2019-2020年高一生物《DNA是主要的遗传物质》教学设计.doc

2019-2020年高一生物DNA是主要的遗传物质教学设计一、教材分析DNA是主要的遗传物质主要讲述 DN A是遗传物质的直接证据“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。教材首先交代了科学家们对实验的设计思想，即把组成染色体的主要成分DNA和蛋白质分开，单独地、直接地去观察DNA的作用，然后再讲述实验过程，这样有利于学生科学思维方法的培养。为了使学生更全面地理解DNA是遗传物质这一结论，教材在教学内容上增加了“肺炎双球菌的转化实验”的内容；在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时，利用“同位素标记”的研究方法来进行说明。这样既符合科学的研究过程，又可以很自然地使学生导出DNA是遗传物质的结论，并且能使学生受到科学方法的教育。DNA是主要的遗传物质这一小节在第六章中占有重要位置，学生只有真正理解这部分内容才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中，从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。而证明DNA是遗传物质的直接证据，则是“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌”这两个经典实验，因此这两个实验的原理和过程是本小节的重点。“探究科学发现过程来学习科学研究方法”是本节内容的难点。生物教学大纲中规定，通过生物学基础知识的学习，初步掌握基本的生物科学研究方法。因此在生物教学过程中对学生进行科学方法教育的渗透，成为当前生物教学改革的一个重点，而学生科学素养的形成是一个渐进的过程。在本节的教学过程中，要注重实验过程的探究与科学方法的学习相结合，充分发挥学生主体作用，使学生在探索学习中，得到科学研究方法的训练。二、目标及解析1、通过“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”，理解DNA是主要的遗传物质。2、通过引导学生设计实验并分析实验结果，培学生的思维能力。三、教学问题诊断（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。解决办法：（1）通过学生分析格里菲思的肺炎双球菌转化实验过程，使学生确信S型死细菌细胞中含有某种转化因子。再通过艾弗里的体外转化实验，即从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等分别加入培养R型细菌的培养基中，引导学生明确只有DNA具有转化作用。（2）通过学生分析赫尔希的噬菌体侵染细菌的实验过程，用同位素标记法，明确只有噬菌体的DNA注入到细菌体内，而蛋白质外壳留在外面，经分析得出，子代噬菌体DNA和蛋白质，都是在注入到细菌体内的噬菌体DNA指导下完成的，说明DNA是连续的。2、教学难点及解决办法（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。（2）如何理解DNA是主要的遗传物质，RNA也是遗传物质？解决办法：（1）从科学研究方法入手，对每一个实验步骤进行分析，尤其要重视第3步和第4步两个实验。何谓加热杀“死”？杀“死”后的S型细菌还含有某种转化因子？这里需要从两方面说明，一方面加热的温度一般为60左右，不能太高；另一方面说明转化因子的结构相当稳定。另外，在设问“肺炎双球菌的转化实验中，证明DNA是遗传物质的实验设计中最关键的思路是什么？”通过学生回答、教师引导，最后指出关键是“DNA和蛋白质分开，单独、直接地去观察DNA和蛋白质的作用。”（2）通过讲解烟草花叶病的实例来说明，并列表对比。四、教学过程流程教师活动学生活动设计意图设疑引入1、俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。这句话显示生物的基本特征之一遗传。那么什么是遗传物质呢？2、科学家是怎么知道DNA是遗传物质的呢？从而引出经典实验肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。1、学生根据以往的生物学知识以及从媒体上获取的信息都会回答：是DNA。2、 学生阅读课本。引入实际问题，创设问题情景，激发学生的探究欲望。一、经典实验（一）肺炎双球菌的转化实验（二）噬菌体侵染细菌的实验（三）烟草花叶病病毒感染烟草的实验1、教师用多媒体分别展示肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验三个经典实验过程的图片。2、教师针对学生的描述加以完善和补充，将实验的过程表格化或图示化，用多媒体展示。3、教师针对每一实验各出一组思考题，用多媒体展示4、教师深入小组成员中参与讨论。5、教师提供学生烟草花叶病病毒相关材料，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质（该部分内容参见后面的附注）。1、学生观察用语言描述实验过程。2、学生观察、分析、讨论。3、学生结合肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验进行分组讨论、设计实验方案，进行实验探究；然后汇报交流实验方案和实验现象、分析原因，最后归纳小结得出结论，最终转化为自己设计实验的基础。1、培养学生的语言组织能力。2、培养学生观察能力和分析问题的能力。3、培养学生处理信息和归纳总结能力4、培养学生合作精神。5、培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。二、DNA是主要的遗传物质教师让学生根据以上实验思考问题：以细菌或病毒作为实验材料具有哪些特点？分析作为遗传物质应具备哪些特点？分析不同生物的遗传物质是什么？学生观察、分析、讨论培养学生分析、观察、总结能力。三、课堂巩固请学生思考并回答教材课后习题。学生结合所学知识进行分析，以加深对所学知识的理解和应用。培养学生应用知识解决实际问题的能力。四、课堂小结1、引导学生归纳本节课知识要点。2、教师用多媒体展示本节课板书（黑板上有知识框架）学生归纳知识要点，整理课堂知识结构。培养学生自主学习的能力。附注：DNA是主要遗传物质相关实验问题式探究1 肺炎双球菌转化实验：1.1 1928年，英国科学家格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验。实验步骤如下表：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。（1）实验先进行第一、二步的目的是什么？可否直接进行第四步？第一、二步起对照作用，证明R型细菌和S型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接进行第四步。（2）用“条件结果”分析法，分析第一、二步说明什么？第二、三步说明什么？第三、四步说明什么？“条件结果”分析法就是根据实验步骤不同的条件导致不同的实验结果进行结论性表述。第一、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；第三、四步说明了R型活细菌与S型死细菌混合培养后产生了S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。（3）该实验有无证明DNA是遗传物质？该实验的结论是什么？该实验不能证明DNA是遗传物质。其结论是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。1.2 1944年，美国的科学家艾弗里和他的同事进行了确定转化因子的实验，并获得了成功。实验步骤如下图：（1）实验过程中步说明了什么？步说明了什么？实验过程中步说明了从S型细菌提取的多糖、脂质、蛋白质、RNA，分别与R型活细菌混合培养后只产生R型活细菌；步说明了从S型细菌提取的DNA与R型活细菌混合培养，少数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。（2）艾弗里等人发现，通过17的实验步骤并不严密，仍不足以完全说明DNA是转化因子即是遗传物质，为此他们又设计了，用DNA酶处理DNA，使其水解，结果在培养R型活细菌的培养基中没有发现S型细菌。这组实验的必要性是什么？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。（3）实验最关键的设计思路是什么？设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。（4）通过上述实验，能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质吗？通过上述实验证明了DNA在细菌转化中起到了关键作用，是遗传物质，但证明不出DNA是“主要”的遗传物质；能证明蛋白质不是遗传物质。2 噬菌体侵染细菌的实验：1952年赫尔希和沙斯设计了一个巧妙实验。实验步骤如下表：实 验 过 程结 果标 记侵 染搅 拌第一组用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。（1） 该实验用了什么方法？在什么探究中还用过此方法？用同位素标记法。如光合作用中鲁宾和卡门研究氧气来自于水的实验。（2）用35S、32P标记物质的理论基础是什么？能否用14C和18O进行标记？用35S、32P标记是因为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。由于DNA和蛋白质中均含有C和O两种元素，故不能用14C和18O进行标记。（3）如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？表明了什么？用带35S的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。用带32P的T2噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，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；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。（4）噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？由实验过程分析可知：噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。DNA是自我复制形成的，蛋白质是在DNA指导下合成的。（注：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。）（5）此实验的指导思想是什么？指导思想是将DNA与蛋白质分开，分别去感染细菌，直接、单独地观察它们的作用。（6）此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性？实验的结论是什么？证明了DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是。3 病毒的重新构建和侵染的实验证明RNA是遗传物质3.1 1957年，格勒（Girer）和施拉姆（Schramm）的实验。烟草花叶病毒（简称TMV），它的基本成分就是蛋白质和RNA。格勒和施拉姆作了如下实验：用石炭酸处理这种病毒，把蛋白质去掉，只留下RNA，再将RNA接种到正常的烟草上，结果发生了花叶病；如果用蛋白质部分侵染正常烟草，则不发生花叶病。此实验的结论是什么？此实验的结论是RNA起着遗传物质的作用，而蛋白质不是遗传物质。3.2 以后有人将车前草病毒（HRV）与烟草花叶病毒(TMV)的RNA、蛋白质分离、组合，分别进行实验，进一步明确RNA也是遗传物质。实验步骤如下：用车前草病毒（HRV）与烟草花叶病毒（TMV）分别感染烟草叶片出现两种不同病斑，如示意图（a）、(b)。用烟草花叶病毒（TMV）的蛋白质外壳去侵染烟草叶片。用车前草病毒（HRV）的RNA去侵染烟草叶片。将车前草病毒（HRV）的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系，用它进行侵染实验。（1） 根据所学知识分析实验过程步的结果是什么？画示意图。过程2的结果是蛋白质不是遗传物质，用其单独侵染不会使烟草叶片致病，如示意图(c)；过程3的结果是用车前草病毒（HRV）的RNA去侵染烟草叶片，则RNA会在寄主细胞中复制并产生大量车前草病毒（HRV），使烟草叶片致病，病斑如示意图(d)；过程4的结果是用“杂种”病毒侵染烟草叶片致病，病斑如示意图(e)。（2） 上述“杂种”病毒繁殖的后代是那种病毒？画一个该病毒的示意图。“杂种”病毒繁殖的后代是车前草病毒（HRV），如示意图(f)。（3）艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验选用了结构十分简单的生物细菌或病毒。以细菌或病毒作为实验材料具有哪些特点？以细菌或病毒作为实验材料是因为它们的个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构且只有核酸和蛋白质外壳；繁殖快，便于实验操作，且在较短的时间内观察到实验结果。（4）结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？作为遗传物质应具备以下特点：能够精确的复制自己；能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定等。（5）结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验，分析不同生物的遗传物质是什么？对于具有DNA的生物体（包括真核细胞、原核细胞和只有DNA的病毒）以DNA为遗传物质；对于只含有RNA的病毒来说RNA是遗传物质。所以说，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数是RNA。DNA是主要的遗传物质。五、配餐练习练习题:一、选择题（把选项填在括号内的横线上）1在洋葱根尖细胞中，遗传物质的载体是（ ） A线粒体和叶绿体 B细胞核和线粒体 C染色体和核糖体 D染色体和线粒体2作为主要遗传物质的DNA与蛋白质的根本区别在于（ ） A相对分子量大 B分子结构相对稳定 C在细胞内的分布有一定规律性D能够自我复制3生物的遗传一般是（ ） 作用的结果。 A只受细胞核内遗传物质的控制 B只受细胞质内遗传物质的控制 C细胞核和细胞质共同控制 D受细胞核或细胞质其中之一控制4噬菌体在繁殖过程中利用的原料是（ ） A自己的核苷酸和氨基酸 B自己的核苷酸和细菌的氨基酸 C细菌的核苷酸和氨基酸 D自己的氨基酸和细菌的核苷酸5一个被放射性元素标记的双链 噬菌体侵染菌，若此细菌破裂后释放出 个噬菌体，则其中具有放射性元素的噬菌体占总数的（ ） A B C D6所有病毒的遗传物质（ ） A都是DNA B都是RNA C是DNA和RNA D是DNA或RNA7下列结构中，除哪项外，其余都可作为遗传物质的载体（ ） A叶绿体 B线粒体 C染色体 D核糖体8噬菌体侵染细菌实验的基本过程是（ ） A吸附注入复制组装释放 B吸附复制组装注入释放 C复制吸附注入组装释放 D吸附复制注入组装释放9噬菌体侵染细菌实验不能证明的是（ ） ADNA是主要遗传物质 BDNA能自我复制 CDNA对蛋白质合成有指导作用 DDNA是遗传物质10决定生物性状的物质是细胞中的（ ） A蛋白质 B核糖核酸 C酶 D脱氧核糖核酸11噬菌体的各种性状能传递给后代是通过（ ） A噬菌体的DNA B细菌的DNA C噬菌体的蛋白质 D细菌的蛋白质二、简答题12现有两个实验数据： 测得衣藻中DNA有84%在染色体上，14%在叶绿体上，2%在线粒体上。 测得豌豆染色体成分是：DNA占36.5%、RNA占9.6%，蛋白质占48.9%。 通过以上数据可以说（1） ；（2） 。13有人做了如下的实验：将一个生活着的变形虫取出，看到无核部分能短期生存，但不能繁殖后代；单独的细胞核，则很快死。 （1）从分子水平来看，产生这一现象的原因是: （2）从细胞显微结构水平看，这一实验说明：14.将野生鳑鮍鱼受精卵的细胞核除去，然后注入金鱼受精卵的细胞核，由这样的受精卵发育的成鱼具备金鱼和鳑鮍鱼两个亲本的性状。该实验说明生物的遗传是 。15.某科学家做“噬菌体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记噬菌体和细菌的有关结构或物质（如下表所示）。产生的 个子代噬菌体与亲代噬菌体的形状大小完全一样。 （1）子代噬菌体的DNA应含有表中的 和 元素，各占 个和 个。 （2）子代噬菌休中，只含32P的有 个；只含31P的有 个；同时含有32P，31P的有 个。 （3）子代噬菌体的蛋白质分子中都没有 元素，由此说明 ，子代唾菌体蛋白质都含有 元素，这是因为 。 （4）因为此实验能证明遗传物质四个理论特点中的两个： ， ，所以此实验能得出结论 。参考答案一、 选择题1、D 2、D 3、C 4、C 5、C 6、D 7、D 8、A 9、D 10、D 11、A二、 简答题：12、（1）染色体是遗传物质DNA的主要载体 （2）染色体主要由DNA和蛋白质组成13、（1）已转录的信使RNA仍在控制蛋白质合成，已经合成的蛋白质仍然在发挥作用。无细胞信使RNA不能翻译合成蛋白质。 （2）细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。14、 细胞核和细胞质共同作用的结果。15、（1）32P，31P，2，100 （2）0，98，2 （3）34S，噬菌体侵染细菌时，蛋白质没有进入细菌内；35S，子代噬菌体的外壳或蛋白质是以细菌内35S标记的氨基酸为原料合成的。 （4）DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性； 能够指导蛋白质的合成。 DNA是遗传物质。