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学生做好这一模块的题目,就需要从四个方面入手。即如何切入,何为重点,何为难点,如何改进。
关键词:基因工程;复习;切入点;重难点;改进和调整
中图分类号:G633.91 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2016)08-0005
在过去三年的江苏高考卷中连续出现了三道基因工程方面的题目,而且分值较高。这就不禁让笔者有理由推测明年的高考卷中势必还会出现这种类型的题目,所以笔者在复习这一模块时,特别总结了相关注意事项,并思考如何才能让学生理清思路、游刃有余地把这一模块的题做好。过去三年出的三道题目很类似,都是提供几种限制酶识别序列及切割位点图和转基因操作流程图,考查的重点问题都是限制酶对质粒和目的基因的识别与切割,以及切割后的重组问题,即目的基因的获取和表达、载体的构建。那么,我们的学生要想做好这种题目,还需要形成哪些方面的认识呢?笔者认为在复习时应该从以下四个方面入手:
一、以肺炎双球菌转化实验为复习的切入点
复习前先带学生重新认知该实验的过程,复习巩固生物之间的自然的基因转接过程。从学习角度分析,借助学生所熟知的原型,可以启发、引导以实现温故而知新。这个实验是一个很好的认知原型,让学生能够感悟到大自然的鬼斧神工造就了自然发生的重组DNA,那我们人为地也可以改变,即我们的基因工程。基因工程的操作程序主要包括四个步骤:目的基因的获取,基因的表达与载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。其中,获取目的基因和基因表达与载体的构建是整个工程的核心技术。这一技术涉及许多知识点,如DNA的结构、DNA的复制、限制酶和DNA连接酶及DNA作用与特性、基因的表达、载体的结构组成和作用等。因此,命题者可以从多个角度考查学生对这一系列知识的整体掌握程度及相关的能力。前几年的题目都分别考查了不同的限制酶切割目的基因和质粒后可得到重组质粒的种类、目的基因导入质粒后对质粒结构和功能的影响、DNA水解酶、毒素蛋白与受体细胞中受体间的特异性结合、转基因植物栽培中降低害虫种群抗性基因频率增长速率的措施等问题。基因工程内容重要,基础性知识要求较高,涉及的知识和技术多,同一个问题还可以从不同的角度设置问题,笔者认为,教师在教学中、学生在学习中仍然要格外重视这部分内容。
二、基因工程是现代生物技术的核心内容
高中生物选修内容包括选修一《生物技术实践》、选修二《生物科学与社会》、选修三《现代生物科技专题》。其中,选修三选择了现代生物技术中深刻影响着人类社会的生活、生产和发展的四大工程:基因工程、细胞工程、胚胎工程、生态工程。由于基因工程是现代生物技术的核心内容,所以显得尤为重要。因此,我们在给学生复习的时候要特别重视基因工程的复习,但在复习方法上要侧重理论与原理,注重理解和应用,注重与必修内容、社会热点、生物科技发展的最新成果的联系,注重这些技术在农业、工业以及在医疗卫生事业上的应用,努力用已学的原理和技术去分析理解并解决其中的一些实际问题。复习的深度不宜过深,在操作技术上至少要求一般性了解,不宜过细。另外,微观的技术要注意采用模拟操作的方法加强理解,宏观的技术要尽可能走进工厂或研究所参观学习,加强直观理解,实在没有条件的学校,要想办法找一些视频或录像反复地观看。只有做到理解,才能达到真正掌握和应用。笔者认为,学生之所以一直感到这部分内容难,主要原因就在于他们缺乏这一学习过程,而是局限于看书和记忆。所以,我们在复习这部分内容时一定要将这个过程给他们补上。
三、对双基的掌握和分析、解决问题的能力是复习的重难点
近几年的生物高考命题指导思想都强调以能力测试为指导,重点考查对基础知识和基本技能的整体掌握程度,力求引导中学全面实施素质教育。这一指导思想通过近几年的高考实践已经得到充分的证明,也就是要求学生全面掌握《生物课程标准》和考试大纲规定的基础知识和基本技能。这种整体掌握不但体现在必修和选修上,还体现在要求考生能在相对简单的情境中综合运用进行分析、判断、推理和评价。这一指导思想表现在试题上为:知识覆盖率高,注重基础知识和基本技能,重点内容、主干知识的考查出现频率高且相对稳定,试题的学科内、专题内和专题间综合性强。那么,像基因工程这么重要的知识在近三年高考题中连续出现的现象就不足为奇了。事实上像遗传规律的应用、人类遗传系谱图的分析、免疫、生态等内容也是连年考,但设置的问题和考查的角度不完全相同。这一指导思想要求我们学生既应踏踏实实地、全面系统地、重点突出地掌握基础知识和基本技能,也要能从不同的角度去理解知识,要能挖掘知识之间的区别和联系,并在不同的情境中运用知识。
关键词:应用型本科院校;生物工程专业;吉林省生物产业需求对接;协同创新;人才培养
中图分类号:Q819 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20170631079
随着我国经济结构及人才需求模式的改变,国家对高等教育战略方针进行了修订。根据学校类别,将传统的“象牙塔”式高等教育细化为“研究型本科院校”和“应用型本科院校” [1]。其中“应用型本科院校”以培养适应社会需要的技能型人才为主。
1 本校生物工程专业人才培养与吉林省产业需求存在问题
生物工程专业是我国继生物技术和生物科学专业之后开始招生的生命科学专业,是21世纪迅速发展起来的一门新兴学科。1998年教育部布的全国本科专业目录中,将生化工程、微生物工程、发酵工程等专业归为到生物工程专业。由于该专业具有典型“工程”性决定其专业特征为工科专业,所以学生培养模式与生命科学领域的其它专业具有明显区别――该专业以培养应用型、产业化人才为主[2]。本科毕业从事非对口工作在吉林省地方院校及新建本科院校所开设生物工程专业中较为常见。根据学院多年就业跟踪调查显示,本校生物工程专业毕业生(考研生除外)仅有1/3从事本专业,且大多从事层次较低的技术工作;1/3毕业生从事医药销售等生命科学相关工作;1/3毕业生放弃本专业。企业普遍反映,入职毕业生实践能力滞后于理论能力,必须在“师傅”的带领下,经过实践学习才能独立胜任专业技术岗位,增加了企业运行成本。
随着国家政策与吉林省经济发展和转型,吉林省生物产业发展迅速,生物产业涵盖医药、化工、检验、食品、环保等领域。已拥有长春生物制品研究所、修正药业、通化东宝等生物医药研发和生产企业。2016年1―6月,全省生物医药完成工业总产值同比增长7.4%[3]。
此外,吉林省在生物化工,特别是“玉米化工”领域具有广阔发展前景。现已具有大成集团、吉林燃料乙醇、中粮能源生化、松原吉安生化等龙头企业,打造吉林玉米生物化工材料基地,基本建成中国玉米生物化工材料示范基地。预计到2020年,吉林省生物质经济形态基本确立,生物质经济总产值达到5000亿元(包括玉米深加工产业),使生物质产业成为吉林省具有核心竞争力的新的主导产业[4]。
应用型本科院校办学宗旨为服务地方经济发展,根据吉林省生物产业发展情况可预见未来吉林省将大量需要生物工程专业人才。但由于应用本科院校生物工程专业存在专业建设调整滞后、专业与产业不对接等问题,暂时无法满足就业单位的要求。所以,吉林农业科技学院生物工程学院生物工程系从人才培养方案、课程配置、授课内容、校企合作、教师培训方面进行改革,以满足人才培养与产业对接的需求,促进吉林省生物产业发展。
2 根据市场需求,修订人才培养方案
随着吉林省经济转型和生物产业的发展,吉林省急需大量应用型生物人才。因此生物工程系决定一改过去的“精英式”人才培养模式,转换为“应用型”人才培养模式。学院组织生物工程专业骨干教师深入长春金赛药业有限责任公司、长春长生生物科技股份有限公司、吉林省辉南长龙药业股份有限公司、吉林燃料乙醇有限责任公司、大成生化科技集团有限公司等多家企业进行调研,并同职业研发专家和行业技术专家共同制订人才培养方案。在原有“生物制药”教学模块的基础上,增加“生物化工”部分。降低英语、数学等公共基础课学时,增加实践教学、教学实习学时,提高学生实践操作时间及动手能力(表1)。此外增加学生在企业的生产实习时间,使学生在校内所学在企业进行检验。对于新增加的“生物化工”部分,系部教师根据企业一线情况增加发酵工程、生物制品工艺学等课程实践教学学时。使学生在有限的学时内,掌握基础技术的操作要领。
3 根据企业需求,重新规划课程配置
根据多年企业用人情况反馈显示,应届毕业生具有一定的实践操作技能,但不具备毕业入厂即工作的能力。同时用人单位反映,学生的专业知识扎实,但对于行业新进展了解不多。因此,本专业重新规划课程配置。降低专业课理论学时,将其中“深、难”部分作为自学内容(对于考研同学,如需学习,教师可课下辅导);对于酶工程、发酵工程、细胞工程、生物制品工艺学等课程,增加前沿知识介绍(为了节省课堂时间,可让学生课下准备,课上讨论);增设“生物制药”、“生物质能”等专题内容,进一步增加学生对生物工程应用进展了解;此外,在增加实验教学基础上,进行实验课程整合,不但可以使学生掌握多门课程的实践技能,还能使学生综合运用多课程实践技能。实验课的整合,更加贴近生产一线的应用。
4 提高应用能力,修改授课内容
“应用型”人才培养模式主要内容即提高学生的应用能力,使学生适应企业生产的需求。为此,生物工程专业教师在重新规划课程配置基础上,修改授课内容。在具体教学中,增加应用能力培养部分,即采取部分“反转课堂”模式,提出问题让学生根据所学解决问题,在课堂进行集体讨论,确定最佳解决方案。此外,教师在授课过程中,结合企业调研过程中所遇到的问题及应用技术最新动态,适当调整授课内容,摒弃过去“一本教案讲一生”的教学情况,做到在有限的学时内,尽可能多的讲授实践技能。同时教师在实践教学中,增加学生自主设计实验部分,进一步提高学生对所学知识的应用能力。
职业意识是学生对职业的认识、意向以及对职业所持的主要观点,是支配和调控全部职业行为和职业活动的调节器。职业类型的介绍有助于学生职业意识的形成,为进行生物学习的学生打开职业天地的一扇窗。例如,在人教版高中生物必修一《分子与细胞》第六章第四节《细胞的癌变》教学中,教师可以让学生在课前查阅相关资料并制作“癌症的确诊和治疗”的课件。课上,教师在介绍癌细胞特征、致癌因子及其种类和癌细胞形成的机理等知识点后提出问题:“癌症的发生总是不可避免的,那么癌症是否是不治之症呢?”之后,学生展示自己制作的课件并得出“癌症不是不治之症”的结论。日常生活中,患癌的人很多,医生利用病理切片的显微观察、CT、核磁共振、内窥镜和癌基因检测等先进手段加以诊断,然后通过手术切除、化疗、放疗等手段使患者得到治愈。根据学生的回答,教师可以很自然地引出“医院里的检验师”和“肿瘤科医生”这两个职业,并进一步拓展与职业相关的信息,为学生提供诸如就业单位、学历要求、素质要求、工作方式、职业价值等材料,以便于学生阅读。又如,在人教版高中生物必修二第六章第一节《杂交育种与诱变育种》中,教师先提出问题:“现有两个品种的小麦,高杆抗病(AABB)和矮秆不抗病(aabb),如何获得所需品种(矮秆抗病),可以采用哪些方法?”学生以小组为单位对问题展开讨论并在全班汇报。在对每个小组汇报给予引导和点评后,教师指出育种上比较常用的方法是杂交育种,进而引出“杂交水稻之父”袁隆平的介绍,并向学生提问“关于袁隆平院士,你了解多少”。在学生讨论后,教师向他们播放关于袁隆平院士的视频资料,然后提出与生物相关的职业——育种工作者,请学生阅读教材,了解育种工作应具备的学历、岗位职责和任职资格等。
二、善用校本课程,培养职业兴趣
职业兴趣是一个人对待工作的态度和适应能力,表现为有从事相关工作的愿望和兴趣。拥有职业兴趣将增加个人的工作满意度、职业稳定性和职业成就感。天津市复兴中学一贯注重校本课程建设,生物校本课程“应用生物技术与实践”是一门理论与实践相结合的课程,内容包括微生物的利用、酶的应用、生物技术在生物加工中的应用和生物技术在其他方面的应用四部分。该课程是一门以学生为主体,通过实验设计和操作实践学习科学探究、了解与生物相关的职业信息并培养职业兴趣的选修课程。它从现实生活出发,在考虑学生兴趣和可操作性的基础上设定了一系列课题,使学生在课题研究中逐渐掌握某项生物技术、培养自身对某职业的兴趣。例如,与生活相关的课题“果酒和果醋的制作”,教师首先通过展示酵母菌在生产和生活实际中的应用来唤起学生的生活经验,然后让学生通过动手实践迅速理解实验原理并主动学习酵母菌的代谢方式,使他们在体验感悟中轻松地记忆有氧呼吸与无氧呼吸的基本过程。本课题使学生在品味美酒和美醋的同时掌握了传统的发酵技术,也了解了生物过程和食品科学与工程等相关的职业前景及就业机会。又如,与生产相关的课题“分解纤维素的微生物分离”,教师向学生介绍纤维素和纤维素酶的基础知识后指出,“纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质,人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等废弃物转变为种类繁多的生物燃料,甚至是航空燃油”。这种变废为宝的理念很容易让学生看到该课题的理论价值和实践价值。然后,教师带领学生进行分解微生物的菌种分离实验,使学生掌握培养基的制备、灭菌操作、菌种接种、分离及纯化等微生物方面的操作技术,为学生以后从事医药工业、食品工业和环境科学等领域研究或工作打下了基础。再如,与新兴科技相关的课题“转基因大豆分子检测研究”,教师可以先让学生在课前通过查阅资料来了解转基因大豆和非转基因大豆的区别,课上向学生介绍大豆基因组DNA的提取、DNA序列PCR扩增及相关序列的电泳检测等分子生物学技术,使学生从基础入手学习有关DNA和蛋白质的技术。
三、活用生物科学史,形成职业素质
职业素质是指从业者在一定的生活和心理条件基础上,通过教育培训、职业实践、自我修炼等途径形成和发展起来的,在职业活动中起决定作用、相对稳定的基本品质。与生物学相关的很多职业都需要从业人员具备探究精神和创新思维。因此,除了掌握科学知识之外,学生还要学会科学的思维和方法,这些素养的培养可以通过科学发现史的学习得以体现。例如,在讲授《DNA复制》一节中,教师并没有将DNA半保留复制的结论直接呈现给学生,而是按照“假说—演绎”的科学方法带领学生重温了DNA半保留的实验过程,通过设置问题串来引导学生一起思考并得出实验结论。这种讲授方法让学生了解科学家是怎样思考问题、研究问题并得出结论的,有助于学生对科学过程和方法的理解及良好职业素质的形成。又如,在《酶的本质研究》一课中,教师以诺贝尔科学奖为线索,提出葡萄酒莫名其妙变酸的问题。教师首先向学生讲述巴斯德与李比希对引起发酵物质的争论、毕希纳设计巧妙的实验来证明酿酶可将糖发酵为酒精的故事,以教育学生在科学事实面前不要盲目相信权威,要有敢于质疑、敢于创新的科学精神,这也是日后很多工作必需的职业素质。而后,教师介绍萨姆纳身残志坚,利用八年时间分离出脲酶结晶,使学生明白科学研究要有坚持不懈、不畏艰苦的精神。在课堂教学中,教师以科学史的形式介绍相关职业所需要的专业素质,这种呈现方式使学生意识到职业素质在个人职业生涯发展中的重要性,从而更加积极地去培养自身的职业素质。
四、妙用科学热点,塑造职业理想
职业理想是人们在职业上依据社会要求和个人条件,借助想象而确立的奋斗目标,即个体渴望达到的职业境界。生物学科蕴含着丰富的科学技术资源,在课堂教学中关注科学热点,能够使学生较全面地了解现代生物科学技术的现状和发展前景,能够使学生了解现代生物科技与他们的日常生活密切相关,进而使他们对相关的科学技术产生兴趣,塑造初步的职业理想。在课堂教学中渗透科学热点,可以提高学生科学素养、扩充他们的科学知识,还可以为将来想要从事生物专业领域工作的学生提供就业指导。例如,在《降低化学反应活化能的酶》一节中,教师引入“酶为生活添姿彩”专栏,指导学生阅读教材并了解酶在医药卫生、食品制造、日用品产业等方面的应用,然后介绍能改造自然界存在的酶、制造更符合人们需要的酶工程。又如,在《基因是有遗传效应的DN段》一节中,教师在讲述DNA结构的特征时适时引入DNA指纹技术,学生在轻松掌握DNA具有特异性时也了解到该技术在亲子鉴定、死者遗骸鉴定和刑侦领域的职业前景。再如,人教版高中生物选修三《基因工程的操作步骤》一节,如果教师单纯讲授PCR扩增技术、各种杂交方法及电泳技术,那么教学内容会显得非常枯燥,也不利于学生理解。教师可以带领学生走进实验室,亲自参与DNA提取与分离技术、核酸分子杂交技术、核酸凝胶电泳技术和DNA序列分析技术的实践操作。这既加深了学生对课本知识的理解,又实现了生物基础知识与科学热点的有机结合。对于未来有兴趣投身于生命科学领域研究的学生,可以开展一些延伸性课题研究。例如,在课题“转基因食品及其安全性研究”中,学生通过文献检索、市场调查、问卷调查和实验操作等步骤,逐步了解了转基因食品的基础知识及消费者的认知现状和购买意愿,初步掌握了转基因片段的分子检测等技术。该课题的市场调查和实验环节能够充分调动学生的积极性,使学生明白职业不只是一个人谋生的手段,更是实现自我价值和社会价值、追求理想生活的重要途径,从而促进学生形成正确的价值观与职业观,塑造正确的职业理想,更有效地追求个人的职业生涯目标。[2]
作者:车未艾
参考文献:
一、转基因食品及其安全性
基因(gene)是遗传物质的基本单位,是DNA双螺旋结构片段。无数特定的基因相互连结,构成生命遗传的物质基础。转基因(genetransfer)是指利用分子生物学手段将外源性基因转移至某种特定生物体中,使其生物性状或机能发生部分改变的过程。以转基因生物体直接作为食品或以其为原料加工生产的食品就叫做转基因食品。
自从1983年首例转基因烟草问世以来,转基因食品的安全性问题受到广泛关注,争论甚为激烈,逐步形成了支持和反对两种截然不同的意见。支持方的观点为:(1)转基因技术可增强粮食产量,减少食品生产的投人,有助于解决世界范围的粮食间题;(2)转基因农作物具有抗病虫害特性,可减少杀虫剂的使用,有利于环境保护;(3)可以利用某些基因增加食物品种,使食物更加可口;(4)转基因技术可准确地生产人类想要的动植物品种,克服传统嫁接及杂交技术的不确定性,使癌症等顽症的治疗可望取得突破。反对方的观点为:(1)转基因技术使不同物种的基因相互融合,可能造成“基因污染”,引起生物学上的混乱;(2)转基因食品可能存在毒性问题,疾病可能有很长的潜伏期,转基因食品对人体的长期影响难以确定;(3)一些人对转基因食品存在过敏反应;(4)转基因食品的营养作用、对抗生素的抵抗作用、对环境的威胁等问题还未得到证实或解决;(5)一些实验已经表明了转基因食品的负面影响。上述两派观点争论至今,双方都未能找到令人信服的证据,因此,转基因食品是否安全的问题,尚有待时间来证明。
二、当前国际转基因食品的发展状况
联合国粮农组织提供的资料显示,1997年全世界转基因作物的播种面积约为1100万公顷,1998年上升到近3000万公顷,1999年底达4000万公顷,2000年约为4500万公顷,增长十分迅速。进人21世纪以来,其发展势头更是迅猛。
从全球范围来看,美国是转基因技术采用最多、最先进的国家。目前美国农产品的年产量中SS%的大豆、45%的棉花和40%的玉米已逐步转化为通过基因改制方式生产。目前,大约有20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种,包括玉米、大豆、油菜、土豆和棉花。据估计,从1999年到2004年,美国转基因农产品和食品的市场规模将从40亿美元扩大到200亿美元,到2019年将达到7S0亿美元。专家预计,在本世纪初,很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。
1997年初,欧盟以安全为由禁止进口美国的转基因玉米,使美国出口商每年蒙受约2亿美元的损失。美国要求其出口商向欧盟提供他们出口的玉米并非转基因产品的证明,但欧盟只认自己的检验标准。1999年7月,欧盟环境部长们决定无限期延长对转基因农产品的进口禁令。美国农业部最新公布的调查报告表明,受欧洲国家和本国市场抵制的影响,2000年全美转基因玉米的种植面积锐减了24%,转基因棉花的种植面积占棉花种植总面积的比例已由1999年的55%下降到2000年的48%转基因大豆则由1999年的57%降至2000年的52%。
近年来,我国转基因方面的研究与开发也有较大进展。中科院植物所提供的资料表明,我国已经开展了棉花、水稻、小麦、玉米和大豆等品种的转基因研究,取得了一系列研究成果,并在转基因药物、转基因作物、农作物基因图谱与新品种等方面具有相对比较优势。但目前我国只有抗虫面、矮牵牛花、抗病毒甜椒、抗病毒和延熟番茄等少数品种进入了商业化生产阶段。据国外一家研究机构发表的报告,1999年中国种植了30万公顷转基因作物,较1998年增长了2倍,是全球增长最快的国家,主要品种是棉花。该报告表示,目前中国转基因农产品的播种面积仅次于美国、加拿大和阿根廷,居全球第四位。另外,我国在转基因产品检测技术方面的研究也取得了重大突破。据报道,国家出人境检验检疫局日前利用改进的PLR结合核酸杂交技术,从一批进口大豆中成功检测出了转基因成分。此外,广东、江苏等省的出人境检验检疫局也具备了对转基因产品的检测能力。
三、各主要国家对转基因食品的立场
在世贸组织的现有多边贸易协议中,与转基因食品国际贸易有关的协议有二,即《卫生与植物检哭刻昔施协议》(SPS)和《技术贸易壁垒协议》(TBT)。前者规定:各成员国为保护境内人类和动物的生命或健康,可以采取必要的检疫措施,并允许各成员国在认定某种商品进入本国市场缺乏充分的科学依据时,自行制定本国的规则并建立相应的贸易壁垒。后者规定:技术性贸易壁垒的实施必须有合理的目的,而且实施的成本必须与目标相称。具体到转基因食品,由于各种观点的科学依据不足,人们的认识不同,现有多边贸易协议的规定过于模糊,解释空间过大,对转基因食品缺乏约束力。
由于对转基因食品的安全性存在疑虑,世贸组织有关协议的规定不甚严密,以及出于各自的利益考虑,世界各主要农产品贸易国都对转基因食品的国际贸易采取了不同立场,使得转基因食品的国际贸易争端不可避免。以下为各主要国家对转基因食品的立场:(1)美国:在生产、流通中不给予任何限制;不人为划分消费食品是否属于转基因种类;基因改造作物毋须用标签注明;反对在国际贸易中对转基因食品施加贸易壁垒。(2)欧盟:对转基因技术在食品中的应用持谨慎态度;要求在其市场上销售的转基因产品加贴标签,提醒消费者可能存在风险;强调世贸组织成员国应有权采取预防性措施,主张制订有关生物标签的多边规则。(3)英国:支持发展生物科技,但在没有证据显示基因食品是否有害的情况下,对转基因食品持谨慎态度;大型连锁超市和餐厅不得出售经基因改造的玉米、大豆等食物,多数地方禁止学校和老人院的餐厅使用转基因食品;自1999年9月起,饮食行业必须在菜单上标明食品里转基因成分,否则罚款5000英镑。(4)俄罗斯:不明令禁止转基因食品上市销售,但对2000年7月1日前上市的转基因食品有在包装上做出提醒性标记的要求;从2000年7月1日起,没有做出提醒性标记的转基因食品将禁止上市。(5)日本:持较为中立的立场,一方面对转基因食品有进口需求,另一方面对其安全性又有所顾虑;规定采用基因技术获得的农作物及食品不能作为绿色食品;2000年4月公布30种转基因食品目录,对目录中列明的品种需要加注标签。
据上可知,对转基因食品所持的不同观点和立场,将直接决定一国或地区对此所采取的不同的政策。归纳起来,大致可分为三类:
一是以美国为代表的,在转基因技术开发领域一直处于国际前列的国家,极力主张对转基因食品采取宽松的管理。美国作为转基因产品商业化生产的积极倡导者,认为转基因生物及其产品与非转基因生物及其产品没有实质的区别,转基因食品是一种科技创新,是用现代科技去加快自然选择的过程,只要转基因食品通过新成分、过敏原、营养成分和毒性等常规检验,就可以上市。
二是欧盟内部大多数国家奉行较为严厉的管理制度。基本的认识是,在转基因食品(作物)拥有众多优越性,如遗传性稳定,有利于保护环境,加快光合作用,提高作物抗病害、抗盐碱、抗干旱的能力,增强作物产量等等的前提下,其不安全因素仍然存在,至少存在着潜在的、不清晰的危害性,而对此则需科学技术尤其是生物技术的发展来加以进一步的证明,除非有技术的证据支持,并足以表明转基因食品的安全性,否则将不改先前的严厉的管理措施。
三是相对于美国和欧盟,其他国家包括中国对转基因技术的研究特别是应用性开发较晚,相应的管理法规和措施尚在逐步建立和完善之中。这些国家从本国国家利益出发,权衡转基因食品(作物)的利弊,往往采取较为温和的政策和措施。基本的观点是,转基因食品(作物)是未来农产品发展的必然方向,虽然目前尚存在一些较模糊的、不确定的、不安全的因素,但只要深人研究,趋利避害,就一定能在避免转基因食品的危害的基础上,进一步推动转基因食品(作物)的发展,同时又满足本国及世界经济未来发展对粮食产量的进一步要求。
四、我国的相关对策分析
各国在转基因食品国际贸易问题上存在着巨大的经济利益之争。各国经济发展程度的不一致,转基因技术水平的差异,以及产业规模的不同,更加剧了各国在这一问题上的分歧。市场决定观念,欧盟及其他国家对转基因食品的抵制,究其实质,则是对美国在这一领域垄断优势的抵制,主要目的是为了保护其经济利益。鉴于转基因食品安全性问题的长期影响,世贸组织各成员国在短期内不可能在科学的基础上达成共识,因此难以形成统一的国际标准,各成员国只能自行制定相应的贸易标准和政策。
我国作为一个传统的农产品出口大国,应尽早制定有关转基因食品进出口贸易的政策法规。笔者以为,可从以下几方面作出相应的对策安排:
1.对转基因食品的政策选择。从我国的实际情况出发,在对转基因食品的政策选择上有三种模式或路径:一是将转基因食品视同其他普通农产品,对其进口不加管制;二是采取“二嗯英”模式,禁止转基因食品的进口;三是在严格检疫的前提下,有条件地允许转基因食品进口,并在进口的转基因食品包装上作出提醒性标记,让消费者判断是否购买。不难发现,第一种选择可能对我国农业带来巨大冲击,导致某些农产品市场最终被几个拥有转基因技术的跨国公司所垄断,以致对经济安全造成影响;第二种选择可能会给我国对外谈判、履行承诺带来很大压力,并可能引发贸易战;第三种选择符合国际惯例,可能是对我国较为有利、可进可退的政策选择。此外,对进口农产品进行严格的转基因检疫,张贴提醒性标记,会加大进口商的成本(约增加10%左右),消费者也可能会持慎重态度,从而削弱进口农产品的竞争力,以维护我国广大农民的切身利益。
协助扩散两种方式的介绍 宋志中(01-3)
高中生物学中有关病毒知识的整合 陈 国(01-4)
林德曼定律的拓展 杜思如(02-3)
对“能量之源——光与光合作用”一节教材中几个问题的认识
刘东奇(02-5)
抗体是先进入血浆,还是先进入组织液 陈海学(02-6)
解读PM2.5 曹中华 石海英(03-3)
解惑血球计数板 杨维国(03-4)
有关狂犬病的问题探讨 周明龙 王 霞(04-3)
有关“氨基酸脱水缩合”的探讨 夏焦兵(04-4)
基因工程中限制酶切割的几个问题 张玉林(04-5)
同期与超数排卵的区别及联系 胡文斌(04-7)
不盲从、勇创新——让生命科学不断进步 丁奕然(05-3)
化学原理在高中生物学教学中的地位和作用
梁 愈(05-4)
关于进化实质的分析 刘 聪 付志刚(05-6)
且谈对生态系统中能量流动认知的几个误区
周 俊(06-3)
浅析家蚕的雄性选育 段志军 易永春(06-5)
浅谈细胞分化的“稳定性” 王达夫(07-3)
高中生物学中的哲学观点 梁 愈(08-3)
例析高中生物教材中的双向箭头 邹 彤(08-5)
再议真核细胞有丝分裂周期中的染色体数目减半的时期
苏宏鑫(08-7)
葡萄糖的跨膜运输方式 娄振港(08-8)
“观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片”几个疑点分析
肖安庆(09-3)
保护内环境,清除体内垃圾 沈建平(09-4)
有关孟德尔定律的几个基本概念的辨析 杜思如(10-3)
制作苹果酒的方法介绍 翟硕莉(10-5)
人教版“基因工程”一章中几个教学问题的认识
顾锋杰(11-3)
谈谈光质对光合作用的影响 蔡辉儒(11-4)
从遗传学材料的变更管窥遗传学的发展史 易永春(12-3)
生物学教学研究与实践
细雨湿衣却不见 闲花落地细无声——谈高中生物实验教学中的几个细节问题 马建兴(01-6)
优化教学策略 提高课堂效率——对高中生物课堂教学策略的有效反思 孔 勇(01-9)
例析高中生物课堂自主学习 伯海英 吕国裕(01-11)
农村生物教学与生活经验相结合优势的探索
谢罗生(01-14)
浅谈新课标下如何构建高效生物实验课
封其毅(01-16)
新课改中有效运用“讲授—演示”教学策略
吴燕华(01-18)
注重教学语言的研究 提高课堂交流的有效性
孙晓艳(01-20)
人教版与北师大版高中生物“分子与细胞”作业系统的比较分析 黄徐丰(01-23)
如何提高初中生物课堂提问的有效性 黄绍玲(01-25)
例谈新课程背景下HPS教学模式在高中生物学教学中的应用 徐 建(01-27)
高中生物“问题解决”教学模式的研究 钱益锋(01-29)
“生活化”的初中生物教学 焦太和(01-32)
谈以教学案为载体的初中生物教学 张永金(01-33)
生物课堂中实施兴趣教学的策略 于海芹(01-36)
“物质出入细胞的方式”教学设计 王科慧(01-38)
从整体角度把握——谈谈“稳态与环境”模块核心概念的建立
季培松 张 刚 刘晓伟(01-41)
高中生物教学中健康教育模式研究的案例分析
戴桂花(01-42)
浅谈探究性教学模式的有效性——“种子植物”一节课的教学探讨 陈 然(01-45)
畅谈生活体验 活达三维目标——“绿色植物是食物之源”的教学设计 袁艳华(01-47)
对初中生物概念教学的思考 朱晓燕(02-7)
论生物教师“教学反思”习惯的培养
朱大新 鲁 华(02-10)
对优化中学生物学教学的探讨 开·阿里腾(02-12)
重主体 设问题 提效率——基于学生主体的问题设计例谈 杨秀梅(02-12)
准确把握学情 提高生物课堂教学实效的实践与思考
翟风华(02-16)
孟德尔遗传实验的教学难点分析 李能国(02-19)
浅析生物教学中的知识拓展 宋美丽(02-21)
合作性学习在探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度中的应用 钱 洋(02-23)
提高农村高中生物实验开出率的几点尝试
张 伟(02-25)
因地制宜拓展农村中学生物实验 刘彤军(02-26)
先行组织者策略在高中生物教学中的应用
张年逢(02-28)
生命活动的主要承担者──蛋白质说课稿
羊垂功(02-31)
“小纸片、大用处”——自制教具进行“单克隆抗体”的教学实践
杜永娟 樵福奎(33)
改革生物课堂实验教学 培养学生科学素养
王 莉(02-34)
让探究性学习成为高中生物课堂教学的主旋律——“探讨加酶洗衣粉的洗涤效果”课堂实录与教学反思
梅金生(02-36)
152010教学模式在“植物生长素的发现”一课中的应用 陈燕萍(02-38)
例谈自制直观教具在生物教学中的作用 刘训开(02-40)
中学生物课堂教学逻辑体系构建的策略 曾剑波(03-6)
开展探究活动 激发学生自主学习生物的兴趣
张 英(03-8)
教师无为造就学生有为 赵晓娣(03-10)
教师如何引导高考生物有效复习 洪东涯(03-12)
生物课堂中面向全体学生教学之“四关键”
宋玉蓉(03-15)
自制简易小模型 突破学习重难点 赵林娥(03-17)
浅议生物学教学中的概念图教学 郝 惠(03-19)
提高初中生物实验教学质量的有效策略 陆嘉琴(03-21)
给片好土壤,让好种子长成好苗子——一个初中生物教师看课改 钮玉秀(03-23)
动起来,生物课堂更精彩——初中生物“精卵结合孕育新的生命”教学案例 曾秋丽(03-25)
“生态系统的信息传递”一节的教学设计 张万明(03-27)
在实验探究活动中构建生物科学概念——“探寻绿叶中的奥秘”探究实验课的教学设计 肖巧玲(03-30)
“植物根的生长”的教学设计 何振中(03-32)
“现代生物进化理论的主要内容”教学设计
陆 帅(03-35)
虚拟实验在初中生物学实验教学中的运用 金 鑫(04-8)
浅谈初中生物课的导入 焦太和(04-11)
我让学生做“错误”实验 徐金鹏(04-13)
谈运用计算机技术制作DNA双螺旋结构模型
沈红梅(04-14)
导学案模式在生物实验教学中的运用 蔡 斌(04-15)
课堂教学有效性研究——浅议初中探究性学习的实施
徐建华(04-17)
生物课堂教学情境创设的策略研究 胡丽芬(04-19)
教学因预设而精彩,课堂因生成而绮丽——浅谈生物教学中的预设和生成 邵建美(04-21)
将案例教学引进初中生物学课堂 郑俊丽(04-22)
职业高中生物教学策略探微 仲英杰(04-24)
“四步”管理,提升初中生物教学效率
孙小木 程 明(04-26)
“减数分裂”的教学设计 真义勇(04-28)
给生物学课堂注入生命活力 严锦石(04-30)
杜威作业观及其对生物学教学的启示
霍文静 解凯彬(05-7)
高中生物教学中的隐喻 范 锴(05-10)
彩卡在高中生物建模教学中的研究与反思
宋 华(05-12)
用模型建构的方法突破有丝分裂的难点知识
陈秋来(05-14)
例说文史材料在初中生物学课堂中的妙用
陈卫华(05-16)
HPS教学模式在高中生物教学中的应用 胡有红(05-18)
例谈如何将科学史融入生物课堂教学 陈晓颖(05-20)
浅谈生物学中的点、线、面、体思维 郭士安(05-23)
生物概念教学要注重前概念以及概念的外延
刘东奇(05-25)
让“体验”成为建构生物概念的重要抓手 谢 鹏(05-26)
概念为本的显微镜教学改进 靳 飞 孙 健(05-29)
从“几种育种方式的比较”中看导学案的妙用
黄堡鑫(05-30)
优化教学策略 打造理想课堂 周红如(05-33)
情景剧在初中生物教学中实施的案例与反思
吴小丽(05-34)
基于生物科学史的课堂探究学习——谈“DNA是主要的遗传物质”一节的教学设计 黄 巍(05-36)
对“有性生殖与无性生殖的区别”概念生成的教学尝试
冉启国 王 寒(05-38)
类比在生物学教学中的应用
郑赛彬 高育蒙 陈秉初(05-40)
设疑、释疑、质疑——初中生物课堂初探
陈玉华(05-43)
“菜单式教研视导”在生物教研工作中的探索与实践
吴海燕(06-6)
高考生物首轮复习策略初探——查漏、补缺
林海雅(06-8)
减数分裂中染色体变化的手指模型及各模型的比较
玛依拉木拉提(06-10)
重视生物课堂过程教学 培养学生探索思维能力
左延柏 赵玉柱(06-11)
高中生物教学有效性的探析
孟飞龙 曹 睿 李四海 陈明林(06-13)
“五步探引教学模式”初探及课例分析 卢 燕(06-15)
“杂交育种与诱变育种”一节的教学设计 洪永清(06-17)
课堂引入故事 教学融入生趣——浅论生物课堂中的故事化教学 石 娟(06-20)
生物教学中的知识拓展浅析 刘 浩(06-22)
科学教学中景观图应用探究 朱婉萍(06-25)
反思“同课异构” 促进教师自我发展 刘光强(06-28)
让学习发生在学生身上——高中生物教学中引导学生自主学习的探索 钱雪梅(06-30)
“生态系统的能量流动”教学中几个难点的思考分析
丁 傅(06-32)
“错误”——一种重要的生物教育资源 马建兴(07-5)
生物课堂教学中学生自主学习品质的培养 丁 征(07-7)
浅析优化教学过程需要整合的教学要素 章 青(07-10)
基于“生命化教育”的生物课堂实践与思考李 伟(07-12)
学生自主讲评试卷课堂模式初探 任 益(07-13)
利用信息技术手段优化生物学实验教学 唐东辉(07-15)
减数分裂教学中应用自主绘图的实践与思考
李 欧(07-17)
巧用变式 有效复习 封其毅(07-19)
直接推理在生物学上的应用 刘林军(07-21)
教师课堂教学语言的常见误区 周柬明(07-23)
基于“问题解决”模式的高中生物学说题教学尝试
李相国(07-25)
落实细节 夯实基础——浅谈一轮复习的计划与举措
宋建玲(07-28)
浅析生物课堂教学中的媒体决策 史红勤(07-30)
践行“三单·六环节”导学模式 打造“自主·合作·探究”活力课堂 袁锦明(07-31)
在合作中加快认知——“生物的分类”教学案例
谈燕芬(07-35)
“物质跨膜运输实例”教学设计 杨 军(07-37)
“体验式教学”在生物课堂中的实践与思考——以“能量的释放和利用”一课为例 黄裕花(07-39)
验证性虚拟实验在初中生物实验教学中的作用
姚海霞(08-9)
中学生科学探究能力的评价指南 李能国(08-11)
教学中“失败”精彩演绎的策略与条件 刘义友(08-13)
挖掘教材内容,实现科学精神与人文精神的统一
梅金生(08-15)
探究实验有效性的“六先六后”——以“土壤中有什么(一)”为例 蔡呈腾(08-17)
以问题为中心进行生物教学 章德兵(08-19)
“物质跨膜运输的方式”的教学设计 吴光华(08-21)
“勾画问题解决路线”是一个重要的教学环节
王庆东 李世雷(08-23)
利用“学—议—展—评”,构建高效复习课堂——以“伴性遗传”一节为例 宋 杨(08-25)
巧妙设置 合理运用——“生物膜的流动镶嵌模型”中的教学情境创设 丁志锋(08-27)
“没有细胞结构的微小生物——病毒”一节的教学反思
刘春玲(08-29)
紧扣教学目标,准确把握课堂教学 任小文(09-6)
新课程期待老腔出新调——对高中生物评课的几点建议
俞 慧(09-8)
超越教材:“生态系统的能量流动”一节的师生对话
洪长根(09-10)
初中生物实验课教学点滴 康五祥(09-12)
高中生物实验教学中存在的问题及解决策略
李其安(09-13)
生物课外作业特点的探索 崔忠诚(09-15)
实施高效生物课堂的研究——以“减数分裂”的教学为例
刘建新(09-16)
生物教学培养学生问题意识初探 黄 新(09-18)
浅谈初中生物学中的概念教学 李智苹(09-19)
充分进行“信息”转换——让生物课堂变得“活”、“动”、“趣”、“美”起来 倪素美(09-21)
对验证性实验进行探究化教学的策略 张海宁(09-23)
对新课改下高中生物课本中“细胞液”概念学习初探
张龙龙 樊 攀(09-25)
浅析同课异构对生物学开放性教学的助推作用——以人教版必修3“生态系统的能量流动”为例 程丽丽(09-26)
生物学问题分析模型构建与提高学生学习能力初探
蔡书学 张 艳(09-28)
让生物学教学更贴近生活 黄胜秀(09-31)
高中生物“定向—建模—生成”生态课堂教学模式的诠释
姜永均(09-32)
“生长素的发现”一节中两个问题的处理 贾薇薇(09-35)
浅议如何将友善用脑贯穿于初中生物课堂
李 芳(09-37)
对当前生物学科教育的沉思 吴举宏(10-7)
关于凸显初中生物学重要概念传递教学的思考研究
陈丽梅(10-10)
关于课程资源校本化的几点做法 范晓萍(10-12)
对高中生物合作学习课堂教学中常见“跑偏”现象的冷思考
张海其(10-13)
浅议生物课程差异教学与面向全体学生的实施
张 英(10-16)
网络环境下“制定计划和表达交流”能力培养的研究
刘建新(10-18)
一堂失败的复习课后的改进与反思 赵胜昔(10-20)
行进在问题中的有效课堂——谈高中生物课堂教学提问的艺术 裴志刚(10-22)
农村学校教研工作调查及策略探讨
徐永强 徐 燏(10-24)
“概念同化”在高中生物学习中的应用 李雯莺(10-26)
例谈“展示—释疑—探究”教学模式在生物学教学中的应用
张 伟(10-29)
饮食与营养的教学设计 赵 捷(10-31)
“细胞生活的环境”教学设计及其反思 王桂玲(10-33)
摭谈生物课堂教学管理方式的变革——以“探索遗传物质的过程”一课为例 张树虎(10-35)
任务驱动式教学在高中生物探究性实验中的运用
解玉嘉(11-6)
结合生活实例,提高生物课堂的有效性 刘玉兰(11-8)
例谈“活动单”和传统“学案”的区别 马晶晶(11-10)
教学方法多元化 培养学生的自主学习能力
吕翠香(11-12)
高中生物习题课教学模式初探——“探究互动”
夏正艳(11-14)
高中生物教学中对学生逻辑思维能力培养的实践与研究
臧 蓉(11-16)
简述“染色体变异”一节教学的课前准备
冷巨丰(11-18)
探索选修一《生物技术实践》的实验教学 禹双根(11-20)
通过多元教学方式的干预 促使生物课堂实效的提升
——记“地面上的植物”的教学 黄 娟(11-22)
联系生活实际,调整生物学教学内容——“自制一瓶醇香的葡萄酒”活动更适合初中生开展 王燕红(11-24)
让每一节课都精彩——例谈实现探究性教学的实效性
贾广磊(11-25)
巧妙设计实验课 提高生物科学素养 陆新华(11-28)
激发问题意识 引领思维发展——学生问题意识培养的调查分析与对策 高学林(11-29)
让教师在“评课”中成长 朱 俊(11-32)
中学生物思维课堂的实践与思考 李 伟(11-33)
“传染病及其预防”教学设计 刘 浩(11-35)
谈教师在构建生物和谐课堂中的主导作用
曾红艳(11-37)
生物教学中的小组合作与效能 黄亚黎(11-40)
方法多变 优化教学——“人体的呼吸”探究性教学的方法突破 陈小丘(11-42)
外国科学教师UNOS个案研究的概述及启示
李银蝶 陈志伟(12-5)
发挥生物学史的德育功能 塑造学生高尚的科学精神
钮明华(12-8)
利用图形提高生物复习课的课堂效率 练瑞萍(12-10)
例谈在高中生物学教学中数据资料的处理与运用
徐业华(12-12)
多媒体演示与传统演示在教学中的整合和恰当应用
倪 霞(12-14)
硬币在高中生物课堂教学中的妙用 庞四喜(12-16)
“围绕教学目标有效设计课堂教学活动”主题教研活动的策划与启示 许 琼(12-18)
课堂教学设计中需要关注几个问题 周 茜(12-21)
浅析“细胞的能量‘通货’——ATP”的几种导入方法
龚伊娜(12-23)
应用游戏进行“基因的表达”的教学 施渭明(12-25)
浅谈“思想实验”与生物教学的结合
陈秀全 吴光华(12-26)
“性别决定和伴性遗传”的问题教学设计与实践
车亚莉(12-28)
生物教学“一站到底”——一种基于知识PK的游戏教学模式
张年逢(12-30)
高中生物实验教学的理想课堂探讨 杜翠华(12-32)
例谈利用生物教具突破“人体和外界气体交换”课堂难点
何 妍(12-34)
生物学实验技术与科技活动
开展生物学调查活动的尝试与反思——以“调查西樵山的植物种类”为例 黄德庆(01-49)
“低温诱导植物染色体数目变化”实验的改进
林 荔 肖义军 詹晓梅(01-51)
双缩脲试剂能用于尿液中蛋白质的检测吗?
王小明(01-52)
探究蚂蚁的通讯方式 李晓辉(01-53)
对初中生饮食健康状况调查及对教育的启示——以大连市为例 吴志华 李美茹(02-42)
探究影响鼠妇分布的环境因素和教学环境
马国军(02-46)
高中生物实验中洋葱的“一材多用” 肖燕云(02-47)
杏仁对昆虫毒性的实验 郝 静(02-49)
“胆汁对脂肪的乳化作用”实验的改进 贺本香(02-50)
“植物光合作用的场所”一课中几个实验的改进
刘迎侠(02-51)
对一种铁树害虫的观察与探究 罗益群 唐 锦(03-37)
也谈人教版高中生物教材中几个实验材料和实验试剂的改进 张恒泽(03-39)
探究“扦插材料的处理”的课后体会 王 芳(03-41)
演示实验“发酵现象”的改进及拓展应用 尹明顺(03-42)
稻草——田野里的财富 杨砚书(03-44)
光合作用产生氧气实验改进 唐卫东(04-32)
算算你的“水足迹”——节约用水暑期作业设计
赵开勇(04-34)
探究两种无机盐对青萍生长繁殖的影响 汪花菊(04-37)
巧用数码相机获取显微照片 王立亭 翟洪生(04-39)
细胞大小和物质运输的关系实验改进
田永贤 张和平 邓必建(04-40)
对“渗透作用”实验的几点改进 蒋素梅(05-45)
酵母细胞固定化实验的深度解析 曹 丽(05-47)
探究实验“蚯蚓适应土壤中生活的特征”的改进
樊冠祥(05-49)
初中生物科技实践活动的开展——以“漓江鱼的生存现状及捕捞情况综合调查”活动为例 吴学健(06-35)
果酒酿制的替代实验——米酒的酿制 张艳娟(06-37)
蛋白质合成动态模型制作实例 黄 萍(06-39)
利用当地生物资源“发菜”开展教学实践活动设计
张 磊(06-40)
“绿叶中色素的提取和分离”一些实验步骤的改进
左开俊(06-42)
三版高中生物学教材中有丝分裂实验的比较及方案优化的探讨 刘 怡(07-42)
“池塘水生态问题调查及治理”研究性学习活动方案
朱一峰(07-44)
渗透实验的家庭化改进 蒋群玉(07-46)
一花三弄 又见花开——浅谈鲜花模型制作的三种尝试 林 雯(07-47)
谈“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的注意事项
陆忠华(08-31)
“物质跨膜运输实例”的实验教学反思 陈 凯(08-32)
气孔开闭机理的实验探究
陈 洁 周 亮 张文华(09-39)
一道选择题引出的系列主动探究 罗孝勇(09-40)
“睫状肌调节晶状体”简易模型 (09-42)
绿色植物“光合作用产生氧气”实验的再设计
尚 方(09-43)
紫茎泽兰浸出液对几种农作物种子萌发及幼苗生长的影响
汪花菊(10-37)
库尔勒香梨树腐烂病生物防治方法的探究 武 策 李 昂 雷 雨 吴 娜 王 菁 高永强 耿 涛(10-38)
水螅运动方式及捕食行为动画制作探究
左素萍 王重力 粟敏从 丁志柳(10-41)
运用生活中的简易材料制作“基因的表达”教具
周 玲(10-42)
用简单的实验验证人眼的神奇功能 迟福江(10-44)
使用传感器探究环境因素对植物光合作用强度的影响 李宝霞(10-45)
关于“使用血球计数板对酵母菌进行计数”的问题探讨
丁 傅(11-44)
高中生物实验的几处改进和分析 施亚筠(11-46)
“生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验改进
毛文艳 李 岩 史慧玲(11-48)
利用实验促进中学生对细胞知识内容的学习
杨青青(12-36)
适于中学的简易种植灵芝的方法 赵 鑫(12-38)
生物学教学评价与考查
有丝分裂与减数分裂的“另类”试题 王 松(01-54)
2011年浙江省高考生物试题评析 叶建伟(02-52)
2011年高考有关“遗传定律的例外性”试题浅析
崔绪昌(02-54)
一道值得商榷的高中生物奥赛题——对2008年浙江省一道高中生物竞赛试题的分析 周兴生(02-57)
活用课本素材,有效备考生物学业水平考试
左立波(02-58)
例析DNA的复制、转录和翻译图形分析题
李成云(03-47)
对照性实验的常见类型 彭月生(03-49)
例析生物科技模块中流程图题考查特点 尹利军(03-51)
英国普通教育证书AS水平考试试题——第二单元 基因和基因工程 欣向红(03-53)
“细胞分裂”考点扫描 高一明 朱沈芳(04-41)
详析高考遗传图谱模式——以近5年高考试题为例
邓过房(04-44)
简析一道同位素标记法测细胞周期的竞赛题
罗招军(04-48)
一道生物探究性试题的解析 幸奠权(04-50)
2012年江苏省普通高中学业水平测试(必修科目)试卷——生物 (04-51)
高三生物二轮复习需要做好“五道题” 张玉明(05-50)
高中生物实验设计题常见错误剖析及应对策略
王科慧(05-53)
画画就明白——图解法在解题中的作用 郑大江(05-55)
图表信息转换,提高学生解题能力 戴雅萍(06-43)
聚焦高中生物学习中的“^”型曲线模型的知识
李进京(06-45)
巧用一个实验装置完成对光合作用和呼吸作用相关问题的测定或探究 邓志华(06-49)
“首尾法”分析细胞分裂中的DNA标记问题
樵福奎(06-50)
两类细胞分裂图形中同源染色体的判断
蔡利鹏(06-52)
生物学高考初、高中衔接的知识点和学习目标例析
吴庆华(07-49)
对三个竞赛(遗传)题答案的不同看法 朱敏生(07-51)
借助曲线分析生长素的两重性 谭家学(07-53)
2012年全国普通高等学校招生全国统一考试(江苏卷)——生物(07-55)
2012年江苏生物高考试题浅析 章 彤 顾舒荣(08-33)
贴近生活紧扣热点,体现课标核心导向——福州生物学业考试命题回遡 刘国秀(08-35)
江苏学业水平测试生物试卷分析及复习建议
陈海波(08-37)
谈能力立意取向下的生物开放性试题的命题策略
夏帮青(08-40)
巧用配子基因频率求解遗传概率 王 晨(08-42)
对一道易陷入思维误区的选择题的分析
薛文超 王 彬(08-43)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(新课标卷)——理科综合能力测试生物部分(08-44)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(海南卷)——生物
(08-46)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(山东卷)——理科综合能力测试生物部分(08-49)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(浙江卷)——理科综合能力测试生物部分(08-51)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(广东卷)——理科综合能力测试生物部分(08-53)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(北京卷)——理科综合能力测试生物部分(08-55)
例谈高考生物实验中逻辑思维方法的应用
王智杰(09-44)
提高学生解题、审题的能力的几种方法
谢桂喜 谢亦驰(09-47)
建构生物模型,打造高效课堂 宁 旭(09-50)
2012年普通高等学校招生全国统一考试(上海卷)——生物(09-53)
2对相对性状的遗传题的“排列组合”通解法
宋玉蓉(10-47)
利用图形优化解题过程 李 勤(10-49)
江苏省学业水平测试中常见的实验题题型与教学启示
周荷静(11-49)
“三步”巧数食物链——“找岔路相加法”
徐建芸(11-51)
解读与酶有关的曲线模型 毛 丹(11-52)
审题抓细节 “陷阱”轻松越 蒋继荣(12-39)
测量植物光合速率的几种方法 章德兵(12-41)
教会学生辨析遗传概率计算的几个易混问题
祁全新(12-43)
正反交结果相同就一定是常染色体遗传吗
路 毅(12-44)
探究性实验的三种预期结果 王忠文(12-46)
生物课程标准和新教材
高中生物教学中批判性思维培养的研究 吕增印(01-56)
新课程下生物课程资源的开发初探 魏小成(01-58)
中美高中生物教材中“与生物学相关的学科”的比较
赵 璐 李高峰(01-60)
浅谈新课程背景下生物教师的专业成长 丁燕平(01-63)
漫谈英国生物课堂中的情境教学 王元军(02-60)
融入生物科学现代进展 实施初中生物学STS教育 卢 芹(02-62)
中学生物实践能力培养的现状、问题及对策
莫雪斌 李坊贞 许愿康 陈小珺(03-56)
“形散而神不散”——谈人教版课程标准高中实验教科书《生物》的逻辑关系 辉(03-59)
在高中生物新课程中落实“生活化教学”的矛盾与困惑
张 明(03-61)
如何培养学生的生物实验动作技能 陈 维(04-55)
高中生物实施科学方法教育主要策略探析
张树虎(04-58)
S-P表分析方法应用于高中生物学教学质量评价
王 宇 陈秉初 周 阳(04-60)
简析香港《新编生物学》教材中的实验特点
顾文君 郑晓蕙(04-63)
结构性工作单在生物学探究实验教学评价中的应用
李伟平 曹志江(05-57)
中学生科学探究能力的结构分析 李能国(05-59)
准确理解“假说—演绎法”的本质 吴君民(05-61)
基于交互式白板的生物课堂教学的实践与思考
高 雁(05-63)
“生物技术的安全性和伦理问题”教学实施情况调查及教学建议 包春莹(06-53)
生物实践教育在校本课程开发中的尝试——以“开心农场”为例 秦玉莲 钱敏艳(06-55)
围绕核心概念开展中学生物教育 付 雷(06-57)
高中生物学生实验评价量表设计与运用初探
李步振(06-61)
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关键词:针杆藻;NaClO;KMnO4;灭活;光合活性
中图分类号:X524文献标志码:A文章编号:16744764(2015)03014209
Abstract:
The inactivation efficiencies of Synedra sp. by NaClO and KMnO4 oxidation were investigated. The results indicated that in the range of 0~5 mg/L in the neutral condition, the inactivation efficiencies increased with the increase of NaClO dosage and the optimun dosage was 3 mg/L. Meanwhile NaClO showed a better degradation ability in acidic condition. The degradation ability of KMnO4 was not significant, indicating that KMnO4 had no effect on inactivation. Chlorination was effective for Synedra sp. inactivation, and however led to cell disintegration and organic matter release, thus endangering the safety of drinking water.
Key words:Synedra sp.;NaClO;KMnO4;inactivation;photosynthetic activity
近年来,中国河流、湖泊富营养化情况严重,水华频发。作为中国重点水域的三峡库区,由于三峡工程的周期运行使得库区的水文、水环境等较蓄水前发生了巨大的变化,库区支流河道型的硅藻“水华”现象时有发生,严重影响了供水安全[13]。硅藻的控制已经成为一个亟待解决的热点问题。与湖泊型水库的典型的蓝绿藻水华不同,三峡库区多以硅藻水华为主,尤以硅藻属的针杆藻水华最为严重,约占总数的85%。从藻类的生理结构而言,硅藻为真核藻类,其细胞、细胞壁结构(外层为二氧化硅,内层为果胶质,对不利环境具有一定的抵御能力)、光合作用系统构成上均与原核类的蓝藻有着明显的区别。而目前关于净水厂灭藻技术的研究以蓝绿藻为主[46],如化学药剂法、紫外线法、超声波法等,硅藻在灭活机制和效能上可能有别于蓝藻,因此,抑制硅藻类的活性并减少其对供水安全的影响具有重要的研究价值。
在各种灭藻技术中,预氯化是应用最广泛的方法,它能增强对藻类细胞的去除[7]。目前,对蓝藻细胞的氯化效果已经有很好的研究[810]。高锰酸钾预处理能有效控制不好的气味和味道并抑制生物生长,它还能提高混凝效果并且控制消毒副产物的生成[1112],有学者对高锰酸钾作为预处理药剂对藻的去除进行研究也得到了较为不错的结果[13]。有研究表明,NaClO、KMnO4会对蓝藻的光合作用活性产生负面影响[14],导致蓝藻细胞的死亡。在过去的研究中已经证实,脉冲调幅(PAM)荧光测定术能很好的检测光合作用的PSII阶段,表征蓝藻细胞的光合作用活性[1516],可以用来解释藻细胞失活的内在机制。目前的研究主要是针对蓝藻,对硅藻的去除研究很少,鉴于常用化学药剂对蓝藻的去除效果好,本研究对比考察了NaClO、KMnO4在不同投加量和不同pH条件下对硅藻的灭活效果,旨在为硅藻灭活技术研究提供一定的参考。
1材料和方法
1.1试验材料和试剂
硅藻属针杆藻 (Synedra sp.,FACHB1296)购自中国科学院武汉水生生物研究所,采用AGP培养基[17] ,在恒温光照培养箱中进行培养。恒温光照培养箱运行参数:温度为20.0±1.0 ℃;光照强度为2 500 Lx;光/暗周期为14 h∶10 h。实验中所使用的针杆藻初始浓度约为25~35×106 cell/L。
试验中采用的NaClO溶液(w%:36.5%)和高锰酸钾均为分析纯。
1.2试验方法
试验采用同一培养阶段的针杆藻,在不同的pH及NaClO/ KMnO4投加量下,分别检测了其光合作用活性的变化,进而表征氯化与KMnO4预氧化对针杆藻的灭活特性。大多数自然水体的pH在6.0~9.0之间,反应藻液的pH分别采用0.1 mol/L 的盐酸和NaOH进行调节,研究在酸性、中性、碱性(pH分别为5、7、9)水体中NaClO和KMnO4对硅藻光合活性的影响。硅藻在温度15~25 ℃时生长较佳[18],并且易在春季“爆发”[3],因此,调节试验的反应温度始终维持在20.0±1.0 ℃(DC0510智能恒温槽,宁波新芝生物科技股份有限公司)。反应过程中,采用磁力搅拌器对藻液进行搅拌,确保其各部分均匀。在预先设定的时间点进行取样 ,并在样品中加入一定量0.1 mol/L Na2SO3溶液,用于终止氧化反应,随即对样品进行分析。
1.3分析方法
针杆藻的PSII系统的光量子产量Y(反映实际光合效率),叶绿素a及快速光响应曲线(rapid light curves,RLC)采用浮游植物分类荧光仪(PHYTOPAM,德国Walz公司)进行测定。快速光响应曲线的测量条件设定为:步长10 s,最大光照强度764 μmol・m-2・s-1。参数α、ETRmax由如下RLC 方程拟合得到[19],见式(1)。
ETR=ETRmax×
(1-α×PAR/ETRmax)×e-β×PAR/ETRmax(1)
式中:ETR为相对电子传递速率;ETRmax为最大相对电子传递速率,反映最大光合速率;PAR为光强,μmol/(m2・s);α为初始斜率,反映了光能的利用效率;试验中主要通过Y、α、ETRmax、叶绿素a值来反应藻细胞的活性。pH 采用雷磁PHS3C型pH计测定。
NaClO的浓度采用哈希公司的余氯仪量进行检定。
2结果和讨论
2.1NaClO对针杆藻的灭活特性研究
2.1.1NaClO投加量对针杆藻灭活效果的影响
当NaClO投量分别为0.5、1.0、2.0、3.0、5.0 mg/L时,针杆藻光合作用活性随时间的变化如图1所示。从图中可明显看出,随着NaClO投量(≤3 mg/L)的增加,各光合作用参数值的降解速率均随之加快,而投量为5 mg/L对针杆藻光合作用活性的降解速率与3 mg/L的已无明显差异。
如图1(a)~(c)所示,当NaClO投量为2.0 mg/L时,反应2 min后针杆藻光能的利用效率缓妥畲笙喽缘缱哟递速率rETRmax两个参数值均迅速降为0,且其降解主要发生在最初的1 min内;反应5 min后光量子产量Y值也下降至0,且其下降主要在最初的2 min内。这说明2.0 mg/L的NaClO能在短时间内迅速抑制针杆藻的光合系统,抑制可能从破坏PSII系统电子传递链开始。
如图1(d)所示,在NaClO的投加量小于1 mg/L条件下,60 min反应时间内叶绿素a无明显降解;当投量≥2.0 mg/L时,随着投加量的增加,叶绿素a的降解速率逐渐增加,并且在0~10 min时间内,叶绿素a值降解最为显著, 30 min以后趋于平缓;并且图中可见当NaClO的投量为3.0和5.0 mg/L时,叶绿素a的降解效果已无明显差异,增大投加量不能明显提高其降解率。而郭建伟[20]的研究发现,当NaClO的投加量在3.75 mg/L时,铜绿微囊藻的叶绿素a在最初的1 min内降解效果最为显著。在本次试验中,当NaClO的投加量为3 mg/L时30 min后叶绿素a的降解率为86.6%,而在相同投加量下的NaClO对铜绿微囊藻的叶绿素a降解率在30 min时仅为21.79% [21],故NaClO对针杆藻的叶绿素a降解率虽然反应初期较为缓慢,但后期的降解效果明显好于铜绿微囊藻。欧桦瑟等[6]提出了氯化灭活铜绿微囊藻过程的三个步骤的假说,即:氧化剂渗透内部降解细胞结构解体。由于硅藻的细胞壁由外层二氧化硅和内层果胶质组成,而蓝藻的细胞壁则由外层纤维素和内层果胶质组成,因此,细胞壁组成及结构的差异导致NaClO能更快速地破坏并渗透进入铜绿微囊藻细胞,而与其胞内物质发生化学反应。另一方面,由于铜绿微囊藻属原核生物,无核膜和叶绿体,其类囊体(膜上含有光合色素和电子传递链组分,为光合反应中心)分散在细胞质中;而针杆藻为真核生物,有核膜和叶绿体,其类囊体集中位于一个巨大轴生的叶绿体内。因此,类囊体的相对集中,使得相同的反应条件下NaClO对针杆藻中叶绿素a的破坏程度更大。
由图1(a)和(b)比较看来,NaClO对Y、缓rETRmax值的降解主要发生在2 min内,而对叶绿素a 的降解主要发生在10 min内,叶绿素a的降解要明显滞后。这可能是因为NaClO需要依次渗透进入硅藻细胞、叶绿体、类囊体才能与叶绿素a发生反应或是NaClO直接与细胞解体后释放的叶绿素a发生反应。因此,对叶绿体的破坏要先于叶绿素a,而对叶绿体的破坏即可直接抑制针杆藻的光合系统。
但是,Ma等[7]试验表明,氯化损坏铜绿微囊藻的细胞膜,并导致细胞内物质,如:毒素、K+, 叶绿素a的释放。因此,NaClO灭活硅藻可能会造成细胞的解体,引起胞内有机物的释放,危及饮用水安全。
2.1.2NaClO对针杆藻的降解动力学
由2.1.1节中可知,藻的光合活性Y值和叶绿素a值随时间递减,并且其降解趋势呈现拟一级反应动力学的特征。
图2和表1显示,NaClO投加量对针杆藻的降解影响是比较大的。当NaClO投加量为0.5 mg/L时,Y值和叶绿素a值的降解速率常数k分别为0026和0.007 min-1,而投加量增加到3.0 mg/L时,k分别为0.967和0.167 min-1,影响非常大。
在逐渐减小,特别是当投加量为5.0 mg/L时,其对叶绿素a的降解速率几乎与3.0 mg/L投加量的相同,说明降解的程度已经趋于饱和,因此从经济性的角度考虑认为,NaClO降解针杆藻的最佳投加量为3.0 mg/L。
2.1.3NaClO在不同pH条件下对针杆藻灭活效果的影响
NaClO在不同pH条件下(pH=5、7、9)对针杆藻灭活效果的影响如图4所示。针杆藻在不同pH条件下的灭活速率依次为:pH=5> pH=7 pH=9。这主要是因为20℃时,当pH=9.5时,在水溶液中NaClO以ClO-的形式存在;当pH=7.5时,以ClO-及HClO各占50%的形式存在,而当pH=5.0时,以HClO的形式存在。一方面,由于硅藻表面带负电荷[23],因此,分子态的HClO更接近硅藻表面并渗透进入细胞。另一方面,HClO的氧化还原电位远高于离子态的ClO-。因此,NaClO在酸性条件下更能发挥对硅藻的灭活作用。
2.2KMnO4对针杆藻的灭活研究
2.2.1KMnO4投加量对针杆藻灭活效果的影响
当KMnO4投量分别为0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0 mg/L时,针杆藻光合作用活性随时间的变化如图5所示。从图5(a)~(c)中可明显看出,KMnO4对光合作用参数光量子产量Y值和光能利用率恢稻无明显降解效果;而最大光合速率rETRmax值的变化趋势与NaClO降解过程中该值的变化一致,在最初2 min内电子传递速率迅速降低,说明KMnO4只抑制了电子的传递,减缓了针杆藻的光合系统PSII阶段,但是并没有从根本上对针杆藻的光合作用能力进行破坏。
如图5(d)所示,在KMnO4几种投量条件下,60 min反应时间内叶绿素a均无明显降解,而KMnO4氧化是优先损坏藻细胞内的色素 [14],故可能是 KMnO4较难渗透进入针杆藻的叶绿体,因此不易实现对叶绿素a的降解,对光合系统抑制不明显。并且当KMnO4的投加量≥1.5 mg/L时,水质呈红色,经过1.5 h没有褪色,可见较大的投加量会影响出水水质。因此,从整体上看,在pH=7时投加KMnO4对针杆藻的活性影响不大。
而Fan等[24]研究指出,高锰酸钾能有效降解微囊藻,并且在1~3 mg/L范围内能保持藻细胞结构完整[25],明显优于对硅藻的灭活效果,可能是因为蓝藻和硅藻的细胞壁组成与结构的差异。在本研究中明显观察到氯化对针杆藻的灭活效果要优于高锰酸钾对其的氧化作用,Fan等[26]对蓝藻的处理研究也报道了类似的意见。
2.2.2KMnO4在不同pH条件下对针杆藻灭活效果的影响
KMnO4在不同pH条件下(pH=5、7、9)对针杆藻灭活效果的影响如图6所示。针杆藻在不同pH条件下的灭活速率依次为:pH=5> pH=7> pH=9。这主要是因为KMnO4在酸性和碱性条件下其反应式不同,在酸性条件下其标准氧化还原电位为E0=1.51 V,Mn能由+7价降低到+2价,而在中性和碱性条件下,其氧化还原电位低得多,分别只有E0=0.588 V和E0=0.564 V[27],Mn各自只能降低到+4和+6价,说明其氧化性的顺序为酸性>>中性>碱性。
如图6(ac)所示,即使是pH=5时,在60 min后,其Y值也只降低到了0.4,降解率仅为37.5%。并且如图6(d)中所示,3种pH条件下叶绿素a在60 min内都没有明显的降解趋势。因此,从整体上看,KMnO4对针杆藻没有明显的灭活效果。
3结论
1)NaClO对针杆藻的灭活效果显著,其降解过程符合拟一级反应动力学,投加量为3 mg/L时就能达到很好的灭活效果。但是氯化会破坏细胞结构,使细胞分解,引起藻内有机物的释放,在后续试验研究中,可以探讨胞内有机物释放对饮用水安全的影响。
2)酸性条件下NaClO能更好的发挥其氧化降解的作用。
3)KMnO4在投加量≤5mg/L时对针杆藻的灭活效果不明显;更高剂量下可能会对针杆藻的灭活效果更明显,但是会影响出水水质。
4)酸性和碱性条件下KMnO4对针杆藻都没有明显的灭活效果。
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