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案例二、转基因问题的情景、设备和联结教学

  转基因是一个热点问题。自20世纪70年代兴起, 80年代世界上第一例转基因植物的诞生,转基因技术已成为比较成熟的生物技术。由于其技术优势和带来的利益,世界各国都积极发展。同时各国对转基因生物的安全性表示忧虑。我国也颁布了转基因生物安全性的有关条例。利用转基因情景的创设,可以引导学生关注社会,搞好生物相关问题的复习。
1、创设遗传的物质基础情景
  转基因是将一种生物的目的基因接到另一种生物的DNA上,并使目的基因得以表达的技术。它超越了生物物种间的界限,使不同生物间的基因得以重新组合。转基因生物成功的物质基础是这些生物的遗传物质都是DNA,这样基因才可以通过一定的手段拼接到相应的DNA上。所以复习生物的遗传物质时重点复习DNA等内容。
2、创设中心法则运用的情景
  转基因的成功在于目的基因表达。教学中着重引导学生复习氨基酸来源、mRNA、DNA碱基、密码子相关等内容。
3、创设生殖、发育、育种等知识运用情景
  转基因生物种类很多,过去常见的是酵母菌、大肠杆菌等微生物。现在一般可以接到牛、羊等哺乳动物上。其乳腺细胞带有目的基因,表达后,大量的乳汁中含易提纯、有稳定生物活性的所需物质。因此又称为“动物乳腺生物反应器”。可以源源不断地提供目的基因的产物(药物蛋白质)。转基因技术将目的基因接到相应生物的受精卵内,并通过胚胎切割技术产生大量的转基因胚胎,无限繁殖,故具有成本低、周期短和效益好的优点。转基因农作物有玉米、大豆、马铃薯和棉花等。转基因技术使农作物新品种开发时间缩短。传统的育种方法,需要七八年才培育出一个新的品种,而基因工程技术使农作物品种培育时间缩短一半。
上述内容与生殖、减数分裂、动植物的个体发育问题、育种技术等内容联系。
4、创设目的基因的获取的相关知识运用的情景
  目的基因的获取,现通常方法有两种:
①通过酶切取---限制性内切酶处理。这种方法能准确的将目的基因切取下来。
②通过RNA逆转录获取DNA。获得基因后通过PCR技术对基因扩增,获得更多的基因片段。
此处的内容可以联系到高中生物中复制、逆转录酶、逆转录、碱基互补配对、酶的专一性等知识。
5、创设开放性问题情景
  转基因技术(包括转基因食品)的安全性问题,其内容主要集中在环境安全性和食用安全性两方面。环境安全性评价的核心问题是转基因生物释放到自然界后,是否会将所转基因再转移到其它生物中,会不会破坏生态环境,打破原有生物种群的动态平衡。几乎所有的农作物和动物在其分布区都存在有性繁殖相容性(可交配)的野生种和近缘种,在它们之间发生基因飘散是可能的。转基因食品的安全性问题目前还没有确定,这就引出转基因食品的检测实验。  
在模型系统的研究中,美国学者已证明,基因工程鱼的转基因能扩散到野生同类的种群中。所以在国外,基因工程鱼只能在绝对封闭的温室环境中养殖。基因工程作物中的转基因能通过花粉(风扬或虫媒)所进行的有性生殖过程扩散到其他同类作物上,这已成为事实。而这种人工组合的基因,通过转基因作物或家养动物扩散到其他栽培作物或自然界野生物种,并成为后者基因的一部分,在环境生物学上则称为“基因污染”。国外研究报道:基因工程玉米的抗除草剂基因已漂散到附近地区野生的类蜀黍植物上;基因工程油菜的抗除草剂基因也漂散到附近地区野生的芜箐植物上。野生植物污染了某些抗性基因,其后果已经造成所谓的“超级杂草”的出现。具有更强的生命力,打破自然界的稳态!
英国科学家普斯台博士的研究报告指出,经过基因改造的马铃薯对实验老鼠的肝、胃和免疫系统都会造成伤害。研究显示以基因工程技术培植的农作物可能有损于人类的健康。资料表明,一些带有抗菌基因及表达物质的转基因食品,体内细菌可能具有抗药性。
上述引用资料和开设实验,一方面使学生的知识面开阔,另一方面使学生将所学知识放在一个具体的情景中去运用。在教师的诱导下分析转基因生物引起生态危害的原因,转基因生物通过杂交使野生个体获得基因,表现出一定优势,从而导致生物间的竞争加剧,或者使食物链破坏,造成生态危机。此处可复习了稳态及其破坏原因等内容。
6、创设问题解决的情景
  转草鱼生长激素基因鲤鱼生长速度比对照鱼快140%以上。试验还证明:摄食转草鱼生长激素基因鱼对小鼠的生长、脏器发育、血液生理生化指标、繁殖能力及其后代的生长发育均无影响。转草鱼生长激素基因鲤鱼符合1993年欧洲经济发展合作组织(OECD)提出的“实质等同性”原则。
朱作言院士介绍说:将草鱼生长激素基因转移到鲤鱼身上,对鲤鱼来说是安全的;所转的基因产物为多肽,即天然存在于草鱼体内的一种蛋白质,经过加热等物理处理后,食用是安全的;不育三倍体转基因鱼不能繁殖产生后代,能及时有效地控制种群规模,对环境是安全的。
上述资料可以让学生分析转基因鱼,生长较快的原因,生长激素的生理作用,三倍体鱼获得过程及特征、三倍体转基因鲤鱼维持生态系统稳态的作用。
通过转基因创设情景,加强了现实问题与课本知识的联结。在具体的、新颖的情景中,学生进一步巩固酶、中心法则、进化、生态、多倍体育种技术等知识;而且学生关注热点的能力、分析问题、解决问题、综述的能力将得以提高。

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