信息的总称。现代是信息高度发达的信息化社会,教师及时地为学生提供与音乐教学相关的资讯就是优秀的课程资源。

二、按空间分布:

校内课程资源,除了音乐教科书以外,还有音乐教师、校内有音乐爱好、特长老师和学生,师生本身不同的经历、生活经验和不同的简历、学习方式、教学策略都是非常宝贵的非常直接的课程资源,校内各种专用教室和校内各种活动也是重要的优秀课程资源。

校外课程资源,主要包括校外图书馆、科技馆、博物馆、网络资源、乡土资源、家庭资源等。也包括家长、校外学科专家、上级教研部门、大学设施、研究机构、有关 部门、其他学校的设施、学术团体、野外、工厂、农村、商场、企业、公司、科技活动中心、少年宫、社区组织、电视、广播、报纸杂志等广泛的社会资源及丰富的自然资源。

三、按功能分:

素材性课程资源,是指学生学习和收获的对象从哪里来,包括各种知识、技能、经验、智慧、感受等因素;条件性课程资源是指那些并不是学生学习和收获的直接对象,但却是学生学习和有所收获的条件,包括人力、物力、财力以及时间、场地、媒介、设备、设施和环境等因素。

四、按存在形式分:

有形资源也叫显性资源或可视资源是指能看得见、摸得着的,能被音乐教学利用的自然的和社会的各种资源,,包括校内外为音乐教学服务的设备设施、师生等由人财物。无形资源是指为音乐教学服务的那些非物质性的、看不见摸不著的人文资源,包括乡土资源等。

论述教学资源的概念常用的教学资源有哪些类别

教学资源是为教学的有效开展提供的素材等各种可被利用的条件,通常包括教材、案例、影视、、课件等,也包括教师资源、教具、基础设施等,广义也应该涉及到教育政策等内容。从广义上来讲,教学资源可以指在教学过程中被教学者利用的一切要素,包括支撑教学的、为教学服务的人、财、物、信息等。从狭义上来讲,教学资源(学习资源)主要包括教学材料、教学环境及教学后援系统。

AECT’77定义曾经把教学资源分为两大类:设计的资源和利用的资源。AECT’94定义对教学资源的界定有所修改,主要包括教学材料、教学环境及教学支持系统教学资源,通俗的说,是指一切可以帮助学生达成学习目标的物化了的显性的或隐性的、可以为学生的学习服务的教学组成要素。比如教材,是学习中的物化了的资源。教材只是为教师指导学生学习可资利用的一个材料,必须有教师的二次加工,必须结合学生的特点,进行科学合理的开发利用。又如作为教学中的媒体要素,也是一个资源,如何将计算机与新课程进行整合,充分发挥现代信息技术对新课程的支持,不仅反映教师的认识问题,也反映了教师对现代信息技术的驾驭能力。学习情境则是要靠教师创造性地创设的教学组成要素。良好的学习情境,将有利于学生事半功倍的学习。

传统的图书馆、资料中心这些学习资源环境已不能适应信息时代知识的日新月异的变化。网络技术的发展、因特网的出现,为人类提供了最为广泛的教学资源。

网上教育资源形式多样、种类繁多,了解教育资源的分类及其特点,将有利于高效地获取资源,也能更好的在实际教学中利用这些资源。

新课标的生物课程资源包括哪些

1

南通市第七届教师成长优秀论文评比

7T

作者任教学科类别:生物

新课程理念下生物课程资源的开发

南通市观河中学

赵秀兰

15190850936

1

生物课程资源开发和认识

新课程标准告诉我们,

教科书不应该也不可能成为惟一的课程资源。

新课程赋予教师

极大的自主性,从对课程被动、忠实的执行者将变为主动、积极的创造者;由对教材的挖

掘钻研者走向对课程开发的设计者,

课程资源的开发和利用,

是保证新课程实施的基本条

件。

生物学知识是一个动态的、发展的知识体系,涵盖的内容广,知识外延大,而且随着

时间的发展,课程资源又在不断地更新,由于教材的内容有其时间、地域的局限性,不可

能面面俱到。所以结合教学和学生的实际开发课程资源,适当充实教学内容,有利于实现

新的课程理念,使课程具有时代性,而且保证了教学内容与学科发展的同步,保证了与身

边生活的联系、与现实社会的接轨,使教学内容具有现实的影响力。

美术课程资源包括什么

教学大纲、进度计划、课件、教案,及相关音视频、资料。

课程资源与教材是什么关系?

"课本"(textbook)就是我们常说的"学生用书","课本"就是一课之本,是教材的核心,它担负著完成英语教学的基本使命。教材(teaching materials)是一个相对宽泛的概念,教材是课程资源的核心,它包括教科书、教师教学用书、练习册、评价手册、活动手册、配套读物和听力材料、教学挂图、教学卡片、教学投影、录音带、录像带等为教师和学生在课堂上所使用的必要材料。而"课程资源"则是一个更为宽泛的概念,是指一切有利于实施英语课程,实现课程目标,发展学生综合语言运用能力,提高教师综合素质的物质条件和包括环境、氛围等在内的其他非物质条件。&quo饥;课程资源"除了包括上述提到的教学材料以外,还包括语言教学设施、文字音像材料、网络信息,以及英语环境等。

什么是课程资源开发

什么是课程资源

什么是课程资源?课程资源也称教学资源,就是课程与教学信息的来源,或者指一切对课程和教学有用的物质和人力。课程资源的概念有广义与狭义之分。广义的课程资源指有利于实现课程和教学目标的各种冈素;狭义的课程资源仅指形成课程与教学的直接因素来源。本事所要探讨的是广义的课程资源,即课程实施所需要的资源。目前已经出现多种对课程资源进行划分的方式。 一种是将课程资源直截了当地分为有形资源和无形资源。有形资源包括教材、教具、仪器设备等有形的物质资源;无形资源的范围更广,可以包括学生已有的知识和经验、家长的支持态度和能力等。 一种是将课程资源划分为素材性资源和条什性资源两大类。素材性课程资源包括知识、技能、经验、活动方式与力法、情感态度和价值观以及培养日标等方面的因素;条件性资源包括直接决定课程实施范围和水平的人力、物力和财力,如时间、场地、媒介、设备、设施和环境等因素。 一种是将课程资源划分为校内资源、校外资源利网络化资源。校内资源,主要包括本校教师、学生、学校图书馆、实验室、专用教室、动植物标本、矿物标本、教学挂图、模型、录像片、投影片、幻灯片、**片、录音带、VCD、电脑软件、教科书、参考书、练习册,以及其他各类教学设施和实践基地等;校外资源,主要指公共图书馆、博物馆、展览馆、科技馆、家长、校外学科专家、上级教研部门、大学设施、研究机构、有关 部门、其他学校的设施、学术团体、野外、工厂、农村、商场、企业、公司、科技活动中心、少年宫、社区组织、电视、广播、报纸杂志等广泛的社会资源及丰富的自然资源;网络化资源主要指多媒体化、网络化、交互化的以网络技术为载体开发的校内外资源。 上述三种类型的划分有其理论的依据,但大多是学校在新课程的实践中摸索总结出来的。只要是便于学校对课程资源的利用和开发,采用何种方式划分都有其合理性。总体上说,三种课程资源的划分都比以前更能够反映课程改革的实际,课程资源的范畴更大,也更科学。但目前一些研究者和学校有将课程资源无限扩大的倾向,这值得我们认真加以研究。课程资源如果被过于宽泛地界定,那么反而可能造成学校开发和利用课程资源的困难。学校建立起自身对课程资源比较合理和科学的观念,有助于课程资源得到合理的拓展和整合,从而对课程实施产生实效。

如何开发课程资源

论著选摘 课程资源是新课程改革提出来的一个核心概念,在国家颁布的各学科课程标准中都有“课程资源的开发与利用”这一组成部分。课程资源包含的意义范畴宽广,既包括教材这一重要的为人们所熟悉的课程资源,父包括大量的非教材的却是课程有机组成要素和实施条件的软硬件资源。无论是国家课程的开发,还是地方课程的建设,尤其是综合实践活动和校本课程的多样化呈现与实施方式,都离不开大量课程资源的支撑。合理开发和利用课程资源是课程改革顺利达到预期目标,促进学生全面发展,有效提高教育教学质量的重要保障,井为教师教学方式和学生学习方式的转变提供了广阔的空间。 一、合理开发:课程资源的显现平台 我们周围存在着大量的课程资源.关键是如何充分合理开发,使之成为课程的有机组成部分,实现其应有的课程意义与价值。总的来说,课程资源的开发大致有以下四个途径,这些途径并不是截然分开的,在开发的时候需要有机地整合在一起。 1.从学生的现状一度开义课程资源 所有的课程最终都要落实到学生的身上,开发出来的课程资源也是为他们服务的是课程资源开发的重要导向,要从两方面人手进行分析: 一是要对学生的各方面的素质现状进行调查分析,看看这些学生的素质到底达到了多高的水平,实际上是对学生>>

教育教学资源库建设包括哪些方面

教育教学资源库应该具备以下功能:

能够进行方便、快捷的信息检索;教师可以自行添加资源;资源种类齐全、科学;要有一定的权限设置;系统维护简单。它主要包括以下模块

(1)资源管理模块

资源管理模块的 *** 作对象是资源库中的各类资源,在进行 *** 作时要保证内容的安全性和可靠性。这一模块具备的功能主要包括:

资源上载:允许在线的教师和教育工作人员进行单个或多个资源的上载。 资源下载:注册用户可以下载免费的资源。

资源审核:审核管理员主要负责对教师上载的资源进行评审,以确定是否发布该资源。

资源查询:用户根据查询条件,输入关键字查询相应的资源。

资源删除:资源审核员或系统管理员可以删除不符合标准和过期的资源。

(2)系统管理模块。

系统管理模块主要负责对这个系统的维护工作,以保证系统的稳定性和可扩展性及对并发访问的支持。应具备的功能有:

资源库系统的初始化:属性、参数数据入库

访问控制:对访问本资源库系统的用户数量的控制,可采取限定ip或限定访问流量的方法。

安全控制:使用防火墙等措施以保证系统不受病毒侵蚀和黑客的攻击。

(3)用户管理模块

教育资源库有其特定的用户群,其中应为不同用户赋予各自的权限,从而确保系统的安全性和资源的质量。一般可以包括:系统管理员、资源审核员、教师、学生和游客(未注册用户),如有特殊的需求,还可视具体情况而变动。他们的权限应设置如下:

系统管理员应对数据库系统有完整的控制权,允许他以浏览器伐式通过internet实施管理和维护,掌握所有用户的情况,并具有初始化资源库系统和审核注册用户的权限。

资源审核员:根据管理员分配的权限,主要负责对相应学科下的资源进行审核和管理。

教师:主要负责对某一特定学科的资源进行管理,包括浏览、查询、使用和上载和审核该学科的资源。

学生:可以浏览、查询、上载和下载信息库中的资源。 游客:可以浏览、查询和上载资源。

人类基因敲除计划:利用遗传病个体

1985年,美国科学家提出了人类基因组计划(HGP),其目的在于把人体内约4万个基因的密码全部解开,同时绘制出人类基因的谱图。2001年,HGP草图发表。

然而,科学家不满足于对庞大基因库中“每个基因能干什么”的初步研究成果,他们更希望知道“缺失某一基因的个体,会表现出什么样的性状”。于是便有了人类基因敲除计划。基因敲除(knockoff)是一种基因修饰技术,针对某个感兴趣的遗传基因,通过基因改造,令其功能丧失,并研究可能进一步对相关生命现象造成的影响,进而推测该基因的生物学功能。之前,科学家曾经对动物模型(如小鼠、果蝇等)和体外培养的人体组织进行基因敲除,从而进行研究。但显然,伦理道德并不允许科学家设计并培养出完整的、经过基因敲除的人类个体。于是,人类基因敲除的研究对象只能是已知存在天生基因缺陷的人。那么,何处较易获得满足条件的样本呢?科学家Sekar Kathiresan及同事选择了近亲结婚率较高的地区。

在绝大多数情况下,每个人的遗传物质中都携带两相似的染色体(性染色体除外),每两条染色体的相同位置上有两个控制同一性状的基因。基因分为显性和隐性,两个基因都为显性(称为显性纯合子)和一显一隐(称为杂合子)都表现出相同或相近的显性性状,而只有两个基因都是隐性(称为隐性纯合子)时,才会表现出隐性性状。繁殖过程中,子代从双亲的两条染色体中随机继承一条。例如,人的双眼皮是显性性状,单眼皮是隐性性状。这也是为什么双眼皮的双亲有可能生出单眼皮的孩子。成千上万的基因在复制的过程中,难免会有个别基因存在碱基对的冗余、丢失和替换等异常。这就是基因突变。大多数突变基因不能编码蛋白质或蛋白质无意义,因此不能承担其原有的功能。亲代可能会将这种异常遗传给子代。

由于“不能执行功能”往往是隐性性状,杂合子并不表现出临床疾病,如果和正常人结婚生子,异常基因会在几代后被淘汰;但如果近亲结婚,两个杂合子就有四分之一的可能生出异常基因的隐性纯合子,我们称这样的个体的该基因被“敲除”——往往导致遗传疾病。巴基斯坦地区的近亲结婚率是欧洲人的四倍。在此次研究中,Sekar Kathiresan及同事对10503个生活在巴基斯坦的人的基因编码区进行测序,识别出了约50000个突变,估计这些突变相当于敲除了1317个基因,占到已知基因的7%。之后,他们确定了这些变化与血液样本检测所得的200多个左右的特性相关。

值得一提的是,此次研究中并非所有的基因敲除都是有害的。在概念验证研究中,他们以对敲除APOC3基因的个体开展研究,表明这一特定基因的缺失能够提高清理循环中的膳食脂肪的能力,从而减少心血管疾病的发生。还有部分基因的缺失目前未见对生物性状的明显影响,如Lp-PLA2基因。该研究发表在本周的《自然》期刊上,为“人类基因敲除项目”奠定了基础。该项目将评估人类基因组基因功能丧失性突变的更多性状和疾病。文章指出,在人类基因库的数据支持和研究成本不断降低下,一个大型的基因敲除生物数据库将“很可能”在五年内建成供使用。

人类基因组计划的研究现状与展望------发表日期:2004年3月30日

一、研究现状

1、人类基因组测序

1990年~1998年,人类基因组序列已完成和正在测序的共计约330Mb,占人基因组的11%左右;已识别出人类疾病相关的基因200个左右。此外,细菌、古细菌、支原体和酵母等17种生物的全基因组的测序已经完成。

值得一提的是,企业与研究部门的携手,将大大地促进测序工作的完成。美国的基因组研究所(The Institute of Genome Research, TIGR)与PE(Perkin-Elmar)公司合作建立新公司,三年内投资2亿美元,预计于2002年完成全序列的测定。这一进度将比美国政府资助的HGP的预定目标提前三年。美国加州的一家遗传学数据公司(Incyte)宣布(1998年〕,两年内测定基因组中的蛋白质编码序列以及密码子中的单核苷酸的多态性,最后将绘制一幅人的10万个基因的定位图。与Incyte公司合作的HGS(Human Genome Science)公司的负责人宣称,截止1998年8月,该公司已鉴定出10万多个基因(人体基因约为12万个),并且得到了95%以上基因的EST(expressed sequence tag)或其部分序列。

1998年9月14日美国国家人类基因组计划研究所(NHGRI)和美国能源部基因组研究计划的负责人在一次咨询会议上宣布,美国政府资助的人类基因组计划将于2001年完成大部分蛋白质编码区的测序,约占基因组的三分之一,测序的差错率不超过万分之一。同时还要完成一幅“工作草图”,至少覆盖基因组的90%,差错率为百分之一。2003年完成基因组测序,差错率为万分之一。这一时间表显示,计划将比开始的目标提前两年完成。

2、疾病基因的定位克隆

人类基因组计划的直接动因是要解决包括肿瘤在内的人类疾病的分子遗传学问题。6000多个单基因遗传病和多种大面积危害人类健康的多基因遗传病的致病基因及相关基因,代表了对人类基因中结构和功能完整性至关重要的组成部分。所以,疾病基因的克隆在HGP中占据着核心位置,也是计划实施以来成果最显著的部分。

在遗传和物理作图工作的带动下,疾病基因的定位、克隆和鉴定研究已形成了,从表位→蛋白质→基因的传统途径转向“反求遗传学”或“定位克隆法”的全新思路。随着人类基因图的构成,3000多个人类基因已被精确地定位于染色体的各个区域。今后,一旦某个疾病位点被定位,就可以从局部的基因图中遴选出相关基因进行分析。这种被称为“定位候选克隆”的策略,将大大提高发现疾病基因的效率。

3、多基因病的研究

目前,人类疾病的基因组学研究已进入到多基因疾病这一难点。由于多基因疾病不遵循孟德尔遗传规律,难以从一般的家系遗传连锁分析取得突破。这方面的研究需要在人群和遗传标记的选择、数学模型的建立、统计方法的 改进等方面进行艰苦的努力。近来也有学者提出,用比较基因表达谱的方法来识别疾病状态下基因的激活或受抑。实际上,“癌肿基因组解剖学计划(Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在这方面的尝试。

4、中国的人类基因组研究

国际HGP 研究的飞速发展和日趋激烈的基因抢夺战已引起了中国政府和科学界的高度重视。在政府的资助和一批高水平的生命科学家带领下,我国已建成了一批实力较强的国家级生命科学重点实验室,组建了北京、上海人类基因组研究中心。有了研究人类基因组的条件和基础,并引进和建立了一批基因组研究中的新技术。中国的HGP在多民族基因保存、基因组多样性的比较研究方面取得了令人满意的成果,同时在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了较大进展。

首先建立了寡核苷酸引物介导的人类高分辨染色体显微切割和显微基因克隆技术;已建立的17种染色体特异性DNA文库和24种染色体区特异性DNA文库及其探针;构建了人X染色体YAC图谱,已完成了人X染色体Xp112-p213跨度的约35cM STS-YAC图谱的构建;建立了YAC-cDNA筛选技术。

目前的研究工作还包括: 疾病和功能相关新基因的分离、测序和克隆的技术和方法学的创新研究;中国少数民族HLA分型研究及特种基因的分析; 人胎脑cDNA文库的构建和新基因的克隆研究。

中国是世界上人口最多的国家,有56 个民族和极为丰富的病种资源,并且由于长期的社会封闭,在一些地区形成了极为难得的族群和遗传隔离群,一些多世代、多个体的大家系具有典型的遗传性状,这些都是克隆相关基因的宝贵材料。但是,由于我国的HGP 研究工作起步较晚、底子薄、资金投入不足,缺乏一支稳定的、高素质的青年生力军, 我国的HGP 研究工作与国外近年来的惊人发展速度相比,差距还很大,并且有进一步加大的危险。如果我们在这场基因争夺战中不能坚守住自己的阵地,那么在21 世纪的竞争中我们又将处于被动地位:我们不能自由地应用基因诊断和基因治疗的权力,我们不能自由地进行生物药物的生产和开发,我们亦不能自由地推动其他基因相关产业的发展。

二、展望

1、生命科学工业的形成

由于基因组研究与制药、生物技术、农业、食品、化学、化妆品、环境、能源和计算机等工业部门密切相关,更重要的是基因组的研究可以转化为巨大的生产力,国际上一批大型制药公司和化学工业公司大规模纷纷投巨资进军基因组研究领域,形成了一个新的产业部门,即生命科学工业。

世界上一些大的制药集团纷纷投资建立基因组研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合资组建了Novartis 公司,并斥资25亿美元建立研究所,开展基因组研究工作。Smith Kline 公司花125亿美元加快测序的进度,将药物开发项目的25%建立在基因组学之上。Glaxo-Wellcome 在基因组研究领域投入4,700万美元,将研究人员增加了一倍。

大型化学工业公司向生命科学工业转轨。孟山都公司早在1985年就开始转向生命科学工业。至1997年,该公司向生物技术和基因组研究的投入已高达66亿美元。1998年4月,杜邦公司宣布改组成三个实业单位,由生命科学领头。1998年5月,该公司又宣布放弃能源公司Conaco,将其改造成一家生命科学公司。Dow化学公司用9亿美元购入Eli Lilly公司40%的股票,从事谷物和食品研究,后又成立了生命科学公司。Hoechst公司则出售了它的基本化学品部门,转项投资生物技术和制药。

传统的农业和食品部门也出现了向生物技术和制药合并的趋势。Genzyme Transgenics 公司培养出的基因工程羊能以较高的产量生产抗凝血酶III,一群羊的酶产量相当于投资115亿美元工厂的产量。据估计,转基因动物生产的药物成本是大规模细胞培养法的十分之一。一些公司还在研究生产能抗骨质疏松的谷物,以及大规模生产和加工基因工程食品。

能源、采矿和环境工业也已在分子水平上向基因组研究汇合。例如,用产甲烷菌Methanobacterium 作为一种新能源。用抗辐射的细菌Deinococcus radiodurans清除放射性物质的污染,并在转入tod基因后,在高辐射环境下清除多种有害化学物质的污染。

2、功能基因组学

人类基因组计划当前的整体发展趋势是什么?一方面,在顺利实现遗传图和物理图的制作后,结构基因组学正在向完成染色体的完整核酸序列图的目标奋进。另一方面,功能基因组学已提上议事日程。人类基因组计划已开始进入由结构基因组学向功能基因组学过渡、转化的过程。在功能基因组学研究中,可能的核心问题有:基因组的表达及其调控、基因组的多样性、模式生物体基因组研究等。

(1)基因组的表达及其调控

1)基因转录表达谱及其调控的研究

一个细胞的基因转录表达水平能够精确而特异地反映其类型、发育阶段以及反应状态,是功能基因组学的主要内容之一。为了能够全面地评价全部基因的表达,需要建立全新的工具系统,其定量敏感性水平应达到小于1个拷贝/细胞,定性敏感性应能够区分剪接方式,还须达到检测单细胞的能力。近年来发展的DNA微阵列技术,如DNA芯片,已有可能达到这一目标。

研究基因转录表达不仅是为了获得全基因组表达的数据,以作为数学聚类分析。关键问题是要解析控制整个发育过程或反应通路的基因表达网络的机制。网络概念对于生理和病理条件下的基因表达调控都是十分重要的。一方面,大多数细胞中基因的产物都是与其它基因的产物互相作用的;另一方面,在发育过程中大多数的基因产物都是在多个时间和空间表达并发挥其功能,形成基因表达的多效性。在一个意义上,每个基因的表达模式只有放到它所在的调控网络的大背景下,才会有真正的意义。进行这方面的研究,有必要建立高通量的小鼠胚胎原位杂交技术。

2)蛋白质组学研究

蛋白质组学研究是要从整体水平上研究蛋白质的水平和修饰状态。目前正在发展标准化和自动化的二维蛋白质凝胶电泳的工作体系。首先用一个自动系统来提取人类细胞的蛋白质,继而用色谱仪进行部分分离,将每区段中的蛋白质裂解,再用质谱仪分析,并在蛋白质数据库中通过特征分析来认识产生的多肽。

蛋白质组研究的另一个重要内容是建立蛋白质相互关系的目录。生物大分子之间的相互作用构成了生命活动的基础。组装基因组各成分间的详尽作图已在T7噬菌体(55个基因)获得成功。如何在模式生物(如酵母)和人类基因组的研究中建立自动方法,认识不同的生化通路,是值得探讨的问题。

3)生物信息学的应用

目前,生物信息学已大量应用于基因的发现和预测。然而,利用生物信息学去发现基因的蛋白质产物的功能更为重要。模式生物体中越来越多的蛋白质构建编码单位被识别,无疑为基因和蛋白质同源关系的搜寻和家族的分类提供了极其宝贵的信息。同时,生物信息学的算法、程序也在不断改善,使得不仅能够从一级结构,也能从估计结构上发现同源关系。但是,利用计算机模拟所获得的理论数据,还需要经过实验经过的验证和修正。

(2)基因组多样性的研究

人类是一个具有多态性的群体。不同群体和个体在生物学性状以及在对疾病的易感性与抗性上的差别,反映了进化过程中基因组与内、外部环境相互作用的结果。开展人类基因组多样性的系统研究,无论对于了解人类的起源和进化,还是对于生物医学均会产生重大的影响。

1)对人类DNA的再测序

可以预测,在完成第一个人类基因组测序后,必然会出现对各人种、群体进行再测序和精细基因分型的热潮。这些资料与人类学、语言学的资料项结合,将有可能建立一个全人类的数据库资源,从而更好地了解人类的历史和自身特征。另外,基因组多样性的研究将成为疾病基因组学的主要内容之一,而群体遗传学将日益成为生物医药研究中的主流工具。需要对各种常见多因素疾病(如高血压、糖尿病和精神分裂症等)的相关基因及癌肿相关基因在基因组水平进行大规模的再测序,以识别其变异序列。

2)对其它生物的测序

对进化过程各个阶段的生物进行系统的比较DNA测序,将揭开生命35亿年的进化史。这样的研究不仅能勾画出一张详尽的系统进化树,而且将显示进化过程中最主要的变化所发生的时间及特点,比如新基因的出现和全基因组的复制。

认识不同生物中基因序列的保守性,将能够使我们有效地认识约束基因及其产物的功能性的因素。对序列差异性的研究则有助于认识产生大自然多样性的基础。在不同生物体之间建立序列变异与基因表达的时空差异之间的相关性,将有助于揭示基因的网络结构。

(3)开展对模式生物体的研究

1)比较基因组研究

在人类基因组的研究中,模式生物体的研究占有极其重要的地位。尽管模式生物体的基因组的结构相对简单,但是它们的核心细胞过程和生化通路在很大程度上是保守的。这项研究的意义是:1〕有助于发展和检验新的相关技术,如大规模测序、大规模表达谱检验、大规模功能筛选等;2〕通过比较和鉴定,能够了解基因组的进化,从而加速对人类基因组结构和功能的了解;3〕模式生物体间的比较研究,为阐明基因表达机制提供了重要的线索。

目前对于基因组总体结构组成方面的知识,主要来源于模式生物体的基因组序列分析。通过对不同物种间基因调控序列的计算机分析,已发现了一定比例的保守性核心调控序列。根据这些序列建立的表达模式数据库对破译基因调控网络提供了必要的条件。

2)功能缺失突变的研究

识别基因功能最有效的方法,可能是观察基因表达被阻断后在细胞和整体所产生的表型变化。在这方面,基因剔除方法(knock-out)是一项特别有用的工具。目前。国际上已开展了对酵母、线虫和果蝇的大规模功能基因组学研究,其中进展最快的是酵母。欧共体为此专门建立了一个称为EUROFAN(European Functional Analysis Network)的研究网络。美国、加拿大和日本也启动了类似的计划。

随着线虫和果蝇基因组测序的完成,将来也可能开展对这两种生物的类似性研究。一些突变株系和技术体系建立后,不仅能够成为研究单基因功能的有效手段,而且为研究基因冗余性和基因间的相互作用等深层次问题奠定了基础。小鼠作为哺乳动物中的代表性模式生物,在功能基因组学的研究中展有特殊的地位。同源重组技术可以破坏小鼠的任何一个基因,这种方法的缺点是费用高。利用点突变、缺失突变和插入突变造成的随机突变是另一中可能的途径。对于人体细胞而言,建立反义寡核苷酸和核酶瞬间阻断基因表达的体系可能更加合适。蛋白质水平的剔除术也许是说明基因功能最有力的手段。利用组合化学方法有望生产出化学剔除试剂,用于激活或失活各种蛋白质。

总之,模式生物体的基因组计划为人类基因组的研究提供了大量的信息。今后,模式生物体的研究方向是将人类基因组8~10万个编码基因的大部分转化为已知生化功能的多成分核心机制。而要获得酶一种人类进化保守性核心机制的精细途径,以及它们的紊乱导致疾病的各种途径的知识,将只能来自对人类自身的研究。

通过功能基因组学的研究,人类最终将将能够了解哪些进化机制已经确实发生,并考虑进化过程还能够有哪些新的潜能。一种新的解答发育问题的方法可能是,将蛋白质功能域和调控顺序进行重新的组合,建立新的基因网络和形态发生通路。也就是说,未来的生物科学不仅能够认识生物体是如何构成和进化的,而且更为诱人的是产生构建新的生物体的可能潜力。

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