封面照片說明

3.2 DNA重組技術的基本工具

通過必修2“基因工程及其應用”學習，學生對“DNA重組技術的基本工具”已具有一定認知基礎，因此，教師主要依據學生原有認知結構、教材內容之間內隱的邏輯關系，創設問題串引領學生思考。教師處理策略是：學生依據教師創設的問題串，閱讀教材，各小組之間相互交流、討論相關問題，提出新問題；教師針對學生提出的問題，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、補充、完善。

3.2.1 限制性核酸內切酶——分子手術刀

教師提出一系列問題：① 限制酶主要從哪種生物體內提?。空埪撓凳删w侵染大腸桿菌實驗，推測這類酶存在于大腸桿菌體內有什么作用？② 限制酶切割的是哪種化學鍵？③ 限制酶具有什么特點？依據該特點，談談如何理解“限制”一詞？④ 限制酶切割方式有哪些？它們分別產生的結果是什么？對于問題①，教師在各小組推測的基礎上補充、完善：由于細菌等單細胞生物結構簡單，不像高等動物那樣具有免疫系統，因此它們只能通過限制酶來切割、破壞病毒注入的外源DNA，進而達到保護自身的目的，這也是限制酶主要從細菌等原核生物提取而不是從人等高等動物提取的原因。在學生明確細菌的保護機制后，教師要求學生繼續推測細菌其限制酶不切割自身DNA的原因，以強化學生推理能力、批判性思維。教師繼續揭示“限制”一詞的實質以強化學生對限制酶特性的理解（限制實質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、啟發學生運用思維地圖中的起泡圖構建限制酶相關知識，以降低學生記憶難度，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？它們之間有什么區別？學生相互補充、完善以上問題答案后，教師引導、啟發學生設計相應的表格就“DNA連接酶”相關知識及其與DNA聚合酶的區別進行歸納、比較，以優化、完善學生認知結構（表1、2）。

3.2.3 基因進入受體細胞的載體——分子運輸車

載體必須具備的條件是本節教學的難點，筆者主要以學生熟知的“大腸桿菌生產人胰島素實例”為載體，創設問題串引領學生思考、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 為什么構建人胰島素基因表達載體時，人們選用的是大腸桿菌體內的質粒，而不是霍亂弧菌體內的質粒？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“標記基因”這一抽象條件，筆者主要通過例題，引領學生思考、討論，以使他們明確標記基因在基因表達載體中的作用、目的。

圖2是將人的生長激素基因導入細菌B（大腸桿菌）體內制造工程菌的示意圖，已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。下列說法不正確的是（ ）

A. 基因表達載體的構建用到限制酶與DNA連接酶

B. 將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌

C. 將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環素的培養基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌

D. 目的基因成功導入的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養基上生長

學生明確以上問題答案后，教師繼續追問：“質粒都可以充當基因工程的載體”這句話對嗎？教師在學生回答的基礎上補充、完善，并給予評價，以深化學生批判性思維。最后，教師小結載體必須具備的4個條件，并理清它們之間內隱的邏輯關系，以深化學生對這部分內容的理解：質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確插入及基因表達載體的正常構建（基因表達載體構建是基因工程的核心程序）；載體上的標記基因能幫助人們準確確定目的基因是否成功導入受體細胞（基因表達載體成功導入受體細胞是目的基因得以表達的前提）；基因表達載體成功導入受體細胞后，只有自身對受體細胞沒有毒害作用，才能其在受體細胞里穩定保存、復制，進而保證目的基因正常表達，達成獲取生物新類型和生物新產品的目的（目的基因的保存是復制的基礎，兩者是新的生物性狀得以體現、新的生物產品得以量化的前提）。

3.3 構建DNA重組技術的基本工具知識體系

教師引導學生運用思維導圖，構建本節知識體系，進一步完善、優化學生認知結構。

4 教學反思

通過必修2“基因工程及其應用”的學習，學生對基因工程已經具有一定認知基礎，倘若教師在教學中依然采取“講授法”這種單一的教學策略，必定會影響學生學習主動性、積極性，致使教學效果大打折扣。教師依據學生原有認知結構、深入挖掘教材內容之間內隱的邏輯關系，引導學生自主開展小組探究活動，從中培養他們分析能力、推理能力、創新能力和批判性思維。