《DNA是主要的遗传物质》公开课教案

《DNA是主要的遗传物质》公开课教案一、课题名称DNA是主要的遗传物质二、授课对象高中学生三、课时安排1课时四、教学目标1.知识与技能*概述肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的过程及结论。*阐明DNA是主要的遗传物质的原因。*理解科学实验设计的基本思路和方法，特别是对照实验和单一变量原则。2.过程与方法*通过对经典实验的分析和讨论，培养学生观察、分析、推理和归纳总结的能力。*体验科学探究的过程，学习科学家严谨求实的科学态度和创新精神。3.情感态度与价值观*通过对科学史的学习，认识到科学研究的艰辛与曲折，激发学生对生命科学的兴趣。*认同科学结论的得出需要确凿的实验证据支持，初步形成实事求是的科学观。五、教学重难点1.教学重点*肺炎双球菌转化实验的原理和过程。*噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。*DNA是主要的遗传物质的结论。2.教学难点*理解肺炎双球菌转化实验中“转化因子”的探究过程。*理解噬菌体侵染细菌实验中如何通过同位素标记法区分DNA和蛋白质。*对“DNA是主要的遗传物质”中“主要”二字的理解。六、教学方法讲授法、讨论法、问题引导法、多媒体辅助教学七、教学准备1.多媒体课件（PPT）：包含肺炎双球菌转化实验、噬菌体侵染细菌实验的过程图解、相关问题等。2.学生预习：提前布置学生阅读教材中关于遗传物质探索的相关内容。八、教学过程（一）导入新课（约5分钟）教师活动：同学们，我们知道“种瓜得瓜，种豆得豆”，子代总是与亲代相似，这种现象就是遗传。那么，是什么物质在亲代与子代之间传递遗传信息呢？在20世纪初期，科学家们对此展开了激烈的争论，当时人们普遍认为蛋白质是遗传物质，因为蛋白质结构多样，而DNA结构相对简单。那么，遗传物质究竟是不是蛋白质呢？今天，我们就一同回顾科学史上那段激动人心的探索历程，学习“DNA是主要的遗传物质”。设计意图：通过生活现象引出遗传物质的话题，回顾历史背景，设置悬念，激发学生的学习兴趣和探究欲望。（二）新课讲授（约30分钟）1.肺炎双球菌的转化实验教师活动：（展示两种肺炎双球菌的图片：S型细菌和R型细菌）提问：这两种细菌有何区别？哪种有毒性？（引导学生观察并回答：S型细菌有荚膜，菌落光滑，有毒性；R型细菌无荚膜，菌落粗糙，无毒性。）教师活动：介绍格里菲斯的体内转化实验。利用PPT展示四组实验：第一组：活的R型细菌→注射小鼠→小鼠存活。第二组：活的S型细菌→注射小鼠→小鼠死亡。第三组：加热杀死的S型细菌→注射小鼠→小鼠存活。第四组：活的R型细菌+加热杀死的S型细菌→注射小鼠→小鼠死亡，并从小鼠体内分离出活的S型细菌。设问：1.第四组实验中，小鼠为什么会死亡？是谁导致了小鼠死亡？2.活的S型细菌是从哪里来的？是R型细菌自己变成的吗？还是被某种物质“转化”的？3.这种能将R型细菌转化为S型细菌的物质，格里菲斯称它为什么？（引导学生得出“转化因子”的概念）学生活动：思考，讨论，回答。教师总结：格里菲斯的实验表明，加热杀死的S型细菌中含有某种“转化因子”，能将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。但这个“转化因子”究竟是什么物质呢？过渡：这个问题留给了后续的科学家去解决。艾弗里及其同事接过了这一研究接力棒，他们的目标是弄清“转化因子”的化学本质。教师活动：介绍艾弗里的体外转化实验。提问：艾弗里是如何设计实验来探究“转化因子”的成分的？（引导学生思考“设法将S型细菌的各种成分分开，单独地、直接地观察它们的作用”这一关键思路。）利用PPT展示实验过程：从S型活细菌中提取出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型细菌才能转化为S型细菌。*如果用DNA酶处理DNA，使其水解，就不能使R型细菌发生转化。设问：1.艾弗里的实验得出了什么结论？（DNA是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。）2.艾弗里的实验设计有何巧妙之处？（将各种成分分开，单独观察；设置对照，如DNA酶处理组。）学生活动：分析实验结果，得出结论，讨论实验设计的严谨性。教师总结：艾弗里的实验证明了DNA是转化因子，即DNA是遗传物质，而蛋白质等其他物质不是。但当时由于技术限制和人们对DNA的认识不足，这一结论并未得到普遍认可。2.噬菌体侵染细菌的实验过渡：艾弗里的实验虽然证据充分，但仍有人质疑。直到噬菌体侵染细菌实验的出现，才为DNA是遗传物质提供了更具说服力的证据。教师活动：（展示噬菌体结构模式图）介绍噬菌体的结构：由蛋白质外壳和内部的DNA组成。它是一种专门寄生在细菌体内的病毒。提问：噬菌体侵染细菌时，是蛋白质进入了细菌，还是DNA进入了细菌？如何区分？（引导学生思考标记法）教师活动：介绍赫尔希和蔡斯的实验方法：同位素标记法。用放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳（如³⁵S）和DNA（如³²P）。利用PPT动态展示实验过程：1.标记噬菌体：用含³⁵S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体侵染这些大肠杆菌，得到蛋白质被³⁵S标记的噬菌体；同理，用含³²P的培养基培养大肠杆菌，得到DNA被³²P标记的噬菌体。2.侵染细菌：将标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌。3.搅拌、离心：搅拌使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离；离心使上清液中析出重量较轻的噬菌体颗粒，沉淀物中是被感染的大肠杆菌。4.检测放射性：*用³⁵S标记的噬菌体侵染细菌：上清液放射性高，沉淀物放射性低。*用³²P标记的噬菌体侵染细菌：上清液放射性低，沉淀物放射性高。设问：1.实验结果说明了什么？（噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌细胞中，而蛋白质外壳留在外面。）2.子代噬菌体的各种性状是由什么物质控制的？（DNA）3.这个实验的结论是什么？（DNA是噬菌体的遗传物质。）学生活动：观看动画，思考，讨论，回答问题。教师总结：赫尔希和蔡斯的实验有力地证明了DNA是遗传物质。这一实验因其设计的巧妙和结论的可靠性，被誉为生物学史上的经典实验。3.DNA是主要的遗传物质教师活动：提问：通过以上两个经典实验，我们得出DNA是遗传物质。那么，是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？（引导学生回忆病毒的结构，有些病毒只含有RNA和蛋白质，如烟草花叶病毒。）简介烟草花叶病毒的感染和重建实验：烟草花叶病毒（TMV）由RNA和蛋白质组成。将其RNA和蛋白质分离，分别感染烟草叶片，发现只有RNA能使烟草患病，并产生新的烟草花叶病毒。这说明RNA也是遗传物质。教师总结：*绝大多数生物（如真核生物、原核生物、DNA病毒）的遗传物质是DNA。*少数病毒（如RNA病毒）的遗传物质是RNA。因此，DNA是主要的遗传物质。这里的“主要”是针对整个生物界而言。（三）课堂小结（约5分钟）教师活动：引导学生回顾本节课学习的主要内容：1.格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验——提出“转化因子”。2.艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验——证明DNA是遗传物质。3.赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验——进一步证明DNA是遗传物质。4.结论：DNA是主要的遗传物质。强调：科学结论的得出需要多个实验的相互印证，科学家们严谨求实、不断探索的精神值得我们学习。（四）巩固练习（约5分钟）1.格里菲斯和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（）①DNA是遗传物质②RNA是遗传物质③DNA是主要的遗传物质④蛋白质不是遗传物质⑤糖类不是遗传物质⑥DNA能产生可遗传的变异A.①④⑤⑥B.②④⑤⑥C.②③⑤⑥D.③④⑤⑥（答案：A）2.噬菌体侵染细菌的实验中，子代噬菌体的蛋白质外壳是（）A.在噬菌体DNA的指导下，用细菌的物质合成的B.在细菌DNA的指导下，用细菌的物质合成的C.在噬菌体DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的D.在细菌DNA的指导下，用噬菌体的物质合成的（答案：A）3.为什么说DNA是主要的遗传物质？设计意图：通过练习，巩固所学知识，检测学习效果。九、板书设计DNA是主要的遗传物质1.对遗传物质的早期推测：蛋白质？DNA？2.肺炎双球菌的转化实验*格里菲斯（体内）：提出“转化因子”*艾弗里（体外）：DNA是遗传物质3.噬菌体侵染细菌的实验（赫尔希和蔡斯）*方法：同位素标记法（³⁵S标记蛋白质，³²P标记DNA）*结论：DNA是遗传物质4.DNA是主要的遗传物质*绝大多数生物：DNA*少数病毒：RNA十、教学反思本节课的重点在于引导学生理解科学家探究遗传物质的思路和方法。通过对经典实验的分步剖析，