基于核心素养的生物学科学史内容分析及教学应用策略——以“降低化学反应活化能的酶”为例

在高中生物学教学中,丰富的科学史材料能够提供真实情景,帮助学生理解生物学概念,提供思维范式从而锻炼学生的科学思维能力,开展科学论证活动并让学生体会科学本质。因此本文分析了现有教材中“降低化学反应活化能的酶”一节中的科学史内容,提出了科学史在生物学教学中的一些使用策略。

蓝莓3个ZIP转运子的克隆及其生物学功能

蓝莓Vaccinium spp.的生长代谢极大程度受到金属离子平衡的影响,ZIP转运蛋白家族在调节植物体金属稳态中起着关键性作用,但目前有关蓝莓ZIP转运蛋白的相关研究较少。为探究蓝莓ZIP转运蛋白基因对铁(Fe)、锌(Zn)、镉(Cd)等金属离子的吸收转运机制,以北高丛蓝莓布里吉塔为研究材料,对蓝莓ZIP基因家族成员进行克隆,采用生物信息学方法分析得到候选基因的核苷酸序列、氨基酸序列、跨膜结构域,对比其他植物的ZIP家族基因,构建系统进化树并筛选得到高相似性的重点研究对象;通过添加金属水培蓝莓的VcZIPs基因表达量分析,探究蓝莓中ZIP转运子的生物学功能;通过转基因酵母金属耐性分析试验,验证VcZIPs异源表达时的功能。结果表明:克隆得到8个VcZIPs全长cDNA序列,其中筛选出3个转运子VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9具有ZIP家族的典型二级结构,或为潜在的ZIP家族成员。q-RT-PCR结果表明,蓝莓叶部ZIP转运子的基因转录水平普遍受到过量金属离子的抑制;蓝莓根部的VcZIPs基因表达普遍受根际过量金属离子诱导,VcZIP4基因的表达量在缺Fe、过量Fe以及超量Cd处理组中分别上调为对照(CK)的5.3、86.5、和45.4倍,VcZIP7基因的表达量在过量Fe处理组中上调为对照的27.2倍,VcZIP 9基因的表达量在过量Cd、超量Cd条件下响应最显著,分别上调为对照(CK)的142.8倍和360.2倍。转基因酵母金属耐性分析试验表明,VcZIP7可能具有镉转运的功能;VcZIP4、VcZIP9均能介导锰的转运而VcZIP7不具备转运锰的能力;VcZIP4、VcZIP7、VcZIP9均具有铁转运功能,其中VcZIP7的铁转运功能最高,其相对较低的表达可能是蓝莓铁营养低效的重要原因。研究结果可为揭示蓝莓ZIP金属转运子家族的运输机制奠定基础。