第1节DNA是主要的遗传物质教案设计（一等奖）

第1节　DNA是主要的遗传物… 高中生物       人教2003课标版

1.知识目标

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

（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验思路。

2．能力目标

（1）分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，提高逻辑思维的能力。

（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验，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．情感目标 学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，进一步激发学生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。同时高中学生具备了一定的认知能力，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。

1.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。 2.教学难点 肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

~导言：人类早期对遗传变异的认识停留在直观的定性的描述上，如“种瓜得瓜，种豆得豆”等。生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。生物学家在对生殖发育中减数分裂、受精作用和有丝分裂等过程进行研究时，发现细胞中染色体在前后代能保持连续性和稳定性，认识到染色体在生物的遗传中起着重要作用。染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。那么，它们中究竟哪一种是遗传物质呢？ 一、对遗传物质的早期推测 学生活动：请同学们根据以前所学知识分组讨论遗传物质应具备那些特征？讨论后由各组代表回答讨论结果。 教师归纳如下： （1）能复制，在前后代保持连续性，稳定性； （2）能控制物质性状和代谢过程； （3）有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力； （4）能引起可遗传的变异。分子结构比较稳定，但在特殊情况下能够发生突变，而且突变后还能继续复制，并能够遗传给后代。 因为蛋白质具有前面遗传物质的第（2）、（3）特点，所以曾有人认为蛋白质是遗传物质。但越来越多的科学实验证明，生物体内主要的遗传物质是DNA，而不是蛋白质。那么人们是如何证明DNA是主要的遗传物质的呢？ 二、肺炎双球菌转化实验 ㈠格里菲思肺炎双球菌转化实验 学生活动：学生阅读教材P43．了解R型和S型肺炎双球菌各有什么特点。 教师用投影展示格里菲思肺炎双球菌转化实验的内容 1． 将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。 2． 将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。 3．将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。 4． 将R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡，并在小鼠体内检测出活的S型细菌。 [设疑]综合上述实验，分析造成实验四结果的原因，可以作出几种假设？ 学生讨论回答： 教师进行归纳：①R型细菌使S型细菌复活；②R型细菌被转化成为S型细菌 讲解：显然第一种假设是不可能的，那么如果是第二种又是什么将R型细菌被转化成为S型细菌的呢？格里菲思认为已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子。那么这种转化因子又是什么呢？格里菲思没有找到。直至才进行了确定转化因子的实验，并获得了成功。 ㈡艾弗里证明遗传物质是DNA的实验 1944年，美国的科学家艾弗里和他的同事改进了格里菲思的实验： 1．从S型活细菌提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质 2．⑴将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：能不能由此证明DNA就是转化因子？（不能，因为没有否认其他物质不是转化因子） ⑵将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：实验到此可以得出什么结论？如果就此停止好不好？ ⑶将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：这个实验证明了什么问题？（DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质） 提问：这个实验的成功之处在哪里？（将S型活细菌体内物质分开，单独地去观察它们的作用，才可以得出令人信服的结论） 讲解： 艾弗里的实验引起了人们的关注，但有人提出艾弗里实验中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，这样可能会影响到实验的结论，怎样才能将蛋白质与DNA彻底分开呢？1952年科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作实验材料完成了一个非常有说服力的实验。 二、噬菌体侵染细菌的实验 学生活动：阅读教材，了解T2噬菌体的结构和化学组成。 提问：科学家为什么把噬菌体作为研究DNA是遗传物质的材料?[T2噬菌体（仅由DNA和蛋白质两种成分）侵染细菌后，在自身遗传物质的控制下，利用细菌体内的物质合成T2噬菌体自身的组成成分，从而进行大量繁殖] 噬菌体侵染细菌实验（演示动画） 提问：科学家是如何进行研究的?讲解： 1．制备含放射性同位素T2噬菌体的方法 首先用含放射性同位素（如32P）的培养基培养细菌，然后再用上述细菌培养T2噬菌体，就可得到含放射性元素（如DNA分子中含32P）的T2噬菌体。 2．噬菌体侵染细菌的实验 实验过程及结果： 提问：这个结果说明什么问题？（噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，进入细菌内部的是噬菌体的DNA） 教师归纳结论： DNA分子在噬菌体的亲代与子代之间具有连续性，所以DNA才是真正遗传物质。 [设疑]从赫尔希和蔡斯设计的噬菌体侵染细菌的实验中，你受到了哪些启发？ [再设疑] 遗传物质是否只有DNA一种呢? 三、DNA是主要的遗传物质 学生阅读教材．可知遗传物质除了DNA还有RNA。有的病毒中不含有DNA，只含有RNA和蛋白质，如烟草花叶病毒。 烟草花叶病毒感染烟草的过程： RNA → →感染病毒 烟草花叶病毒→ 蛋白质→ →未感染病毒 小结：在少数RNA病毒中，RNA是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质仍是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。

第1节　DNA是主要的遗传物质　

第1节　DNA是主要的遗传物质　

~导言：人类早期对遗传变异的认识停留在直观的定性的描述上，如“种瓜得瓜，种豆得豆”等。生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。生物学家在对生殖发育中减数分裂、受精作用和有丝分裂等过程进行研究时，发现细胞中染色体在前后代能保持连续性和稳定性，认识到染色体在生物的遗传中起着重要作用。染色体主要是由蛋白质和DNA组成的。那么，它们中究竟哪一种是遗传物质呢？ 一、对遗传物质的早期推测 学生活动：请同学们根据以前所学知识分组讨论遗传物质应具备那些特征？讨论后由各组代表回答讨论结果。 教师归纳如下： （1）能复制，在前后代保持连续性，稳定性； （2）能控制物质性状和代谢过程； （3）有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力； （4）能引起可遗传的变异。分子结构比较稳定，但在特殊情况下能够发生突变，而且突变后还能继续复制，并能够遗传给后代。 因为蛋白质具有前面遗传物质的第（2）、（3）特点，所以曾有人认为蛋白质是遗传物质。但越来越多的科学实验证明，生物体内主要的遗传物质是DNA，而不是蛋白质。那么人们是如何证明DNA是主要的遗传物质的呢？ 二、肺炎双球菌转化实验 ㈠格里菲思肺炎双球菌转化实验 学生活动：学生阅读教材P43．了解R型和S型肺炎双球菌各有什么特点。 教师用投影展示格里菲思肺炎双球菌转化实验的内容 1． 将R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。 2． 将S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡。 3．将加热杀死的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡。 4． 将R型的活细菌与加热杀死的S型细菌混合，注射到小鼠体内，小鼠患败血症死亡，并在小鼠体内检测出活的S型细菌。 [设疑]综合上述实验，分析造成实验四结果的原因，可以作出几种假设？ 学生讨论回答： 教师进行归纳：①R型细菌使S型细菌复活；②R型细菌被转化成为S型细菌 讲解：显然第一种假设是不可能的，那么如果是第二种又是什么将R型细菌被转化成为S型细菌的呢？格里菲思认为已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子。那么这种转化因子又是什么呢？格里菲思没有找到。直至才进行了确定转化因子的实验，并获得了成功。 ㈡艾弗里证明遗传物质是DNA的实验 1944年，美国的科学家艾弗里和他的同事改进了格里菲思的实验： 1．从S型活细菌提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质 2．⑴将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：能不能由此证明DNA就是转化因子？（不能，因为没有否认其他物质不是转化因子） ⑵将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：实验到此可以得出什么结论？如果就此停止好不好？ ⑶将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。 提问：这个实验证明了什么问题？（DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质） 提问：这个实验的成功之处在哪里？（将S型活细菌体内物质分开，单独地去观察它们的作用，才可以得出令人信服的结论） 讲解： 艾弗里的实验引起了人们的关注，但有人提出艾弗里实验中提取的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，这样可能会影响到实验的结论，怎样才能将蛋白质与DNA彻底分开呢？1952年科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作实验材料完成了一个非常有说服力的实验。 二、噬菌体侵染细菌的实验 学生活动：阅读教材，了解T2噬菌体的结构和化学组成。 提问：科学家为什么把噬菌体作为研究DNA是遗传物质的材料?[T2噬菌体（仅由DNA和蛋白质两种成分）侵染细菌后，在自身遗传物质的控制下，利用细菌体内的物质合成T2噬菌体自身的组成成分，从而进行大量繁殖] 噬菌体侵染细菌实验（演示动画） 提问：科学家是如何进行研究的?讲解： 1．制备含放射性同位素T2噬菌体的方法 首先用含放射性同位素（如32P）的培养基培养细菌，然后再用上述细菌培养T2噬菌体，就可得到含放射性元素（如DNA分子中含32P）的T2噬菌体。 2．噬菌体侵染细菌的实验 实验过程及结果： 提问：这个结果说明什么问题？（噬菌体的蛋白质并没有进入细菌内部，进入细菌内部的是噬菌体的DNA） 教师归纳结论： DNA分子在噬菌体的亲代与子代之间具有连续性，所以DNA才是真正遗传物质。 [设疑]从赫尔希和蔡斯设计的噬菌体侵染细菌的实验中，你受到了哪些启发？ [再设疑] 遗传物质是否只有DNA一种呢? 三、DNA是主要的遗传物质 学生阅读教材．可知遗传物质除了DNA还有RNA。有的病毒中不含有DNA，只含有RNA和蛋白质，如烟草花叶病毒。 烟草花叶病毒感染烟草的过程： RNA → →感染病毒 烟草花叶病毒→ 蛋白质→ →未感染病毒 小结：在少数RNA病毒中，RNA是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质仍是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。