遗传的物质基础教学设计与反思

第六章第六章 遗传和变异遗传和变异 第一节第一节 遗传的物质基础遗传的物质基础教学设计与反思教学设计与反思 信丰第二中学信丰第二中学 刘宏刘宏 一 DNA 是主要的遗传物质 一 教学目的 1 DNA 是主要的遗传物质 C 理解 二 教学重点 1 肺炎双球菌的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 三 教学难点 1 肺炎双球菌的转化实验的原理和过程 四 教学用具 肺炎双球菌的转化实验过程图 噬菌体侵染细菌的实验过程图及多媒体 教学器材 五 教学方法 讨论 讲述 提问 六 教学设计 首先复习有关内容 细胞是生物体结构和功能的基本单位 细胞内的生命物质叫原生 质 在原生质的各种成分中 何者是遗传物质呢 首先 由教师采用设问 自答的方式 介绍人类对遗传物质的探究历史 1 人类对遗传现象 遗传规律的探究一直没有停止 并且还在不断深入 当初摩尔根 虽然证明了染色体是基因的载体 但染色体究竟是由什么物质组成的 基因的化学构成是 什么 基因为何能传递遗传信息 这些问题仍然有待进一步去解决 虽然当时已经发 现核酸是组成细胞核的主要成分 而且也已经发现核酸中有四种不同的碱基 但是人们却 误认为核酸是由四种核苷酸组成的单调均匀的大分子 因此 许多生物学家不相信核酸会 是千变万化的基因的载体 他们认为蛋白质才可能是遗传物质 为什么蛋白质会被认为是遗传物质呢 这是因为 20 世纪以来 人们发现的蛋白质的种 类越来越多 功能也越来越广泛 一切生命活动 包括遗传特性的表现都离不开蛋白质 如我们在前面学习过的起催化作用的酶 起免疫作用的球蛋白 以及一些对生命活动起调 节作用的激素 据估计 人体中的蛋白质不少于十万种 因此 许多生物学家都认为 只 有蛋白质才有可能是复杂基因的载体 2 在核酸和蛋白质中究竟谁是基因的载体呢 我们首先要从理论上推断一下作为遗传 物质必须具备哪些特点 如果我们能够用实验来证明某种物质具备这些特点 我们就能确 定到底哪种物质是遗传物质 用 遗传物质必须具备哪些基本特点才能使生物的遗传现象 成为可能 的问题将教学转入下一阶段 l 我国民间有句俗话说 龙生龙 凤生凤 老鼠生儿会打洞 这句俗话说的就 是生物的遗传现象 我们研究生物的遗传现象是从性状入手去进行研究的 从这个现象可 以推出结论 生物的性状在前后代表现出连续性 它的遗传物质必定能够进行自我复制生物的性状在前后代表现出连续性 它的遗传物质必定能够进行自我复制 这个推断学生可能只能说出 遗传物质能够复制 保证生物的连续性 不会一下子说完 全 教师要把握住 复制 和 连续性 这两个关键点 这里的 复制 是 自我复制 不是被动地 接受外来指令进行的复制 而是在生物体内 自发地对这种物质进行翻版或 拷贝 这里的 连续性 学生可能不会很好地区分是 生命的连续性 还是 性状的连续 性 教师要通过不断地追问使学生明确 自我 和 性状 这两个关键点 S 型活细菌 多糖 脂类 蛋白质 RNA DNA DNA 水解物 分别与 R 型活细菌混合培养 R R R R R S R R S 2 对于遗传物质应该 能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢过程和性状能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢过程和性状 的 这个特点 学生不会自发地推论出来 教师可以通过 性状主要是通过什么物质表现出来 的 也可以通过复习前面讲过的如 蛋白质对某种性状 血型 酶 激素等 的控制作 用 以及 蛋白质是一切生命活动的体现者 这一结论 使学生意识到 性状主要是通 过蛋白质表现出来的 这时结合上面的推论 遗传物质应能保证生物性状的连续性 而 性状主要是通过蛋白质表现出来的 教师可以提问 那么 遗传物质是否会与蛋白 质有关呢 答案当然是肯定的 遗传物质可能就是蛋白质 或者能够控制蛋白质的合成 并通过控制蛋白质的合成来影响生物的性状 这一结论的得出就不难被学生接受了 3 从 某种物质作为遗传物质它的结构可能是相对稳定 不易变化 还是相对不稳 定 极易变化的呢 这一提问可引导学生对遗传物质结构的稳定性进行思考和推论 学 生可能会想到 遗传物质的结构可能应该是稳定的 不变的 对这个过于绝对的推断教 师可以再提问 如果遗传物质稳定到了绝对不变的程度 那么生物就应该是绝对不变的 你认为这个推论与实际情况相符合吗 在这时学生自然会意识到 遗传物质的结构在 基本稳定的前提下 也应该而且可能发生少量的变化 这时教师要再予以补充 这些遗 传物质在结构上的少量变化 还应该是可遗传的 至此 教师可进行关于遗传物质特点的 小结并做板书 写出遗传物质的四个特点 3 遗传物质必须具有以下特点 1 分子结构具有相对的稳定性 2 能够自我复 制 前后代保持一定的连续性 3 能产生可以遗传的变异 4 能够指导蛋白质的合 成 从而控制新陈代谢过程和性状 4 在前面教材内容中 我们学习过细胞的有丝分裂 减数分裂和受精作用 其中很关 键的一个知识点是染色体的复制与传递规律 也就是说 染色体在生物的传种接代中 能 够保持一定的稳定性和连续性 由此 可认为染色体在遗传上起着主要作用 正是因为染 色体连绵不断地向后代传递 才使生物的后代具有与亲代相似的性状 染色体的化学成分 主要是 DNA 和蛋白质 那么 DNA 和蛋白质谁是遗传物质呢 在 20 世纪 50 年代前人们 还不清楚 科学家发现寄生在细菌细胞内的病毒 噬菌体仅由蛋白质外壳和 DNA 组成 与染色体成分相似 通过侵染实验证明了 DNA 是遗传物质 在此年代还利用肺炎双球菌 做转化实验 发现 DNA 具有转化功能 是遗传物质 一 肺炎双球菌的转化实验 阅读课本内容 思考如下问题 1 将无毒性的 R 型活细菌注射到小鼠体内 小鼠怎样 不死亡 2 将有毒性的 S 型活细菌注射到小鼠体内 小鼠怎样 患败血症死 3 将加热杀死后的 S 型细菌注射到小鼠体内 小鼠怎样 不死亡 4 将无毒性的 R 型活细菌与加热杀死后的 S 型细菌混合后 注射到小鼠体内 小鼠 怎样 患败血症死亡 5 为什么将两种 不死亡的细菌混合后会致 死呢 因为混合后的细菌 中 被转化为有毒性的 S 型细菌 而且这种性状的 转化可以遗传 6 那么这种转化 因子是什么呢 通过从 S 型活细菌中提取 DNA 蛋白质和多糖等物质 分别加入到 R 型细菌的培养基中与 R 型细菌共同培养 结果发现 只有 DNA 才能够使 R 型细菌转化为 S 型细菌 结论 DNA 是遗传物质 蛋白质不是遗传物质 注意 S 型细菌体内 DNA 不受加热影响 当与 R 型细菌混合培养时 S 型细菌 DNA 进 入 R 型细菌体内 这叫 DNA 传导 其结果在 S 型 DNA 的控制下 利用 R 型细菌体内的化学 成分 合成了 S 型细菌的 DNA 和蛋白质 从而组成了具有毒性 S 型细菌 用各种酶分别处理 S 型细菌的 DNA 蛋白质和荚膜多糖 分别进行肺炎双球菌转化实 验的第四步 只有 DNA 被处理后 小鼠正常生长 也充分说明了 DNA 是遗传物质 其他物 质都不是遗传物质 二 噬菌体侵染细菌的实验 因为噬菌体的结构成分比较简单 所以用它来做分析研究非常方便 实验是由赫尔希 和他的学生蔡斯在 1951 1952 年做的 他们分别用两种放射性同位素 32P 和35S 对两组噬 菌体进行了巧妙的标记 一组用放射性同位素 35S 个标记噬菌体内部的 DNA 另一组用放 射性同位素 S 标记噬菌体的蛋白质外壳 由于放射性物质会不断放出射线 可以检测出 来 这样通过观察放射性物质的行踪 就可以判断放射性物质在噬菌体侵染细菌过程中的 行踪 从而判断 DNA 和蛋白质在生物遗传过程中的作用了 如图所示 亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论 32P 标记 DNA 有 32P 标记 DNA DNA 有 32P 标记 35S 标记蛋白质 无 35S 标记蛋白 质 外壳蛋白质无 35S 标记 DNA 分子具有连续 性 是遗传物质 结论 我们能够得出什么结论呢 首先 是噬菌体的 DNA 进入了细菌细胞内部 蛋 白质并没有进入其中 但是在细菌细胞内部却产生出了新的既有 DNA 又有蛋白质的噬菌 体 这种现象告诉我们什么呢 显然 新噬菌体的 DNA 是在细菌细胞内复制的 噬菌体 的蛋白质是在细菌细胞内合成的 这个结论学生自然会形成 只有噬菌体的 DNA 进入了细 菌细胞内部 而噬菌体的蛋白质并没有进入细菌细胞内部 这个事实说明了什么呢 这 一事实说明 进入细菌细胞内的噬菌体 DNA 不仅携带了 DNA 自我复制的遗传信息 而且 也携带了指导蛋白质合成的遗传信息 具有我们分析过的遗传物质所应具有的四个特点中 的两个特点 能够自我复制和能够控制蛋白质的合成 由此可见 DNA 是遗传物质 德 尔布吕克 卢里亚 赫尔希因发现噬菌体的复制机理和遗传结构共享 1969 年的诺贝尔生理 学和医学奖 上述实验结果表明 在噬菌体中 亲代和子代之间具有连续性的物质是 DNA 而不是 蛋白质 也就是说 子代噬菌体的各种性状 是通过亲代的 DNA 遗传给后代的 因此 DNA 才是真正的遗传物质 三 现代科学研究证明 遗传物质除了 DNA 以外 还有 RNA 有些病毒不含有 DNA 只 含有蛋白质和 RNA 如烟草花叶病毒 在这些病毒中 RNA 是遗传物质 因为绝大多数生物 的遗传物质是 DNA 所以说 DNA 是主要的遗传物质 四 习题反馈 1 所有病毒的遗传物质是 D A 都是 DNA B 都是 RNA C 是 DNA 和 RNA D 是 DNA 或 RNA 2 噬菌体侵染细菌的实验 除了证明 DNA 是遗传物质外 还附带能够说明 DNA 的什么特点 AC A 能进行自我复制 上下代保持连续性 B 是生物的主要遗传物质 C 能控制蛋白质的合成 D 能产生可遗传的变异 3 把烟草花叶病毒的 RNA 和蛋白质外壳分离后分别接种到正常的烟草叶片上 那么发生烟 草花叶病的是 AC A 接种 RNA 的植株 B 接种蛋白质外壳的植株 C 接种烟草花叶病毒的植株 D 所有接种过的植株 4 下列各项中 不属于 S 型肺炎双球菌特性的是 C A 菌落光滑 B 有多糖荚膜 C 无毒性 D 能使小鼠患肺炎 5 某科学家做的 噬菌体侵染细菌的实验 分别用同位素32P 35S做了如下表所示的标 记 噬菌体 T4 成分细菌 大肠杆菌 成分 核苷酸标记32P 31P 氨基酸 32S 标记35S 此实验所得的结果是 子噬菌体与母噬菌体的外形和侵染特性均相同 请分析回答 1 子噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是 31P 32P 2 子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是 35S 3 此实验证明了 DNA是遗传物质 七 板书 6 1 1 DNA 是主要的遗传物质 染色体是遗传物质的主要载体 1 从生殖过程分析 亲子代间染色体保持一定的稳定性 和 连续性 2 从染色体化学组成分析 DNA 在染色体上含量稳定 是主要的遗传物质 生物的遗传方式 根据遗传物质存在部位划分 1 细胞核遗传 受细胞核内遗传物 质 的控制 2 细胞质遗传 受细胞质内遗传物质控制 共同作用的结果 遗传物质的特点 1 分子结构具有相对的稳定性 2 能够自我复制 使前后代保持一定的 连续性 3 能够指导蛋白质的合成 从而控制新陈代谢的过程和性状 4 能够产生可遗传的变异 噬菌体的基本结构 1 外壳 蛋白质 2 内部 DNA 分子 1DNA 是遗传物质的证据即 侵染过程 1 吸附在细菌表面 2 注入噬菌体 DNA3 合成噬菌 体 噬菌体侵染细菌的实验 DNA 和蛋白质 4 组装成子代噬菌体 5 释放出新的噬菌体 结论 DNA 是遗传物质 生物的遗传物质 1 绝大多数生物 如真核生物 原核生物 只含 DNA 的病毒 以 DNA 作 为 遗传物质 2 部分生物 如烟草花叶病毒 以 RNA 作为遗传物质 八 教学反思 教学反思 DNA 是主要的遗传物质 是高中生物教材必修本第六章第一节内容 学生刚刚接触到 遗传和变异的相关知识 对什么是遗传和变异没有感性上的认识 也无理性的认识 所以 如何调动学生的积极性 充分参与到学习与认知的过程中来 是教师上这节课的重要目标 为了上好这节课 我从指导思想 教学方法 学法及教学目标等各方面做了充分的准备 D N A 是 主 要 的 遗 传 物 质 在教学指导思想上 以学生为中心 在整个教学过程中由教师起组织者 指导者 帮 助者和促进者的作用 利用情景 协作 会话等学习环境 充分发挥学生的主动性 积极 性和首创精神 最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的 在教学方法的设计 上本节课我主要采用支架式的建构主义的教学方法 充分结合教 材特点和学生实际 根据本节课的知识特点 先建立知识框架 在教师情景创设的引导下 通过介绍科学家的实验 格里菲思 艾弗里肺炎双球菌转化实验以及噬菌体侵染细菌的实 验 引导学生思考和分析问题 再通过小组间的协商 讨论 以及从自己设计的实验来 验证自己的推测 增强学生学习的兴趣和自信心 并让学生掌握实验设计的一般步骤和培 养其科学精神 在学法设计上 让学生用探索法 发现法去建构知识 用书本上了解的经典实验的原 理及过程转化为自己设计实验的基础 并寻求答案 指导学生探索遗传物质是 DNA 而不是 蛋白质 培养学生发现问题 分析问题 解决问题能力 本节课的教学目标主要包括三个方面 第一是知识目标 要求学生了解肺炎双球菌的 转化实验及噬菌体侵染细菌的过程 然后通过归纳和比较理解 DNA 是主要的遗传物质 第 二是能力目标 引导学生了解科学研究的一般方法 培养 学生分析 思考 探究的能力 以及初步学会实验设计的思路及过程 第三是情感目标 主要要求学生学习科学家刻苦专 研 勤于思考 锲而不舍 坚韧不拔的精神 其次让学生在课堂上通过发现问题 探索奥 秘 发表见解 能提高对自我价值的认识 并感到学习成功带来的快乐 上完这节课后 学生的学习情况是令人满意的 达到了我的预期目的 在某些方面还 达到了另人意想不到的效果 值得我在今后的教学中认真借鉴 1 只要教师充分创设问题情景 不管学生学习能力的高低 都能参与到学习