2016年3月10日

DNA與染色體的教學紀錄

我覺得染色體、DNA、基因、等位基因的關係真是超難教的,這原因包括了:

  1. 因為是國中階段,所以很多知識是不會放進課本的。少了一些中心法則、含氮鹽基的概念,就很難把事情講清楚。
  2. 基因、DNA都好抽象,偏偏學生都還是具體運思期
  3. 課本提到DNA是雙股螺旋。阿就連DNA都搞不太懂,還要來一句這個話
  4. 課本附的從染色體到DNA太難解釋清楚,因為那張圖並非單一比例尺。細胞核和染色體、DNA同時在一張圖上,學生物的當然懂那是什麼比例關係,但是對學生來說,有困難啊。
因為太難教了,所以我想試著多加一些資訊,把把名詞具象化一些,加些模擬,把事情講清楚。

一開始先講螺絲起子或是扳手的製作過程,這些是由工廠製造的,而工廠能夠製造,是因為總部有設計書送到工廠。當然送到工廠的設計書不可能是原稿送出,送的是複印本。而工廠做好扳手之後,會送去包裝裝箱再送出去。這個過程講的其實就是中心法則。

所以我就會讓學生模擬這個過程,我印了很長的紙條(下圖左方),上面有ATCG組成兩股文字,權充DNA。這個紙條有長有短,長的有一公尺(就很多張紙條黏在一起),短的也有幾十公分。這個就能解釋染色體由DNA和蛋白質組成,然後也可以解釋雙股螺旋的基本樣貌。就是不是真的能作到雙股螺旋的樣子,但是至少能表現出螺旋的樣子,國中生若真的要了解,大概到這樣也就夠了。

再來就是多講的一些知識加上實作。
學生分成兩組,一組負責轉錄,得坐在細胞核桌,負責把DNA的一股,其中一個片段抄錄一條,丟到細胞質那桌,給核糖體組的同學。這邊會講一點ATCG,還有他們抄出去的是mRNA,上頭有AUCG...。

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核糖體那組,則是拿剛剛丟進來的mRNA紙條,就著我給他們的表,去轉譯出一條胺基酸序列。我在示範的時候,會用那條胺基酸序列,來講胺基酸互相吸引排斥,組成了一個立體結構(就紙條折一折),然後講如果那是澱粉酵素,他是怎麼用這些特別形狀和澱粉接觸的。


反正學生作的事情就是兩種,一種負責抄寫,另一種負責翻譯。我在安排學生抄寫(轉錄)時,會讓他們針對不同部位的序列抄寫,有一些則是針對另一條DNA的同樣位置(等位基因)來抄寫,但是那部份序列有些改變。(就像是顯隱性、突變)
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因為有這些設計,所以就會做出不同的胺基酸序列,這樣就可以來講什麼叫做等位基因是DNA的片段,DNA是遺傳物質...。

最後最後,再回到孟德爾提出的遺傳因子會互相分離,還有顯微鏡觀察會看到同源染色體互相分離,這些和DNA之間的關係連結,然後就會發現孟德爾真的很厲害,只是庭院種豌豆,桌前算數學,就能夠推論出那些細胞核裡發生的事情。

接下來就看看這部人類基因組計畫的TED ED影片(有中文字幕)

再由這部片來講知道基因序列之後,有哪些事情可以作,像是我自己參與過的基因地理學、個別化的醫藥、23AndMe的疾病預測,還有親子鑑定基本的原理。

而既然已經有了具象化的DNA教材,就可以講到基因轉殖的過程(就真的拿剪刀、膠帶來模擬),這還可以延伸到最近學生都還沒繳營養午餐費用,原因是新竹市最近的營養午餐政策為使用非基改食材,然後就有費用的一些問題。


接下來的時間,就是作核型分析囉,這個教材Goolge一下karyotype的圖片,就可以弄出多樣化的教材了,然後就可以對同源染色體有比較具象的認識了。
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