《第一節(jié)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)DNA是主要的遺傳物質(zhì)》優(yōu)質(zhì)課比賽教學(xué)設(shè)計

1、第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ) dna是主要的遺傳物質(zhì)（一） 教學(xué)目的：1 dna是主要的遺傳物質(zhì)（c：理解）（二） 教學(xué)重點(diǎn)1 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗的原理和過程2 噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗的原理和過程（三） 教學(xué)難點(diǎn)1肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗的原理和過程（四）教學(xué)用具：肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗過程圖、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗過程圖及多媒體教學(xué)器材（五）教學(xué)方法：討論、講述、提問（六）教學(xué)設(shè)計首先復(fù)習(xí)有關(guān)內(nèi)容：細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細(xì)胞內(nèi)的生命物質(zhì)叫原生質(zhì)。在原生質(zhì)的各種成分中，何者是遺傳物質(zhì)呢？首先，由教師采用設(shè)問、自答的方式，介紹人類對遺傳物質(zhì)的探究歷史。1人類對遺傳現(xiàn)象、遺傳規(guī)律的探究一直沒有停止，并

2、且還在不斷深入。當(dāng)初摩爾根雖然證明了染色體是基因的載體，但染色體究竟是由什么物質(zhì)組成的？基因的化學(xué)構(gòu)成是什么？基因為何能傳遞遺傳信息？這些問題仍然有待進(jìn)一步去解決。雖然當(dāng)時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)核酸是組成細(xì)胞核的主要成分，而且也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)核酸中有四種不同的堿基，但是人們卻誤認(rèn)為核酸是由四種核苷酸組成的單調(diào)均勻的大分子，因此，許多生物學(xué)家不相信核酸會是千變?nèi)f化的基因的載體，他們認(rèn)為蛋白質(zhì)才可能是遺傳物質(zhì)。為什么蛋白質(zhì)會被認(rèn)為是遺傳物質(zhì)呢？這是因為20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)的種類越來越多，功能也越來越廣泛，一切生命活動，包括遺傳特性的表現(xiàn)都離不開蛋白質(zhì)。如我們在前面學(xué)習(xí)過的起催化作用的酶、起免疫作用的球蛋白，

3、以及一些對生命活動起調(diào)節(jié)作用的激素。據(jù)估計，人體中的蛋白質(zhì)不少于十萬種。因此，許多生物學(xué)家都認(rèn)為，只有蛋白質(zhì)才有可能是復(fù)雜基因的載體。2在核酸和蛋白質(zhì)中究竟誰是基因的載體呢？我們首先要從理論上推斷一下作為遺傳物質(zhì)必須具備哪些特點(diǎn)，如果我們能夠用實(shí)驗來證明某種物質(zhì)具備這些特點(diǎn)，我們就能確定到底哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。用“遺傳物質(zhì)必須具備哪些基本特點(diǎn)才能使生物的遺傳現(xiàn)象成為可能？”的問題將教學(xué)轉(zhuǎn)入下一階段：（l）“我國民間有句俗話說：龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會打洞。這句俗話說的就是生物的遺傳現(xiàn)象。我們研究生物的遺傳現(xiàn)象是從性狀入手去進(jìn)行研究的。”從這個現(xiàn)象可以推出結(jié)論：“生物的性狀在前后代表現(xiàn)出連續(xù)性

4、。它的遺傳物質(zhì)必定能夠進(jìn)行自我復(fù)制”。這個推斷學(xué)生可能只能說出：“遺傳物質(zhì)能夠復(fù)制，保證生物的連續(xù)性”，不會一下子說完全。教師要把握住“復(fù)制”和“連續(xù)性”這兩個關(guān)鍵點(diǎn)。這里的“復(fù)制”是“自我復(fù)制”，不是被動地、接受外來指令進(jìn)行的復(fù)制。而是在生物體內(nèi)、自發(fā)地對這種物質(zhì)進(jìn)行翻版或拷貝。這里的“連續(xù)性”學(xué)生可能不會很好地區(qū)分是“生命的連續(xù)性”還是“性狀的連續(xù)性”。教師要通過不斷地追問使學(xué)生明確：“自我”和“性狀”這兩個關(guān)鍵點(diǎn)。（2）對于遺傳物質(zhì)應(yīng)該“能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀”的這個特點(diǎn)，學(xué)生不會自發(fā)地推論出來。教師可以通過“性狀主要是通過什么物質(zhì)表現(xiàn)出來的？”也可以通過復(fù)習(xí)前

5、面講過的如“蛋白質(zhì)對某種性狀（血型、酶、激素等）的控制作用”以及“蛋白質(zhì)是一切生命活動的體現(xiàn)者”這一結(jié)論，使學(xué)生意識到：“性狀主要是通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來的”。這時結(jié)合上面的推論：“遺傳物質(zhì)應(yīng)能保證生物性狀的連續(xù)性”，而“性狀主要是通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來的”，教師可以提問：“那么，遺傳物質(zhì)是否會與蛋白質(zhì)有關(guān)呢？”答案當(dāng)然是肯定的?！斑z傳物質(zhì)可能就是蛋白質(zhì)，或者能夠控制蛋白質(zhì)的合成，并通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物的性狀?！边@一結(jié)論的得出就不難被學(xué)生接受了。（3）從“某種物質(zhì)作為遺傳物質(zhì)它的結(jié)構(gòu)可能是相對穩(wěn)定，不易變化，還是相對不穩(wěn)定，極易變化的呢？”這一提問可引導(dǎo)學(xué)生對遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行思考和推

6、論，學(xué)生可能會想到：“遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能應(yīng)該是穩(wěn)定的、不變的?！睂@個過于絕對的推斷教師可以再提問：“如果遺傳物質(zhì)穩(wěn)定到了絕對不變的程度，那么生物就應(yīng)該是絕對不變的。你認(rèn)為這個推論與實(shí)際情況相符合嗎？”在這時學(xué)生自然會意識到：“遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)在基本穩(wěn)定的前提下，也應(yīng)該而且可能發(fā)生少量的變化?！边@時教師要再予以補(bǔ)充：“這些遺傳物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的少量變化，還應(yīng)該是可遺傳的?！敝链耍處熆蛇M(jìn)行關(guān)于遺傳物質(zhì)特點(diǎn)的小結(jié)并做板書，寫出遺傳物質(zhì)的四個特點(diǎn)。3遺傳物質(zhì)必須具有以下特點(diǎn)：（1）分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性；（2）能夠自我復(fù)制，前后代保持一定的連續(xù)性；（3）能產(chǎn)生可以遺傳的變異；（4）能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成

7、，從而控制新陳代謝過程和性狀。4在前面教材內(nèi)容中，我們學(xué)習(xí)過細(xì)胞的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用，其中很關(guān)鍵的一個知識點(diǎn)是染色體的復(fù)制與傳遞規(guī)律，也就是說，染色體在生物的傳種接代中，能夠保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。由此，可認(rèn)為染色體在遺傳上起著主要作用，正是因為染色體連綿不斷地向后代傳遞，才使生物的后代具有與親代相似的性狀。染色體的化學(xué)成分主要是dna和蛋白質(zhì)，那么，dna和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)呢？在20世紀(jì)50年代前人們還不清楚，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)寄生在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的病毒噬菌體僅由蛋白質(zhì)外殼和dna組成，與染色體成分相似，通過侵染實(shí)驗證明了dna是遺傳物質(zhì)。在此年代還利用肺炎雙球菌做轉(zhuǎn)化實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)dna具有

8、轉(zhuǎn)化功能，是遺傳物質(zhì)。一、 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗閱讀課本內(nèi)容，思考如下問題：（1）將無毒性的r型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？不死亡。（2）將有毒性的s型活細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？患敗血癥死。（3）將加熱殺死后的s型細(xì)菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？不死亡。（s型活細(xì)菌多糖 脂類 蛋白質(zhì) rna dna dna水解物分別與r型活細(xì)菌混合培養(yǎng)r r r r r s r r s4）將無毒性的r型活細(xì)菌與加熱殺死后的s型細(xì)菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？患敗血癥死亡。（5）為什么將兩種不死亡的細(xì)菌混合后會致死呢？因為混合后的細(xì)菌中，被轉(zhuǎn)化為有毒性的s型細(xì)菌，而且這種性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。（6）

9、那么這種轉(zhuǎn)化因子是什么呢？通過從s型活細(xì)菌中提取dna、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別加入到r型細(xì)菌的培養(yǎng)基中與r型細(xì)菌共同培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有dna才能夠使r型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為s型細(xì)菌。結(jié)論：dna是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。注意：s型細(xì)菌體內(nèi)dna不受加熱影響，當(dāng)與r型細(xì)菌混合培養(yǎng)時，s型細(xì)菌dna進(jìn)入r型細(xì)菌體內(nèi)，這叫dna傳導(dǎo)。其結(jié)果在s型dna的控制下，利用r型細(xì)菌體內(nèi)的化學(xué)成分，合成了s型細(xì)菌的dna和蛋白質(zhì)，從而組成了具有毒性s型細(xì)菌。用各種酶分別處理s型細(xì)菌的dna、蛋白質(zhì)和莢膜多糖，分別進(jìn)行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗的第四步，只有dna被處理后，小鼠正常生長，也充分說明了dna是遺傳物質(zhì)，其

10、他物質(zhì)都不是遺傳物質(zhì)。二、 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗因為噬菌體的結(jié)構(gòu)成分比較簡單，所以用它來做分析研究非常方便?！皩?shí)驗是由赫爾希和他的學(xué)生蔡斯在19511952年做的。他們分別用兩種放射性同位素32p和35s對兩組噬菌體進(jìn)行了巧妙的標(biāo)記：一組用放射性同位素35s個標(biāo)記噬菌體內(nèi)部的dna，另一組用放射性同位素”s標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。由于放射性物質(zhì)會不斷放出射線，可以檢測出來，這樣通過觀察放射性物質(zhì)的行蹤，就可以判斷放射性物質(zhì)在噬菌體侵染細(xì)菌過程中的行蹤，從而判斷dna和蛋白質(zhì)在生物遺傳過程中的作用了?！比鐖D所示：親代噬菌體寄主細(xì)胞內(nèi)子代噬菌體實(shí)驗結(jié)論32p標(biāo)記dna有32p標(biāo)記dnadna有32

11、p標(biāo)記dna分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì)35s標(biāo)記蛋白質(zhì)無35s標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼蛋白質(zhì)無35s標(biāo)記結(jié)論：我們能夠得出什么結(jié)論呢？“首先，是噬菌體的dna進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部，蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入其中。但是在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部卻產(chǎn)生出了新的既有dna，又有蛋白質(zhì)的噬菌體。這種現(xiàn)象告訴我們什么呢？”顯然，新噬菌體的dna是在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)復(fù)制的，噬菌體的蛋白質(zhì)是在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)合成的。這個結(jié)論學(xué)生自然會形成?！爸挥惺删w的dna進(jìn)入了細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部，而噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部，這個事實(shí)說明了什么呢？”“這一事實(shí)說明：進(jìn)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的噬菌體dna，不僅攜帶了dna自我復(fù)制的遺傳信息，而且也攜帶了指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的遺

12、傳信息，具有我們分析過的遺傳物質(zhì)所應(yīng)具有的四個特點(diǎn)中的兩個特點(diǎn)能夠自我復(fù)制和能夠控制蛋白質(zhì)的合成。由此可見，dna是遺傳物質(zhì)?！钡聽柌紖慰恕⒈R里亞、赫爾希因發(fā)現(xiàn)噬菌體的復(fù)制機(jī)理和遺傳結(jié)構(gòu)共享1969年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。上述實(shí)驗結(jié)果表明：在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是dna，而不是蛋白質(zhì)。也就是說，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的dna遺傳給后代的，因此，dna才是真正的遺傳物質(zhì)。三、現(xiàn)代科學(xué)研究證明，遺傳物質(zhì)除了dna以外，還有rna。有些病毒不含有dna，只含有蛋白質(zhì)和rna，如煙草花葉病毒。在這些病毒中，rna是遺傳物質(zhì)。因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是dna，所以說dn

13、a是主要的遺傳物質(zhì)。四、習(xí)題反饋 1、所有病毒的遺傳物質(zhì)是（ d ）。 a.都是dna b.都是rna c.是dna和rna d.是dna或rna2、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗，除了證明dna是遺傳物質(zhì)外，還附帶能夠說明dna的什么特點(diǎn)?( ac ) a.能進(jìn)行自我復(fù)制，上下代保持連續(xù)性。b.是生物的主要遺傳物質(zhì)。c.能控制蛋白質(zhì)的合成。 d.能產(chǎn)生可遺傳的變異。 3、把煙草花葉病毒的rna和蛋白質(zhì)外殼分離后分別接種到正常的煙草葉片上，那么發(fā)生煙草花葉病的是（ ac ） a.接種rna的植株 b.接種蛋白質(zhì)外殼的植株c.接種煙草花葉病毒的植株 d.所有接種過的植株4、下列各項中，不屬于s型肺炎雙球菌

14、特性的是（ c ）。 a.菌落光滑 b.有多糖莢膜 c.無毒性 d.能使小鼠患肺炎5、某科學(xué)家做的“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗”，分別用同位素32p、35s做了如下表所示的標(biāo)記：噬菌體(t4)成分細(xì)菌(大腸桿菌)成分核苷酸標(biāo)記32p31p氨基酸32s標(biāo)記35s此實(shí)驗所得的結(jié)果是：子噬菌體與母噬菌體的外形和侵染特性均相同，請分析回答：（1）子噬菌體的dna分子中含有的上述元素是： 31p、32p （2）子噬菌體的蛋白質(zhì)分子中含有的上述元素是： 35s （3）此實(shí)驗證明了： dna是遺傳物質(zhì)。 七）板書 6.1.1 dna是主要的遺傳物質(zhì)dna是主要的遺傳物質(zhì) 染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體1.從生殖過程分析：親子代間染色體保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性2.從染色體化學(xué)組成分析：dna在染色體上含量穩(wěn)定，是主要的遺傳物質(zhì) 生物的遺傳方式1.細(xì)胞核遺傳：受細(xì)胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)的控制2.細(xì)胞質(zhì)遺傳：受細(xì)胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制共同作用的結(jié)果 遺傳物質(zhì)的特點(diǎn)：1.分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性2.能夠自我復(fù)制，使前后代保持一定的連續(xù)性3.能