2016-基因表达磁铁教具的制作与使用

2016年第51卷第6期生物学通报49

基因表达即转录与翻译属于分子生物学部分的知识，知识点抽象、繁多且细碎，过程较复杂，是高中阶段学习的难点之一。结合本校学生的特点自制教具是教师突破教学重、难点的有效途径之一［1］，如利用毛根铁丝制作染色体磁性模型，以便学生理解有丝分裂中染色体的行为变化，从而掌握有丝分裂的整个过程［2］。因此笔者尝试利用自制教具模拟基因表达的动态过程。

1制作材料

用于制作DNA的脱氧核苷酸链的白色纸条：长约85cm，宽约16cm；用于制作核糖核苷酸的白色纸条：长约12cm，宽约4cm；白色纸条可用素描纸剪，也可用废弃的广告纸。A4纸用于制作tRNA；彩色卡纸；大、小标签纸；记号笔；背胶软磁铁；剪刀；双面胶等。

2制作方法

tRNA的制作：先用A4纸打印tRNA的形状，一端的反密码子用长约12cm宽约4cm的纸条表示，相隔1cm，纸条末端剪成相应形状，并写出碱基及转运的氨基酸，如图1所示。为了便于固定

图1tRNA 和移动，用形状相似的硬纸板加以支撑，再用背胶软磁铁固定于黑板上。

脱氧核苷酸链制作：将长约85cm宽约16cm 的白色纸条剪成相连的每隔1cm的宽4cm长12cm的纸片，用红色记号笔书写碱基A和G，用黑色记号笔书写碱基C和T，在纸片的末端将不同碱基剪成不同形状，以表示各碱基空间结构的不同，如图2所示。将长约12cm、宽约4cm的白色纸条的一端也剪成上述相同的形状，以表示不同的核糖核苷酸，T与U的形状相同。

用彩色卡纸剪出RNA聚合酶和核糖体的形状，均用背胶软磁铁固定于黑板上。

3使用说明

3.1转录的动态模拟用背胶软磁铁将DNA的2条脱氧核苷酸链固定于磁性黑板上，两者碱基互补配对。绿色的圆环表示RNA聚合酶，也用磁铁固定。将绿色圆环移至DNA处以模拟RNA聚合酶与DNA的启动部位结合，此时移动磁铁将DNA的2条链分开，以表示DNA解旋的过程。根据碱基互补配对的原则，相应的核糖核苷酸与模板链中的脱氧核苷酸结合，用小标签纸表示连接核糖核苷酸的磷酸二酯键，从而形成RNA-DNA 杂交区域，如图2所示。随着绿色圆环即RNA聚合酶的移动，RNA链逐步延伸，完成转录的部分RNA链可以离开杂交区域与模板链分开，该区域的DNA双螺旋可以重新形成，如图3所示。转录结束后RNA聚合酶离开DNA分子，整个RNA分子与模板链脱离。

基因表达磁铁教具的制作与使用

徐平珍郑怡

（浙江省镇海中学浙江镇海315200）

摘要利用自制磁铁教具动态模拟基因表达的过程，在提高学生学习兴趣的同时降低了心理上的难度，提供足够的思考时间，有利于对相应知识点的理解和掌握，又能提高学生的观察能力、动手能力和表达能力，在实际教学中取得了较好的效果。

关键词动态基因表达教具转录

中国图书分类号：Q344＋.13文献标识码：

B

50生物学通报2016年第51卷第6期

图2

图3

3.2翻译的动态模拟将从DNA转录出来的RNA 作为翻译模板，用相连的黄色大、小圆环表示核糖体的大、小亚基，用磁铁固定于黑板上。核糖体认读mRNA上决定氨基酸种类的遗传密码，遗传密码与tRNA的反密码子碱基互补配对，对应的tRNA 携带相应的氨基酸转运至核糖体部位，相邻的2个氨基酸通过脱水缩合反应形成肽键，用划有斜线的大标签纸表示肽键。之后将氨基酸从相应的tRNA中撕下，以表示氨基酸在相应酶的作用下从tRNA中脱离下来，接着该tRNA离开核糖体。黄色圆环向前移动，表示核糖体沿着mRNA移动，对应的tRNA携带相应氨基酸达到核糖体，与相邻氨基酸形成肽键，多肽链逐步延伸。当核糖体到达mRNA的终止密码时，多肽合成结束，核糖体脱离mRNA，即黄色圆环脱离mRNA链。演示过程如图4~图7所示。

图4图5

图6图74使用效果

对高中生而言，抽象、微观的知识本身就是一种难度，心理上有一种畏惧感。因此将看不见摸不着的DNA分子、RNA聚合酶、核糖体等转变成触手可及的实物模型，可降低心理难度，易走进学生的最近发展区。此外，演示过程的速度可控，给学生提供充足的思考和理解时间，同时教师可根据学生的反馈情况随时调整，最大程度满足学生的认知需求。

通过使用本教具，学生对相关知识点的认识更加深入。例如碱基互补配对原则是基于两者空间结构的特异性。DNA分子是由2条脱氧核苷酸链组成，碱基位于主链内侧，碱基含量遵循卡伽夫法则。tRNA由多个核糖核苷酸组成，局部区域碱基互补配对由氢键相连，整体呈三叶草结构，一端是能与相应密码子碱基互补配对的反密码子，另一端可携带相应的氨基酸。转录过程中，模板是DNA片段的一条链，原料是核糖核苷酸，RNA聚合酶具有识别、解旋、催化磷酸二酯键形成的功能，结束后DNA双螺旋结构可以重新形成。翻译过程中，核糖体沿着mRNA移动，转运氨基酸的工具是相应的tRNA等。

教师利用本教具可边模拟边讲授转录、翻译的相关知识，既可用于新课教学，也可在教师讲授完新课后，由学生利用本教具边演示边讲述，进行新课的总结。这种模型可以提高学生的学习兴趣，还能加深学生对基因表达动态过程的理解，同时能培养学生的观察能力、动手能力和表达能力，在实际教学中取得了较好的效果。

关于本节内容的相关教具制作也有文章报道［3］，相比较本教具制作容易，操作简单，动态演示的内容多，贴近浙科版教材，有利于众多知识点的落实。

主要参考文献

［1］徐平珍，陈永益.自制磁贴教具在生物学教学中的应用.生物学教学，2015,40(2):36.

［2］虞驰.用毛根铁丝制作染色体磁性模型.生物学通报，2015, 50(8):54.

［3］黄敏宏.学生动手制作“基因指导蛋白质的合成”的模型.生物学教学，2011，36(11):29.

（E－mail:xupzh@

）