“克里克對遺傳學的貢獻”及其對科學素養培養的啟示

　　摘 要： 本文主要通過“克里克對遺傳學的貢獻”讓學生體會到科學研究方法、堅定的毅力和良好合作交流對科學研究成功的重要性，體會到良好科學素養是科學家取得成功的關鍵。通過“克里克對遺傳學的貢獻”的教學讓學生能夠更好地理解科學素養的養成對學生的學習和個人素養的發展具有重要意義。
　　關鍵詞： “克里克對遺傳學的貢獻” 科學方法運用 科學素養培養
　　
　　1953年沃森和克里克共同提出了DNA分子的雙螺旋結構模型，標志著生物學進入分子生物學階段。從此克里克和生物學結下了不解之緣，相繼在DNA分子復制和中心法則的提出都做出了重要的貢獻，這引起了我的極大興趣，想探究一下為什么克里克會取得如此大的成績，能為生物學的發展做出重要的貢獻。下面就結合“克里克對遺傳學的貢獻”來共同體會科學方法運用和科學素養培養的重要性。
　　1.克里克在遺傳學研究中科學方法的運用及其貢獻
　　1.1 克里克運用模型構建的研究方法提出了DNA分子雙螺旋結構。
　　克里克和沃森在利用威爾金斯和富蘭克林的DNA衍射圖譜的基礎上嘗試運用模型構建的方法對DNA分子結構進行研究。他們嘗試構建了三螺旋和雙螺旋結構模型，在這些模型中，堿基位于雙螺旋的外部。但這些模型很快被后來的研究否定了。但他們并沒有放棄，又重新構建了磷酸—脫氧核糖骨架排列在螺旋外部，堿基安排在螺旋內部的雙螺旋，并確定了A與A配對、T與T配對、G與G配對、C與C配對。這一模型的構建已經接近DNA的真實結構，但在一次偶然的機會他們了解了查哥夫有關堿基間的配對規律，并及時對模型進行了調整，最終構建出了DNA分子的雙螺旋結構，并進一步通過X射線衍射證明了DNA雙螺旋結構的正確性。DNA分子雙螺旋結構的提出標志著生物學進入分子生物學階段。1962年，克里克、沃森和威爾金斯三人因DNA分子雙螺旋結構的提出共同獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
　　1.2克里克通過科學假說提出了DNA分子的“半保留復制”。
　　克里克和沃森在提出雙螺旋結構的同時，提出了DNA分子自我復制的假說：DNA分子在復制時，DNA分子的雙螺旋將解開，互補的堿基之間的氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復制的模板，游離的脫氧核苷酸依據堿基互補配對原則，通過形成氫鍵，結合到作為模板鏈的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中，都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此，這種復制方式被稱為半保留復制。這種半保留復制機制得到科恩伯格（A.Korberg）、梅塞爾森（M．Meselson）和泰勒（J.H.Taylor）等人的證實。
　　1.3克里克通過“連接物假說”提出了“中心法則”。
　　1957年，克里克提出了DNA分子遺傳信息流向的問題，他指出DNA分子不但可以通過復制向子代傳遞遺傳信息，而且在DNA與蛋白質之間，RNA可能是中間體。1958年他又指出，在作為模板的RNA同把氨基酸攜帶到蛋白質肽鏈的合成之間可能存在著一個中間受體。根據這些推論，他發表了《論蛋白質的合成》一文，提出了著名的連接物假說，討論了核酸中堿基順序同蛋白質中氨基酸順序之間的線性對應關系，并詳細地闡述了中心法則。
　　克里克所設想的受體很快被證明為是tRNA。1961年，雅可布（F.Jacob）和莫諾（J.Monod）證明在DNA同蛋白質之間的中間體是mRNA。隨著遺傳密碼的破譯，到20世紀60年代基本上揭示了蛋白質的合成過程。這樣就得到中心法則的最初的基本形式。
　　克里克在提出中心法則時，根據當時有限的資料，把中心法則的公式表述為“DNA—RNA—蛋白質”，并且認為中心法則的一個基本特征是遺傳信息流是從核酸到蛋白質的單向信息傳遞．而且這種單向信息流是永遠不可逆的。然而．通過1960年到1970年這10年的研究，坦明（H.Temin）和巴梯摩爾（D.Batimore）等發現并證實了反轉錄酶的存在，使反轉錄現象得到了公認，中心法則就得到了修正和完善。
　　2.克里克的貢獻對學生科學素養培養的啟示
　　2.1科學研究的成功取決于科學方法運用。
　　科學方法的運用是科學成功的重要基礎。沃森和克里克在DNA分子結構的研究中運用了多種科學方法，而模型構建是他們采取的主要方法。模型構建方法貫穿于他們研究工作的全過程，是多種方法中最基本、最主要的方法。模型構建方法把認識對象作為一個比較完整的形象表示出來，從而使問題簡明扼要，以便窺見其本質。運用模型構建方法時，沃森和克里克能夠有意識地與X 射線衍射技術資料相結合，綜合地進行分析，這是他們的創造，其成效是顯著的。沃森和克里克將多種方法有機聯系起來，相互結合、相互補充，構成整體，最后用模型完整地呈現出來。
　　科學假說是克里克在科學研究中運用的另一基本科學方法?？茖W假說是人們根據已有科學知識和新的科學事實對所研究的問題作出的猜測性陳述?？茖W假說對科學問題的研究常常起著一種綱領性的作用，是人們將認識從已知推向未知，進而變未知為已知的必不可少的思維方法，是科學發現的一種重要形式。科學理論發展的歷史就是假說的形成、發展和假說之間的競爭、更迭的歷史。
　　人們在日常生活和科學研究活動中，常常會遇到各種各樣的疑難問題。有些難題憑借已有的科學知識就能夠做出令人滿意的正確解釋。但是也有一些難題，僅憑已有的科學知識不足以做出滿意的解釋，甚至無法做出解釋。這時候，人們就需要通過猜想、推測做出試探性的解釋?？死锟艘訢NA分子結構為事實材料，猜測DNA分子復制時，雙螺旋結構將解開，以解開的每一條鏈為模版合成子鏈DNA，由于新合成的每個DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條母鏈，把其稱為半保留復制，這就是DNA分子復制假說。這一假說在科學研究中得以證實，并發展成為科學理論。
　　中學生物學教學不僅要向學生傳授系統的生物學知識，而且要教會學生科學的研究方法。因此，我們必須充分利用和深入挖掘教材中關于科學假說的教學因素，因勢利導，創設情境，讓學生沿著科學假說的思路，主動探索和發現。這樣，既能加深學生對所學知識的理解，又可讓學生體驗科學家創造性思維的全過程和探索科學奧秘的艱苦勞動，提高學生分析問題和解決問題的能力。
　　2.2科學成功依賴于科學家堅持“發展的觀點”及堅持不懈的毅力。
　　生物學的發展，凝結了科學家艱辛的勞動。沒有堅韌不拔的毅力和不畏艱險的精神，是不可能取得成功的?？死锟藰嫿ǖ腄NA分子結構經過了多次模型修正，才得出科學的結論。中心法則的完善也是一個不斷修正的過程?？死锟颂岢龅闹行姆▌t，由“DNA→RNA→蛋白質”到最終的“①RNA→RNA（復制）；②RNA→DNA（反向轉錄）；③RNA→蛋白質”，體現了一個假說不斷得到修正、更新和發展的過程。人們的認識就是在這種不斷提出假說、驗證假說、修正假說的過程中逐步深化，逐漸接近客觀真理的。通過介紹克里克的科學研究過程，培養學生堅持不懈、持之以恒的毅力。為學生能夠在今后的學習和工作中能夠具有堅毅的品質，更好地學習和工作奠定基礎。
　　2.3通過克里克的科學研究過程培養學生團結協作、合作交流的意識。
　　科學的發展，離不開科學家的合作交流。沃森和克里克提出DNA分子的雙螺旋結構模型，是科學家合作交流的典范?？茖W研究要善于運用前人的研究成果，要善于與他人交流溝通，要善于與人合作。DNA分子雙螺旋結構的研究中，沃森和克里克吸收了物理學家威爾金斯、富蘭克林的一些成果，多人合作，共同發現了DNA分子雙螺旋結構。為此，1962年沃森、克里克、威爾金斯三人共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。
　　學生學習中有很多時候需要合作交流，實驗中的合作、探究中的合作、調查中的合作等。在合作學習過程中，不同層次的學生學會了表達自己的見解，學會了理解他人的見解，學會了相互接納、辯論、互助，不斷地對自己和別人的看法進行反思和評判。通過合作，不同層次的學生都可以看到問題的不同側面和解決途徑，從而對知識產生新的洞察，對教材產生深層認識，獲得最佳的方法。在教學中，運用克里克等科學家的科學研究典例，培養學生團結協作、合作交流、合作學習。讓學生能夠深刻地體會到成功需要集體的智慧和力量，使他們具有團隊合作交流的意識，以便他們在今后的學習和工作中能夠更好地發揮自己的作用，更好地實現自我的價值。
　　
　　參考文獻：
　　［1］朱正威，趙占良.生物必修2·遺傳與進化［M］. 北京：人民教育出版社，2009.
　?。?］趙占良.人教版高中生物課標教材中的科學方法體系［J］.中學生物教學，2007，（3）.
　?。?］張 慧.命運的螺旋帶來的啟示［J］. 經濟與社會發展，2004，（11）.
　?。?］刁生富.中心法則與現代生物學的發展［J］. 自然辯證法研究，2000，（9）
　?。?］趙占良．試論提升學生的生物學理解力［J］．課程·教材·教法， 2003，（1）
　?。?］鄭東和.生物史教育在培養學生科學素養中的應用及其滲透策略［J］.教育導刊，2006， （10）.