分子生物學(xué)教學(xué)技巧

韓穎穎　劉寶林　周國燕　周新麗　李維杰

摘要：分子生物學(xué)是一門比較抽象的學(xué)科。在課堂教學(xué)中容易出現(xiàn)枯燥、學(xué)生難以集中注意力聽講的現(xiàn)象，所以在分子生物學(xué)教學(xué)中，如果能夠加入一些與分子生物學(xué)發(fā)展相關(guān)的名人趣事，則會(huì)起到調(diào)動(dòng)氣氛，同時(shí)幫助理解一些基本原理的作用。本文就分子生物學(xué)技術(shù)原理和應(yīng)用中的典型趣事趣聞進(jìn)行總結(jié)，為從事相關(guān)教學(xué)的教師提供借鑒。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)教學(xué)；軼事趣聞；氣氛調(diào)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）05-0078-02

在分子生物學(xué)教學(xué)中，要想提高學(xué)生的注意力，需要教師對(duì)基本知識(shí)融會(huì)貫通，以深入淺出的方式講述。同時(shí)，如果在教學(xué)中穿插一些分子生物學(xué)發(fā)展相關(guān)的歷史故事則會(huì)使課堂氣氛活躍而有趣，同時(shí)在這些故事中以淺出的方式把原理講述出來，促進(jìn)教學(xué)效果。本文就部分生物技術(shù)原理相關(guān)的趣事趣聞進(jìn)行總結(jié)，為分子生物學(xué)專業(yè)老師提供一些素材和思考。

一、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)相關(guān)

從聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）的發(fā)現(xiàn)，就是一個(gè)有趣的故事。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的發(fā)現(xiàn)者M(jìn)ullis是Cetus公司的測(cè)序人員。他為了測(cè)序反應(yīng)的模板量不夠而發(fā)愁。一天，他行走在蜿蜒曲折的山路上。看到山路的曲折反復(fù)，Mullis突然想到，為什么不通過體外復(fù)制對(duì)模板DNA進(jìn)行擴(kuò)增呢？這時(shí)離DNA復(fù)制原理發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過去三十多年了，難道沒人想起這么簡(jiǎn)單的技術(shù)？

其實(shí)在1971年，Khorana曾經(jīng)提出過假設(shè)，[1]但是因?yàn)橐锖铣杉夹g(shù)不成熟，難以以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這個(gè)方法，加上其他基因克隆技術(shù)興起，這個(gè)設(shè)想被擱置。

Mullis本身就是一個(gè)有機(jī)化學(xué)專家，在Cetus公司專攻寡核苷酸引物合成，引物合成對(duì)他不是問題。他的設(shè)想被公司采納，同時(shí)派了技術(shù)員來幫助Mullis來驗(yàn)證。最終獲得了成功。[2，3]Mullis也獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

在PCR應(yīng)用方面，有很多驚天大案都與其有關(guān)。首先是最著名的辛普森殺妻案。有很多證據(jù)對(duì)辛普森不利，因?yàn)樗能嚿虾驮鹤永锒加醒痔住＞教崛×诵疗丈?0ml血液，與現(xiàn)場(chǎng)血跡以PCR和相關(guān)方法進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)有辛普森的血跡在現(xiàn)場(chǎng)。但是，偵探李昌鈺恰恰抓住警方在這個(gè)過程中的一個(gè)失誤，就是警察帶著辛普森身上提取的血樣到過現(xiàn)場(chǎng)，而且這份血液樣品少了10-12ml，不能確定是否是樣本灑落在現(xiàn)場(chǎng)而造成辛普森血跡在現(xiàn)場(chǎng)的陽性的結(jié)果。這也是辛普森疑罪從無的主要原因。

另一個(gè)值得給學(xué)生介紹的案例是俄國最后一個(gè)沙皇尼古拉二世的終結(jié)以及其遺骨身份的鑒定。沙皇統(tǒng)治被推翻后，尼古拉二世一家在被拘禁1年后被集體槍決。蘇聯(lián)解體后，其遺骨經(jīng)過DNA檢測(cè)辨認(rèn)，對(duì)其身份進(jìn)行了確定。這個(gè)檢測(cè)過程就用到了PCR技術(shù)。

二、犯罪基因的故事

大家都知道，人的細(xì)胞內(nèi)有一套基因組，在指導(dǎo)細(xì)胞的功能。有這么一個(gè)故事，有個(gè)極其殘忍的殺人犯辯稱自己因?yàn)閿y帶的遺傳基因與別人不同導(dǎo)致自己犯下如此大的罪行。這個(gè)殺人犯叫蘭德勒·梅因，事情發(fā)生在費(fèi)城。蘭德勒與名叫布爾如瓦的嫌犯，殺害了布爾如瓦的養(yǎng)父母，他們對(duì)其養(yǎng)父母的虐待和殺戮長達(dá)2個(gè)小時(shí)，手段非常殘忍。此外，蘭德勒還喪心病狂地強(qiáng)奸了布爾如瓦的養(yǎng)母。因?yàn)槭侄螝埲蹋m德勒被陪審團(tuán)定下了死罪。但蘭德勒提出一個(gè)異想天開的免罪理由：自己之所以犯罪是繼承了父親的犯罪基因，因?yàn)槠涓敢彩且驗(yàn)闅⒑σ幻麐D女而在1995年被處以了死刑。所以要怪只能怪基因不好，令人瞠目！

20世紀(jì)60年代芝加哥有個(gè)殺人狂魔叫理查德·斯帕克，他一夜之間殘忍的殺害了8名護(hù)士，而且手段令人發(fā)指。醫(yī)學(xué)專家對(duì)其身體檢查，發(fā)現(xiàn)他多了一條Y染色體，所以他是一名超級(jí)男性，因此具有很強(qiáng)的暴力傾向。

三、生物進(jìn)化的趣聞

生物進(jìn)化中最有趣的事情是“惹不起，躲得起”策略在進(jìn)化中的作用。生物起源于海洋，海洋中的鈣離子豐富，所以早期生活在海洋中的生物沒有骨骼。但是隨著生物的繁衍，弱肉強(qiáng)食，弱小的生物難以與強(qiáng)大的生物抗衡，不能生存，所以搬家到淡水江河中尋求資源。因?yàn)榈狈︹}離子，這種環(huán)境促進(jìn)了生物骨骼的產(chǎn)生，用以固定鈣。所以，我們的祖先在早期，不如水母的祖先更強(qiáng)大。真是三十年河?xùn)|，三十年河西！

另一個(gè)有趣的故事是關(guān)于從猿到人的進(jìn)化，可以用“生于憂患，死于安樂”來形容。非洲早期屬于熱帶雨林氣候，食物豐富，生活在非洲的大猩猩生活非常“優(yōu)越”。同時(shí)叢林為其提供了良好的條件，可以在樹上棲息，這樣利于逃避天敵。

非洲地質(zhì)的巨變促使貫穿南北的高原形成，西部保持了原有的濕潤氣候和森林（圖1A，B）。但是東部雨水少，變?yōu)椴菰▓D1A，B）。草原上的生活不僅缺乏食物，最大的問題是難以逃避天敵。為了可以更好地對(duì)天敵進(jìn)行瞭望，生活在東部“困難區(qū)”的大猩猩逐漸養(yǎng)成了直立行走的習(xí)慣。這樣就完成了從猿轉(zhuǎn)變到人的第一步。

參考文獻(xiàn)：

[1]Kleppe K，Ohtsuka E，Kleppe R，Molineux I，Khorana HG.Studies on polynucleotides：XCVI.Repair replication of short synthetic DNA's as catalyzed by DNA polymerases[J].Journal of Molecular Biology，1971，56（2）：341-361.

[2]Saiki RK，Scharf S，F(xiàn)aloona F，Mullis KB，Horn GT，Erlich HA，Arnheim N.Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia[J].Science，1985，230（4732）：1350-1354.

[3]Mullis KB，F(xiàn)aloona FA.Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction[J].Methods Enzymol，1987，（155）：335-50.