安徽省合肥市高中生物 第三章 基因的本质 3.1 DNA是主要遗传物质教案 新人教版必修2.doc

DNA是主要的遗传物质教学设计教材分析本节内容是人教版生物必修2第三章第一节，在整个必修2的构成体系中具有重要的地位。它在孟德尔遗传定律、萨顿假说、摩尔根实验和染色体成分等内容的基础上，深入探索生物遗传的实质，是后期“遗传与变异”的学习基础。本节的重点浓缩于两大经典实验之中，教师可以按照“如何证明DNA是遗传物质”这一主线，设计课堂，还原科学史上的探究历程，让学生带着探究的思想思考与学习。教学目标知识目标：概述人类对遗传物质的探索历程；分析证明DNA是遗传物质的两个 实验的过程和原理，并得出DNA是遗传物质的结论。能力目标：通过分析肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验，学习科学家们进行科学研 究的方法，并尝试自己设计验证性试验，培养学生的科学探究能力。态度观念目标：培养学生实事求是的科学态度和不断探究的科学精神。教学重点肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。教学难点噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。教学用具多媒体课件。教学方法教师引导启发，学生观察探索。课时安排1课时。教学内容引入：展示生物之间相似的特征图片，引出生物遗传中的桥梁遗传物质。新课内容：一、遗传物质的早期推测 大屏幕展示各个时期的生物研究成果，学生集体补充完成。20世纪20年代，人们普遍认为蛋白质是遗传物质，直到20世纪30年代，才意识到DNA的重要性，但认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导。直到有科学家用实验证明了DNA在遗传中的重要作用之后，人们才接受DNA是遗传物质这一正确观点。由此引入两大经典实验：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验。2、 肺炎双球菌转化实验介绍此实验由格里菲斯和艾弗里两位科学家跨越十六年的时间完成，艾弗里的实验是以格里菲斯实验为基础的。1、 格里菲斯的体内转化实验 好的材料是实验成功的一半，介绍实验材料肺炎双球菌。菌落荚膜毒性R型细菌菌落粗糙无荚膜无毒S型细菌菌落光滑有荚膜有毒 介绍菌落、荚膜及培养基。 实验步骤如下： 实 验 过 程结 果第一步无毒性的R型活细菌注射到鼠体内鼠不死亡第二步有毒性的S型活细菌注射到鼠体内鼠死亡第三步加热杀死的S型细菌注射到鼠体内鼠不死亡 第四步无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内鼠死亡，并且从鼠体内分离出有毒性的S型活细菌，其后代也有毒性。 思考：（1）分析第一、二步说明什么？第二、三步说明什么？第1、 二步说明了R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性； 第二、三步说明了死亡的S型细菌不具有致死性； （2）第四步小鼠为什么死亡？S型活细菌。（3）S型活细菌如何产生的？R型活细菌转化成了S型活细菌。（4）为什么能转化？ 结论：S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。寻找转化因子：分析S型细菌的物质组成。思考：究竟谁才是遗传物质？如果你是科学家，你觉得该怎么设计接下来的实验思路？学生讨论、回答：将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别直接、单独地观察它们的作用。2、艾弗里的体外转化实验 1944年，美国的科学家艾弗里的格里菲斯的实验基础上进行了确定转化因子的实验，并获得了成功。实验步骤： 思考：（1）实验过程中步说明了什么？ 说明了从S型细菌提取的多糖、脂质、蛋白质、RNA不是转化因子。（2）步说明了什么？ 说明了从S型细菌提取的DNA可以让R型活细菌转化为S型活细菌， 转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌。DNA是转化因子。（3）艾弗里认为，通过17的实验步骤并不严密，为此他们又设计了，这组实验有什么必要性？这组实验的必要性在于：是DNA本身，而不是DNA的碎片或化学组成单位使细菌发生了转化。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。质疑：因当时实验条件限制，所以艾弗里提取的DNA中仍然混有少量的蛋白质，所以，该实验结论不被所有人接受。思考：有没有一种更好的实验材料？提示：结构简单，主要由DNA和蛋白质组成？学生：病毒。三、噬菌体侵染细菌的实验：1、 介绍噬菌体的结构、生活方式以及侵染大肠杆菌的大致过程。 如果你是科学家，你用噬菌体和病毒做实验，你有怎样的实验设计思路？想办法把噬菌体的DNA和蛋白质区分开，分别感染大肠杆菌，观察他们在子代噬菌体行成过程中，究竟各种起着什么作用。再分析谁是遗传物质。 问：有什么方法把DNA和蛋白质两者区分开？介绍放射性同位素标记法。问：在什么探究中还用过此方法？如何标记DNA和蛋白质？DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S。用35S、32P分别标记蛋白质和DNA。2、1952年赫尔希和蔡斯的实验步骤： 第一步：分别标记细菌第二步：分别标记噬菌体第三步：标记的噬菌体分别侵染细菌第四步：分析实验结果，得出结论。 思考：第一步有什么作用？ 病毒营寄生生活，以宿主细胞内的物质为原料合成自身结构。故先标记细菌，再用该细菌培养噬菌体。3、实验过程： 实 验 过 程结 果标 记侵 染搅 拌、离 心第一组用35S标记了一部分噬菌体用被标记的两种噬菌体分别去侵染未被标记细菌上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低细菌内新形成的噬菌体中没有检测到35S第二组用32P标记了另一部分噬菌体上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高细菌内新形成的噬菌体中检测到32P注：上清液为重量较轻的噬菌体；沉淀物为被感染的大肠杆菌。 分析实验过程：用带35S的噬菌体侵染细菌，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部，产生的新的噬菌体也都不带标记。用带32P的T2噬菌体侵染细菌，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。产生的新的噬菌体也都带标记。填写表格。 亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论第一组实验32P标记DNA有32P标记DNADNA有32P标记DNA分子进入细菌体内，是遗传物质第二组实验35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。 思考：子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。利用宿主细胞的材料和酶，在自身DNA的直到下合成子代的DNA和蛋白质。噬菌体侵染细菌的过程：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。分析本实验中的一些细节。 思考：两大经典实验的结论是DNA是遗传物质，但本节标题是DNA是主要遗传物质，这说明，有一些特殊生物，他们的遗传物质可能不是DNA。 介绍：以烟草花叶病毒为代表的RNA病毒中，RNA是遗传物质。 课后作业：设计实验，验证烟草花叶病毒中RNA是遗传物质。 课堂小结。