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篇1

【關(guān)鍵詞】生物學(xué) 遺傳與變異 實(shí)驗(yàn)課 教學(xué)案例

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2013）11-0180-01

對(duì)中學(xué)階段學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)遺傳變異知識(shí)不僅對(duì)理解生命現(xiàn)象，提高生物科學(xué)素養(yǎng)有積極的促進(jìn)作用，而且對(duì)整個(gè)生物學(xué)課程學(xué)習(xí)也有著基礎(chǔ)作用。不過(guò)，有關(guān)遺傳變異的教學(xué)一直是中學(xué)階段的難點(diǎn)，如何擺脫抽象、刻板、概念化的講述方式，開(kāi)發(fā)直觀、體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)案例，是課改后中學(xué)階段生物學(xué)教學(xué)改革與創(chuàng)新的方向[1]。本文筆者認(rèn)為，從現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)角度來(lái)展示遺傳變異現(xiàn)象可作為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)案例開(kāi)發(fā)的一種嘗試。

1.案例選取理論依據(jù)

選取中學(xué)生物學(xué)課程“生物技術(shù)實(shí)踐”板塊中“微生物的利用”章節(jié)，以催勉克氏菌為分析載體。催勉克氏菌系優(yōu)良的水稻根際聯(lián)合固氮菌，對(duì)羅紅霉素具有抗性。而帶有質(zhì)粒pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21的大腸桿菌，具有卡那霉素、氨芐青霉素抗性和綠色熒光的遺傳標(biāo)記，同時(shí)也攜帶無(wú)啟動(dòng)子的β-葡萄糖苷酸鎂基因（gusA），后者的表達(dá)產(chǎn)物β-葡萄糖苷酸鎂可使5-溴-4-氯-3-吲哚-B-D-葡糖苷酸（X―Gluc）分解而呈藍(lán)色。

通過(guò)接合作用，質(zhì)粒pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21導(dǎo)入受體菌催勉克氏菌，產(chǎn)生接合子。于接合子內(nèi)，轉(zhuǎn)座子mTn59usA―pgfg2121攜帶的葡萄糖苷酸酶基（無(wú)啟動(dòng)子）、卡那霉素抗性基因（有啟動(dòng)子）和2個(gè)綠色熒光蛋白基因（有啟動(dòng)子）插入到催勉克氏菌DNA中，綠色熒光蛋白、gusA及卡那霉素抗性基因的表達(dá)。由于在細(xì)菌繁殖生長(zhǎng)過(guò)程中不同基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)強(qiáng)度有差異，即啟動(dòng)子活性有別，有不同接合子形成的單菌落在含有單菌落在含有β-葡萄糖苷酸鎂底物培養(yǎng)基上水解底物的強(qiáng)度也出現(xiàn)差異，藍(lán)色深，說(shuō)明mTn59gusA-pgfp21插入的基因的啟動(dòng)子活性高，藍(lán)色淺，則相反[2]，即為展示細(xì)菌的遺傳與變異現(xiàn)象。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象

催勉克氏菌Klebsiella oxytoca，大腸桿菌AJl819/Esch-eriehia colj DH5ae/DH5α。

2.2培養(yǎng)基、抗生素及儀器

LB培養(yǎng)基組成：酵母提取物、氯化鈉各5g，蛋白胨10g，雙蒸水1000ml，121℃滅菌20min；

抗生素：卡那霉素25μg/mL，羅紅霉素100μg/mL氨芐青霉素，4℃保存。

無(wú)痰培養(yǎng)基組成：甘露醇10g、KH2PO4 g，MgSO4?7H200.4 g，NaCl 0.2g等，蒸餾水1000ml，瓊脂15-20g，115℃殺菌30min。

2.3 儀器

試管，三角燒瓶，燒杯，培養(yǎng)皿.量筒， 1.5mL離心塑料管，玻璃棒，接種環(huán)，牛角匙，酒精燈，棉花，牛皮紙，記號(hào)筆，pH試紙（pH5.5～9.0），麻繩，紗布，簽，過(guò)濾除菌器，培養(yǎng)基分裝器等實(shí)驗(yàn)室常備儀器。

2.4 親本接合方法

將FAJl819/E.coli（供體菌）和催娩克氏菌（受體菌）培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，按2：l比例在少量LB液體培養(yǎng)基中靜置培養(yǎng)24～48h，取適量涂布于含有50 μg/mL吖啶橙、25μg/mL卡那霉素、100μg/mL羅紅霉素的無(wú)氮固體培養(yǎng)基（篩選培養(yǎng)基）30℃下培養(yǎng)篩選接合子。將篩選出的真接合子、pFAJl819：：mTn59gusA-pgfp21/ E. colj DH5α（供體菌）、催勉克氏菌（受體菌）分別用滅菌牙簽點(diǎn)接預(yù)先準(zhǔn)備好的3種培養(yǎng)基：①添加25μg/Ml Km和20μg/mL X-gluc無(wú)痰培養(yǎng)基；②添加20μg/mL X-gluc的LB；③無(wú)痰培養(yǎng)基，于30℃培養(yǎng)1-2d后觀察菌體生長(zhǎng)及gusA、gfp基因產(chǎn)物表達(dá)情況。

3.結(jié)果

經(jīng)親本接合和篩選獲得真接合子，供體菌、受體菌和接合子在不同性質(zhì)培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)和顯色統(tǒng)計(jì)如下表1：

表1 不同培養(yǎng)基上供體菌、受體菌和接合子生長(zhǎng)及標(biāo)記基因表達(dá)

4.討論

正如前面所言，生物學(xué)遺傳變異教學(xué)必須更直觀、具象化，強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)式，重在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，在此過(guò)程中加深對(duì)遺傳變異知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。從本文來(lái)說(shuō)，該實(shí)驗(yàn)最大特色在于操作簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象形象性突出，易觀察。實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及到的培養(yǎng)基配置、消毒殺菌、細(xì)菌接種、震蕩、靜置培養(yǎng)、肉眼觀察等，環(huán)節(jié)清晰，各個(gè)操作均易操作。選取“微生物利用”作為案例開(kāi)發(fā)對(duì)象，就是針對(duì)細(xì)菌涉及到的抗生素抗性、綠色熒光標(biāo)記、gusA基因顯色具有易識(shí)別現(xiàn)象，因改變導(dǎo)致的表型和功能變化在短時(shí)間內(nèi)即可通過(guò)肉眼觀察，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)易于認(rèn)知和理解。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡玉華.對(duì)生物學(xué)核心概念及其內(nèi)涵的研究[J].生物學(xué)通報(bào)，2011（46）：53-56