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3.2 DNA重組技術(shù)的基本工具

通過必修2“基因工程及其應(yīng)用”學(xué)習(xí)，學(xué)生對“DNA重組技術(shù)的基本工具”已具有一定認(rèn)知基礎(chǔ)，因此，教師主要依據(jù)學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教材內(nèi)容之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系，創(chuàng)設(shè)問題串引領(lǐng)學(xué)生思考。教師處理策略是：學(xué)生依據(jù)教師創(chuàng)設(shè)的問題串，閱讀教材，各小組之間相互交流、討論相關(guān)問題，提出新問題；教師針對學(xué)生提出的問題，先安排小組之間相互解決，各小組都不能解決的問題，教師再給予引導(dǎo)、補充、完善。

3.2.1 限制性核酸內(nèi)切酶——分子手術(shù)刀

教師提出一系列問題：① 限制酶主要從哪種生物體內(nèi)提取？請聯(lián)系噬菌體侵染大腸桿菌實驗，推測這類酶存在于大腸桿菌體內(nèi)有什么作用？② 限制酶切割的是哪種化學(xué)鍵？③ 限制酶具有什么特點？依據(jù)該特點，談?wù)勅绾卫斫狻跋拗啤币辉~？④ 限制酶切割方式有哪些？它們分別產(chǎn)生的結(jié)果是什么？對于問題①，教師在各小組推測的基礎(chǔ)上補充、完善：由于細(xì)菌等單細(xì)胞生物結(jié)構(gòu)簡單，不像高等動物那樣具有免疫系統(tǒng)，因此它們只能通過限制酶來切割、破壞病毒注入的外源DNA，進而達(dá)到保護自身的目的，這也是限制酶主要從細(xì)菌等原核生物提取而不是從人等高等動物提取的原因。在學(xué)生明確細(xì)菌的保護機制后，教師要求學(xué)生繼續(xù)推測細(xì)菌其限制酶不切割自身DNA的原因，以強化學(xué)生推理能力、批判性思維。教師繼續(xù)揭示“限制”一詞的實質(zhì)以強化學(xué)生對限制酶特性的理解（限制實質(zhì)是指限制酶的特性即“限制”于兩個“特定”：“限制”在“特定”的核苷酸序列、“限制”在“特定”的位點）。最后教師引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生運用思維地圖中的起泡圖構(gòu)建限制酶相關(guān)知識，以降低學(xué)生記憶難度，拓寬他們記憶容量（圖2）。

3.2.2 DNA連接酶——分子縫合針

教師提出問題：① DNA連接酶的種類有哪些？它們分別來源于哪種生物，具有什么作用？② DNA連接酶與DNA聚合酶是一回事嗎？它們之間有什么區(qū)別？學(xué)生相互補充、完善以上問題答案后，教師引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生設(shè)計相應(yīng)的表格就“DNA連接酶”相關(guān)知識及其與DNA聚合酶的區(qū)別進行歸納、比較，以優(yōu)化、完善學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)（表1、2）。

3.2.3 基因進入受體細(xì)胞的載體——分子運輸車

載體必須具備的條件是本節(jié)教學(xué)的難點，筆者主要以學(xué)生熟知的“大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素實例”為載體，創(chuàng)設(shè)問題串引領(lǐng)學(xué)生思考、討論：① 載體必須具備怎樣的條件，才能使大腸桿菌大量生產(chǎn)人的胰島素？② 人的胰島素基因與載體拼接，需要用到的工具酶有哪些？依據(jù)限制酶的特點，載體必須具備什么的條件才能使限制酶更易識別并切割？③ 為什么構(gòu)建人胰島素基因表達(dá)載體時，人們選用的是大腸桿菌體內(nèi)的質(zhì)粒，而不是霍亂弧菌體內(nèi)的質(zhì)粒？這說明作為載體其必須具備怎樣的條件？④ 載體的種類有哪些？對于“標(biāo)記基因”這一抽象條件，筆者主要通過例題，引領(lǐng)學(xué)生思考、討論，以使他們明確標(biāo)記基因在基因表達(dá)載體中的作用、目的。

圖2是將人的生長激素基因?qū)爰?xì)菌B（大腸桿菌）體內(nèi)制造工程菌的示意圖，已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。下列說法不正確的是（ ）

A. 基因表達(dá)載體的構(gòu)建用到限制酶與DNA連接酶

B. 將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌

C. 將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌

D. 目的基因成功導(dǎo)入的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長

學(xué)生明確以上問題答案后，教師繼續(xù)追問：“質(zhì)粒都可以充當(dāng)基因工程的載體”這句話對嗎？教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上補充、完善，并給予評價，以深化學(xué)生批判性思維。最后，教師小結(jié)載體必須具備的4個條件，并理清它們之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系，以深化學(xué)生對這部分內(nèi)容的理解：質(zhì)粒具備多個切割位點，保證了限制酶對其更易識別、切割，進而保證了目的基因的準(zhǔn)確插入及基因表達(dá)載體的正常構(gòu)建（基因表達(dá)載體構(gòu)建是基因工程的核心程序）；載體上的標(biāo)記基因能幫助人們準(zhǔn)確確定目的基因是否成功導(dǎo)入受體細(xì)胞（基因表達(dá)載體成功導(dǎo)入受體細(xì)胞是目的基因得以表達(dá)的前提）；基因表達(dá)載體成功導(dǎo)入受體細(xì)胞后，只有自身對受體細(xì)胞沒有毒害作用，才能其在受體細(xì)胞里穩(wěn)定保存、復(fù)制，進而保證目的基因正常表達(dá)，達(dá)成獲取生物新類型和生物新產(chǎn)品的目的（目的基因的保存是復(fù)制的基礎(chǔ)，兩者是新的生物性狀得以體現(xiàn)、新的生物產(chǎn)品得以量化的前提）。

3.3 構(gòu)建DNA重組技術(shù)的基本工具知識體系

教師引導(dǎo)學(xué)生運用思維導(dǎo)圖，構(gòu)建本節(jié)知識體系，進一步完善、優(yōu)化學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

4 教學(xué)反思

通過必修2“基因工程及其應(yīng)用”的學(xué)習(xí)，學(xué)生對基因工程已經(jīng)具有一定認(rèn)知基礎(chǔ)，倘若教師在教學(xué)中依然采取“講授法”這種單一的教學(xué)策略，必定會影響學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性，致使教學(xué)效果大打折扣。教師依據(jù)學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)、深入挖掘教材內(nèi)容之間內(nèi)隱的邏輯關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生自主開展小組探究活動，從中培養(yǎng)他們分析能力、推理能力、創(chuàng)新能力和批判性思維。