本文摘要：摘要：本文作者就DNA的半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)思路提出了改進(jìn)設(shè)想，可以有效化解學(xué)習(xí)難度，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。 關(guān)鍵詞：DNA的半保留復(fù)制 實(shí)驗(yàn)證據(jù) 改進(jìn) 高中生物必修二人教版《遺傳與進(jìn)化》第三章第三節(jié)DNA的復(fù)制這一節(jié)課題中，教材第一部分介紹了克里克和沃森在
摘要：本文作者就DNA的半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)思路提出了改進(jìn)設(shè)想，可以有效化解學(xué)習(xí)難度，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。
關(guān)鍵詞：DNA的半保留復(fù)制 實(shí)驗(yàn)證據(jù) 改進(jìn)
高中生物必修二人教版《遺傳與進(jìn)化》第三章第三節(jié)DNA的復(fù)制這一節(jié)課題中，教材第一部分介紹了克里克和沃森在發(fā)表了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)的文章后，緊接著又發(fā)表了第二篇論文：提出了DNA的半保留復(fù)制的猜想。假說(shuō)作為一種對(duì)所研究對(duì)象及其規(guī)律的推測(cè)或猜想，其真?zhèn)芜�必須基于科學(xué)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，于是教材第二部分內(nèi)容就引進(jìn)了DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，由于相對(duì)較難，所以將其列為選學(xué)內(nèi)容。
但是筆者認(rèn)為這部分內(nèi)容作為科學(xué)研究常用的方法假說(shuō)-演繹法的學(xué)習(xí)是一個(gè)很好的材料，同時(shí)對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)也是意義深遠(yuǎn)。但是由于當(dāng)時(shí)科學(xué)家的思維角度不同，使得本實(shí)驗(yàn)的理解難度大大增加，而通過(guò)對(duì)教材實(shí)驗(yàn)進(jìn)行思路的轉(zhuǎn)化，既可以佐證猜想，同時(shí)也可以有效化解學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
教材文本中對(duì)該實(shí)驗(yàn)的介紹是：
第一步：科學(xué)家首先將大腸桿菌置于含15NH4CL的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)若干代，其目的是獲得雙鏈都被15N標(biāo)記的大腸桿菌。(這一效果的達(dá)成本就是基于半保留復(fù)制方式成立的基礎(chǔ)之上，同時(shí)復(fù)制代數(shù)越多，才越容易獲得雙鏈均被15N標(biāo)記的DNA,因?yàn)樽罱K也會(huì)有兩個(gè)DNA分子是單鏈被15N標(biāo)記的。相信這一操作環(huán)節(jié)必定會(huì)給學(xué)生的理解增加很大的困難，進(jìn)而影響到后面內(nèi)容學(xué)習(xí)的信心。) 然后將提取DNA并進(jìn)行密度梯度離心，記錄離心后DNA的位置(試管的最底部，密度最大)。
第二步：將經(jīng)過(guò)第一步培養(yǎng)的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含14NH4CL的培養(yǎng)基中，讓細(xì)胞分裂一次，其目的是讓DNA復(fù)制一次，如果是按照半保留復(fù)制方式進(jìn)行，則此時(shí)的DNA應(yīng)該都是一條鏈為14N,另一條鏈為15N標(biāo)記的。然后進(jìn)行提取和密度梯度離心，則條帶應(yīng)該比第一次條帶位置靠上(試管中部，密度居中)。第三步：讓大腸桿菌在14NH4CL的培養(yǎng)基中分裂兩次(DNA復(fù)制兩次)，則如果是半保留復(fù)制，則此時(shí)所得DNA應(yīng)該有兩種類(lèi)型：雙鏈都是14N的DNA;一條鏈為14N,另一條為15N的DNA。然后進(jìn)行提取和密度梯度離心，理論上應(yīng)該是出現(xiàn)兩個(gè)條帶：雙鏈都是14N的DNA條帶，位于試管的最上端(密度最小);一條鏈為14N,另一條為15N的DNA條帶,位于試管的中部(密度居中)。演繹推理與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全吻合，證明了猜想正確，即DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制。
演繹推理 密度梯度離心結(jié)果
筆者認(rèn)為，上述實(shí)驗(yàn)可以做以下改進(jìn)，降低理解的難度。第一步：將自然狀態(tài)下的大腸桿菌的DNA直接進(jìn)行提取和密度梯度離心，由于雙鏈均為14N，離心后應(yīng)該在試管的最上端獲得一個(gè)條帶(密度最小)。第二步：將大腸桿菌置于含15NH4CL的培養(yǎng)基中讓細(xì)胞分裂一次(DNA復(fù)制一次)，則此時(shí)DNA應(yīng)為一條鏈為14N,另一條為15N。然后提取DNA并進(jìn)行密度梯度離心，則試管中部應(yīng)該出現(xiàn)一個(gè)條帶(密度居中)。
第三步：讓大腸桿菌在含15NH4CL的培養(yǎng)基中分裂兩次(DNA復(fù)制兩次)，此時(shí)的DNA應(yīng)該有兩種：兩條鏈均為15N的DNA;一條鏈為14N,另一條鏈為15N的DNA。然后進(jìn)行DNA的提取和密度梯度離心，則應(yīng)該在試管中出現(xiàn)兩個(gè)條帶：試管中部條帶(密度居中)，試管最底部條帶(密度最大)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期完全一致，也可以充分的證明DNA復(fù)制的模式為半保留復(fù)制。但是實(shí)驗(yàn)操作流程要比教材所介紹的簡(jiǎn)單很多，有效化解學(xué)習(xí)難點(diǎn)。
生物老師職稱(chēng)論文投稿刊物：《中學(xué)生物教學(xué)》(Biology Teachingin Middle School)雜志創(chuàng)刊于1985年，經(jīng)國(guó)家新聞出版署批準(zhǔn)，由教育部主管，陜西師范大學(xué)主辦的中等教育類(lèi)教學(xué)期刊，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)期刊：ISSN1005-2259,國(guó)內(nèi)統(tǒng)一刊號(hào)：CN61-1256/G4,郵發(fā)代號(hào)：52-124，綜合影響因子:0.015，復(fù)合影響因子:0.034。
演繹推理 密度梯度離心結(jié)果
新一輪的生物課程改革要求培養(yǎng)學(xué)生的生物核心素養(yǎng)：即生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究以及社會(huì)責(zé)任。本節(jié)課內(nèi)容的創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)可以很好的激發(fā)學(xué)生的批判性思維，形成科學(xué)思維習(xí)慣，領(lǐng)悟科學(xué)探究的一般過(guò)程，感受到結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的生命觀念，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)展的艱難、科學(xué)探究方法的重要、科學(xué)與技術(shù)的密切聯(lián)系，從而擔(dān)負(fù)起一定的社會(huì)責(zé)任。
參考文獻(xiàn)：
楊術(shù)芹. 模擬實(shí)驗(yàn),化難為易——從密度梯度模擬實(shí)驗(yàn)到DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證據(jù)[J]. 中學(xué)生物教學(xué), 2017, 000(011):41-42.
王鳳榮. DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)及例題分新[J]. 考試(高考理科版), 2007, 000(0Z1):114-115.
作者：張小勇 李珍珍
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