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教學(xué)設(shè)計(jì)教案第六章 遺傳和變異 第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)一DNA是主要的遺傳物質(zhì)教材分析1本小節(jié)教材主要講述DNA是遺傳物質(zhì)的直接證據(jù)“肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”。本小節(jié)的引言部分,首先聯(lián)系前面所學(xué)知識(shí),指出DNA和蛋白質(zhì)都是染色體的重要組成成分。然后,引導(dǎo)學(xué)生思考一個(gè)曾經(jīng)在科學(xué)界爭(zhēng)議了很長(zhǎng)時(shí)間的問(wèn)題:“DNA與蛋白質(zhì)究竟誰(shuí)是遺傳物質(zhì)?”這樣既點(diǎn)出了本小節(jié)要研究的主題,又可以引起學(xué)生探究這一問(wèn)題的興趣。在講述DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)時(shí),為了加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)思維方法的培養(yǎng),教材采用了先交代科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想,即把DNA和蛋白質(zhì)分開,單獨(dú)地、直接地去觀察DNA的作用;然后再講述實(shí)驗(yàn)過(guò)程的方法。為了使學(xué)生更全面地理解DNA是真正的遺傳物質(zhì)這一結(jié)論,與原教材相比,本教材在教學(xué)內(nèi)容上增加了肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在講述噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)時(shí),也改變了舊教材中直接說(shuō)明“噬菌體將DNA注入細(xì)菌”的敘述方法,而是用研究時(shí)采用的“同位素標(biāo)記法”來(lái)說(shuō)明。這樣講述符合科學(xué)研究的過(guò)程,可以很自然地導(dǎo)出DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論,使學(xué)生容易接受,并且能使學(xué)生受到科學(xué)方法教育。2本小節(jié)教材的最后安排了“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這一實(shí)驗(yàn),不僅要使學(xué)生學(xué)會(huì)DNA粗提取和鑒定的方法,更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和學(xué)會(huì)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基本技能。3本小節(jié)內(nèi)容與其他章節(jié)的聯(lián)系:(1)染色體和DNA的關(guān)系,與第一章組成生物體的化合物中核酸知識(shí)有關(guān);(2)DNA是遺傳物質(zhì)還與細(xì)胞增殖有關(guān);(3)DNA是遺傳物質(zhì)與生物的生殖和發(fā)育緊密聯(lián)系。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)識(shí)記:(1)DNA是遺傳物質(zhì)的分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證; (2)為什么說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)?理解:染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體。能力目標(biāo)1從生殖過(guò)程、染色體化學(xué)組成以及遺傳物質(zhì)存在部位的劃分來(lái)分析染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體,訓(xùn)練學(xué)生邏輯思維的能力。2以噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì),訓(xùn)練學(xué)生由特殊到一般的歸納思維的能力。情感目標(biāo)1養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,培養(yǎng)不斷探求新知識(shí)和合作的精神。2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證DNA與RNA是遺傳物質(zhì),強(qiáng)調(diào)了生命的物質(zhì)性,有利于辯證唯物主義世界觀的樹立。重點(diǎn)落實(shí)方案重點(diǎn)1肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。落實(shí)方案1使用掛圖、投影儀等進(jìn)行直觀教學(xué)。2圖文對(duì)照閱讀,加深對(duì)知識(shí)的理解。難點(diǎn)突破策略難點(diǎn)肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。突破策略列表展示,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,提高教學(xué)質(zhì)量。教具準(zhǔn)備噬菌體侵染細(xì)菌示意圖;投影儀;多媒體課件。學(xué)法指導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生聽課,讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考。具體包括:(1)讓學(xué)生領(lǐng)悟課堂的教學(xué)目標(biāo);(2)使學(xué)生抓住教學(xué)重點(diǎn);(3)讓學(xué)生正確處理好聽課與記筆記的關(guān)系。課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過(guò)程導(dǎo)課1龍生龍,鳳生鳳,老鼠生來(lái)會(huì)打洞;種瓜得瓜,種豆得豆;一母生九子,連母十個(gè)樣。以上事實(shí),說(shuō)明的是什么現(xiàn)象呢?請(qǐng)學(xué)生回顧初中知識(shí),可明確以上的事實(shí)講的是生物的遺傳和變異問(wèn)題。(出題:第六章遺傳和變異)遺傳:生物性狀傳給后代的現(xiàn)象。變異:生物親子代及子代個(gè)體間在性狀上有差異的現(xiàn)象。2遺傳和變異究竟是怎樣發(fā)生的?在生物體內(nèi)是什么物質(zhì)對(duì)遺傳和變異起決定作用?(出題:第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ))3我們知道,生物體的性狀之所以能夠傳給后代,是由于生物體內(nèi)具有對(duì)遺傳起決定作用的物質(zhì)遺傳物質(zhì)。那么,究竟什么是遺傳物質(zhì)呢?(出題:一DNA是主要的遺傳物質(zhì))教學(xué)目標(biāo)達(dá)成1動(dòng)畫演示生物細(xì)胞減數(shù)分裂、受精作用和有絲分裂過(guò)程中染色體的變化情況。并由師生共同作如下文字總結(jié):(通過(guò)如上動(dòng)畫過(guò)程和文字總結(jié),可喚起學(xué)生對(duì)染色體在生物的遺傳中與性狀表現(xiàn)平行的認(rèn)識(shí)。然后簡(jiǎn)單介紹,染色體DNA蛋白質(zhì)。并設(shè)問(wèn):DNA、蛋白質(zhì)究竟誰(shuí)是遺傳物質(zhì)?認(rèn)識(shí)兩者物質(zhì)的關(guān)鍵處理方法是什么?如何證明DNA是遺傳物質(zhì)?)2肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)請(qǐng)學(xué)生閱讀有關(guān)肺炎雙球菌的知識(shí)。認(rèn)識(shí)R型細(xì)菌和S型細(xì)菌。R型細(xì)菌:菌落粗糙,菌體無(wú)多糖類莢膜,無(wú)毒性。S型細(xì)菌:菌落光滑,菌體有多糖類莢膜,有毒性。動(dòng)畫演示格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程的四個(gè)階段,同時(shí)完成四個(gè)階段的文字總結(jié)。(1)活R型細(xì)菌老鼠健康(2)活S型細(xì)菌老鼠死亡(3)滅活S型細(xì)菌老鼠健康(4)活R型細(xì)菌死S型細(xì)菌老鼠死亡說(shuō)明:格里菲思從第四組實(shí)驗(yàn)小鼠尸體上分離出有毒性的S型活細(xì)菌。表明,活R型細(xì)菌死S型細(xì)菌活S型細(xì)菌(有毒)子代活S型細(xì)菌。設(shè)問(wèn):為什么無(wú)毒R型活菌能轉(zhuǎn)化成有毒S型活菌呢?然后請(qǐng)學(xué)生大膽、科學(xué)地進(jìn)行探究。在教師引導(dǎo)下,得出格里菲思結(jié)論:在第四組實(shí)驗(yàn)中,已經(jīng)被加熱殺死的S型細(xì)菌中,必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)“轉(zhuǎn)化因子”。再設(shè)問(wèn):“轉(zhuǎn)化因子”究竟是什么物質(zhì)?接著順理成章地引入艾弗里的實(shí)驗(yàn)。1944年,美國(guó)科學(xué)家艾弗里和他的同事,把S型細(xì)菌的組成物質(zhì)全部分離,并分別與R型細(xì)菌混合培養(yǎng),得出如下結(jié)果:請(qǐng)學(xué)生把上圖記錄到筆記本上,并思考“轉(zhuǎn)化因子”是什么物質(zhì)?通過(guò)對(duì)艾弗里實(shí)驗(yàn)的思考,可準(zhǔn)確地得出“轉(zhuǎn)化因子”是S型菌的DNA的結(jié)論。因轉(zhuǎn)化而來(lái)的S型菌能將性狀傳遞給子代,說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)。3噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)(1)請(qǐng)學(xué)生閱讀關(guān)于T2噬菌體的教材內(nèi)容,了解T2噬菌體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成及生活特性。(2)動(dòng)畫多媒體課件演示:35S標(biāo)記了蛋白質(zhì)的噬菌體和32P標(biāo)記了DNA的噬菌體分別侵染細(xì)菌的過(guò)程。引導(dǎo)學(xué)生分析動(dòng)畫多媒體課件演示的噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程。結(jié)論是:當(dāng)噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)大量增殖時(shí),噬菌體的蛋白質(zhì)留在細(xì)菌的外部,噬菌體的DNA卻進(jìn)入了細(xì)菌體內(nèi)。噬菌體在細(xì)菌體內(nèi)的增殖是在噬菌體DNA的作用下完成的。DNA具連續(xù)性,是遺傳物質(zhì)。投影顯示如下表格:親代噬菌體寄主細(xì)胞內(nèi)子代噬菌體32P標(biāo)記DNA有31P標(biāo)記DNADNA有32P標(biāo)記35S標(biāo)記蛋白質(zhì)無(wú)32S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼蛋白質(zhì)無(wú)35S標(biāo)記進(jìn)一步認(rèn)識(shí)DNA在親子代間具有連續(xù)性,是遺傳物質(zhì)。4請(qǐng)學(xué)生閱讀有關(guān)煙草花葉病毒侵染煙草的教材內(nèi)容。明確遺傳物質(zhì)除DNA外,還有RNA。因絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,故DNA是主要的遺傳物質(zhì);在有些生物中,RNA是遺傳物質(zhì)。我們對(duì)遺傳物質(zhì)的表達(dá)是:核酸是遺傳物質(zhì)。教學(xué)目標(biāo)鞏固1艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明S型細(xì)菌中哪種物質(zhì)導(dǎo)致R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化的,說(shuō)明什么問(wèn)題?2噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)證明蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì),還是DNA是遺傳物質(zhì)?3遺傳物質(zhì)的主要載體是什么?為什么?布置作業(yè)1完成P6復(fù)習(xí)題第一、二、三題。2在證明DNA是遺傳物質(zhì)的幾個(gè)著名經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路中最關(guān)鍵的是()A要用同位素標(biāo)記DNA和蛋白質(zhì)B要分離DNA和蛋白質(zhì)C要得到噬菌體和肺炎雙球菌D要區(qū)分DNA和蛋白質(zhì),單獨(dú)觀察它們的作用答案:D3玉米葉肉細(xì)胞中DNA的載體是()A線粒體、中心體、染色體B葉綠體、核糖體、染色體C染色體、中心體、核糖體D染色體、葉綠體、線粒體答案:D結(jié)課本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了證明DNA是主要遺傳物質(zhì)的兩個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn):(一)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn):證明S型細(xì)菌中的DNA是轉(zhuǎn)化因子并能夠使后代具有連續(xù)性說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)。(二)噬菌體侵染細(xì)菌:證明噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA這兩種成分中是DNA進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)并產(chǎn)生出與親代噬菌體性狀相同的子代噬菌體說(shuō)明DNA是遺傳物質(zhì)。最后指出遺傳物質(zhì)除了DNA外還有RNA,但絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA,所以說(shuō)DNA是主要的遺傳物質(zhì)。板書設(shè)計(jì)第六章 遺傳和變異第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)一、DNA是主要的遺傳物質(zhì)(一)染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體(二)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1肺炎雙球菌的類型2轉(zhuǎn)化過(guò)程:格里菲思四組實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)原理:活R型細(xì)菌活S型細(xì)菌4結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)(三)噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)1噬菌體的基本結(jié)構(gòu)3結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)。備課資料一、病毒的重新構(gòu)建和侵染實(shí)驗(yàn)一些植物病毒和動(dòng)物病毒只含有RNA,而不含DNA,它們的遺傳性狀只能由RNA來(lái)控制。例如煙草花葉病毒(簡(jiǎn)稱TMV),它的基本成分是蛋白質(zhì)和RNA??茖W(xué)家用石碳酸處理這種病毒時(shí),能夠把蛋白質(zhì)外殼去掉,只留下RNA。再將此RNA接種到正常煙葉上,結(jié)果導(dǎo)致花葉病;如果用其蛋白質(zhì)感染煙葉,則不發(fā)生該病。由此證明,RNA起著遺傳物質(zhì)作用。又如車前草病毒(簡(jiǎn)稱HRV),也是一種含RNA和蛋白質(zhì)的病毒。有人將TMV的蛋白質(zhì)和HRV的RNA結(jié)合,使之形成一個(gè)類似“雜種”的新品系,并用它進(jìn)行侵染實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)生的病癥以及繁殖的病毒類型,全屬HRV型,這更進(jìn)一步證明了RNA在遺傳上的作用。見下圖:RNA是病毒的遺傳物質(zhì)的證明實(shí)驗(yàn)二、作為遺傳物質(zhì)必須具備的條件染色體與遺傳的關(guān)系十分密切,因此人們就來(lái)研究染色體的化學(xué)成分,看看染色體中的什么成分是遺傳物質(zhì)?;瘜W(xué)分析的結(jié)果表明,真核生物染色體的主要成分是核酸和蛋白質(zhì),其大致比例如下:那么,遺傳物質(zhì)究竟是蛋白質(zhì)還是核酸呢?作為遺傳物質(zhì)至少要具備以下4個(gè)條件:1在細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖的過(guò)程中能夠精確地復(fù)制自己;2能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成從而控制生物的性狀和新陳代謝;3具有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力;4結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,但在特殊情況下又能發(fā)生突變,而且突變以后還能繼續(xù)復(fù)制,并能遺傳給后代。組成蛋白質(zhì)的主要氨基酸約有20種。由于氨基酸的種類和數(shù)量不同,排列順序不同,可以組成無(wú)數(shù)種蛋白質(zhì),這一點(diǎn)符合上述的第三個(gè)條件。蛋白質(zhì)(特別是酶)能夠控制生物的性狀和代謝,這一點(diǎn)符合第二個(gè)條件。但是蛋白質(zhì)不能進(jìn)行自我復(fù)制,而且它在染色體中的含量往往是不固定的,分子結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定,它也不能遺傳給后代,所以蛋白質(zhì)不可能是遺傳物質(zhì)??茖W(xué)研究已經(jīng)充分證明,核酸具備上述4個(gè)條件,所以核酸才是生物體的遺傳物質(zhì)。核酸又分為脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。絕大多數(shù)生物體的遺傳物質(zhì)是DNA,有些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA。三、噬菌體細(xì)菌的天敵1915年,英國(guó)細(xì)菌學(xué)家特沃特在培養(yǎng)葡萄球菌時(shí),意外地發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)出來(lái)的葡萄球菌菌落上,出現(xiàn)了透明斑,這個(gè)現(xiàn)象意味著這部分葡萄球菌已經(jīng)消失了。是什么使葡萄球菌消失的呢?特沃特用接種針觸了透明斑后,再去碰另外的一個(gè)正常的葡萄球菌菌落,不久,這個(gè)菌落被碰觸的部分,也出現(xiàn)了透明斑。這說(shuō)明,葡萄球菌有一種天敵,它會(huì)被這種“天敵”捕食掉。1917年,加拿大細(xì)菌學(xué)家德艾萊爾也發(fā)現(xiàn)了這種奇特的現(xiàn)象:他在進(jìn)行痢疾桿菌的液體培養(yǎng)時(shí),培養(yǎng)液變得渾濁了,說(shuō)明里面已經(jīng)生長(zhǎng)繁殖了無(wú)數(shù)痢疾桿菌。然而他很快又發(fā)現(xiàn),渾濁的培養(yǎng)液又變得清澈透明了,他培養(yǎng)出來(lái)的痢疾桿菌不見了。德艾萊爾認(rèn)為,它們肯定是被另一種比細(xì)菌更小的生命體所捕食了。他把這種能“捕食”細(xì)菌的微小生命體叫做“噬菌體”。這個(gè)名詞在希臘文中就是“食細(xì)菌”的意思。噬菌體其實(shí)也是一種病毒,是一種專門寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒,所以它還有另外一個(gè)名字叫做“細(xì)菌病毒”。這種侵染細(xì)菌的病毒,后來(lái)被廣泛用于遺傳化學(xué)研究。四、典型例題分析例1如果用15N、32P、35S標(biāo)記噬菌體后讓其侵染細(xì)菌,在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)成分中,能夠找到的放射性元素為()A可在外殼中找到15N和35SB可在DNA中找到15N和32PC可在外殼中找到15ND可在DNA中找到15N、32P、35S分析:此題主要考查噬菌體的結(jié)構(gòu)以及侵染細(xì)菌的具體過(guò)程。噬菌體由DNA和蛋白質(zhì)外殼兩部分組成,DNA含有磷酸基和含氮堿基,因此能夠被15N和32P標(biāo)記。蛋白質(zhì)含有氨基(NH2),甲硫氨酸含有“SH”,因此能夠被15N和35S標(biāo)記。在噬菌體侵染細(xì)菌的過(guò)程中,蛋白質(zhì)外殼留在外面,只有DNA進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi),并利用細(xì)菌體內(nèi)的原料(氨基酸和核苷酸)合成自身的子代蛋白質(zhì)外殼和子代DNA。因細(xì)菌體內(nèi)提供的原料沒有被放射性元素標(biāo)記,所以在子代中,只有原來(lái)侵入的那兩條DNA單鏈含有15N和32P。答案:B例2所有病毒的遺傳物質(zhì)是()ADNABRNACDNA和RNADDNA或RNA分析:病毒只含有DNA或只含有RNA,含有DNA的病毒,DNA是遺傳物質(zhì),如大腸桿菌、T2噬菌體。含RNA的病毒,RNA是遺傳物質(zhì),如煙草花葉病毒。答案:D例3洋蔥的遺傳物質(zhì)是()ADNABRNACDNA和RNADDNA或RNA分析:可能有人一想到洋蔥含有DNA和RNA,就選出答案C來(lái),其實(shí)這是誤解。雖然它體內(nèi)同時(shí)存在DNA和RNA,但RNA不符合遺傳物質(zhì)的特點(diǎn)(自我復(fù)制等),不屬于遺傳物質(zhì)。答案:A五、相關(guān)高考題回顧1(1997年上海高考題)關(guān)于病毒遺傳物質(zhì)的敘述,下列哪一項(xiàng)是正確的()A都是脫氧核糖核酸B都是核糖核酸C同時(shí)存在脫氧核糖核酸和核糖核酸D有的是脫氧核糖核酸,有的是核糖核酸答案:D2一條染色單體含有一條雙鏈DNA分子,那么一條染色體含有()A兩條雙鏈DNA分子

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