2016-模拟操作重组DNA分子的教学实践.pdf

第32 卷第6 期 中学生物学 Vol．32 No．6 2016 年 Middle School Biology 2016 文件编号： 1003 － 7586 （20 16）06 － 0017 － 03 “模拟操作重组DNA分子”的教学实践 郭军英 （江苏省徐州市第一中学 江苏徐州 221002） 在新课标教材 《选修3 ·现代生物科技专题》的 （3）体验制备重组DNA 分子的过程，激发热爱 “基因工程”一章中，不同版本的教材都设计了一个模 生物科学技术的情感。 拟操作。人教版为“重组DNA 分子的模拟操作”，苏教 3 实验原理 版为 “模拟限制性核酸内切酶和DNA 连接酶的作用 基因工程是指在体外通过人工“剪切”和“拼接” 过程”。笔者整合了不同版本的教材内容，指导学生进 等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导 行了一次有意义的教学实践。 入受体细胞，并使重组基因在受体细胞中表达，产生 1 教学分析 人类需要的基因产物的技术。因而，基因工程又称为 在DNA 分子水平上进行设计和施工的基因工程 重组DNA 技术。在体外重组DNA 分子，至少需要三 技术是由“分子工具”的突破开始的，因此基因工程专 种工具，即“分子手术刀”———限制性核酸内切酶、“分 题根据学生的认知规律首先介绍了DNA 重组技术的 子缝合针”———DNA 连接酶和 “分子运输车”———基 基本工具，涉及准确切割DNA 的“手术刀”、将DNA 因载体。 片段连接起来的“缝合线”、将体外重组的DNA 导入 4 材料用具 受体细胞的“运输工具”。但由于这三种“分子工具”非 白色纸条(3 cm×30 cm)、红色纸条(3 cm×10 cm)、 常微观、抽象、复杂，所以成为教学的难点，而理解它 剪刀、透明胶带、深色胶带（蓝色或绿色）等。 们的结构与功能基础基因工程基本操作程序的学习 5 实验步骤 是后续，因此这也是本专题的教学重点之一。为突破 将红色纸条用透明胶带首尾相连，粘成圆环形， 这个难点，并及时反馈学生对重点知识的掌握情况， 代表细菌的质粒（图1）。白色纸条代表含有目的基因 教师组织学生进行“重组DNA 分子的模拟操作”实验 的DNA 片段。 就具有重要的意义。 在模拟实验中，教师引导学生借助模型化方法， 将DNA 和“分子工具”放大，亲自动手对DNA 分子进 行“剪切”和“拼接”，模拟制备重组DNA 的过程。在体 验建模的过程中，教师注重激发学生的学科兴趣。模 拟活动之后，教师组织学生讨论，引导分析建模过程， 图1 模拟细菌的质粒 从而提升学生的建模思维和建模能力。同时教师将重 难点知识设计为相关的问题，引发学生的思考，让其 假设每组学生只有一种限制酶（EcoRI 限制酶或 尝试应用所学知识解决问题，从而突出重点、突破难 Alu Ⅰ限制酶)和一种DNA 连接酶(E ·coliDNA 连接酶 点，并及时反馈信息，为基因工程基本操作程序的教 或T DNA 连接酶) 。 4 学设计提供依据。这样的建模活动将实现学生知识、 （注：EcoRI 限制酶能识别GAATTC 序列，并在 能力、情感、态度与价值观的进一步提升。 G-A 之间切割产生黏性末端；Alu Ⅰ限制酶能