【正文】 就是基因突變。基因突變的結(jié)果往往是細胞不能正常工作或者死亡，甚至?xí)诟叩葎游锷砩险T發(fā)癌癥。但是，如果沒有基因突變，生命將永遠是最簡陋的微小生物，也就沒有了現(xiàn)在的我們。? 設(shè)計提示：藝術(shù)展品：可考慮雕塑、壁畫，表現(xiàn)DNA復(fù)制出錯的一瞬間。通過展示，使觀眾正確認識突變的正面和負面意義?；佑螒颍夯蚱磮D，拼基因，拼出之后告知這個基因可能存在的基因病或者性狀的改變。實物展品：可用模式生物代替人演示基因突變的表現(xiàn)。SM15 “從細胞到嬰兒”——胎兒發(fā)育、生殖科技、初生嬰兒的發(fā)育? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 試管嬰兒；2) 卵母細胞培養(yǎng)；3) 胚胎修復(fù)；4) 重要出生缺陷疾病相關(guān)基因定位及致病機制研究；B話題關(guān)注：1）如何養(yǎng)育健康的寶寶；2）試管嬰兒發(fā)育與自然受孕嬰兒是否不同？3）什么樣的胎教對寶寶更有利？C倫理關(guān)注：1） 試管嬰兒遭歧視。 ? 知識簡述：有的育齡夫婦雖然很想要孩子，但是由于身體原因一直不能如愿。隨著生物科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對于這樣的夫婦來說，終于有補救措施了——他們可以寄希望于種種先進的生殖科技，如試管嬰兒。試管嬰兒就是采用人工方法讓卵細胞和精子在體外受精，并進行早期胚胎發(fā)育，然后移植到母體子宮內(nèi)發(fā)育而誕生的嬰兒。出生缺陷是指孩子出生前，在媽媽肚子里就已經(jīng)發(fā)生的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能異常或代謝缺陷所致的異常。形態(tài)結(jié)構(gòu)異常表現(xiàn)為先天畸形，如無腦兒、脊柱裂、兔唇、四肢異常等，生理功能和代謝缺陷常導(dǎo)致先天性智力低下（俗稱“呆”、“傻”），聾、啞等異常。出生缺陷干預(yù)，就是通過在孕前、懷孕后采取一系列的措施，阻止、減少出生缺陷的發(fā)生；或在孕期及時發(fā)現(xiàn)有嚴重出生缺陷的胎兒，阻止其出生；或在出生后及時發(fā)現(xiàn)胎兒患有的出生缺陷，采取針對性治療措施，防止患兒發(fā)病或減輕癥狀。? 設(shè)計提示：科學(xué)數(shù)據(jù)的可視化：演示生命萌動的旋律——“從細胞到嬰兒”。SM16 我們是基因的傀儡嗎？——克服酗酒基因、肥胖基因等的影響? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1）“酗酒基因”和“肥胖基因”等特殊基因的發(fā)現(xiàn)；2）來自母系的基因和來自父系的基因?qū)蟠牟煌绊懀?）利用基因療法治療遺傳病，使具有遺傳病基因的父母能夠擁有健康的寶寶；4）暴力基因。B話題關(guān)注：1）我們在多大程度上由基因決定？2）父母對孩子的影響有多大？3）肥胖基因受后天影響有多大？4）自殺是否有基因？C倫理關(guān)注：1）誰有權(quán)決定基因的修改？2）具有“酗酒基因”的人酗酒，比不具有這種基因的人值得原諒嗎？? 知識簡述：我們的一切本能都鐫刻于DNA之中，那么我們還是“我們”嗎？我們是由基因掌控的傀儡嗎？能通過自己的意志戰(zhàn)勝那些來自于基因的惡習(xí)嗎？答案是能夠。即便我們的身體內(nèi)有所謂的“肥胖基因”或者“酗酒基因”，那也并不意味著所謂的“命中注定”，只是在相同的飲食習(xí)慣下更容易肥胖，或者能夠更快的分解體內(nèi)的酒精，因此更容易不知不覺喝得太多罷了。這是完全可以由個人意志控制的。基因是“自私”的，有的時候它只顧自己本身的延續(xù)，而并不考慮人類的好處。這可能就是近視、肥胖等基因流傳下來的原因——并非存在的就是對我們最好的。因此，雖然基因“決定”了我們，但我們應(yīng)該對基因的“指揮”心存警惕，讓自己的決定建立在科學(xué)的思考、而不是基因的本能上。? 設(shè)計提示：故事舉例：暴力基因，馬加爵。SM17 不同的眼睛看世界——器官的進化? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1)“眼睛”這個器官在進化中的出現(xiàn)時間和過程；2)靈長類動物特有的紅綠藍三色視覺的出現(xiàn)過程；3)人類的視覺在現(xiàn)代社會中還在不斷地進化。B話題關(guān)注：1) 我們到底和我們的近親有多不一樣？2) 我們眼睛進化停止了嗎？我們的進化已經(jīng)停止了嗎？ 3) 胎兒有視覺嗎？4) 嬰兒視覺何時開始發(fā)育？C倫理關(guān)注：1) 如果真的發(fā)生了時間旅行，旅行者會發(fā)現(xiàn)他與周圍的人除了文化差異之外，還有一點點的生理差異；2) 我們有機會把握人類的進化方向嗎？? 知識簡述：眼睛這個器官最初無疑是來自基因突變的，隨后在自然選擇中被保留下來，并發(fā)展出了多種多樣的形式。最新的關(guān)于眼睛的研究表明。這是因為所有脊椎動物中眼睛的基本結(jié)構(gòu)都很相似，連早在5億年前就在進化上分道揚鑣的七鰓鰻也是如此。實際上，眼睛的所有進化都可以在10萬代以內(nèi)完成。不同動物的眼睛結(jié)構(gòu)是不一樣的，感光細胞也不同，這導(dǎo)致了它們視覺的區(qū)別。比如：靈長類動物具有三色視覺（紅、綠、藍）、非靈長類哺乳動物具有二色視覺、夜間活動的哺乳動物只有單色視覺。某些鳥類、魚類和爬行類動物還有四色視覺（能看到紫外光）。人類的眼睛由于變異、遺傳，會產(chǎn)生白內(nèi)障、青光眼等眼疾；同時，在高科技時代中仍在繼續(xù)進化。比如，辨別快速移動的物體的能力和同時面對海量信息的能力都得到了提高。? 設(shè)計提示：互動展品：“不同的眼睛看世界”——通過技術(shù)手段模擬不同動物的視覺影；古今老花眼對比；不同人種眼睛的比較。? SM21 攻防的博弈——超級細菌與超級抗生素? 選題關(guān)注：A 前沿關(guān)注：1)抗菌藥物耐藥機制；2)抗耐藥菌抗生素研發(fā)；3)新型抗菌療法；4）人體免疫機制；5) DNA疫苗；B話題關(guān)注：1) 濫用抗生素：不能完全對癥下藥和用法用量不當2) 細菌病與病毒病的區(qū)別是什么？如何對癥治療？3) 人類能找到對付超級細菌的抗生素嗎？C倫理關(guān)注：1) 在人類和細菌的角力中，誰將是最后的勝出者？2) 人類和細菌的斗爭會終結(jié)嗎？? 知識簡述：1940年，第一個抗生素——青霉素的發(fā)現(xiàn)，使人類第一次成功克服細菌感染、抑制病菌傳播?？股氐陌l(fā)現(xiàn)無疑為人類戰(zhàn)勝細菌提供了強有力的武器。甚至曾有人說，感染類疾病已被征服，但這也許只是人類所說的愚蠢的話語之一。近幾年來細菌耐藥現(xiàn)象已成為各國醫(yī)療界所面臨的嚴重問題。超級細菌的誕生就是長期使用抗生素所造成的惡果。人類該用什么樣的武器來對付這些刀槍不入的超級細菌？超級抗生素又在哪里？在人類和細菌的角力中，誰將是最后的勝出者？ 1）超級細菌：其實就是我們常說的耐藥性細菌。比如臭名昭著的MRSA，大多數(shù)的抗生素都奈何它不得。目前不僅各種細菌對現(xiàn)有抗生素如青霉素、頭孢菌素、四環(huán)素、大環(huán)內(nèi)酯類等產(chǎn)生了耐藥性，而且就連藥物學(xué)家稱為是對付耐藥菌的 “最后一道防線”的萬古霉素在上市后短短幾年也已在醫(yī)院里分離到“萬古霉素低敏感性金葡菌”。2）抗生素殺菌作用機制：①抑制細菌細胞壁的合成；②與細胞膜相互作用而影響膜的滲透性；③干擾蛋白質(zhì)的合成；④抑制核酸的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。3）細菌耐藥性機制：①使抗生素分解或失去活性；②使抗菌藥物作用的靶點發(fā)生改變；③細胞特性的改變；④細菌產(chǎn)生藥泵將進入細胞的抗生素泵出細胞；⑤改變代謝途徑。4）人類的免疫功能主要有三道防線：①皮膚和黏膜；②吞噬細胞，補體等非特異性免疫系統(tǒng)；③特異性免疫系統(tǒng)，包括具有細胞毒性的T細胞和分泌抗體的B細胞。它們能抵抗抗原的侵入，及時清除人體內(nèi)衰老、死亡、損傷的細胞，時識別和清除人體內(nèi)產(chǎn)生的異常細胞（如腫瘤細胞）。5）DNA疫苗： DNA疫苗是將編碼特異性抗原多肽或蛋白的基因構(gòu)建在含有調(diào)控元件的表達性DNA質(zhì)粒中,可直接導(dǎo)入機體并在機體內(nèi)表達目的抗原多肽或蛋白,誘導(dǎo)機體產(chǎn)生針對目的蛋白的免疫應(yīng)答以達到預(yù)防和治療的目的。DNA疫苗本質(zhì)上是細菌質(zhì)粒。DNA疫苗既可以誘導(dǎo)細胞免疫又可以誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答,因而在預(yù)防和治療細菌、病毒、寄生蟲等感染性疾病和癌癥等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。? 設(shè)計提示：通過形象展示，使觀眾了解抗生素的抗菌機理，并引導(dǎo)觀眾要正確使用抗生素，減少抗生素的濫用。實物展品可展示高倍放大的細菌和病毒。SM22 迷宮中的“攝影師”——微型照相機、納米機器人? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)；2) 微創(chuàng)手術(shù)；3) 納米機器人研發(fā)B話題關(guān)注：1) 機器人聰明還是人聰明？2) 納米機器人能否作用于基因？C倫理關(guān)注：3) 納米機器人可以代替人嗎？ ? 知識簡述：1）智能膠囊消化道內(nèi)鏡系統(tǒng)：即膠囊內(nèi)鏡，一粒藥丸大小的“膠囊”借助成像裝置和光源實時拍攝人體內(nèi)腔照片，如最新一代食道“膠囊內(nèi)鏡”每秒鐘能拍攝近20張圖片，這些照片通過檢測者體外攜帶的信號接收器被傳輸?shù)浇K端信息平臺，供醫(yī)生下載圖片進行診斷。檢測者只需將它吞下，伴隨腸胃的蠕動，“膠囊內(nèi)鏡”將會對人體消化道進行全程檢查。2）“納米機器人”是可對納米空間進行操作的“功能分子器件”，其研制屬于分子仿生學(xué)的范疇。根據(jù)設(shè)想，納米機器人可注入人體血管內(nèi)，進行健康檢查和疾病治療。還可以用來進行人體器官的修復(fù)工作、作整容手術(shù)、從基因中除去有害的ＤＮＡ，或把正常的ＤＮＡ安裝在基因中，使機體正常運行。? 設(shè)計提示：實物展品：微型照相——探索人體最黑暗區(qū)實物展品：納米機器人SM23 “黑客”阻擊戰(zhàn)——新型病毒與新疫苗/通用疫苗? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注： 1） 流行性病毒研究（甲型流感病毒、非典病毒、手足口病等）；2） 致癌病毒——人乳頭瘤病毒（HPV）與頑固的病毒—艾滋病毒（HIV）；3）病原體傳播、變異規(guī)律和致病機制；B話題關(guān)注：1) 病毒可以預(yù)防嗎？2) 為什么會有這么多病毒？它們一直在變異嗎？C倫理關(guān)注：1)病毒會導(dǎo)致人類毀滅？? 知識簡述：1）流行性病毒：禽流感由流感病毒甲型H5N1亞型致??；甲型流感由甲型H1N1亞型流感病毒引起；SARS（嚴重急性呼吸綜合征），傳染性非典型肺炎，由冠狀病毒引發(fā)疾病。2）艾滋病毒：HIV的生活周期包括吸附、脫衣殼、逆轉(zhuǎn)錄、環(huán)化、整合、轉(zhuǎn)錄、翻譯、核心顆粒裝配及最后裝配和出芽等步驟?？共《局委熆梢灾苯俞槍Σ《緩?fù)制的每一個步驟，從而打斷病毒的復(fù)制和播散。? 設(shè)計提示：模型展品：幾種放大的新病毒（可與納米機器人同比例放大，以進行尺寸的比較）SM24 人體內(nèi)的鐘——各種衰老機制? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 端粒學(xué)說；2) 自由基學(xué)說；3) DNA損傷修復(fù)學(xué)說；4) 線粒體損傷學(xué)說；5) 生物壽命調(diào)控技術(shù)；B話題關(guān)注：1) 人類的衰老之謎到底是什么？C倫理關(guān)注：1） 人類的壽命真的可以無限制延長甚至長生不老嗎？? 知識簡述：衰老是一個復(fù)雜而微妙的生命過程，科學(xué)家們通過長期的研究已提出了各種學(xué)說，如端粒學(xué)說、自由基學(xué)說、DNA損傷修復(fù)學(xué)說、線粒體DNA損傷學(xué)說等。通過科學(xué)地認識衰老過程，并在日常生活中加以注意，延緩衰老必將成為可能。1）生物鐘假說——端粒和端粒酶，端粒是細胞內(nèi)染色體末端的‘保護帽’,它能夠保護染色體。伴隨著人的成長,端粒會逐漸受到‘磨損’。而端粒酶在端粒受損時能夠恢復(fù)其長度。2）DNA損傷修復(fù)學(xué)說：人類細胞中的DNA在內(nèi)外環(huán)境損傷因素作用下，DNA受損傷而致DNA鏈斷裂，以一條鏈斷裂為最多見。DNA鏈斷裂則遺傳信息不能準確無誤地傳至下代，但細胞具有一整套修復(fù)DNA鏈斷裂的酶系，因此遺傳信息才能從親代傳至子代。DNA損傷修復(fù)學(xué)說認為，生物衰老時，修復(fù)損傷DNA的能力下降，致使損傷積累，引起基因及其表達異常，最終引起生物衰老。3）自由基學(xué)說：自由基是正常代謝的中間產(chǎn)物，其反應(yīng)能力很強，可使細胞中的多種物質(zhì)發(fā)生氧化，損害生物膜。還能夠使蛋白質(zhì)、核酸等大分子交聯(lián)，影響其正常功能。衰老的自由基學(xué)說認為衰老過程中的退行性變化是由于細胞正常代謝過程中產(chǎn)生的自由基的有害作用造成的。生物體的衰老過程是機體的組織細胞不斷產(chǎn)生的自由基積累結(jié)果，自由基可以引起DNA損傷從而導(dǎo)致突變，誘發(fā)腫瘤形成。4）細胞內(nèi)各種亞細胞器在細胞的生命活動中分別擔(dān)任著各自不同的生命功能。線粒體是細胞的“能量車間”，由于能量獲取過程中不可避免的有些中間物質(zhì)的“泄露”， 造成線粒體上各種生化成分的損傷。 線粒體是氧自由基“生產(chǎn)”中心，因此是第一受害者。線粒體擁有自己的一套遺傳因子，而線粒體遺傳因子的氧自由基損傷則無疑會引起線粒體中一系列受遺傳控制的愈演愈烈的災(zāi)難性的后果。線粒體中 DNA 的損傷為細胞衰老的關(guān)鍵。? 設(shè)計提示：通過形象生動的實物或多媒體展示，使觀眾了解目前主流的衰老假說，同時激發(fā)觀眾探究人類衰老之謎的興趣。SM25 你也是“喬丹”——科學(xué)選材? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 基因?qū)θ梭w運動能力和協(xié)調(diào)能力有怎樣的影響；2) 個人基因測序；3) 預(yù)判成長方向和身體素質(zhì)。B話題關(guān)注：1) 我們的成長方向是注定的嗎？2) 先天的局限是只能“認命”，還是可以“改命”？C倫理關(guān)注：1) 要把科學(xué)的預(yù)判和披著“科學(xué)”外衣的“科學(xué)算命”區(qū)分開來；2) 如何保證“基因隱私”？3) 學(xué)校和單位將來有權(quán)查看個人的“基因判定書”么？? 知識簡述：我們究竟在多大程度上是由基因決定的？想必每個人都有過這樣的疑問。了解自己的基因和身體條件，就能在“硬件”層面上明白自己可能的強項和不足之處，盡早地確定最好的發(fā)展方向，避免在個人發(fā)展上多走彎路。同時，也可能預(yù)判自己罹患某些疾病的可能性，從而提前采取更有利的生活方式。? 設(shè)計提示：實物展品：選材的科學(xué)儀器；人種之間性狀差異：中國人與美國人味蕾差異，法國人眼睛辨色能力強，德國人辨識音樂能力強、數(shù)學(xué)能力強等；手指長度的差異顯示運動天賦的差異。SM31 “我們”藏身何處？——各種能力、感情在大腦中對應(yīng)的主要功能區(qū)域? 選題關(guān)注：A前沿關(guān)注：1) 腦功能的細胞和分子機理；2) 人類視覺、聽覺和前庭系統(tǒng)的動態(tài)輸入的理解；3) 腦功能基因組學(xué)；4) 腦功能的動態(tài)平衡調(diào)控；5) 神經(jīng)影像技術(shù)及腦的聯(lián)絡(luò)圖；6) 意念駕車（基于腦電信號的智能腦—— 計算機交互技術(shù)）；B話題關(guān)注：1) 大腦如何制定決策？2) 大腦如何產(chǎn)生意識？3) 七情六欲由大腦中的哪些部位決定？C倫理關(guān)注：1) 腦給我們帶來什么：“喜怒憂思悲恐驚”的七情，色欲、形貌欲等六欲？2) 人類的道德意識是本能還是文化使然？ ? 知識簡述：