高中生物 第3章 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)教案

1、湖南省懷化市湖天中學(xué)2014高中生物 第3章 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)教案三維目標(biāo)知識與技能過程與方法1. 認(rèn)同“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，養(yǎng)成學(xué)生的邏輯思維能力和歸納推理能力2. 探討實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是主要遺傳物質(zhì)中的作用情感態(tài)度與價(jià)值觀遺傳的物質(zhì)主要是DNA，也有RNA，這從遺傳和變異的角度，強(qiáng)調(diào)了生命的物質(zhì)性，有利于辯證唯物主義世界觀的樹立。教學(xué)用具教學(xué)重點(diǎn)（1）肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程。（2）噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)的原理和過程。教學(xué)難點(diǎn)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的原理和過程。教學(xué)步驟及要點(diǎn)： 第一課時(shí)導(dǎo)入：人類早期對遺傳變異的認(rèn)識只停留在直觀的定性的描述上，如“種瓜得

2、瓜，種豆得豆”等。19世紀(jì)，孟德爾通過豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)，提出生物的性狀由遺傳因子決定，它在哪里呢？摩爾根發(fā)現(xiàn)基因位于染色體上，后來生物學(xué)家在對生殖發(fā)育中減數(shù)分裂、受精作用和有絲分裂等過程進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過減數(shù)分裂和受精作用，染色體在前后代能保持連續(xù)性和穩(wěn)定性，認(rèn)識到染色體在生物的遺傳中起著重要作用。染色體主要是由蛋白質(zhì)和DNA組成的。那么，它們中究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？學(xué)生活動(dòng)：請同學(xué)們根據(jù)以前所學(xué)知識分組討論遺傳物質(zhì)應(yīng)具備那些特征？討論后由各組代表回答討論結(jié)果。教師歸納如下：（1）能復(fù)制，在前后代保持連續(xù)性，穩(wěn)定性；（2）能控制物質(zhì)性狀和代謝過程；（3）有貯存巨大數(shù)量遺傳信息的潛在能力；（4

3、）能引起可遺傳的變異。分子結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下能夠發(fā)生突變，而且突變后還能繼續(xù)復(fù)制，并能夠遺傳給后代。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)具有前面遺傳物質(zhì)的第（2）、（3）特點(diǎn)，所以曾有人認(rèn)為蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。但越來越多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，生物體內(nèi)主要的遺傳物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。那么人們是如何證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)的呢？一、肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)格里菲思肺炎雙球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀教材P43了解R型和S型肺炎雙球菌各有什么特點(diǎn)。1、兩種菌落的比較菌落莢膜毒性R型細(xì)菌菌落粗糙無莢膜無毒S型細(xì)菌菌落光滑有莢膜有毒2、實(shí)驗(yàn)過程教師用投影展示格里菲思肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)疑綜合上述實(shí)驗(yàn)，分析造成實(shí)驗(yàn)四

4、結(jié)果的原因，可以作出幾種假設(shè)？學(xué)生討論回答（略）教師進(jìn)行歸納：R型細(xì)菌使S型細(xì)菌復(fù)活；R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成為S型細(xì)菌講解：顯然第一種假設(shè)是不可能的，那么如果是第二種又是什么將R型細(xì)菌被轉(zhuǎn)化成為S型細(xì)菌的呢？格里菲思認(rèn)為已加熱殺死的S型細(xì)菌中必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化因子。那么這種轉(zhuǎn)化因子又是什么呢？格里菲思沒有找到。艾弗里的肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)1944年，美國的科學(xué)家艾弗里和他的同事改進(jìn)了格里菲思的實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：“轉(zhuǎn)化因子”是DNA，DNA才是使R型細(xì)菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)。思考：在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)思路是什么？必須將蛋白質(zhì)、其他物質(zhì)與DNA分開，單獨(dú)、直接地觀察它們的作用

5、，才能確定究竟誰是遺傳物質(zhì)講解： 艾弗里的實(shí)驗(yàn)引起了人們的關(guān)注，但有人提出艾弗里實(shí)驗(yàn)中提取的DNA純度最高時(shí)也還有0.02%的蛋白質(zhì)，這樣可能會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，怎樣才能將蛋白質(zhì)與DNA徹底分開呢？有沒有更簡單的實(shí)驗(yàn)材料？1952年科學(xué)家赫爾希和蔡斯利用T2噬菌體（一種病毒）作實(shí)驗(yàn)材料完成了一個(gè)非常有說服力的實(shí)驗(yàn)。 第二課時(shí)三、噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)介紹T2噬菌體的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成。介紹T2噬菌體的T2繁殖特點(diǎn)：噬菌體（僅由DNA和蛋白質(zhì)兩種成分）侵染細(xì)菌后，在自身遺傳物質(zhì)的控制下，利用細(xì)菌體內(nèi)的物質(zhì)合成T2噬菌體自身的組成成分，從而進(jìn)行大量繁殖學(xué)生閱讀教材，思考以下問題:1、本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是什么

6、？2、如何把DNA和蛋白質(zhì)區(qū)分開來？如何培養(yǎng)并標(biāo)記T2噬菌體3. 為什么選擇35S和32P這兩種同位素分別對蛋白質(zhì)和DNA進(jìn)行標(biāo)記?目的是什么？用14C和18O的同位素標(biāo)記可行嗎？4.短時(shí)間保溫，攪拌和離心的目的是什么？5.上清液主要是什么？沉淀物主要是什么？35S標(biāo)記的一組，放射性主要分布在上清液，32P標(biāo)記的一組，放射性主要分布在沉淀物中，這說明了什么問題？講解實(shí)驗(yàn)：1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：把蛋白質(zhì)和DNA區(qū)分開，直接地、單獨(dú)地觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用2.實(shí)驗(yàn)方法：放射性同位素標(biāo)記法蛋白質(zhì)的組成元素：C、H、O、N、S（標(biāo)記35S）DNA的組成元素：C、H、O、N、P(標(biāo)記32P) 標(biāo)記噬菌體方

7、法：（1）分別含有放射性同位素32P和35S的培養(yǎng)基中培養(yǎng)細(xì)菌（2）分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)T2噬菌體，制備含32P的噬菌體和含35S的噬菌體3.實(shí)驗(yàn)過程過程分析：短時(shí)間：保證細(xì)菌未裂解保溫：為噬菌體提供適宜溫度，保證酶的活性攪拌：使吸附在細(xì)菌上的噬菌體外殼與細(xì)菌分離離心：上清液中析出噬菌體外殼，沉淀物中留下被感染的大腸桿菌4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：上清液：噬菌體外殼沉淀物：細(xì)菌（被注入的遺傳物質(zhì)）35S標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)32P標(biāo)記的實(shí)驗(yàn)標(biāo)記部位蛋白質(zhì)DNA放射性情況上清液 很高很低沉淀物很低很高結(jié)果分析：沉淀物少量放射性的原因：噬菌體外殼與細(xì)菌分離不完全上清液少量放射性的原因：保溫時(shí)間長，子代噬菌體釋放，未侵染的噬菌體5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論提問：這個(gè)結(jié)果說明什么問題？（噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部，進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的是噬菌體的DNA）DNA是噬菌體的遺傳物質(zhì)6.小結(jié)噬菌體侵染細(xì)菌的過程吸附-侵入-合成-組裝-釋放教師歸納結(jié)論： DNA分子在噬菌體的親代與子代之間具有連續(xù)性，所以DNA才是真正遺傳物質(zhì)。探究一:比較艾弗里實(shí)驗(yàn)和噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路相同：都是將DNA與蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)研究他們各自的功能處理方式不相同：艾弗里：直接分離DNA和蛋白質(zhì) 噬菌體實(shí)驗(yàn)：利用噬菌體的侵染特點(diǎn)是DNA與蛋白質(zhì)自然分開小結(jié)：三大經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的結(jié)論分別是：思考：遺傳物質(zhì)是否只有DNA一種呢?三、DNA是