高中生物人教版高中必修2遺傳與進(jìn)化第3章基因的本質(zhì)-高中生物-DNA是主要的遺傳物質(zhì)

DNA是主要的遺傳物質(zhì)

教學(xué)目的

1.通過(guò)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)，理解DNA是主要的遺傳

物質(zhì)。

2.通過(guò)重演科學(xué)家發(fā)現(xiàn)DNA是主要遺傳物質(zhì)的過(guò)程，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法和實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)的基本步驟。

3.通過(guò)自己設(shè)計(jì)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新的思維能力。

教學(xué)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)菌的實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程。

3.學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。

教學(xué)難點(diǎn)

1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過(guò)程。

2.學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。

教學(xué)用具

投影片、錄像片、教學(xué)軟件。

教學(xué)方法

教師引導(dǎo)啟發(fā)與學(xué)生觀察探索相結(jié)合。

教學(xué)模式

引導(dǎo)探索式。

程序是：設(shè)疑導(dǎo)入一探索（建立假設(shè)一討論驗(yàn)證）一歸納總結(jié)一反饋運(yùn)用

課時(shí)安排1課時(shí)

教學(xué)過(guò)程

引言1：通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們知道了每一種生物通過(guò)生殖可以產(chǎn)生后代，產(chǎn)生的后代與親代既有相似的特

點(diǎn)，也有不同的特征，說(shuō)明生物體同時(shí)具有遺傳和變異的特性。那么遺傳和變異是怎樣發(fā)生的？生物體內(nèi)什么物

質(zhì)起著決定性作用？遺傳和變異有什么共同的規(guī)律呢？從今天開(kāi)始我們就來(lái)研究這些問(wèn)題。

引言2：生物之所以具有親代的特征是由于在生物體內(nèi)具有對(duì)遺傳起決定性作用的物質(zhì)，也就是遺傳物質(zhì)。

問(wèn)：在生物體內(nèi)存在著許多種化合物，而對(duì)遺傳有重要作用的物質(zhì)是什么呢？

（答：是DNA。）

科學(xué)發(fā)展到今天,DNA是遺傳物質(zhì)已經(jīng)是眾所周知，不容質(zhì)疑的了。你有什么證據(jù)證明DNA是遺傳物質(zhì)呢？

今天我們就和科學(xué)家一起來(lái)尋找DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)，同時(shí)我們還要理解科學(xué)家的設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)設(shè)想，

并且學(xué)會(huì)科學(xué)研究的方法。

進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)首先遇到的是選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料，這是科學(xué)研究成敗的關(guān)鍵。

問(wèn)：無(wú)論是高等的、復(fù)雜的生物，還是低等的、簡(jiǎn)單的生物，它們共同具有的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么？

（答：是蛋白質(zhì)和核酸。）

問(wèn)：既然都含有核酸，你覺(jué)得選擇什么樣的生物做實(shí)驗(yàn)材料合適呢？為什么？

（答：低等的，簡(jiǎn)單的生物。因?yàn)檫@樣的生物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，含有的物質(zhì)少，分析起來(lái)簡(jiǎn)便、快捷，容易得出結(jié)

論）

問(wèn)：你能試著說(shuō)出幾種生物嗎？

（答：能。像病毒，細(xì)菌都可以。）

很好！這位同學(xué)的想法與科學(xué)家的思路是一致的。

1928年，英國(guó)科學(xué)家格里菲思用一種細(xì)菌一肺炎雙球菌進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。（展示投影片）（邊投影邊講述）

肺炎雙球菌有兩種類型：一種是R型細(xì)菌，無(wú)多糖類的莢膜，是無(wú)毒性的，注入小鼠體內(nèi)后，小鼠不死亡。

另一種是S型細(xì)菌，有多糖類的莢膜，是有毒性的，注入到小鼠體內(nèi)可以使小鼠患病死亡。如果用加熱的方法殺

死S型細(xì)菌后注入到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。下面又做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，將己殺死的S型細(xì)菌與R型細(xì)菌混合后注

入到小鼠體內(nèi)，小鼠卻死亡了，而且在尸體上分離出了有毒性的S型活細(xì)菌。

問(wèn)：思考一下，這幾組實(shí)驗(yàn)，尤其是第四組實(shí)驗(yàn)表明什么問(wèn)題？

（答：無(wú)毒性的R型細(xì)菌與已死的有毒性的S型細(xì)菌混合后，可以轉(zhuǎn)化成有毒性的S型活細(xì)菌。）

很好。這就是著名的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)給我們留下了一個(gè)問(wèn)題：究竟是什么使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化成為S型細(xì)菌的呢？

剛才同學(xué)還提到可以選擇病毒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

科學(xué)家赫爾希和沙斯在19S2年用T?噬菌體進(jìn)行了侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)。

（放映軟件，講解）

這是一種寄生在大腸桿菌里的病毒。它是由蛋白質(zhì)外殼和存在于頭部?jī)?nèi)的DNA所構(gòu)成。它侵染細(xì)菌時(shí)可以

產(chǎn)生一大批與親代噬菌體一樣的子代噬菌體。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)也給我們留下了一個(gè)問(wèn)題：起決定性作用的到底是蛋白質(zhì)還是DNA?

另外，19S7年，格勒和歇萊姆用另一種病毒進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

（放映軟件，講解）

這是煙草花葉病病毒。它只有蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的RNA,并不含有DNA,但煙草感染了它以后，葉子上會(huì)

出現(xiàn)病斑。煙草花葉病病毒中沒(méi)有DNA,只有蛋白質(zhì)和RNA,誰(shuí)起了關(guān)鍵作用呢？

圍繞著這三個(gè)實(shí)驗(yàn)留下的問(wèn)題，大家討論一下，你用什么樣的方法去證明到底什么物質(zhì)起了決定性的作用。

（屏幕上顯示三種生物的結(jié)構(gòu)圖）

（教師在學(xué)生中巡視，參與討論，啟發(fā)指導(dǎo)）

同學(xué)們已經(jīng)有了一些初步的想法了。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要有規(guī)范的方法步驟。

（屏幕上出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟）

實(shí)驗(yàn)材料：

假設(shè)：

實(shí)驗(yàn)方法：

預(yù)期效果：

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察：

分析結(jié)論：

每一小組只選擇一種實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（教師在學(xué)生中巡視，參與討論，掌握討論情況。）

討論就到這里。下面請(qǐng)小組代表發(fā)表你們的見(jiàn)解。

（第一小組學(xué)生發(fā)言。選用肺炎雙球菌；假設(shè)DNA是遺傳物質(zhì)；將S型細(xì)菌中的多糖、蛋白質(zhì)、脂類和

DNA等提取出來(lái)，分別與R型細(xì)菌進(jìn)行混合；預(yù)期效果是只有DNA與R型細(xì)菌進(jìn)行混合，才能使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)

化成S型細(xì)菌）

這一小組的設(shè)計(jì)，正如美國(guó)科學(xué)家艾弗里1944年的設(shè)計(jì)。我們一起來(lái)看一看他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（放映軟件，學(xué)生觀察）

問(wèn)：你觀察到了什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

（答：用S型細(xì)菌的DNA與R型細(xì)菌混合可以得到S型細(xì)

菌。）

問(wèn)：你們的假設(shè)是否成立？

（答：成立。）

問(wèn)：分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果你可以得出什么結(jié)論？

（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）

下面再請(qǐng)一個(gè)小組同學(xué)，說(shuō)一說(shuō)他們的設(shè)計(jì)。

（答：我們選用煙草花葉病病毒；假設(shè)RNA是遺傳物質(zhì)；

將RNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，分別感染煙草；預(yù)期效果是RNA可引起煙草葉出現(xiàn)病斑，而蛋白質(zhì)不能。）

設(shè)計(jì)得很好！下面我們觀察一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（放映軟件）

問(wèn)：這個(gè)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？

（答：RNA可以引起病斑而蛋白質(zhì)不能。）

問(wèn)：通過(guò)這組實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿贸鍪裁唇Y(jié)論？假設(shè)是否成立？

（答：RNA是遺傳物質(zhì)，假設(shè)成立。）

再看一看哪個(gè)小組選擇噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料？請(qǐng)給我們說(shuō)一下你們的設(shè)計(jì)。

（答：實(shí)驗(yàn)材料是T2噬菌體；假設(shè)DNA是遺傳物質(zhì)；方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)，分別去感染細(xì)菌；預(yù)

期效果是DNA

可以便噬菌體繁殖出大量的后代，而蛋白質(zhì)不能。）

他們的方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開(kāi)去研究。其他的小組有

沒(méi)有更好的方法？例如：可以給DNA和蛋白質(zhì)做上記號(hào)去研

究。

（答：用同位素標(biāo)記法。）

很好。那么要思考讓什么帶標(biāo)記呢？

問(wèn)：你是否知道DNA與蛋白質(zhì)在元素組成上有什么特別明

顯的不同？

（答：DNA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中

有S而DNA中沒(méi)有S）

所以用放射性同位素35s標(biāo)記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，用放射性同位素32P標(biāo)記另一部分噬菌體的DNA。

如果試驗(yàn)用同位素標(biāo)記法進(jìn)行，預(yù)期效果是怎樣的？

（答：用帶35s的兒噬菌體侵染細(xì)菌，產(chǎn)生的新的噬菌體都不帶標(biāo)記。用帶32P的T2噬菌體侵染細(xì)菌，產(chǎn)

生的新的噬菌體帶標(biāo)記。）

很好。下面我們就看一下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

（放映錄像片和軟件）

實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象正如我們預(yù)期的效果。

問(wèn)：你可以由此得出什么結(jié)論？

（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）

問(wèn)：綜合上述三個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為生物的遺傳物質(zhì)是什么？

（答：含有DNA的生物體DNA是遺傳物質(zhì)。不含DNA,只含RNA的生物RNA是遺傳物質(zhì)。）

由于多數(shù)生物體內(nèi)部含有DNA,所以歸納起來(lái)，生物體的遺傳物質(zhì)是什么？

（答：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。）

通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們不僅用實(shí)驗(yàn)的方法找出了DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)，同時(shí)還明確了進(jìn)行科學(xué)研究中的

幾個(gè)重要環(huán)節(jié)。

像實(shí)驗(yàn)材料的選擇，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟。

思考一下這三個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在方法上有什么共同的特點(diǎn)？

（答：都是DNA與其它物質(zhì)分開(kāi)，分別去研究它們的作用，尤其是DNA的作用。）

這就是研究什么是遺傳物質(zhì)的基本思路。大家打開(kāi)書(shū)看一下第二頁(yè)第三段。

前面我們是用簡(jiǎn)單生物進(jìn)行研究的，那么在自然界中真核生物也有很多，尤其是存在著復(fù)雜的高等生物，它

們的遺傳物質(zhì)是否也是DNA呢？

（投影：1.生物學(xué)家通過(guò)對(duì)真核生物的有絲分裂和減數(shù)分裂，以及受精作用的研究，認(rèn)識(shí)到在

生物遺傳中具有重要作用。它是由和組成的，證明遺傳物質(zhì)的基本思路

是。需要的關(guān)鍵技術(shù)是o

2.噬菌體侵染細(xì)菌后，合成新噬菌體的蛋白質(zhì)外殼需要（）

A.細(xì)菌的DN