PBL教学案例我要一名健康宝宝蔡望伟Final教师版.docx

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PBL教学案例我要一名健康宝宝蔡望伟Final教师版

海南医学院PBL教学案例教师版

案例名称：

我要一名健康的宝宝所属课程：

生物化学与分子生物学适用对象：

临床医学专业本科二年级学生或四年级学生教案来源：

海南医学院理学院生物化学与分子生物学教研室编写者：

蔡望伟

2015年9月10日

注意事项

请各位指导老师仔细阅读以下内容，并请严格执行。

1.PBL教学案例分教师版和学生版，请勿将教师用书交于学生使用。

2.在使用学生用书时，请按照案例1-4幕的内容及相应问题逐次发放给学生；讨论完一幕才能发下一幕，依此类推。

3.在学生讨论过程中要注意引导学生，以免出现离题，如果出现离题现象，应及时引导和纠正；

4.对学生在讨论中的表现要尽可能详细记录以便给予评价与反馈。

案例的选择及问题设计思路

1.案例的选择

《蛋白质结构与功能》、《核酸的结构与功能》、《复制》、《转录》、《翻译》及

《基因表达调控》是生物化学与分子生物学课程中相对独立但又相互联系的的重要内容。

DNA蕴藏着生命的蓝图，并通过mRNA将DNA分子的遗传信息转换为蛋白质分子中的氨基酸排列顺序。

因此，基因的异常可以引起蛋白质的合成及功能异常，从而导致疾病的发生。

如何结合临床案例使学生掌握并灵活运用生物化学与分子生物学的基础理论、基本知识和基本技术，从分子水平理解临床相关疾病的发病的分子机制是生物化学与分子生物学课程亟待解决的问题。

β-地中海贫血是由于β-珠蛋白基因突变引起的慢性遗传性溶血性贫血常，属于常染色体隐性遗传。

选择β-地中海贫血作为案例，主要基于以下考虑：

（1）β-珠蛋白基因突变可以导致基因表达调控、mRNA剪接、mRNA的加尾等异常，这些问题均涉及到生物化学与分子生物学课程中大蛋白质结构与功能、基因的结构与功能、DNA的复制和转录、蛋白质的生物合成以及基因表达调控，都是生物化学与分子生物学课程的核心内容。

（2）重症β-地中海贫血目前还没有有效的治疗方法，患者需要终身输血，给家庭及社会带来严重的负担。

目前最有效的方法是通过产前基因诊断防止重症

β-地中海贫血患儿的出生，这将会涉及到人工流产及引产的相关的伦理问题。

在案例中将为学生设计相关的伦理问题，供学生讨论。

（3）在我国南方地区是地中海贫血高发区，目前在地贫的分子基础研究、诊断、产前诊断、预防干预等方面已经做了大量的工作，发表了相当多的文献，可供学生查阅。

（4）在开展PBL教学过程中能充分体现临床-基础-伦理学三方面的有机结合，使学生通过查阅文献、小组讨论，从基因结构及基因表达调控、蛋白质结构与功能方面阐述β-地中海贫血，从而掌握生物化学与分子生物学的基本理论、基本知识及基本实验原理，并探讨地贫防控过程中出现的医学伦理学问题。

（5）通过β-地中海贫血的学习，培养学生的综合学习能力，提高学生分析问题和批判性思维的能力。

2.问题设计

（1）所选案例来自现实生活中的常见病，符合教材中的相关内容。

问题越接近实际情况越能帮助学生从书本中学习来的知识应用于实际情境中。

（2）所呈现的案例问题与学生未来专业上所面临的问题密切相关。

（3）问题设计总体上是从临床到基础，再从基础到临床的双向教学。

先从案例的临床资料入手，提出简单的相关临床问题，逐步延伸出基础问题，最终回答临床的问题。

（4）问题的设计由简单到复杂，从宏观到微观。

本案例首先从贫血概念入手，提出简单的贫血问题，逐步深入到临床血液学及分子机制问题，教学内容由浅入深，由简单到复杂，符合学生的年级及学年课程目标。

（5）问题的设计符合学生的知识结构，是理论课程学习的延伸，具有很好的连续性。

（6）内容涉及到生物化学与分子生物学课程及相关临床课程的不同章节，涵盖多个教学目标，能够促进学生融会贯通书本的知识，理论联系实际，培养学生应用知识的能力。

【学习目标】

I.基础医学

1.掌握蛋白质的一级结构

2.掌握DNA的复制、RNA的转录与加工及翻译及翻译。

3.掌握密码子与氨基酸之间的关系。

4.掌握开放阅读框与蛋白质一级结构之间的关系。

5.熟悉中国人群中常见的β-地中海贫血突变，理解这些突变的致病机制

6.了解常用的检测基因突变方法的原理（寡核苷酸探针杂交、反向点杂交、等位基因特异聚合酶链反应，限制性内切酶分析）。

II.临床医学

1.贫血的临床表现；

2.贫血的诊断标准；

3.β-地中海贫血的临床表现：

（1）症状；

（2）体征

4.β-地中海贫血的相关实验室筛查及检查指标；

5.β-地中海贫血的发病机制及诊断；

6.如何防止重症β-地中海贫血患儿的出生？

Ⅲ.医学人文

1.遗传咨询：

如何与就医者沟通？

2.医学伦理学：

（1）你是否同意终止重症重症β-地中海贫血胎儿的出生?

说明理由;

（2）谈谈你对人工流产的看法。

3.地中海贫血的一级干预、二级干预及三级干预。

【教学建议】

1.本案例涉及课程基础内容：

蛋白质结构与功能的关系；核酸的结构与功能的关系；DNA的生物合成（复制）；RNA的生物合成（转录）；蛋白质的生物合成（翻译）；基因表达调控；基因诊断和基因治疗。

2.课程内容与临床的联系：

基因突变与β-地中海贫血的关系；基因突变对转录、翻译的影响及其与β-地中海贫血严重程度的关系；基因诊断技术在β-地中海贫血诊断中的应用。

3.本案例的教学重点：

应用课程的基础知识阐述β-地中海贫血的分子机制。

4.本案例适宜2或学生4年级年级临床医学专业学生。

（1）对2年级学生的基本要求：

1）掌握蛋白质结构与功能的关系、核酸的结构与功能的关系、DNA的生物合成（复制）、RNA的生物合成（转录）、蛋白质的生物合成（翻译）、基因表达调控、基因诊断和基因治疗等生物化学与分子生物学知识；2）掌握医学信息学检索的方法，能通过相关方法查找相关的资料，基本了解疾病诊疗的基本过程。

（2）对4年级学生的要求：

1）与2年级学生的第

（1）点相同；2）完成诊断学、儿科学、内科学及妇产科学课程的学习，掌握了病史询问、体格检查及辅助检查、实验室诊断及医学伦理学基本知识等。

【参考书目】

1.葛均波，徐永健主编.内科学.第8版.人民卫生出版社.2013年3月.

2.万学红，卢雪峰主编.诊断学.第8版.人民卫生出版社.2013年3月.

3.谢幸，苟文丽主编.妇产科学.第8版.人民卫生出版社.2013年3月.

4.王卫平主编.儿科学.第8版.人民卫生出版社.2013年3月.

案例摘要

张彩凤，25岁，黎族，籍贯海南五指山市。

主诉怀孕三个月。

首次到医院妇产科进行产前检查。

既往史：

婚检时曾被诊断为贫血，但没有任何贫血的症状，否认肝炎、结核、肾病病史。

家族史：

其弟弟患有严重的遗传性溶血性贫血，需要经常输血，10岁去世。

婚育史：

初婚，结婚两年，孕1产0，非近亲结婚，配偶黎族人，健康。

该孕妇希望了解她怀的小宝宝是否健康，有无患其弟弟所患的遗传性血液病的风险。

体格检查：

体温正常，脉搏正常，血压110/70mmHg，心率70次/分钟，心肺无异常体征，肝脾未触及，子宫增大如孕12周，其他未见异常。

超声波检查：

宫内妊娠12周，单胎活胎。

血液学检查：

血红蛋白（Hb）浓度为90g/L，红细胞平均体积为60fL，血红蛋白电泳分析显示血红蛋白A2（HbA2）含量增高（5.0%），胎儿血红蛋白含量正常，小细胞低色素性贫血。

该孕妇可能是β-地中海贫携带者，建议其夫妇双方抽外周血进行基因诊断。

检测结果为孕妇β41-42/N，确诊为β-地中海贫携带者，配偶为N/N，未携带β-地中海贫基因突变。

张彩凤，25岁，黎族，籍贯海南五指山市。

主诉怀孕三个月。

首次到医院妇产科进行产前检查。

既往史：

婚检时曾被诊断为贫血，但没有任何贫血的症状，否认肝炎、结核、肾病病史。

家族史：

其弟弟患有严重的遗传性溶血性贫血，需要经常输血，10岁去世。

婚育史：

初婚，结婚两年，孕1产0，非近亲结婚，配偶黎族人，健康。

该孕妇希望了解她怀的小宝宝是否健康，有无患其弟弟所患的遗传性血液病的风险。

第1幕（30分钟）

【参与教师】

生物化学与分子生物学、妇产科学（或遗传咨询）和儿科学的教师。

【辅导注意事项及提示用问题】

1.上述病历资料包含哪些重要的信息？

2.如何进行与病人进行交流？

（沟通技巧：

Kindandpatienttopatients）3.还需要获得哪些相关资料？

（家族史很重要！

其他兄弟姐妹有无贫血表现？

配偶有无贫血表现?

配偶的兄弟姐妹有无贫血表现？

配偶的兄弟姐妹的子女有无贫血表现？

）

【主要讨论方向】

1.贫血的基本概念。

2.溶血性贫血的常见原因。

3.遗传性溶血性贫血原因及临床表现特征。

4.如何回答孕妇提出的问题？

体格检查：

体温正常，脉搏正常，血压110/70mmHg，心率70次/分钟，心

肺无异常体征，肝脾未触及，子宫增大如孕12周，其他未见异常。

超声波检查：

宫内妊娠12周，单胎活胎。

第2幕（30分钟）

【辅导注意事项及提示用问题】

1.该孕妇曽被诊断为贫血，贫血的诊断需要进行哪些基本的检查？

2.B超是否发现胎儿先天性缺陷？

3.B超能判断胎儿有无遗传性血液病的风险？

【主要讨论方向】

1.你认为孕妇还需要进行哪方面的检查？

请说明理由。

2.B超检查能发现胎儿的哪些先天性缺陷？

3.你认为胎儿是否正常？

有无患该孕妇弟弟所患的遗传性血液病的风险？

请说明理由。

血液学检查：

血红蛋白（Hb）浓度为90g/L，红细胞平均体积为60fL，血红蛋白电泳分析显示血红蛋白A2（HbA2）含量增高（5.0%），胎儿血红蛋白含量正常，小细胞低色素性贫血。

第3幕（1学时）

【辅导注意事项及提示用问题】

1.血液检查指标提示该孕妇是轻度、中度还是重度贫血？

2.引起该孕妇贫血的可能原因是什么？

3.血红蛋白A2（HbA2）为什么会增高？

4.红细胞平均体积为什么会降低？

5.哪些原因可以引起小细胞低色素性贫血？

用什么方法可以鉴别？

【主要讨论方向】

1.该孕妇是否患有贫血？

严重程度？

2.如果是贫血的话，可能是什么贫血？

用什么方法可以确诊？

3.为什么该孕妇的HbA2会增高？

4.为什么红细胞平均体积会降低？

5.什么原因可以引起小细胞低色素贫血？

如何鉴别诊断？

该孕妇可能是β-地中海贫携带者，建议夫妇双方均抽外周血进行基因诊断。

检测结果为孕妇β41-42/N，确诊为β-地中海贫携带者，丈夫为N/N,未携带β-地中海贫基因突变。

第4幕（2.5学时）

【辅导注意事项及提示用问题】

根据所给的β-珠蛋白基因序列、mRNA序列及蛋白质序列指导学生学习

1.地中海贫血的分类及区域分布特点。

2.血红蛋白的基本组成，每条肽链的一级结构及空间结构。

3.α-珠蛋白基因和β-珠蛋白基因的染色体定位及基因的组织结构，引导学生理解α-珠蛋白基因和β-珠蛋白基因结构特点及真核生物的基因的结构模式。

4.什么是密码子？

共有多少个摸码子？

起始密码子是什么？

终止密码子是什么？

5.什么是外显子和内含子？

内含子两端的序列有何特点？

成熟mRNA是如何生成的？

6.引导学生找出起始密码子和终止密码子，从起始密码子到终止密码子称为开放阅读框（ORF）。

7.所有真核生物成熟mRNA的3'-端均有PolyA，PolyA是如何加到mRNA

上的？

基因中有加尾信号。

8.何谓启动子和启动子元件？

真核生物的启动子元件包括哪些元件？

引导在β-珠蛋白基因序列找出该基因的启动子元件。

9.β-地中海贫血的分子基础是什么？

中国人群中有哪5种最常见的突变？

其致病机制是什么？

从调控异常、移码突变、剪接突变及加尾信号异常引导学生理解β-地中海贫血的分子机制。

10.如何进行基因诊断？

解释检测流程。

11.目前常用哪些方法检测β-地中海贫血基因突变？

解释检测的原理。

12.根据孕妇夫妇双方的基因检测结果，你认为孕妇所怀的宝宝有重症β-地贫的风险吗？

是否可以终止妊娠？

13.假设该孕妇怀的宝宝为重症β-地中海贫血，如何确诊？

是否应该终止妊

娠？

【主要讨论方向】

1.什么是地中海贫血？

其患者有何分布特点？

为什么？

2.血红蛋白有哪些亚基组成？

每个亚基由多少个氨基酸组成？

3.β-珠蛋白基因有多少个外显子？

在序列中找出外显子的序列、起始密码子和终止密码子。

外显子和β-珠蛋白mRNA的编码序列之间有何关系？

用图表达β-珠蛋白基因的结构。

4.在DNA序列中找出内含子的序列，内含子两端的序列有何特点？

5.β-珠蛋白mRNA序列中的起始密码子是什么？

成熟肽链的编码序列从哪个密码子开始？

编码什么氨基酸？

6.什么是开放阅读框（ORF）？

在β-珠蛋白mRNA序列找出ORF的序列。

7.请利用β-珠蛋白mRNA序列中的提示，在基因序列中找出转录过程中的加尾信号、断裂位点起始核苷酸位置，加尾信号和断裂位点之间的距离。

8.β-珠蛋白基因的转录起始点在哪个核苷酸？

在序列中找出TATA和和

CAAT盒的具体位置和序列，并说明这两个启动子原件的作用。

9.β-地中海贫血的分子基础是什么？

中国人群中有哪5种最常见的突变？

其致病机制是什么？

10.如何检测β-地中海贫血基因突变？

解释检测流程。

11.目前常用哪些方法检测β-地中海贫血基因突变？

解释检测的原理。

12.如何检测该孕妇所怀的宝宝是否患携带β-地中海贫血突变？

13.根据孕妇夫妇双方的基因检测结果，孕妇所怀的宝宝有无患重症β-地贫的风险吗？

14.如果该孕妇怀的宝宝为β-地中海贫血杂合子，是否可以终止妊娠？

为什么？

15.假设该孕妇所怀的宝宝为重症β-地中海贫血，是否应该终止妊娠？

为什么？

病例讨论小结（1学时）

1.学生各小组小结：

各小组以PPT的形式进行小结，小结的内容应包括对该案例的分析过程中涉及到哪些基础医学及临床医学知识、查阅资料的途径以及其他的收获。

2.教师总结：

⑴案例讨论所涉及专业知识的总结：

应用蛋白质结构与功能的关系、核酸的结构与功能的关系、复制）、转录、翻译、基因表达调控、基因诊断和基因治疗的重点内容解释β-地中海贫血的发病机制；地中海贫血地域分布的可能原因（疟疾选择学说）；全球及我国地贫防控的政策与措施（三级干预）。

⑵案例讨论过程的点评，尤其对于团队合作、批判精神、逻辑思维等方面予以点评。

1.贫血的分类

教师备课用材料

（1）贫血的诊断标准及程度

男性

女性

孕妇

贫血

Hb<120g/L

Hb<110g/L

Hb<100g/L

贫血的程度

极重度

Hb<30g/L

重度

Hb30-59g/L

中度

Hb60-89g/L

轻度

Hb90-120g/L

（2）根据病因及发病机制分类：

1）红细胞生成减少；2）红细胞破坏过多；3）失血性贫血。

（3）根据细胞形态学分类：

1）大细胞性贫血；2）正细胞性贫血;3）小细胞性贫血。

2.溶血性贫血的常见原因

（1）红细胞膜异常：

遗传性球形细胞增多症、遗传性椭圆形细胞增多症。

（2）红细胞酶异常：

葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症、丙酮酸激酶缺乏症。

（3）珠蛋白合成异常：

地中海贫血、镰形细胞贫血、其他血红蛋白病。

3.遗传性溶血性贫血的临床表现特征。

贫血，脾重大，黄疸、骨骼异常。

4.地中海贫血的分类

珠蛋白基因缺失/突变导致某种珠蛋白链合成速率降低，造成α链和非α链合成不均衡，引起溶血性贫血，称为地中海贫血。

α链合成减少/缺如——α地中海贫血，简称α地贫。

β链合成减少/缺如——β地中海贫血，简称β地贫。

5.血常规分析

RBC计数：

男：

4.0～5.5×1012个/L；女：

3.5～5.0×1012个/L。

Hb含量：

男：

120～150g/L（12～15g/dL）；女：

110～140g/L（11～14g/dL）。

平均红细胞体积（MCV）参考值：

80～97fL

平均红细胞血红蛋白含量（MCH）参考值：

27.0～33.0pg

6.血红蛋白电泳

7.正常人血红蛋白的组成及各组分的含量成人Hb：

HbAα2β295～97%HbA2α2δ22.5～3.5%

HbFα2γ2＜2%

8.人血红蛋白的结构

Hb的四级结构

β-珠蛋白（β-链）的一级结构和二级结构

α-珠蛋白（α-链）的一级结构和二级结构

9.基因与基因序列：

β-珠蛋白的基因结构及基因的序列（顺式作用元件、启动子元件、外显子、内含子及加尾信号）、真核生物基因的结构模式。

β-珠蛋白基因DNA序列（β-globingene）70545..72150

编码mRNA的DNA序列join（70545..70686,70817..71039,71890..72150）编码序列（CDS）join（70595..70686,70817..71039,71890..72018）

70381

AACTCCTAAG

CCAGTGCCAG

AAGAGCCAAG

GACAGGTACG

GCTGTCATCA

CTTAGACCTC

70441

ACCCTGTGGA

GCCACACCCT

AGGGTTGGCC

AATCTACTCC

CAGGAGCAGG

GAGGGCAGGA

70501

GCCAGGGCTG

GGCATAAAAG

TCAGGGCAGA

GCCATCTATT

GCTTACATTT

GCTTCTGACA

70561

CAACTGTGTT

CACTAGCAAC

CTCAAACAGA

CACCATGGTG

CATCTGACTC

CTGAGGAGAA

70621

GTCTGCCGTT

ACTGCCCTGT

GGGGCAAGGT

GAACGTGGAT

GAAGTTGGTG

GTGAGGCCCT

70681

GGGCAGGTTG

GTATCAAGGT

TACAAGACAG

GTTTAAGGAG

ACCAATAGAA

ACTGGGCATG

70741

TGGAGACAGA

GAAGACTCTT

GGGTTTCTGA

TAGGCACTGA

CTCTCTCTGC

CTATTGGTCT

70801

ATTTTCCCAC

CCTTAGGCTG

CTGGTGGTCT

ACCCTTGGAC

CCAGAGGTTC

TTTGAGTCCT

70861

TTGGGGATCT

GTCCACTCCT

GATGCTGTTA

TGGGCAACCC

TAAGGTGAAG

GCTCATGGCA

70921

AGAAAGTGCT

CGGTGCCTTT

AGTGATGGCC

TGGCTCACCT

GGACAACCTC

AAGGGCACCT

70981

TTGCCACACT

GAGTGAGCTG

CACTGTGACA

AGCTGCACGT

GGATCCTGAG

AACTTCAGGG

71041

TGAGTCTATG

GGACGCTTGA

TGTTTTCTTT

CCCCTTCTTT

TCTATGGTTA

AGTTCATGTC

71101

ATAGGAAGGG

GATAAGTAAC

AGGGTACAGT

TTAGAATGGG

AAACAGACGA

ATGATTGCAT

71161

CAGTGTGGAA

GTCTCAGGAT

CGTTTTAGTT

TCTTTTATTT

GCTGTTCATA

ACAATTGTTT

71221

TCTTTTGTTT

AATTCTTGCT

TTCTTTTTTT

TTCTTCTCCG

CAATTTTTAC

TATTATACTT

71281

AATGCCTTAA

CATTGTGTAT

AACAAAAGGA

AATATCTCTG

AGATACATTA

AGTAACTTAA

71341

AAAAAAACTT

TACACAGTCT

GCCTAGTACA

TTACTATTTG

GAATATATGT

GTGCTTATTT

71401

GCATATTCAT

AATCTCCCTA

CTTTATTTTC

TTTTATTTTT

AATTGATACA

TAATCATTAT

71461

ACATATTTAT

GGGTTAAAGT

GTAATGTTTT

AATATGTGTA

CACATATTGA

CCAAATCAGG

71521

GTAATTTTGC

ATTTGTAATT

TTAAAAAATG

CTTTCTTCTT

TTAATATACT

TTTTTGTTTA

71581

TCTTATTTCT

AATACTTTCC

CTAATCTCTT

TCTTTCAGGG

CAATAATGAT

ACAATGTATC

71641

ATGCCTCTTT

GCACCATTCT

AAAGAATAAC

AGTGATAATT

TCTGGGTTAA

GGCAATAGCA

71701

ATATCTCTGC

ATATAAATAT

TTCTGCATAT

AAATTGTAAC

TGATGTAAGA

GGTTTCATAT

71761

TGCTAATAGC

AGCTACAATC

CAGCTACCAT

TCTGCTTTTA

TTTTATGGTT

GGGATAAGGC

71821

TGGATTATTC

TGAGTCCAAG

CTAGGCCCTT

TTGCTAATCA

TGTTCATACC

TCTTATCTTC

71881

CTCCCACAGC

TCCTGGGCAA

CGTGCTGGTC

TGTGTGCTGG

CCCATCACTT

TGGCAAAGAA

71941

TTCACCCCAC

CAGTGCAGGC

TGCCTATCAG

AAAGTGGTGG

CTGGTGTGGC

TAATGCCCTG

72001

GCCCACAAGT

ATCACTAAGC

TCGCTTTCTT

GCTGTCCAAT

TTCTATTAAA

GGTTCCTTTG

72061

TTCCCTAAGT

CCAACTACTA

AACTGGGGGA

TATTATGAAG

GGCCTTGAGC

ATCTGGATTC

72121

TGCCTAATAA

AAAACATTTA

TTTTCATTGC

AATGATGTAT

TTAAATTATT

TCTGAATATT

10.mRNA序列：

5'-端非编码区、密码子、起始密码子、终止密码子、开放阅读框、3'-端非编码区。

β-珠蛋白mRNA序列（请根据该序列上写出β-珠蛋白的氨基酸序列）：

1

ACAUUUGCUU

CUGACACAAC

UGUGUUCACU

AGCAACCUCA

AACAGACACC

AUGGUGCAUC

61

UGACUCCUGA

GGAGAAGUCU

GCCGUUACUG

CCCUGUGGGG

CAAGG