基因工程教學中一道好題的運用

馬琴

摘 要：人教版高中生物選修三第一個專題是《基因工程》，對于剛學完選修1的高二學生來說，理解有困難，通過一道題的綜合運用，能夠很好地突破學生的思維難點，達到較好的教學效果.

關鍵詞：基因工程;限制酶;抗性基因;培養基篩選

人教版高中生物選修三第一個專題是《基因工程》，對于剛學完選修1的高二學生來說，理解有困難，尤其是前兩節基因工程的基本工具和操作程序，新概念多而抽象，學生聽講之后即使理解了，做題卻無從下筆，很容易使初學者產生挫敗感，甚至放棄選修三的學習.如何在課堂教學中幫助學生突破難點，是每一位一線教師值得思考的問題.

筆者在實際教學中，除了利用多媒體課件、自制的DNA雙螺旋結構模型以及讓學生模擬制作之外，通過一道題的綜合運用，很好的突破了學生的思維難點，達到了較好的教學效果.題干如下：

【例題】基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選.已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—.

【問題一】請畫出質粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端，目的基因兩側被限制酶Ⅱ 切割后所形成的黏性末端，在DNA連接酶作用下，上述兩種不同限制酶切割后的片段是否可以連接？

【運用】在學完第一節基本工具的分子手術刀和分子縫合針后，讓學生通過畫圖理解“黏性末端”這個概念，并且通過觀察發現不同的限制酶切割之后，也可能得到相同的黏性末端，從而可以拼接起來.

【問題二】圖1中GeneⅠ為氨芐青霉素抗性基因，GeneⅡ為四環素抗性基因，根據圖示判斷下列操作正確的是 （ ）

A.目的基因和質粒均用限制酶Ⅱ切割

B.目的基因和質粒均用限制酶Ⅰ切割

C.質粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

D.質粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

【運用】在分子運輸車內容的學習中，學生知道作為基因工程的載體要有標記基因，目的是便于檢測.通過第二問的練習，檢測了學生有沒有掌握這個知識點.

【問題三】科學家將重組質粒導入原本沒有這兩種抗性基因的大腸桿菌，但在實際操作中可能大腸桿菌中沒有導入質粒，也可能導入的是普通質粒，利用選修1微生物培養的知識，如何對這三種情況進行判斷？

【運用】學生只是記住作為載體應該滿足的條件，但并不理解為什么通過標記基因可以進行篩選，該問題的設計就是幫助學生解決這個疑問.學生剛學完選修1，已經掌握了利用選擇培養基來分離菌種的知識，通過小組的合作探究可以解決這個問題.學生通過解決這個問題對于標記基因是如何起到檢測作用有了深刻的理解，并且，學生通過相互交流探討解決了一個問題，有一種跳起來摘到桃子的感覺.

【問題四】基因工程最終目的是將重組質粒導入受體細胞并且讓目的基因表達預期的性狀，你們上面的操作可以判斷出這三種情況，但是你們有沒有得到導入重組質粒的大腸桿菌呢？想一想，我們應該如何操作才能夠得到導入重組質粒的大腸桿菌呢？

學生聽明白教師的問題后，陷入了沉思.

【問題五】為了檢測上述重組質粒是否導入原本無沒有這兩種抗性基因的大腸桿菌，將大腸桿菌在含氨芐青霉素的培養基上培養，得到如圖2的菌落.再將滅菌絨布按到培養基上，使絨布面沾上菌落，然后，將絨布按到含四環素的培養基上培養，得到如圖3的結果（空圈表示與圖2對照無菌落的位置）.與圖3空圈相對應的圖2中的菌落表現型是，圖3結果顯示，多數大腸桿菌導入的是.

在學生對問題四苦苦思索而不得其解的情況下，拋出問題五，大部分學生順著題意可以做出來，這個題解決了，問題四也就迎刃而解了.

教師利用這個習題層層設計問題，幫助學生理解了抽象的工具和操作程序，使學生不僅知其然，而且知其所以然，對基本概念有了深刻透徹的理解.也讓學生認識到基因工程實際操作的復雜性，無形中對學生進行了情感教育.課堂上教師的職能只是對學生提出問題，搭建平臺，問題的解決或者是學生自主思考得出或者是小組合作探究得出，真正發揮了學生課堂的主體作用.教師在利用這個習題訓練時，可以結合學生的整體水平做出取舍，比如重點班可以跳過問題一直接思考問題二，問題五的引出視學生思考的程度而定.本題也可在高三一輪復習中運用，以此作為一個線索進行基因工程內容的復習回顧.