導(dǎo)學(xué)案—DNA是主要的遺傳物質(zhì)（劉亞榮）

1、蘭州新區(qū)舟曲中學(xué) 高二生物必修2DNA是主要的遺傳物質(zhì)導(dǎo)學(xué)案 編制人：劉亞榮 DNA是主要的遺傳物質(zhì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1. 能簡(jiǎn)述“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的探索過(guò)程及遺傳物質(zhì)的特點(diǎn)。2. 能說(shuō)出“肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)原理和結(jié)論，并能構(gòu)建出肺炎雙球菌“體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”和“體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的概念模型。3. 知道用放射性同位素標(biāo)記噬菌體外殼和核酸的原理，能構(gòu)建出“噬菌體侵染大腸桿菌”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?. 知道煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1. “肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)思路和結(jié)論。2. “噬菌體侵染大腸桿菌實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果分析?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】1. 細(xì)菌“轉(zhuǎn)化”的實(shí)質(zhì)。2. 噬菌體“侵染”細(xì)菌的

2、過(guò)程和結(jié)果?！緦W(xué)法指導(dǎo)】1. 結(jié)合導(dǎo)學(xué)案上的【知識(shí)鏈接】閱讀教材，完成自學(xué)內(nèi)容。2. 小組討論，完成合作探究問(wèn)題?！菊n時(shí)安排】 2課時(shí)第1課時(shí)：DNA是主要的遺傳物質(zhì) 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)【知識(shí)鏈接】1. 菌落 菌落是單個(gè)或少數(shù)細(xì)菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時(shí)，形成的一種肉眼可見(jiàn)的、具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群。每種細(xì)菌在一定條件下所形成的菌落，可以作為菌種鑒定的重要依據(jù)。2. 莢膜莢膜是細(xì)菌細(xì)胞壁外圍繞一層較厚的粘性、膠凍樣物質(zhì)。其化學(xué)成分隨細(xì)菌種類(lèi)不同而有差異，多數(shù)細(xì)菌的莢膜成分為多糖，如肺炎雙球菌。莢膜的形成受遺傳物質(zhì)（基因）控制。 莢膜與細(xì)菌的致病性有關(guān)，同時(shí)莢膜還能儲(chǔ)留水分能抗干燥，對(duì)保護(hù)細(xì)

3、菌有作用。莢膜本身無(wú)毒性，但在機(jī)體內(nèi)保護(hù)細(xì)菌抵抗吞噬細(xì)胞的吞噬及消化，并能抑制體內(nèi)殺菌物質(zhì)（如溶菌酶）的殺菌作用，使細(xì)菌易在體內(nèi)大量繁殖致病。細(xì)菌若失去莢膜，致病力也隨之減弱或消失。 3.“轉(zhuǎn)化” 轉(zhuǎn)化指某一受體細(xì)菌通過(guò)直接吸收來(lái)自另一供體細(xì)菌的含有特定基因的脫氧核糖核酸（DNA）片段，從而獲得了供體細(xì)菌的相應(yīng)遺傳性狀，這種現(xiàn)象稱(chēng)為細(xì)菌轉(zhuǎn)化。例如：把肺炎雙球菌R型無(wú)毒株和加熱至60被殺死的S型有毒株，混合注射至小鼠體內(nèi)，結(jié)果在小鼠體內(nèi)出現(xiàn)了生活的S型有毒株，使小鼠患病死亡。并且這種具莢膜的有毒株能世代相傳保持其特性。細(xì)菌轉(zhuǎn)化現(xiàn)象最初由英國(guó)細(xì)菌學(xué)家格里菲斯（FGriffith）于1928年發(fā)現(xiàn)，

4、直至1944年美國(guó)科學(xué)家埃弗里（OTAvery）等人才證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫氧核糖核酸，從而為遺傳學(xué)的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。在轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，加熱至60可殺死 S型菌，但菌內(nèi)DNA未被破壞，其DNA中控制某些遺傳特性（如形成莢膜等）的基因片段通過(guò)轉(zhuǎn)化進(jìn)入R型菌，從而使R型菌獲得了形成莢膜等的特性。已發(fā)現(xiàn)在許多細(xì)菌中均能發(fā)生轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，后來(lái)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)在動(dòng)物體外也能獲得成功。自然界的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，一般發(fā)生在同一物種或近緣物種中。細(xì)菌轉(zhuǎn)化方法已被引入其他生物，例如采用原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化法，可將外源DNA注入到不具攝取DNA能力的生物中，使其獲得某些新的特性。 【自學(xué)內(nèi)容】1. 遺傳物質(zhì)應(yīng)該具備的特點(diǎn)有哪些？2. 在20

5、世紀(jì)20年代，為什么多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)？3. 完成下表 菌落特點(diǎn)有無(wú)毒性S型菌R型菌4. 1928年，格里菲思的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)同學(xué)自己整理，完成下面內(nèi)容）第一組：做法 現(xiàn)象 第二組：做法 現(xiàn)象 第三組：做法 現(xiàn)象 第四組：做法 現(xiàn)象 格里菲思的結(jié)論：思考: 從第組實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)可分離出有毒性的S型活細(xì)菌說(shuō)明了什么？ 51944年，艾弗里的體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)（請(qǐng)同學(xué)自己整理，完成下面內(nèi)容）第一組 做法： 現(xiàn)象 第二組 做法： 現(xiàn)象 第三組 做法： 現(xiàn)象 艾弗里的結(jié)論： 才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)思考: 如果用DNA酶分解從S型活細(xì)菌中提取的DNA， （填能否）使R型細(xì)菌發(fā)

6、生轉(zhuǎn)化？為什么？【合作探究】1. 艾弗里的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有何巧妙之處？2. 為什么艾弗里的實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍會(huì)有人質(zhì)疑？【隨堂檢測(cè)】1探索遺傳物質(zhì)的過(guò)程是漫長(zhǎng)的，直到20世紀(jì)初期，人們?nèi)云毡檎J(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。當(dāng)時(shí)人們作出判斷的理由不包括( ) A不同生物的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上存在差異 B蛋白質(zhì)與生物的性狀密切相關(guān) C蛋白質(zhì)比DNA具有更高的熱穩(wěn)定性，并且能夠自我復(fù)制 D蛋白質(zhì)中氨基酸的不同排列組合可以貯存大量遺傳信息 2. 格里菲思的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)如下： 將無(wú)毒的R型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡； 將有毒的S型活細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥死亡； 將加熱殺死的S型細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡； 將R型

7、活細(xì)菌與加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，注入小鼠體內(nèi)，小鼠患敗血癥死亡。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是( )。 A整個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了DNA是轉(zhuǎn)化因子B實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)可作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)照 C實(shí)驗(yàn)中的死亡小鼠體內(nèi)S型活細(xì)菌毒性不能穩(wěn)定遺傳 D重復(fù)做實(shí)驗(yàn)與，得到同樣的結(jié)果，說(shuō)明S型活細(xì)菌由R型活細(xì)菌突變而來(lái) 【學(xué)習(xí)反思】 對(duì)照學(xué)習(xí)目標(biāo)，你達(dá)到了哪些目標(biāo)？還有哪些沒(méi)有達(dá)到？學(xué)完這節(jié)課你還有什么疑問(wèn)？第2課時(shí)：DNA是主要的遺傳物質(zhì) 噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)【知識(shí)鏈接】1. 培養(yǎng)基（Medium）培養(yǎng)基（Medium）是供微生物、植物和動(dòng)物組織生長(zhǎng)和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽（包括微量元

8、素）以及維生素和水等。有的培養(yǎng)基還含有抗菌素和色素，用于單種微生物培養(yǎng)和鑒定。病毒因沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，只能寄生在寄主細(xì)胞內(nèi)，所以不能用普通培養(yǎng)基培養(yǎng)病毒。2. 噬菌體“侵染”細(xì)菌噬菌體T2有一個(gè)蛋白質(zhì)的外殼，DNA裹在其中。當(dāng)噬菌體T2侵染大腸桿菌時(shí)，它的尾部吸附在菌體上。然后，菌體內(nèi)形成大量噬菌體，菌體裂解后，釋放出幾十個(gè)乃至幾百個(gè)與原來(lái)侵染細(xì)菌一樣的噬菌體T2。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸中，甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫，DNA中不含硫，所以硫只存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)。相反，磷主要存在于DNA中，至少占T2噬菌體含磷量的99%。用放射性同位素35S標(biāo)記蛋白質(zhì)，32P標(biāo)記DNA。宿主菌細(xì)胞分別放在含35S或

9、含32P的培養(yǎng)基中。宿主細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中就被35S或32P標(biāo)記上了。然后用分別被35S或32P標(biāo)記的細(xì)菌，并在這些細(xì)菌中復(fù)制增殖。宿主菌裂解釋放出很多子代噬菌體，這些子代噬菌體也被標(biāo)記上35S或32P。接著，用分別被35S，或32p標(biāo)記的噬菌體去侵染沒(méi)有被放射性同位素標(biāo)記的宿主菌，然后測(cè)定宿主菌細(xì)胞帶有的同位素。被35S標(biāo)記的噬菌體所侵染的宿主菌細(xì)胞內(nèi)很少有35S，而大多數(shù)35S出現(xiàn)在宿主菌細(xì)胞的外面。也就是說(shuō)，35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)外殼在侵染宿主菌細(xì)胞后，并未進(jìn)入宿主菌細(xì)胞內(nèi)部而是留在細(xì)胞外面。被32P標(biāo)記的噬菌體侵染宿主菌細(xì)胞后，測(cè)定宿主菌的同位素，發(fā)現(xiàn)32P主要集中在宿主菌細(xì)胞內(nèi)。所以

10、噬菌體侵染宿主菌細(xì)胞時(shí)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的主要是DNA?！咀詫W(xué)探究】1. 某同學(xué)用含有放射性同位素的普通培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體，不能得到被標(biāo)記的噬菌體，為什么？你認(rèn)為該如何標(biāo)記噬菌體？2. 噬菌體有DNA和蛋白質(zhì)兩種組分，用35S和32P分別標(biāo)記噬菌體的哪一種組分？用14C和18O等同位素可行嗎，為什么？ 3. 閱讀并觀(guān)察教材P45圖3-6，請(qǐng)回答：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中攪拌的目的是什么？離心的目的是什么？_ （2）離心后沉淀物與上清液各有什么成分？_、_。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_?！倦S堂檢測(cè)】1. 噬菌體在繁殖過(guò)程中利用的原料是 ( ) A噬菌體的核苷酸和氨基酸 B噬菌體的核苷酸和細(xì)菌的氨基酸 C細(xì)菌的核苷酸和氨基酸 D噬菌體的氨基酸和細(xì)菌的核苷酸 2噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)不能說(shuō)明（ ）ADNA是遺傳物質(zhì) B. DNA能自我復(fù)制 C. DNA能控制性狀 D. DNA能產(chǎn)生可遺傳的變異 3如果用15N、32P、 35S標(biāo)記噬菌體后，讓其侵染細(xì)菌，在產(chǎn)生的子代噬菌體的組成結(jié)構(gòu)成分中，能夠找到的放射性元素情形為（ ） A.可在外殼中找到15N和35S B.可在DNA中找到15N和32PC.可在外殼中找到15N D.可在DNA中找到15N、32P、35S4噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中新噬菌體的蛋白質(zhì)外殼是（ ） .在細(xì)菌的指導(dǎo)下，用細(xì)菌的物質(zhì)合成 .在噬菌體