杨艳坤 刘秀霞 司艳红 白仲虎

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2011-5640-1383

摘  要：针对生命科学领域研究生课程高级分子生物学的引导课，基于培养综合创新人才的要求，设计了多层次的引导教学模式。以生物科技幻想出发，引导学生深入思考转基因自然发生的现象和潜在危险。列举自然发生的转基因现象，讲解其分子机理。综合生理学、发育学、生物化学、农学等各学科，探讨转基因的机理和安全性。活跃学生科研思维，激发学生学习高级分子生物的热情，引导学生注重培养从多角度、多层次设计和论证课题的能力。

关键词：高级分子生物学  引导课  研究生教学  创新人才培养

中图分类号：G643                              文獻标识码：A                    文章编号：1674-098X（2021）01（c）-0190-03

Analyze the Mechanism and Applications of Horizontal Gene Transfer for a Good Introduction Course of                                Advanced Molecular Biology

YANG Yankun  LIU Xiuxia  SI Yanhong  BAI Zhonghu

（Jiangnan University， Wuxi， Jiangsu Province， 214122  China）

Abstract： Targeting introduction course of advanced molecules biology in life sciences， a multi-level guided teaching model is designed based on the requirement of cultivating comprehensive innovative talents. Starting from the fantasy of biotechnology， postgraduate students are guided to think deeply about the natural phenomena and potential dangers of genetic modification. Enumerate naturally occurring genetic modification and explain its molecular mechanism. Integrate physiology， developmental science， biochemistry， agronomy and other disciplines to discuss the mechanism and safety of genetic modification. Encourage students scientific research thinking， stimulate their enthusiasm for learning advanced molecular biology， and guide students to focus on cultivating the ability to design and demonstrate topics from multiple angles and levels.

Key Words： Advanced molecular biology; Introduction course; Postgraduate teaching; Cultivation of innovative talents

研究生教育是培养高素质人才的重要途径。与本科生培养相比，研究生教育更注重综合创新能力的培养，旨在培养具有独立从事科学研究、在科学或专门技术上做出创造性成果的高级人才[1-2]。

在生命科学领域，分子生物学的理论与技术发展日新月异，极大地推动着相关领域的研究。因此，高级分子生物学在研究生教学工作中占有非常重要的地位，已成为研究生的重要基础课程[3]。

研究生开展课题研究，几乎离不开分子生物学。生命科学相关的研究生专业往往有多个，合理地设置高级分子生物学的教学内容非常重要。在教学内容上要充分考虑到不同知识结构的研究生。既要尽可能地介绍分子生物学最新进展和前沿理论，又要回顾经典的分子生物学理论，还要联系其他学科知识融会贯通[1，4，5]。

如何保证教学质量，在高级分子生物学的教学过程中培养研究生的综合创新能力是一个重要的课题。近年来，分子生物学的理论和技术得到迅猛发展，使得分子生物学的知识结构体系不断更新。这就要求我们在分子生物学的教学过程中，调整知识结构，及时更新教学内容[6]。

在实际的高级分子生物学教学中，如何上好开篇的引导课非常重要。好的引导课有助于增加学生浓厚的学习兴趣，引导学生开拓思维，对学生研究生期间的学习和科研工作有所裨益。

笔者在多年的高级分子生物学的教学中，承担江南大学研究生培养创新工程项目，开展了高级分子生物学的教学改革，设计和实践了效果良好的引导课教学。

1  课程设计

引导课的总体设计框架见图1。

2  自然发生水平基因转移的顾虑和相关知识点

此部分是重要的知识点讲解。既要条理清晰，层层递进，又要引发学生思考，讲明重要知识点。

2.1 思考与讨论1：食用外源核酸的隐患

人人都想拥有一双翅膀，正如科学幻想作品中的天使、天马、长翅膀的变种人。人们长期食用禽类食物，如鸡肉和鸡蛋，每个禽类细胞中都含有大量的遗传物质，可以说人们天天食用外源核酸，会不会有一天人类身上开始长羽毛甚至翅膀了？人类长期吃绿色蔬菜，会不会有一天身体变绿开始进行光合作用了？

以上这样看似天马行空的简单问题，往往需要很多的专业知识才能解释清楚，通常可以引起学生热情地参与和讨论。

2.2 思考与讨论2：自然发生的水平基因转移及其分子机理

针对2.1中问题的讨论，当大部分同学觉得食用食物中的核酸是安全的时候，举一个反例：海蜗牛以海藻为食，之后会全身变绿，开始进行光合作用。说明动物吃绿色植物是有可能变绿并进行光合作用的，那人类呢？

此部分讨论之后，解释海蜗牛之所以在食用海藻后变绿并且能进行光合作用是因为植物特有的光合作用必需的psbO基因不知何时已经成为了海蜗牛基因组的一部分。这种现象便是水平基因转移，在自然界中天然存在。

2.3 叶绿体和线粒体的内共生学说和重要知识点讲解

讲解叶绿体和线粒体的内共生学说，此学说是水平基因转移的重要实例。进而讲解水平基因转移的概念、自然遗传转化的概念和机理，从而使学生在深入思考和讨论后，快速掌握重要的分子生物学知识点。

2.4 水平基因转移的更多实例

很多物种基因组上含有大量的其他物种来源的基因，说明自然界中天然发生的水平基因转移现象很普遍，是物种进化的动力之一。

所以，貌似人类长期食用外源核酸，是存在隐患的。其他动物也像人类一样，大量食用了外源核酸。但为什么各个物种还能稳定存在呢？这需要进一步从其他学科角度论证。

3  物质的跨膜运输和核酸代谢

此部分从生物化学角度论证食用食品中外源核酸的安全性。食物中的核酸是一种生物大分子，并不能直接跨过细胞膜进入人体细胞。核酸在细胞内也会被分解成尿酸、氨等小分子化合物。各个物种自身的核酸又是从核糖、氨基酸、一碳单位等小分子合成的，并不是外源的DNA片段直接整合到宿主细胞的染色体上。这些内容是生物化学的知识范畴，和分子生物学的知识相结合，可以进一步阐明食物中核酸的安全性。

4  现实生活中转基因的思考

讲解各种人工进行遗传转化的方法。介绍人们生活中會接触到的转基因产品。理解人们对未知的转基因安全隐患的担忧。全球的各种转基因产品逐年呈现递增趋势。在我国，农业部对于批准上市的转基因农作物都要有相应的农业转基因生物安全评价资料，人们可以在农业部网站进行查询和阅读。

5  对课题设计和论证的思考

再次回想最开始的思考和讨论，从分子生物学和生物化学的角度，学习了水平基因转移的原理和现象，并且消除了人们食用外源基因的担忧。同时，从生理和进化的角度来看，鸟类的翅膀和哺乳动物的上肢同源，拥有了翅膀也就没有了上肢，所以长出翅膀的人类仅存在于科学幻想中。

可见，我们应该尊重科技的发展，对于一个看似简单的问题，需要从不同层次和不同角度深入研究和探讨，发现其中重要的科学问题，并设计合理可行的实验方案，科学地进行研究。这对于学生今后学习高级分子生物学和从事科学研究至关重要。

6  结语

笔者承担研究生高级分子生物学课程教学工作，在多年教学经验的基础上，计划针对性对教学模式、教学内容和教学组织方式等进行了一系列改革，通过改革教学模式、优化知识结构、合理设置教学内容、扩展前沿知识领域、改善考核方式等多个举措，着重培养研究生的创新思维和创新意识，提高研究生的独立科研创新能力。

该引导课的设计，实际教学效果很好，是整体课程体系中重要的组成部分。通过引导课的学习，学生学习高级分子生物学的热情很高，能够顺利进入良好的学习状态，并且能够积极思考，培养良好的科研思维。

参考文献

[1] 许娜，徐瑶.加强生物学研究生学术创新能力的探讨 [J].当代教育实践与教学研究，2019（24）：237-238.

[2] 张玉婷.西南联大的研究生教育研究[D].昆明：云南师范大学，2020.

[3] Black Paul N. A revolution in biochemistry and molecular biology education informed by basic research to meet the demands of 21st century career paths[J].Journal of Biological Chemistry，2020，295（31）：10653-10661.

[4] 王金晶，陈鹏程，方芳，等.“创新实践、学科交叉”提高轻工技术与工程研究生理论创新能力——以江南大学轻工技术与工程专业为例 [J]. 教育教学论坛，2020（38）：151-153.

[5] 王云，郭钦，孙玲，等.研究生高级生物化学课程教学改革的实践与思考[J].生命的化学，2020，40（2）：297-300.

[6] 张琴，李艳宾.强化创新能力的研究生“合成生物学”课程教学模式探讨[J].高校生物学教学研究：电子版，2019，9（6）：29-32.