第1节DNA是主要的遗传物质优秀教学设计

第1节　DNA是主要的遗传物… 高中生物       人教2003课标版

1.知识与技能

（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。

（2）知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。

（3）理解DNA是主要的遗传物质。

2.过程与方法

（1）通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练学生逻辑思维的能力。

（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体侵染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。

3.情感态度与价值观

遗传的物质主要是DNA，也有RNA，这从遗传和变异的角度，强调了生命的物质性，有利于辩证唯物主义世界观的树立。

     学生已经具备了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础；掌握了生物的生殖过程、染色体的化学组成、蛋白质与核酸的元素组成等相关知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考。

教学重点：

1、肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

2、噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

教学难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

    通过对孟德尔规律的学习以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，我们已经知道生物的遗传和变异与细胞中的染色体有关，人们认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？

    染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？人们对遗传物质的认识和当时的科学研究水平是分不开的。

    问：20世纪二三十年代人们对蛋白质和DNA的认识水平如何？

    答：当时对蛋白质的认识水平是它是由多种氨基酸连接而成的。对DNA的认识水平是它是由许多个脱氧核苷酸聚合成的生物大分子。

    问：当时认为遗传物质是哪种物质？为什么会有这样的观点？

    答：当时认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。原因是人们对DNA的了解很少，而且构成DNA的脱氧核苷酸只有四种，把它和生物多样性很难联系在一起，反而构成蛋白质的氨基酸种类较多，和生物的多样性联系在一起看似容易理解。

    问：从这个事实你能得出什么启示？

    答：科学发展过程是一个不断纠正错误的过程。

    问：向蛋白质是遗传物质这个观点提出挑战的学者是谁？它凭何提出质疑？

答：艾弗里。他在总结格里菲思实验的基础上提出遗传物质是DNA而不是蛋白质这一重要观点。

（一）肺炎双球菌的转化实验

    大家先来学习格里菲思实验，出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图3－1－1指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。

    学生阅读教材P43，边看书边看图解，回答下列问题：

    问：肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些现象？

    答：实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的R型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的S型活细菌，小鼠患败血症死亡；注射加热杀死了的S型细菌，小鼠正常；注射“R型活细菌+杀死的S型细菌”，小鼠患败血症死亡。

    问：你如何理解第三步骤中的加热杀“死”？

    答：加热的温度一般不超过60 ℃。所谓的死只是它没有了独立的感染能力，并不代表转化因子的彻底破坏。

    问：第四组的实验结果说明了什么？

    答：第四组的实验结果表明，被加热杀死的S型细菌中，存在着使R型活细菌转变成S型细菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。

     问：单凭格里菲思实验能不能证明DNA就是遗传物质？

    答：不能。因为杀死的S型细菌中含有蛋白质、多糖以及DNA等物质，还不能说明是哪种物质起了“转化因子”的作用，还是共同起作用。

    艾弗里在格里菲思的基础上又进行了进一步的实验。（图3－1－2）

    问：艾弗里及其同事的设计思路是什么？

    答：把它们分开单独观察它们的作用，就可以证明何种物质为“转化因子”了。艾弗里和他的同事设法从S型活细菌中提取DNA、蛋白质、糖类及无机物，分别与R型细菌混合培养，其结果是，只有加入DNA的，R型才转化为S型细菌。这一结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

    问：在艾弗里的实验的第（3）步中你得出什么结论？

    答：只有完整的DNA才能进行转化。脱氧核苷酸没有转化作用。

    问：从艾弗里的研究成果你有何启示？

    答：现行科学研究要有科学的思路。艾弗里在这个实验中最关键的思路就是“DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用”。 另外还可以告诉人们科学研究就是在总结前人经验的基础上进行的。一个伟大的研究成果是许多科学家共同努力的结果。

    问：艾弗里的实验是否完美？

    答：不完美。因为他所提取的DNA仍含有少量的蛋白质，所以有人对实验结论仍有怀疑。

（二）噬菌体侵染细菌的实验

出示T2噬菌体模式图：（图3－1－3）

     学习完各部分结构名称后，由学生归纳：

     它的头部和尾部都具蛋白质的外壳，头内部含有DNA。噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒。

出示T2噬菌体侵染细菌的实验过程图。

     学生阅读课本P44～P45，然后回答问题：

     问：放射性同位素35S和放射性同位素32P用于标记噬菌体的何种成分？有什么目的？

     答：从元素组成来看，由于蛋白质分子中含S而不含P，DNA分子中含P而不含S。这样，就可让一部分噬菌体只标记蛋白质而不标记DNA，另一部分噬菌体只标记DNA而不标记蛋白质，从而分别观察这两种大分子物质的变化和作用。

     问：噬菌体在细菌体内的增殖是在何物质的作用下完成的？根据是什么？

     答：噬菌体在细菌体内的增殖是在噬菌体DNA的指导下完成的，因为对被标记物质进行测试，结果表明噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，只有噬菌体的DNA才进入细菌体内。

    问：这个实验的结果说明了什么？

    答：实验结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

    问：简述噬菌体侵染细菌的过程。

    答：吸附→注入（DNA）→复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→组装子代噬菌体。

（三）DNA是主要的遗传物质

   （1）某些病毒的遗传物质是RNA。

如烟草花叶病毒，不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病毒来说，RNA就起着遗传物质的作用。

   （2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。

虽然少数病毒的遗传物质是RNA，但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

   ［教师精讲］

核酸是生物体的遗传物质，这一点已经不容怀疑。不同的生物所含遗传物质的种类有所不同，绝大多数的生物含有DNA和RNA，这时起决定作用的是DNA。只有极少数的病毒只有RNA，只有在此时，RNA才作为遗传物质。

1、地球上的一切生物的遗传物质都是 (         ) ：
 A.  核酸            B.   脱氧核糖核酸或核糖核酸
 C. 脱氧核糖核酸     D.   脱氧核糖核酸和核糖核酸

2、侵染细菌后，合成新噬菌体的蛋白质外壳需要（   ）
A  细菌的DNA和氨基酸
B  噬菌体的DNA及氨基酸
C  细菌的DNA和噬菌体的氨基酸
D  噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

P46 一、基础题，二、拓展题 1。

第1节　DNA是主要的遗传物质　

第1节　DNA是主要的遗传物质　

    通过对孟德尔规律的学习以及细胞的有丝分裂、减数分裂和受精过程，我们已经知道生物的遗传和变异与细胞中的染色体有关，人们认识到染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？

    染色体在生物的传种接代中具有重要作用。染色体的主要成分是蛋白质和DNA。那么，这两种物质中，究竟哪一种是遗传物质呢？人们对遗传物质的认识和当时的科学研究水平是分不开的。

    问：20世纪二三十年代人们对蛋白质和DNA的认识水平如何？

    答：当时对蛋白质的认识水平是它是由多种氨基酸连接而成的。对DNA的认识水平是它是由许多个脱氧核苷酸聚合成的生物大分子。

    问：当时认为遗传物质是哪种物质？为什么会有这样的观点？

    答：当时认为蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。原因是人们对DNA的了解很少，而且构成DNA的脱氧核苷酸只有四种，把它和生物多样性很难联系在一起，反而构成蛋白质的氨基酸种类较多，和生物的多样性联系在一起看似容易理解。

    问：从这个事实你能得出什么启示？

    答：科学发展过程是一个不断纠正错误的过程。

    问：向蛋白质是遗传物质这个观点提出挑战的学者是谁？它凭何提出质疑？

答：艾弗里。他在总结格里菲思实验的基础上提出遗传物质是DNA而不是蛋白质这一重要观点。

（一）肺炎双球菌的转化实验

    大家先来学习格里菲思实验，出示R型细菌和S型细菌的菌体和菌落图，让学生对图3－1－1指出何者是R型菌体？何者是S型菌体？菌落各是怎样？毒性呢？以加深学生对两种细菌的了解。

    学生阅读教材P43，边看书边看图解，回答下列问题：

    问：肺炎双球菌的转化实验分哪几个步骤？各看到哪些现象？

    答：实验过程可分为四大步骤：注射无毒性的R型活细菌，小鼠正常；注射有毒性的S型活细菌，小鼠患败血症死亡；注射加热杀死了的S型细菌，小鼠正常；注射“R型活细菌+杀死的S型细菌”，小鼠患败血症死亡。

    问：你如何理解第三步骤中的加热杀“死”？

    答：加热的温度一般不超过60 ℃。所谓的死只是它没有了独立的感染能力，并不代表转化因子的彻底破坏。

    问：第四组的实验结果说明了什么？

    答：第四组的实验结果表明，被加热杀死的S型细菌中，存在着使R型活细菌转变成S型细菌的“转化因子”。这一“转化因子”究竟是什么物质，当时的格里菲思并不知道。

     问：单凭格里菲思实验能不能证明DNA就是遗传物质？

    答：不能。因为杀死的S型细菌中含有蛋白质、多糖以及DNA等物质，还不能说明是哪种物质起了“转化因子”的作用，还是共同起作用。

    艾弗里在格里菲思的基础上又进行了进一步的实验。（图3－1－2）

    问：艾弗里及其同事的设计思路是什么？

    答：把它们分开单独观察它们的作用，就可以证明何种物质为“转化因子”了。艾弗里和他的同事设法从S型活细菌中提取DNA、蛋白质、糖类及无机物，分别与R型细菌混合培养，其结果是，只有加入DNA的，R型才转化为S型细菌。这一结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

    问：在艾弗里的实验的第（3）步中你得出什么结论？

    答：只有完整的DNA才能进行转化。脱氧核苷酸没有转化作用。

    问：从艾弗里的研究成果你有何启示？

    答：现行科学研究要有科学的思路。艾弗里在这个实验中最关键的思路就是“DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA和蛋白质的作用”。 另外还可以告诉人们科学研究就是在总结前人经验的基础上进行的。一个伟大的研究成果是许多科学家共同努力的结果。

    问：艾弗里的实验是否完美？

    答：不完美。因为他所提取的DNA仍含有少量的蛋白质，所以有人对实验结论仍有怀疑。

（二）噬菌体侵染细菌的实验

出示T2噬菌体模式图：（图3－1－3）

     学习完各部分结构名称后，由学生归纳：

     它的头部和尾部都具蛋白质的外壳，头内部含有DNA。噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒。

出示T2噬菌体侵染细菌的实验过程图。

     学生阅读课本P44～P45，然后回答问题：

     问：放射性同位素35S和放射性同位素32P用于标记噬菌体的何种成分？有什么目的？

     答：从元素组成来看，由于蛋白质分子中含S而不含P，DNA分子中含P而不含S。这样，就可让一部分噬菌体只标记蛋白质而不标记DNA，另一部分噬菌体只标记DNA而不标记蛋白质，从而分别观察这两种大分子物质的变化和作用。

     问：噬菌体在细菌体内的增殖是在何物质的作用下完成的？根据是什么？

     答：噬菌体在细菌体内的增殖是在噬菌体DNA的指导下完成的，因为对被标记物质进行测试，结果表明噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，只有噬菌体的DNA才进入细菌体内。

    问：这个实验的结果说明了什么？

    答：实验结果表明：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

    问：简述噬菌体侵染细菌的过程。

    答：吸附→注入（DNA）→复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→组装子代噬菌体。

（三）DNA是主要的遗传物质

   （1）某些病毒的遗传物质是RNA。

如烟草花叶病毒，不含有DNA，只含有蛋白质和RNA。对这些病毒来说，RNA就起着遗传物质的作用。

   （2）绝大多数生物的遗传物质是DNA。

虽然少数病毒的遗传物质是RNA，但绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

   ［教师精讲］

核酸是生物体的遗传物质，这一点已经不容怀疑。不同的生物所含遗传物质的种类有所不同，绝大多数的生物含有DNA和RNA，这时起决定作用的是DNA。只有极少数的病毒只有RNA，只有在此时，RNA才作为遗传物质。

1、地球上的一切生物的遗传物质都是 (         ) ：
 A.  核酸            B.   脱氧核糖核酸或核糖核酸
 C. 脱氧核糖核酸     D.   脱氧核糖核酸和核糖核酸

2、侵染细菌后，合成新噬菌体的蛋白质外壳需要（   ）
A  细菌的DNA和氨基酸
B  噬菌体的DNA及氨基酸
C  细菌的DNA和噬菌体的氨基酸
D  噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

P46 一、基础题，二、拓展题 1。