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DNA是主要的遗传物质教案授课课题:DNA是主要的遗传物质 授课班级：高二（14）班授课教师：刘慧 授课时间：2012/11/2一、 学情分析二、 教学目标1、知识与技能：(1)总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程；(2)分析DNA是主要的遗传物质的实验设计思路；(3)理解DNA是主要的遗传物质。2、过程与方法：(1)领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力；(2)探讨实验技术在证明DNA是主要遗传物质中的作用。3、情感态度和价值观：(1)体验科学探索的艰辛过程；(2)认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；认同科学与技术的关系。三、 重点难点1.教学重点（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。(3)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。2.教学难点(1)肺炎双球菌转化的实验原理和过程；(2)证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。四、 教学策略1、引导学生体验科学探索过程，领悟科学研究方法。在教学中，让学生“重走探索之路”，以人类早期对遗传物质的推测为问题源头，通过对上述实验的介绍和分析，让学生亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家的严谨态度和合作精神。对学生在分析过程中提出的疑问，应及时给予解答。例如，学生可能会问：“在肺炎双球菌的转化实验中，为什么加热杀死的S型细菌还能使R型活细菌转化为S型活细菌？”此时，教师应及时补充相关知识，告诉学生蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的。在80100 的温度范围内，蛋白质将会失活，DNA双链将解开；当温度降至55 左右时，DNA双链能够重新恢复，但蛋白质的活性却不能恢复。在教学过程中，还可以让学生分析“谁在转化实验中起作用”，“转化因子究竟是什么物质”，“如果你做转化实验，你应如何设计实验”等问题，为探索艾弗里等人进行的转化实验做好铺垫。在探索艾弗里等的转化实验时，可以结合挂图和如图22所示的板书，引导学生分析实验结果，得出结论：只有DNA具有转化作用。在学生得出“DNA是主要的遗传物质”的结论后，可以进一步引导学生讨论艾弗里实验的不足之处，即DNA纯度不够，不能排除蛋白质的作用，进而引出噬菌体侵染细菌的实验。在介绍这个实验时，教师可以首先阐明T2噬菌体的结构特点、寄生方式，以及同位素示踪技术，再引导学生结合挂图对实验结果进行比较分析，进而确认DNA是遗传物质。2、直观形象地呈现实验过程，化解教学难点。由于DNA转化等实验是在特定的实验室条件下进行的，学生无法亲自动手操作，缺少感性认识，因此，需要教师形象直观地介绍实验操作步骤。教学中可利用插图、挂图以及多媒体课件，分步演示实验过程，让学生置身于实验探究的全过程。3、建议采用“设疑导入问题引导呈现探究过程讨论实验结果归纳总结反馈运用”的教学程序。设疑导入：（1）遗传物质是染色体、蛋白质，还是DNA？（2）遗传物质具有什么特征？教师引导学生总结遗传物质的特征。有关实验及结论：（1）肺炎双球菌的转化实验转化因子是什么？（2）噬菌体侵染细菌的实验遗传物质是什么？（3）烟草花叶病毒侵染烟草的实验进一步明确遗传物质是什么。分步演示实验过程，引导学生探究实验将会怎样进行，并得出以下结论。（1）DNA是转化因子，是遗传物质，而蛋白质不是。（因为艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定，他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等物质分别加入到培养了R型细菌的培养基中，结果发现：只有加入DNA，R型细胞才能够转化为S型细菌。）（2）遗传物质是DNA。（因为DNA进入了细菌体内复制，并复制合成自身的蛋白质。所以在子代噬菌体内，没有亲代噬菌体内蛋白质被标记的元素。）（3）RNA也可以是遗传物质。归纳总结。从三个实验的结论中，拓展出下列规律：（1）非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，只有一种遗传物质，即DNA或RNA；（2）在具有细胞结构的生物体内，有DNA和RNA两种核酸，但DNA是主要的遗传物质；（3）染色体是DNA的主要载体；（4）遗传物质控制蛋白质的合成，并由蛋白质表达遗传信息。五、 教学过程师：同学们，我们在第二章中学习了基因与染色体的关系，那基因和染色体有怎样的关系呢？生：基因是位于染色体上的师：对，这样我们就把看不见的基因定位到看得见的染色体上了。那我们现在知道了基因的位置，进而我们大家思考基因是什么物质呢?它是由什么组成的呢？这就是我们第三章基因的本质所要的解决的问题。首先我们来学习第一节的内容DNA是主要的遗传物质。【板书】第1节 DNA是主要的遗传物质好，我们来看一下这张图片。图片当中的著名影星和他的儿子房祖名是不是长得很相像啊！他们眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴还有下巴都长得很像啊，那我们不由得要思考了父母的许多性状为什么在我们身上出现呢？我们知道生物体的性状是由什么控制的吗？生：师：通过前面两章的学习，我们知道基因控制着生物体的性状，那基因又是位于染色体上的，而且染色体在生物的遗传繁殖中起着非常重要的作用。那我请问同学们，你们知道染色体是由什么组成的吗？生：师：经过科学家的研究发现，染色体是由DNA和蛋白质组成的。我们知道在有性生殖生物的生活史中染色体是有一定的变化规律的，大家来一起看一下。当生物体达到性成熟的时候，它的生殖细胞就进行减数分裂，产生染色体数目减半配子，也就是卵细胞和精子，然后通过受精作用，精卵结合形成受精卵，受精卵再经过有丝分裂和分化发育成成熟的个体，然后重复以上的循环。由此，我们可以看出，染色体在生物的遗传中起着重要的作用。刚才我们说染色体是由哪两种物质组成的啊？生：DNA和蛋白质师:染色体是由DNA和蛋白质组成的，那在起遗传作用的物质，也就是遗传物质，它是DNA，还是蛋白质呢？既然我们提到了遗传物质，那我就请同学们思考一下，你认为遗传物质应该具备哪些特点？请大家积极思考，小组之间也可以讨论一下，一会我找同学回答。好，我就请我们第二组的组长来回答（或则或者派一个代表来回答）。生：师：好，我们来一起看一下遗传物质应该具备哪些特点，首先。它的分子结构具有相对的稳定性；能自我复制，前后代保持一定的连续性；能知道蛋白质的合成，从而控制新陈代谢和性状；能产生可遗传的变异。那在我们知道了遗传物质的特点之后，你现在认为遗传物质是蛋白质，还是DNA呢？生：师：其实呀，早期的人们认为蛋白质是遗传物质，这是和当时的科学水平相关联的。在20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由许多氨基酸连接而成的生物大分子，而这些氨基酸它们的排列方式是多种多样的，这样就形成了不同的蛋白质。于是人们就很自然的想到，氨基酸多种多样的排列方式可能蕴含着遗传信息。与此同时，人对DNA的结构认识的并不是很清楚。只知道它是由四种脱氧核糖核苷酸聚合而成的生物大分子。组成DNA的脱氧核糖有四种，每一种都有一个特定的碱基。但是，由于人们多DNA结构没有清晰的了解，认为蛋白质的是遗传物质的观点占主要的地位。但是，我们这节课说的是DNA是遗传物质，可见我们的科学家对这个观点提出过质疑。通过确凿的证据向遗传物质是蛋白质这个观点提出挑战的，首先是没过科学家艾弗里，而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲斯的试验基础上进行的。格里菲斯他做的实验叫做肺炎双球菌的转化实验。好，从这个实验的名称上，我们可以看出这个实验的材料是什么啊？生：肺炎双球菌师：对。我来给大家介绍两种肺炎双球菌，S型细菌和R型细菌。S型细菌的菌体表面有多糖类的荚膜，而R型细菌菌体表面没有多糖类的荚膜；S型细菌形成的菌落表面光滑，而R型细菌的粗糙。并且，S型细菌有毒性，可以是人患肺炎或使小鼠换败血症死亡，而R型细菌是无毒的。好，现在我给大家3分钟的时间看书本上43页的图3-2肺炎双球菌的转化实验，同学们在看的时候请认真观察，每一组用了什么样的实验材料，也就是哪一种细菌，产生了什么样的结果，然后再将结果和所用的材料对应起来。生：师：我们大家来一起看一下格里菲斯的肺炎双球菌转化实验。第一组中将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，不死亡。第二组将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，患败血症死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌。第三组将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，不死亡。第四组将无毒性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，小鼠患败血症死亡，从小鼠体内分离出S型活细菌。我们将第三组和第四组实验对比的看一下，加热杀死的S型细菌是不是不能死而复生啊。于是格里菲思推论：在第四组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，必然含有某种促成这一转化的活性物质 “转化因子”，这种转化因子将无毒性的R型或细菌转化为有毒性的S型活细菌。但是，很可惜，格里菲斯没有继续研究下去。艾弗里及其同事对S型细菌中的物质进行了提纯和鉴定。他们将提纯的DNA、蛋白质和多糖等分别加入到R型细菌的的培养基中，结果发现只有加入DNA，R型细菌才能够转化为S型细菌，并且纯度越高，转化就越有效；如果用DNA酶分解从S型活细菌中提取出来的DNA，就不能使R型细菌发生转化。实验结果甚至出乎艾弗里自己的预料，于是艾弗里和他的同事的出结论：DNA是转化因子，即DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。但是艾弗里的实验有不足之处：DNA未能提得很纯,还有0.02%的蛋白质。既然实验有不足，那我们就要去弥补。在1952年，赫尔希和蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记的技术，完成了里一个更具说服力的实验。噬菌体侵染大肠杆菌的过程：1.吸附 2.注入 3.合成 4.组装 5.释放。请同学们看书本上45页图3-6，并思考我给的这几个题目。第I组:上清液放射性很高，说明上清液主要成分是什么？第I组:沉淀物放射性很低，直接说明了? 第II组:沉淀物中的32P含量很高,说明什么?噬菌体在侵染细菌时, DNA进入大肠细菌中,而蛋白质外壳留在了外面。对子代噬菌体进行检测, 实验结果如何,说明了什么?子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的,所以DNA才是遗传物质。凡由细胞构成的生物(原核生物和真核生物)有DNA和RNA,但是遗传物质只是DNA.(分布)。 大多数病毒(DNA病毒） -DNA；少数病毒 (RNA病毒) -RNA。如何理解“DNA是主要的遗传物质”? 生：师：绝大数生物的遗传物质是DNA。下面我们对本节内容进行小结。在本节课的核心问题就是谁在充当生物的遗传物质角色。格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌转化实验得出了DNA是转换因子，赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验证明了DNA是遗传物质，而烟草花叶病毒的重建实验则说明了DNA不是唯一的遗传物质。最终我们说DNA是主要的遗传物质。下面我们来做几个练习巩固我们本节课学得知识。1.关于生物体内的遗传物质下列说法正确的是( )A.细菌的遗传物质主要