莫日根， 邢萬金， 范麗菲， 哈 達(dá)， 哈斯阿古拉

(內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010021)

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科學(xué)史引導(dǎo)的分子生物學(xué)教學(xué)架構(gòu)和實(shí)踐

莫日根， 邢萬金， 范麗菲， 哈 達(dá)， 哈斯阿古拉

(內(nèi)蒙古大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010021)

以“中心法則”為主線，把分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容構(gòu)架為 “中心法則”與生物大分子結(jié)構(gòu)功能，DNA復(fù)制與損傷修復(fù)和轉(zhuǎn)座，轉(zhuǎn)錄調(diào)控，翻譯調(diào)控，分子操作與合成生物學(xué)5個(gè)模塊。實(shí)踐了以科學(xué)史引導(dǎo)的分子生物學(xué)教學(xué)模式，即通過講述分子生物學(xué)重要事件的來龍去脈來闡述分子生物學(xué)基本理論?？茖W(xué)史引導(dǎo)的教學(xué)模式提升課程趣味性，使學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)基本理論，啟發(fā)學(xué)生掌握每個(gè)理論背后的科學(xué)思想和邏輯推理，有助于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。

分子生物學(xué)；中心法則；科學(xué)史；教學(xué)

在萬眾創(chuàng)新時(shí)代，培養(yǎng)創(chuàng)新人才是高校的核心任務(wù)。為了提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新潛質(zhì)、提高教學(xué)水平，我們采取了很多措施。在研究型生物學(xué)大實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建[1-2]、教學(xué)方法的改革[3]、遺傳學(xué)教學(xué)內(nèi)容的架構(gòu)[4]、以科研促進(jìn)教學(xué)[5]以及“生物學(xué)基地”班建設(shè)[6]等方面有獨(dú)到的觀點(diǎn)和看法。關(guān)于科學(xué)史在生物學(xué)教學(xué)中的作用國(guó)內(nèi)有些報(bào)道[7]，但還未見以科學(xué)史統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)課程的教學(xué)改革和實(shí)踐。以“科學(xué)史引導(dǎo)的分子生物學(xué)教學(xué)”為關(guān)鍵詞，百度學(xué)術(shù)搜索到3300多篇相關(guān)論文，然而，仔細(xì)查閱前23頁論文(230篇)后發(fā)現(xiàn)，沒有一篇論文中同時(shí)出現(xiàn)“科學(xué)史”和“分子生物學(xué)教學(xué)”兩個(gè)關(guān)鍵詞；更沒有一篇探討用科學(xué)史統(tǒng)領(lǐng)分子生物學(xué)教學(xué)改革和實(shí)踐的論文。在分子生物學(xué)教學(xué)中，近年來我們所嘗試的教學(xué)策略是：首先，梳理分子生物學(xué)授課主線，架構(gòu)核心教學(xué)內(nèi)容；其次，從重要科學(xué)假設(shè)和發(fā)現(xiàn)開始，按時(shí)間循序漸進(jìn)地、系統(tǒng)地講述關(guān)鍵科學(xué)實(shí)驗(yàn)和其背后的故事；最后總結(jié)相應(yīng)的重要理論。

1　分子生物學(xué)教學(xué)內(nèi)容架構(gòu)和主線的梳理

分子生物學(xué)(molecular biology)是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學(xué)。主要通過研究復(fù)雜生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及生物合成來闡明各種生命現(xiàn)象的共同本質(zhì)。由于最重要的生物大分子是核酸和蛋白質(zhì)，因此揭示核酸(DNA和RNA)與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能及其相互關(guān)系就成為分子生物學(xué)的核心內(nèi)容。核酸與蛋白質(zhì)最主要的功能關(guān)系是DNA轉(zhuǎn)錄RNA、RNA翻譯蛋白質(zhì)，即“中心法則”。分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該以“中心法則”為主線，從基因概念開始，討論遺傳物質(zhì)DNA結(jié)構(gòu)、與其功能的結(jié)合以及DNA復(fù)制、損傷與修復(fù)途徑和調(diào)控，遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄為RNA的機(jī)制及其調(diào)控、RNA分子結(jié)構(gòu)和功能，RNA分子攜帶的信息翻譯為蛋白質(zhì)的調(diào)控、后者的結(jié)構(gòu)與功能的相適應(yīng)等問題。分子生物學(xué)還包括合成生物學(xué)、分子生物學(xué)研究基本方法和新方法及其應(yīng)用等內(nèi)容。分子生物學(xué)教學(xué)可以從5個(gè)角度闡述“中心法則”的分子事件及其生物學(xué)意義，即架構(gòu)成5個(gè)教學(xué)內(nèi)容模塊：模塊1闡述“中心法則”及其組成分子的結(jié)構(gòu)和功能，即DNA、RNA和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能；模塊2講述“中心法則”中遺傳物質(zhì)DNA復(fù)制，DNA損傷修復(fù)與轉(zhuǎn)座調(diào)控和基因組學(xué)；模塊3陳述“中心法則”中遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)錄到RNA分子的過程和其調(diào)控，包括原核和真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控；模塊4闡述“中心法則”中遺傳信息由RNA密碼子翻譯為蛋白質(zhì)的過程及其調(diào)控；模塊5講述合成生物學(xué)和分子生物學(xué)基本技術(shù)和新興方法論。詳細(xì)章節(jié)內(nèi)容和課時(shí)分配見表1。

2　科學(xué)史能夠提高課程趣味性和啟發(fā)性

如何提高諸如生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等在細(xì)胞與分子層面上闡述生命奧秘的“微觀”課程教學(xué)的趣味性和啟發(fā)性是生命科學(xué)教學(xué)中困擾教師的一個(gè)普遍問題。分子生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)、發(fā)展快速的學(xué)科。每個(gè)理論或假說都來自實(shí)驗(yàn)，而每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有其獨(dú)特的故事?；诜肿由飳W(xué)學(xué)科特征和教學(xué)需要，我們嘗試了用科學(xué)史引導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)模式，即通過科學(xué)故事來引領(lǐng)分子生物學(xué)基本理論、新理論的產(chǎn)生以及后來的驗(yàn)證等內(nèi)容的講述。這樣的教學(xué)模式有如下好處：1)能夠讓學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)分子生物學(xué)理論；2)學(xué)生通過故事更容易記住課程內(nèi)容；3)激發(fā)學(xué)生對(duì)該門課程以及科學(xué)研究的興趣，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)；4)使學(xué)生了解每個(gè)理論背后科學(xué)家的科學(xué)思想和邏輯推理，初步建立科學(xué)思想和方法論；5)有助于學(xué)生勵(lì)志，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)大目標(biāo)。

3　科學(xué)史引領(lǐng)的分子生物學(xué)教學(xué)實(shí)踐

3.1如何講好DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)？

分子生物學(xué)的誕生依賴于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的解析，DNA雙螺旋理論既揭示了遺傳的分子機(jī)理，即遺傳物質(zhì)DNA的復(fù)制，也解決了轉(zhuǎn)錄機(jī)制。講好DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以及其生物學(xué)意義在分子生物學(xué)教學(xué)中非常重要。所以，我們嘗試從DNA的發(fā)現(xiàn)開始，按時(shí)間循序漸進(jìn)地、系統(tǒng)地陳述發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的故事，進(jìn)而討論雙螺旋結(jié)構(gòu)和其生物學(xué)意義。

表1 本科分子生物學(xué)5個(gè)教學(xué)模塊與學(xué)時(shí)分配Table 1 Five teaching domains of molecular biology and credit hour allocation

首先，向?qū)W生介紹DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)不是突發(fā)事件，是很多他人研究成果積累基礎(chǔ)上由Watson和Crick完善和發(fā)展的。早在1868年瑞士科學(xué)家Miescher從外科手術(shù)丟棄的繃帶所含白細(xì)胞核中分離了一種含磷物質(zhì)，稱之為核素(nuclein)，并認(rèn)為該物質(zhì)與遺傳有關(guān)[8]，是今天的DNA。1944年退休后的美國(guó)科學(xué)家Avery通過細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明了DNA是遺傳物質(zhì)[9]。之后，出生于烏克蘭的科學(xué)家Chargaff和他同事對(duì)DNA的結(jié)構(gòu)開始感興趣，并于1950年發(fā)現(xiàn)DNA中A的含量與T相近，而G的含量與C相近，這個(gè)規(guī)律與物種無關(guān)，與環(huán)境無關(guān)，與年齡也無關(guān)，這就是所謂的“Chargaff定律之一”[10]；接著 Chargaff還發(fā)現(xiàn)兩條DNA鏈的AT和GC含量不同，意味著A，T，G，C的含量在不同物種也不同，這是“Chargaff定律之二”[11]，使得科學(xué)家們更加堅(jiān)定地相信DNA是遺傳物質(zhì)因?yàn)锳，T，G和C含量的多樣性為遺傳與變異提供了更多的選擇。有趣的是，Chargaff在劍橋大學(xué)訪問期間向Watson和Crick談到他的“Chargaff定律”，為Watson和Crick推導(dǎo)出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)提供了有力的幫助。1953年初，獲兩次諾貝尓獎(jiǎng)的化學(xué)家Pauling和他的同事在Watson和Crick之前，提出了DNA三螺旋結(jié)構(gòu)[12]，并認(rèn)為三螺旋結(jié)構(gòu)的骨架是磷酸二酯鍵形成。利用這些重要發(fā)現(xiàn)，1953年Watson和Crick與Wilkins結(jié)合Franklin的DNA在溶液里的X-光衍射圖，即著名的Photo 51，才解析了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)[13]。DNA雙螺旋模型認(rèn)為：1)DNA雙螺旋是右手螺旋，由兩個(gè)反向平行排列的單鏈DNA構(gòu)成；2)脫氧戊糖和磷酸基團(tuán)之間的磷酸二酯鍵形成DNA鏈的骨架，在雙螺旋的外側(cè)；3)一條鏈上的A(或T)和G(或C)與另一條鏈上的T(或A)和C(或G)配對(duì)，之間分別形成2和3個(gè)氫鍵，位于雙螺旋的內(nèi)側(cè)，是維持兩條反向排列的單鏈DNA的內(nèi)在力，這部分是Watson和Crick的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，Watson、Crick和Wilkins分享了1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。顯然，陳述DNA的發(fā)現(xiàn)、證實(shí)DNA為遺傳物質(zhì)、Chargaff定律、DNA三螺旋結(jié)構(gòu)以及Franklin的Photo 51之后，以Watson和Crick(1953年)的論文，很容易總結(jié)出雙螺旋結(jié)構(gòu)特征及其深遠(yuǎn)的生物學(xué)意義。以上是我們講解DNA結(jié)構(gòu)功能的策略和流程。

3.2DNA復(fù)制和“中心法則”的講解

Watson和Crick的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型暗示，在DNA復(fù)制過程中兩條鏈的一條可能為合成新DNA單鏈的模板。隨即，科學(xué)家們提出3種可能DNA復(fù)制模型：半保留復(fù)制(semiconservative replication)、全保留復(fù)制(conservative replication)和分散復(fù)制(dispersive replication)。到底哪個(gè)對(duì)呢？以回答這個(gè)問題為目標(biāo)，向?qū)W生介紹Mesleson和Stahl在1957年進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。首先，他們?cè)诤小爸亍?5N的培養(yǎng)基上把大腸桿菌培養(yǎng)多代，使其兩條DNA鏈都被放射性15N所標(biāo)記，而這種DNA在氯化銫密度梯度離心場(chǎng)里，相對(duì)比“輕”14N重。把兩條鏈都被15N所標(biāo)記的大腸桿菌(0代)，轉(zhuǎn)入含有“輕”14N的培養(yǎng)基培養(yǎng)，培養(yǎng)1代和2代后取樣，提取DNA，并用氯化銫密度梯度離心來分別分離這些DNA。假如半保留復(fù)制是正確的，那么0代的兩條DNA都為“重”15N標(biāo)記，氯化銫密度梯度離心后，離心管里位置靠下；1代DNA的模板鏈為“重”15N，新合成的鏈為“輕”14N，即1代DNA全部為15N-14N分子(一條鏈“重”15N，另一條鏈“輕”14N)，離心后在離心管里比0代的兩條鏈都為“重”15N的DNA靠上因?yàn)?4N標(biāo)記的DNA比15N標(biāo)記的DNA鏈輕；2代DNA按半保留復(fù)制模型應(yīng)該有兩種分子，即1/2的15N-14N的DNA，和1/2的14N-14N DNA分子；離心后在離心管里應(yīng)該有兩種分子，其中一個(gè)比1代的15N-14N的DNA還要靠上，另一種與1代DNA相同。Mesleson和Stahl所看到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與半保留復(fù)制模式所預(yù)測(cè)的結(jié)果一致，由此他們證明了半保留復(fù)制是對(duì)的。1958年Mesleson和Stahl發(fā)表了這嚴(yán)密的邏輯推理和精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并證實(shí)DNA復(fù)制是以半保留模式完成的[14]。講完Mesleson和Stahl實(shí)驗(yàn)，和學(xué)生一起總結(jié)半保留復(fù)制和其生物學(xué)意義。

但DNA到底是如何復(fù)制的呢？為了回答這個(gè)問題，講述下面的故事。1958年美國(guó)猶太人科學(xué)家A.Kornberg發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶I，寫了兩篇論文[15-16]，當(dāng)年秋天就投給“The Journal of Biological Chemistry”雜志，但被拒稿了，在各種苛刻的審稿意見中有“十分懷疑作者有資格談?wù)揇NA的酶促合成”(It is very doubtful that the authors are entitled to speak of the enzymatic synthesis of DNA)；“Polymerase 是個(gè)差勁的名稱”(Polymerase is a poor name)；“也許更應(yīng)該刪掉某些陳詞濫調(diào)…”(Perhaps as important as the elimination of certain banalities…)”等的刻薄評(píng)價(jià)。幸好1958年5月，Edsall被任命為該雜志的主編，在他的干預(yù)下才接受A.Kornberg的投稿并在1958年7月刊出，這一重要成果在第二年就被授予了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。后來，A.Kornberg的二兒子T. Kornberg在1971年和1972年分別發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶II[17]和DNA聚合酶III[18]。這些發(fā)現(xiàn)基本揭示了DNA復(fù)制機(jī)制。A.Kornberg的大兒子R. D. Kornberg 20世紀(jì)70年代曾做過Crick的博士后，并在1974年提出了染色體的核小體模型[19]，20世紀(jì)90年代研究真核生物轉(zhuǎn)錄機(jī)制，由于用X射線衍射揭示了酵母的RNA Pol II的結(jié)構(gòu)和功能而獲得了2006年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。通過講述Kornberg家族故事，總結(jié)出DNA復(fù)制原理，即DNA聚合酶以單鏈DNA為模板，使用5′-3′引物，合成新的DNA鏈。

接下來，講述天才科學(xué)家Crick的故事，介紹Crick于1958年提出[20]并于1970年加以完善和發(fā)展的“中心法則”(the central dogma of molecular biology)[21]。普遍來說，“中心法則”認(rèn)為遺傳信息的攜帶者DNA可以自我復(fù)制，通過轉(zhuǎn)錄(transcription)把遺傳信息從DNA分子轉(zhuǎn)移到RNA分子，再通過翻譯(translation)把RNA分子上遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)。在個(gè)別情況下，遺傳信息通過反轉(zhuǎn)錄由RNA分子轉(zhuǎn)移到DNA分子，還可以通過以RNA為模板的RNA聚合酶由一個(gè)RNA分子轉(zhuǎn)移到另外一個(gè)RNA分子；更有趣的是，遺傳信息可以直接從DNA分子轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)[22]。

3.3以乳糖操縱子的發(fā)現(xiàn)來引導(dǎo)轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的講解

“中心法則”是分子生物學(xué)的核心內(nèi)容，是分子生物學(xué)教學(xué)中貫穿所有內(nèi)容的主線。講完DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、DNA復(fù)制以及“中心法則”，如何講述遺傳信息從DNA轉(zhuǎn)移到RNA分子的過程和調(diào)控，即基因表達(dá)調(diào)控呢？我們采用最經(jīng)典的乳糖操縱子的發(fā)現(xiàn)和其調(diào)控機(jī)制來講述基因表達(dá)調(diào)控的基本原理和相關(guān)科學(xué)研究的邏輯推理。

Monod在1941年做博士論文的時(shí)候發(fā)現(xiàn)大腸桿菌和枯草芽孢桿菌在含有兩種糖的培養(yǎng)基中表現(xiàn)出兩個(gè)明顯不同的生長(zhǎng)期，注意到大腸桿菌細(xì)胞先利用培養(yǎng)基中葡萄糖，當(dāng)培養(yǎng)基中的葡萄糖被消化完以后才轉(zhuǎn)而利用乳糖。Monod在此后的10多年中一直認(rèn)為這是因?yàn)榧?xì)菌只用一種酶來適應(yīng)代謝兩種不同的糖。但因發(fā)現(xiàn)細(xì)菌交配而獲得1958年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的Lederberg在1950年分離到了β半乳糖苷酶，并發(fā)現(xiàn)在乳糖中生長(zhǎng)的菌產(chǎn)生的酶最多[23]。Monod實(shí)驗(yàn)室在1955年發(fā)現(xiàn)了β半乳糖苷酶的誘導(dǎo)現(xiàn)象[24]，并在1955年分離到了透性酶[25]，1959年又分離到了轉(zhuǎn)乙酰酶[26]。1958年，Monod開始與Jacob和Pardee研究β半乳糖苷酶在突變的大腸桿菌株中的表達(dá)情況，由此引出了基因表達(dá)如何被打開和關(guān)閉的理論，并在1960年提出了“operon”(操縱子)這個(gè)名詞[27]。Jacob和Monod通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了細(xì)胞中存在一種特殊的蛋白，這種蛋白通常在所有細(xì)胞中都有表達(dá)，它可以特異性地抑制lacDNA轉(zhuǎn)錄為RNA的過程。他們把這種抑制蛋白命名為L(zhǎng)ac抑制因子，并發(fā)現(xiàn)：1)沒有乳糖時(shí)，Lac抑制因子直接結(jié)合在控制轉(zhuǎn)錄的lacDNA序列，由此防止轉(zhuǎn)錄機(jī)器與這個(gè)調(diào)控DNA序列的相互作用，結(jié)果也就不能轉(zhuǎn)錄這些基因；2)有乳糖時(shí)，乳糖與Lac抑制因子相互作用，使Lac抑制因子再也不能與控制轉(zhuǎn)錄的lacDNA序列相互作用，失去了對(duì)lac表達(dá)的抑制作用。這就是Jacob和Monod發(fā)現(xiàn)的乳糖操縱子的工作原理，是一個(gè)反饋調(diào)控環(huán)(feedback loop)。他們后來把這種抑制基因調(diào)控模型延伸到其他基因的表達(dá)以及其他生物的基因表達(dá)調(diào)控。1965年，他們與另一位做微生物遺傳的科學(xué)家Lwoff分享了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

3.4以遺傳密碼子的發(fā)現(xiàn)為引子，講述翻譯和調(diào)控

講完基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制，如何講述遺傳信息從RNA分子翻譯為蛋白質(zhì)呢？我們通過最經(jīng)典的Nirenberg實(shí)驗(yàn)，來介紹遺傳密碼子的發(fā)現(xiàn)和其生物學(xué)意義。

1959年的時(shí)候，盡管已經(jīng)清楚遺傳信息儲(chǔ)存在DNA雙螺旋里，然而，并不知道DNA遺傳信息如何變成蛋白質(zhì)，RNA在其中有什么作用？為了回答這些問題，Nirenberg和Matthaei合作于1961年合成出了多聚尿核苷酸(poly-U RNA)，并把它加入大腸桿菌細(xì)胞提取液，該提取液含有DNA、RNA和核糖體等蛋白質(zhì)合成所需要的物質(zhì)[28]。為確保新合成的蛋白質(zhì)來自他們合成的多聚尿核苷酸(poly-U RNA)，用DNA酶降解DNA。在每個(gè)反應(yīng)體系中有一種同位素標(biāo)記氨基酸和19種未標(biāo)記的其他氨基酸。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有同位素標(biāo)記的苯丙氨酸體系能夠合成出有同位素信號(hào)的蛋白質(zhì)。這個(gè)結(jié)果說明苯丙氨酸是由RNA分子中重復(fù)的U來決定的，這也是人類認(rèn)識(shí)的第一個(gè)遺傳密碼子。后來，Nirenberg團(tuán)隊(duì)用同樣的方法破解了AAA決定賴氨酸，CCC決定脯氨酸。Leder博士加入Nirenberg實(shí)驗(yàn)室后，1964年發(fā)展了一種用tRNA分子破解遺傳密碼子的方法，大大加速遺傳密碼子破解工作，隨即破解了50種遺傳密碼子[29]。這些密碼子同時(shí)也被Khorana的實(shí)驗(yàn)室用人工合成短RNA鏈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果破譯。Nirenberg和Khorana因?yàn)樵谶z傳密碼破解方面的開拓性工作與Holley分享了1968年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。遺傳密碼子的破解證明了儲(chǔ)存于DNA分子的遺傳信息通過RNA分子轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)，進(jìn)而完善了“中心法則”。

有意思的是，為了與紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院因發(fā)現(xiàn)多核苷酸磷酸化酶(Polynucleotide phosphorylase)并在體外合成RNA而與A. Kornberg分享1959年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的Ochoa的團(tuán)隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)，使Nirenberg爭(zhēng)取諾貝爾獎(jiǎng)，他所在的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)主導(dǎo)下，很多科學(xué)家放下手中活，幫助Nirenberg破解遺傳密碼子。體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)合作對(duì)重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要意義。

4　教學(xué)效果

幾年來，作者實(shí)踐了“科學(xué)史引導(dǎo)的教學(xué)”模式，即在分子生物學(xué)教學(xué)中通過介紹重要分子生物學(xué)事件來闡述分子生物學(xué)基本理論。為了正確評(píng)估我們所實(shí)踐的教學(xué)模式，我們制作了一份問卷，主要內(nèi)容包括學(xué)生對(duì)課程、所用教材、所用教學(xué)模式、課堂討論的感受和收益以及存在的問題等。在2015年春季期末收回的22份問卷中，18名同學(xué)對(duì)該課程的總評(píng)價(jià)為“優(yōu)”，4位同學(xué)的評(píng)價(jià)為“良”；大部分同學(xué)認(rèn)為所用教材難易“適中”；全體同學(xué)認(rèn)為采用的課堂討論模式好，能使同學(xué)們主動(dòng)獲取知識(shí)。對(duì)“科學(xué)史引導(dǎo)的教學(xué)”模式的看法可總結(jié)如下：1)能使學(xué)生受到啟發(fā)，提高對(duì)生命科學(xué)的興趣和愛好，學(xué)習(xí)生命科學(xué)研究的思想方法和邏輯推理；2)能夠使學(xué)生輕松地學(xué)習(xí)分子生物學(xué)基本理論和技術(shù)；3)適合實(shí)驗(yàn)性強(qiáng)、快速發(fā)展的分子生物學(xué)教學(xué)。

5　結(jié)語

分子生物學(xué)是在揭示DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上快速發(fā)展起來的一門新興實(shí)驗(yàn)性學(xué)科。隨著DNA和RNA聚合酶的發(fā)現(xiàn)、遺傳密碼子的揭示、乳糖操縱子的發(fā)現(xiàn)、PCR技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用、組學(xué)研究的深入以及合成生物學(xué)的誕生，使分子生物學(xué)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。特別是近年來CRISPR/Cas9[30]和CRISPR /Cfp1[31]技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，給分子生物學(xué)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇，將使分子生物學(xué)研究和教學(xué)內(nèi)容更加豐富。教師應(yīng)當(dāng)及時(shí)了解這些突破性進(jìn)展的研究“史話”，在課堂上用有趣的故事幫助學(xué)生了解學(xué)科的前沿進(jìn)展。

“科學(xué)史引導(dǎo)的教學(xué)”模式可以廣泛適用于生命科學(xué)領(lǐng)域其他課程教學(xué)，特別適用于細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因工程等課程的教學(xué)。

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Teaching practice of molecular biology in a mode of scientific story-directed

Morigen, XING Wan-jin, FAN Li-fei, Hada, Hasi Agula

(School of Life Sciences, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, China)

Using "the central dogma" as a main stream, five domains of structure and function of DNA, RNA and protein, DNA replication, damage repair and transposition, transcription control, translation regulation, synthetic biology and molecular operation are designed for teaching of molecular biology. A scientific-story-directed teaching mode where the theories can be discussed through telling stories behind the discoveries has been practiced. The story-directed teaching mode is found to be good for students to learn the biological theories and methods in an interesting and easy way, to understand the logic and reasoning behind the theories as well.

molecular biology; the central dogma; scientific stories; teaching

2015-12-04；

2015-12-28

內(nèi)蒙古自治區(qū)生物化學(xué)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目資助

莫日根, 博士, 教授, 研究方向?yàn)镈NA 復(fù)制調(diào)控與細(xì)胞周期，E-mail: morigenm@life.imu.edu.cm；邢萬金：博士,教授,研究方向?yàn)榉肿舆z傳學(xué)，E-mail: xwanjin@imu.edu.cn。莫日根和邢萬金同為第一作者

Q7;G642.4

C

2095-1736(2016)05-0112-05

doi∶10.3969/j.issn.2095-1736.2016.05.112