基因工程教学中一道好题的运用

马琴

摘 要：人教版高中生物选修三第一个专题是《基因工程》，对于刚学完选修1的高二学生来说，理解有困难，通过一道题的综合运用，能够很好地突破学生的思维难点，达到较好的教学效果.

关键词：基因工程;限制酶;抗性基因;培养基筛选

人教版高中生物选修三第一个专题是《基因工程》，对于刚学完选修1的高二学生来说，理解有困难，尤其是前两节基因工程的基本工具和操作程序，新概念多而抽象，学生听讲之后即使理解了，做题却无从下笔，很容易使初学者产生挫败感，甚至放弃选修三的学习.如何在课堂教学中帮助学生突破难点，是每一位一线教师值得思考的问题.

笔者在实际教学中，除了利用多媒体课件、自制的DNA双螺旋结构模型以及让学生模拟制作之外，通过一道题的综合运用，很好的突破了学生的思维难点，达到了较好的教学效果.题干如下：

【例题】基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选.已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—.

【问题一】请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端，目的基因两侧被限制酶Ⅱ 切割后所形成的黏性末端，在DNA连接酶作用下，上述两种不同限制酶切割后的片段是否可以连接？

【运用】在学完第一节基本工具的分子手术刀和分子缝合针后，让学生通过画图理解“黏性末端”这个概念，并且通过观察发现不同的限制酶切割之后，也可能得到相同的黏性末端，从而可以拼接起来.

【问题二】图1中GeneⅠ为氨苄青霉素抗性基因，GeneⅡ为四环素抗性基因，根据图示判断下列操作正确的是 （ ）

A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割

B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

C.质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割

D.质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割

【运用】在分子運输车内容的学习中，学生知道作为基因工程的载体要有标记基因，目的是便于检测.通过第二问的练习，检测了学生有没有掌握这个知识点.

【问题三】科学家将重组质粒导入原本没有这两种抗性基因的大肠杆菌，但在实际操作中可能大肠杆菌中没有导入质粒，也可能导入的是普通质粒，利用选修1微生物培养的知识，如何对这三种情况进行判断？

【运用】学生只是记住作为载体应该满足的条件，但并不理解为什么通过标记基因可以进行筛选，该问题的设计就是帮助学生解决这个疑问.学生刚学完选修1，已经掌握了利用选择培养基来分离菌种的知识，通过小组的合作探究可以解决这个问题.学生通过解决这个问题对于标记基因是如何起到检测作用有了深刻的理解，并且，学生通过相互交流探讨解决了一个问题，有一种跳起来摘到桃子的感觉.

【问题四】基因工程最终目的是将重组质粒导入受体细胞并且让目的基因表达预期的性状，你们上面的操作可以判断出这三种情况，但是你们有没有得到导入重组质粒的大肠杆菌呢？想一想，我们应该如何操作才能够得到导入重组质粒的大肠杆菌呢？

学生听明白教师的问题后，陷入了沉思.

【问题五】为了检测上述重组质粒是否导入原本无没有这两种抗性基因的大肠杆菌，将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养，得到如图2的菌落.再将灭菌绒布按到培养基上，使绒布面沾上菌落，然后，将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图3的结果（空圈表示与图2对照无菌落的位置）.与图3空圈相对应的图2中的菌落表现型是，图3结果显示，多数大肠杆菌导入的是.

在学生对问题四苦苦思索而不得其解的情况下，抛出问题五，大部分学生顺着题意可以做出来，这个题解决了，问题四也就迎刃而解了.

教师利用这个习题层层设计问题，帮助学生理解了抽象的工具和操作程序，使学生不仅知其然，而且知其所以然，对基本概念有了深刻透彻的理解.也让学生认识到基因工程实际操作的复杂性，无形中对学生进行了情感教育.课堂上教师的职能只是对学生提出问题，搭建平台，问题的解决或者是学生自主思考得出或者是小组合作探究得出，真正发挥了学生课堂的主体作用.教师在利用这个习题训练时，可以结合学生的整体水平做出取舍，比如重点班可以跳过问题一直接思考问题二，问题五的引出视学生思考的程度而定.本题也可在高三一轮复习中运用，以此作为一个线索进行基因工程内容的复习回顾.