導語：如何才能寫好一篇分子遺傳學的中心法則，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞:分子生物學 遺傳中心法則 教學主線 挑戰(zhàn)與發(fā)展

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.10.008

遺傳中心法則是分子生物學教學的重點內(nèi)容,其重要意義在于以簡明扼要的形式來表示生物的遺傳信息貯存、傳遞、表達的過程及方向。把DNA自我復(fù)制、DNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生RNA、RNA翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)從而表現(xiàn)生物的遺傳性狀這種普遍的傳遞方式,以及逆轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制等特殊的傳遞方式進行科學性的高度概括。因此遺傳中心法則應(yīng)成為分子生物學教學的一條主線,來引導整個教學過程,對于克服解決分子生物學的教學難點可以產(chǎn)生事半功倍的效果。本人在教學中對此制定了若干教學策略,發(fā)掘利用一些相關(guān)的教學資源,并采取相應(yīng)的措施加以實施。

1.教學時機的選擇

在各類教材中,關(guān)于遺傳中心法則的編排,有幾種不同的方式。有的排在DNA復(fù)制、逆轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄、翻譯等內(nèi)容之前的導言部分,有的排在上述內(nèi)容之后的總結(jié)部分,有的插在DNA復(fù)制的章節(jié)之中。這些不同的編排方式實際上體現(xiàn)了不同編者對遺傳中心法則教學時機選擇的不同看法。本人在教學中采用前后結(jié)合的方式,即在導言部分先展示遺傳中心法則的關(guān)系式,并簡要介紹其基本內(nèi)容。在講解完DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、反轉(zhuǎn)錄、RNA復(fù)制等過程之后,再次以遺傳中心法則來概括總結(jié)上述內(nèi)容。并重點強調(diào)各種物質(zhì)在遺傳信息傳遞過程中的作用及相互關(guān)系,使遺傳中心法則發(fā)揮了先頭引導和終末總結(jié)的雙重作用。

2.教學進程步驟的選擇

補充發(fā)展的遺傳中心法則包含了遺傳信息在DNA、RNA、蛋白質(zhì)這三大類物質(zhì)之間傳遞的五個過程:

這些過程的詳述內(nèi)容多數(shù)教材是以三大類物質(zhì)各自的生物合成方式編排的。按此編排順序講解,不利一點在于因為這過早涉及到逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制這兩種主要存在于病毒的傳遞方式,會影響學生對生物界最普遍、最重要的三條“生產(chǎn)線”,即DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯過程認識的連貫性。本人選擇的教學步驟是先連貫起來講解這三條最重要的“生產(chǎn)線”,闡明其普遍性意義,然后補充介紹逆轉(zhuǎn)錄和RNA復(fù)制的特殊性。這樣一方面使重點內(nèi)容更加突出,主次更加分明。另一方面也能體現(xiàn)出遺傳中心法則學說本身的歷史發(fā)展過程。

3.重點內(nèi)容知識的理解鞏固措施

遺傳中心法則所包含的內(nèi)容屬于分子生物學的范疇,抽象的名詞概念較多,往往使初學者在理解上有一定的難度?？梢圆扇∫韵麓胧﹣砜朔鉀Q:

3.1要求學生不僅能正確寫出遺傳中心法則的表示式,還幫助、要求學生能用簡要的文字說明來概括其內(nèi)容要點:①DNA分子中貯存著生物的遺傳信息,并以親代DNA為模板,通過自我復(fù)制把遺傳信息傳遞給子代DNA②DNA遺傳信息表達的第一步是以DNA為模板通過轉(zhuǎn)錄指導合成RNA,把DNA的遺傳信息傳遞給RNA③遺傳信息表達的第二步是以mRNA為模板,通過翻譯指導合成蛋白質(zhì);④某些RNA病毒能通過逆轉(zhuǎn)錄過程,以RNA為模板指導合成DNA,把RNA病毒的遺傳信息傳遞給DNA⑤某些病毒的RNA也能進行自我復(fù)制。

3.2布置一些與遺傳中心法則有關(guān)的習題,有助于加強重點內(nèi)容知識的理解鞏固:①設(shè)某一DNA分子有轉(zhuǎn)錄功能的模板鏈的堿基排列順序為:

寫出由它轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA鏈的堿基排列順序。

②假設(shè)上題轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的是一條mRNA鏈,查閱遺傳密碼表,寫出由此mRNA翻譯產(chǎn)生的蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序。

③某一病毒的RNA的堿基順序為:

寫出由它逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA單鏈及DNA雙鏈。

4.介紹與遺傳中心法則有關(guān)的人物及成果

讓學生了解一些遺傳中心法則的歷史發(fā)展過程,有助于對其科學性和重要意義的認識。本人結(jié)合教材內(nèi)容適當補充介紹一些與遺傳中心法則的建立有關(guān)的人物與成果:

(1)1958年克里克首先提出遺傳中心法則,認為DNA的遺傳信息先傳遞給一種中間模板(RNA),蛋白質(zhì)是以中間模板進行生物合成的。

(2)1961年雅各布和莫諾等人發(fā)現(xiàn)并證明了克里克所說的中間模板就是mRNA。

(3)1968年在尼倫伯格等人的多年研究下,一套生物界通用的遺傳密碼表全部破譯了,證實了從mRNA到蛋白質(zhì)的信息傳遞過程。

(4)1965年斯皮格爾曼在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了RNA復(fù)制酶,證明了RNA復(fù)制過程,使遺傳中心法則得到補充。

(5)1970年坦明和巴爾的摩發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶,證明了以RNA為模板指導DNA合成的逆轉(zhuǎn)錄過程,使遺傳中心法則又得到重要的補充和發(fā)展。

5.探索遺傳信息傳遞的其它可能性

目前的遺傳中心法則似乎還有幾筆沒有填寫的“空白”,這也是一些求知欲較強的學生往往會提出的問題?？山璐艘龑W生運用科學思維對未知領(lǐng)域大膽猜想,古往今來很多重要的科學發(fā)現(xiàn)最初也是從猜想、假說引發(fā)的。

5.1 DNA能否直接決定蛋白質(zhì)

這種猜想在遺傳中心法則提出之前就曾有過。在還未發(fā)現(xiàn)RNA是DNA到蛋白質(zhì)的中間模板之前,曾經(jīng)設(shè)想各種氨基酸是嵌入在DNA形成的“空洞”里,在DNA模板上連接成多肽鏈。后來有人在一些離體實驗中觀察到,一些抗生素,如新霉素、鏈霉素,能擾亂核糖體對mRNA的選擇和結(jié)合。受抗生素干擾的核糖體可以接受單鏈DNA分子代替mRNA分子,從而以單鏈DNA為模板翻譯出多肽鏈的氨基酸順序。另外還有人發(fā)現(xiàn),細胞核里的DNA可以直接轉(zhuǎn)移到細胞質(zhì)的核糖體上,由DNA直接決定蛋白質(zhì)的合成。

5.2 蛋白質(zhì)能否傳遞遺傳信息

克里克在提出中心法則時指出:信息從核酸到蛋白質(zhì)的傳遞是可能的,但信息不能由蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)或核酸中。也就是說,蛋白質(zhì)是遺傳信息傳遞的終點。這一觀點現(xiàn)已面臨諸多方面的挑戰(zhàn)。

5.2.1蛋白質(zhì)能否決定DNA

有人發(fā)現(xiàn)了一種被稱為Rev1DNA聚合酶的蛋白質(zhì),它可以為DNA復(fù)制提供編碼信息。研究者發(fā)現(xiàn)一些致癌物質(zhì)能破壞DNA的鳥嘌呤(G),或者破壞鳥嘌呤與胞嘧啶(C)的配對。而Revl DNA聚合酶可以以自身為模板在DNA復(fù)制鏈上加一個胞嘧啶,這個胞嘧啶無論鳥嘌呤是否在DNA模板中存在,都會被Rev1加上去。這樣在DNA下一次復(fù)制時就可以利用這條單鏈復(fù)制出與它互補的DNA新鏈。.Rev1的發(fā)現(xiàn)有兩方面的意義,一方面它是在有致癌物質(zhì)的情況下,對受損的DNA進行修復(fù)的一種新的機制。另一方面,這也許可以看作是蛋白質(zhì)可以作為DNA合成模板的啟示。

5.2.2蛋白質(zhì)能否決定RNA

RNA編輯是1986年Benne等人首先在原生動物布氏錐蟲線粒體內(nèi)的發(fā)現(xiàn)的一種新的遺傳現(xiàn)象。后來相繼發(fā)現(xiàn)高等植物,哺乳動物和病毒也有RNA編輯作用。RNA編輯是指由基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA分子。在酶的催化作用下,發(fā)生核苷酸的刪除,插入或替換,使得轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的序列不與基因的序列互補。RNA編輯對于生物來說具有校正、擴充遺傳信息和調(diào)控翻譯等重要的生物學意義。此外由于參與RNA編輯的酶屬于蛋白質(zhì)酶類,因此對于中心法則來說,也許可以在RNA蛋白質(zhì)之間加上一個反向的箭頭符號,即RNA蛋白質(zhì)。

5.2.3 蛋白質(zhì)能否復(fù)制

1997年度諾貝爾醫(yī)學生理學獎授予美國的普魯辛納,以表彰他發(fā)現(xiàn)了一種可導致瘋牛病和人類罕見的克雅氏癥的蛋白質(zhì)致病因子――普里昂蛋白。該致病因子只含蛋白質(zhì)成分,不含核酸(DNA或RNA)成分。但卻有極強的侵染性。致病型普里昂蛋白(prpsc)可誘使正常型普里昂蛋白(prpc)轉(zhuǎn)化為致病型,兩種蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)相同,但二級結(jié)構(gòu)不同,正常型prpc二級結(jié)構(gòu)中α一螺旋占40以上,幾乎不含β一折疊。而致病型prpsc含有高達50左右的β一折疊。目前對于prpsc擴增機制的研究有兩種模型學說,一種是重折疊模型,又稱模板輔助模型,另一種是晶種模型,又稱成核聚合模型,都能使prpsc以幾何級數(shù)擴增。由于prpsc擴增必須有致病型prpsc和正常型prpc的存在, 因此有人提出將這種擴增的方式稱為“自他復(fù)制”,以區(qū)別于DNA的自我復(fù)制。這一發(fā)現(xiàn)在生物科學界引起了極大的震動,其重大意義在于使人類對病原體的認識又前進了一步,認識到除了通常的細菌、病毒、霉菌、寄生蟲外,變異的蛋白質(zhì)也可傳播疾病。此外,隨著對致病型普里昂蛋白復(fù)制原理及過程的進一步研究,也許在遺傳中心法則中,蛋白質(zhì)復(fù)制這個“圈”可能得到補充。

參考文獻:

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[3]藥立波.醫(yī)學分子生物學:第3版[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2008.

篇2

熱點問題是指社會關(guān)注度極高的問題?？季V中的熱點問題一般指的就是與高中生物知識點相關(guān)聯(lián)的問題?？v觀近幾年各地高考卷，熱點問題的身影無處不在，如埃博拉病毒、HIV、諾貝爾獎等等。作為一線教師，對這些熱點問題必須有足夠的敏感性，能夠在教學的過程中作為教學資料適時的穿去。這樣，既達到了考綱要求，又能將理論與實踐有機的聯(lián)系了起來，利于學生將書本知識內(nèi)化為自身的知識，激起學生的學習興趣。

下面就對與高中生物相關(guān)的幾個熱點問題進行淺析。

1.埃博拉病毒等與人類疾病相關(guān)的病原體

埃博拉病毒是絲狀病毒科中的一種病毒，遺傳物質(zhì)為單鏈RNA，可導致埃博拉病毒出血熱，罹患此病可致人于死，包含數(shù)種不同程度的癥狀（包括惡心、嘔吐、腹瀉、膚色改變、全身酸痛、體內(nèi)出血、體外出血、發(fā)燒等），致死原因主要為中風、心肌梗塞、低血容量性休克或器官衰竭。其生物安全等級為4級（艾滋病為3級，SARS為3級，級數(shù)越大防護越嚴格）。病毒潛伏期可達2至21天，但通常只有5天至10天。埃博拉病毒主要是通過病人的血液、唾液、汗水和分泌物等途徑傳播。2014年非洲爆發(fā)此病毒疫情為有記錄以來最嚴重的埃博拉疫情。

乙肝、艾滋、SARS、禽流感、手足口病、H1N1病毒、埃博拉等等，生物進化史上總少不了這些流行病的爆發(fā)。導致與之相關(guān)的習題層出不窮。

例題：（15年重慶卷）7、2014年埃博拉病在非洲蔓延，我國派出醫(yī)療隊首次在境外組建醫(yī)院，幫助治療埃博拉疫情。

（1）研究表明，埃博拉病毒侵入機體后，通過靶向感染、破壞吞噬細胞等，使其不能暴露病毒的__________，以致感染信息不能呈遞給__________，阻止正常激活細胞免疫和體液免疫應(yīng)答過程，導致機體對該病毒的__________免疫功能下降。因此，病毒在體內(nèi)快速增殖、致病。

（2）對志愿者接種埃博拉試驗疫苗后，機體免疫系統(tǒng)能產(chǎn)生相應(yīng)抗體，還能產(chǎn)生的免疫細胞有______________________________。

（3）用埃博拉病毒的某種蛋白免疫小鼠，通過__________技術(shù)獲得雜交瘤細胞，用于生產(chǎn)單克隆抗體治療該病。

此題以埃博拉病毒為切入點，考察了必修3的免疫相關(guān)知識和選修3的單克隆抗體的制備。16年的北京卷29題依然考察了埃博拉病毒。此外，近3年如14年北京卷31題、15年北京卷第1題，15年天津卷第2題，15年浙江卷第1題等等，均涉及到了相關(guān)疾病的病原體的考察。

這些考察如果追根溯源，考察的是課本基礎(chǔ)知識。我們可以在講病毒這一章節(jié)時，介紹埃博拉病毒、艾滋病毒、流感病毒等熱點問題所涉及的病毒的相關(guān)知識，比如它們的遺傳物質(zhì)是RNA，營寄生生活，組成成分均只有核酸和蛋白質(zhì)；在中心法則這一章節(jié)，介紹這些病毒在宿主細胞內(nèi)遺傳信息的流動過程；在免疫這一章節(jié)時，介紹病毒作為抗原，進入機體后的免疫過程，涉及到的免疫細胞等；在單克隆抗體的制備這一節(jié)，介紹制備對付相應(yīng)病毒的單抗的方法。

2.諾貝爾獎

諾貝爾獎的頒發(fā)是國人以及全世界均很是關(guān)注的問題，特別是涉及一些基礎(chǔ)學科知識的時候，往往會成為考察的熱點。

諾貝爾獎官方網(wǎng)站消息，在斯德哥爾摩時間10月7日11時30分（北京時間10月7日17時30分）宣布，將2013年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予美國科學家詹姆斯-E.羅斯曼和蘭迪-W.謝克曼、德國科學家托馬斯-C.蘇德霍夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)部囊泡運輸調(diào)控機制。

例題：（14年重慶卷）6、獲2013年諾貝爾獎的科學家發(fā)現(xiàn)了與囊泡運輸相關(guān)的基因及其表達蛋白的功能，揭示了信號如何引導囊泡精確釋放運輸物。突觸小泡屬于囊泡，以下相關(guān)敘述，錯誤的是（ ）。

A.神經(jīng)元中的線粒體為突觸小泡的運輸提供了能量

B.神經(jīng)元特有的基因決定了突觸小泡的運輸方式

C.突觸前膜的特定蛋白決定了神經(jīng)遞質(zhì)的釋放位置

D.突觸小泡中運輸物的釋放受到神經(jīng)沖動的影響

這題的諾貝爾獎僅僅作為素材，解題需要學生用神經(jīng)沖動的傳遞的基本知識去分析，去解決。囊泡運輸在高中生物的知識樹上，橫向聯(lián)系會比較多，物質(zhì)運輸?shù)姆绞竭@一章節(jié)，介紹囊泡（膜泡）運輸是耗能的，不穿膜；分泌蛋白的合成與分泌這一章節(jié)介紹囊泡的來源和去路，導致的相關(guān)膜面積的變化；激素調(diào)節(jié)和神經(jīng)調(diào)節(jié)中總結(jié)哪些物質(zhì)的運輸需要用到囊泡等等。

2015年的12月10日傍晚中國科學家屠呦呦在瑞典首都斯德哥爾摩音樂廳領(lǐng)取2015年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎證書、獎?wù)隆Ｒ元剟钏谟糜诳汞懠仓委煹乃幬锴噍锼氐奶崛∩系闹卮筘暙I。這必將成為新一輪的考察熱點。我們可以在生物多樣性這里介紹青蒿素的作用及其體現(xiàn)的生物多樣性的價值；講細胞結(jié)構(gòu)這一章節(jié)時介紹瘧原蟲的相關(guān)知識；在基因表達這一章節(jié)可以以青蒿素的代謝途徑為素材挖掘相關(guān)基礎(chǔ)知識。

3.生物技術(shù)安全和倫理問題

基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術(shù)或DNA重組技術(shù)，是以分子遺傳學為理論基礎(chǔ)，將外源基因（此種生物本身沒有的基因）與合適的載體在體外構(gòu)建重組DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產(chǎn)新產(chǎn)品。

基因工程從誕生之日起，關(guān)于它的安全性問題的爭議從未停止過。除此之外的其它現(xiàn)代生物科技技術(shù)的迅猛發(fā)展也給人們的生活和倫理觀念帶來了不少的沖擊，比如設(shè)計試管嬰兒、克隆人以及2015年英國成立立法生效允許培育通過核移植技術(shù)培育“三親嬰兒”。

例題：（14年重慶卷）2、生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會關(guān)注的熱點。下列敘述，錯誤的是（ ）。

A.應(yīng)嚴格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì)

B.當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗，但不反對治療性克隆

C.反對設(shè)計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設(shè)計嬰兒