高中生物人教版高中必修2遺傳與進化第3章基因的本質(zhì)-高中生物-DNA是主要的遺傳物質(zhì)

DNA是主要的遺傳物質(zhì)

教學目的

1.通過肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗，理解DNA是主要的遺傳

物質(zhì)。

2.通過重演科學家發(fā)現(xiàn)DNA是主要遺傳物質(zhì)的過程，學會科學研究的方法和實驗

設計的基本步驟。

3.通過自己設計驗證性實驗，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新的思維能力。

教學重點

1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程。

2.噬菌體侵染細菌的實驗原理和過程。

3.學會科學研究的方法。

教學難點

1.肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程。

2.學會科學研究的方法。

教學用具

投影片、錄像片、教學軟件。

教學方法

教師引導啟發(fā)與學生觀察探索相結合。

教學模式

引導探索式。

程序是：設疑導入一探索（建立假設一討論驗證）一歸納總結一反饋運用

課時安排1課時

教學過程

引言1：通過前面的學習，我們知道了每一種生物通過生殖可以產(chǎn)生后代，產(chǎn)生的后代與親代既有相似的特

點，也有不同的特征，說明生物體同時具有遺傳和變異的特性。那么遺傳和變異是怎樣發(fā)生的？生物體內(nèi)什么物

質(zhì)起著決定性作用？遺傳和變異有什么共同的規(guī)律呢？從今天開始我們就來研究這些問題。

引言2：生物之所以具有親代的特征是由于在生物體內(nèi)具有對遺傳起決定性作用的物質(zhì)，也就是遺傳物質(zhì)。

問：在生物體內(nèi)存在著許多種化合物，而對遺傳有重要作用的物質(zhì)是什么呢？

（答：是DNA。）

科學發(fā)展到今天,DNA是遺傳物質(zhì)已經(jīng)是眾所周知，不容質(zhì)疑的了。你有什么證據(jù)證明DNA是遺傳物質(zhì)呢？

今天我們就和科學家一起來尋找DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)，同時我們還要理解科學家的設計思路和實驗設想，

并且學會科學研究的方法。

進行科學研究時首先遇到的是選擇合適的實驗材料，這是科學研究成敗的關鍵。

問：無論是高等的、復雜的生物，還是低等的、簡單的生物，它們共同具有的物質(zhì)基礎是什么？

（答：是蛋白質(zhì)和核酸。）

問：既然都含有核酸，你覺得選擇什么樣的生物做實驗材料合適呢？為什么？

（答：低等的，簡單的生物。因為這樣的生物結構簡單，含有的物質(zhì)少，分析起來簡便、快捷，容易得出結

論）

問：你能試著說出幾種生物嗎？

（答：能。像病毒，細菌都可以。）

很好！這位同學的想法與科學家的思路是一致的。

1928年，英國科學家格里菲思用一種細菌一肺炎雙球菌進行了實驗。（展示投影片）（邊投影邊講述）

肺炎雙球菌有兩種類型：一種是R型細菌，無多糖類的莢膜，是無毒性的，注入小鼠體內(nèi)后，小鼠不死亡。

另一種是S型細菌，有多糖類的莢膜，是有毒性的，注入到小鼠體內(nèi)可以使小鼠患病死亡。如果用加熱的方法殺

死S型細菌后注入到小鼠體內(nèi)，小鼠不死亡。下面又做了一個實驗，將己殺死的S型細菌與R型細菌混合后注

入到小鼠體內(nèi)，小鼠卻死亡了，而且在尸體上分離出了有毒性的S型活細菌。

問：思考一下，這幾組實驗，尤其是第四組實驗表明什么問題？

（答：無毒性的R型細菌與已死的有毒性的S型細菌混合后，可以轉(zhuǎn)化成有毒性的S型活細菌。）

很好。這就是著名的肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗。

這個實驗給我們留下了一個問題：究竟是什么使R型細菌轉(zhuǎn)化成為S型細菌的呢？

剛才同學還提到可以選擇病毒進行實驗。

科學家赫爾希和沙斯在19S2年用T?噬菌體進行了侵染細菌的實驗。

（放映軟件，講解）

這是一種寄生在大腸桿菌里的病毒。它是由蛋白質(zhì)外殼和存在于頭部內(nèi)的DNA所構成。它侵染細菌時可以

產(chǎn)生一大批與親代噬菌體一樣的子代噬菌體。

這個實驗也給我們留下了一個問題：起決定性作用的到底是蛋白質(zhì)還是DNA?

另外，19S7年，格勒和歇萊姆用另一種病毒進行了實驗。

（放映軟件，講解）

這是煙草花葉病病毒。它只有蛋白質(zhì)外殼和內(nèi)部的RNA,并不含有DNA,但煙草感染了它以后，葉子上會

出現(xiàn)病斑。煙草花葉病病毒中沒有DNA,只有蛋白質(zhì)和RNA,誰起了關鍵作用呢？

圍繞著這三個實驗留下的問題，大家討論一下，你用什么樣的方法去證明到底什么物質(zhì)起了決定性的作用。

（屏幕上顯示三種生物的結構圖）

（教師在學生中巡視，參與討論，啟發(fā)指導）

同學們已經(jīng)有了一些初步的想法了。我們設計實驗時要有規(guī)范的方法步驟。

（屏幕上出現(xiàn)實驗設計的基本步驟）

實驗材料：

假設：

實驗方法：

預期效果：

實驗現(xiàn)象的觀察：

分析結論：

每一小組只選擇一種實驗材料進行設計。

（教師在學生中巡視，參與討論，掌握討論情況。）

討論就到這里。下面請小組代表發(fā)表你們的見解。

（第一小組學生發(fā)言。選用肺炎雙球菌；假設DNA是遺傳物質(zhì)；將S型細菌中的多糖、蛋白質(zhì)、脂類和

DNA等提取出來，分別與R型細菌進行混合；預期效果是只有DNA與R型細菌進行混合，才能使R型細菌轉(zhuǎn)

化成S型細菌）

這一小組的設計，正如美國科學家艾弗里1944年的設計。我們一起來看一看他們的實驗結果。

（放映軟件，學生觀察）

問：你觀察到了什么實驗現(xiàn)象？

（答：用S型細菌的DNA與R型細菌混合可以得到S型細

菌。）

問：你們的假設是否成立？

（答：成立。）

問：分析實驗結果你可以得出什么結論？

（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）

下面再請一個小組同學，說一說他們的設計。

（答：我們選用煙草花葉病病毒；假設RNA是遺傳物質(zhì)；

將RNA與蛋白質(zhì)分開，分別感染煙草；預期效果是RNA可引起煙草葉出現(xiàn)病斑，而蛋白質(zhì)不能。）

設計得很好！下面我們觀察一下實驗現(xiàn)象。

（放映軟件）

問：這個實驗的現(xiàn)象是什么？

（答：RNA可以引起病斑而蛋白質(zhì)不能。）

問：通過這組實驗你能得出什么結論？假設是否成立？

（答：RNA是遺傳物質(zhì)，假設成立。）

再看一看哪個小組選擇噬菌體作為實驗材料？請給我們說一下你們的設計。

（答：實驗材料是T2噬菌體；假設DNA是遺傳物質(zhì)；方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開，分別去感染細菌；預

期效果是DNA

可以便噬菌體繁殖出大量的后代，而蛋白質(zhì)不能。）

他們的方法是將DNA與蛋白質(zhì)分開去研究。其他的小組有

沒有更好的方法？例如：可以給DNA和蛋白質(zhì)做上記號去研

究。

（答：用同位素標記法。）

很好。那么要思考讓什么帶標記呢？

問：你是否知道DNA與蛋白質(zhì)在元素組成上有什么特別明

顯的不同？

（答：DNA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中

有S而DNA中沒有S）

所以用放射性同位素35s標記一部分噬菌體的蛋白質(zhì)，用放射性同位素32P標記另一部分噬菌體的DNA。

如果試驗用同位素標記法進行，預期效果是怎樣的？

（答：用帶35s的兒噬菌體侵染細菌，產(chǎn)生的新的噬菌體都不帶標記。用帶32P的T2噬菌體侵染細菌，產(chǎn)

生的新的噬菌體帶標記。）

很好。下面我們就看一下實驗現(xiàn)象。

（放映錄像片和軟件）

實驗的現(xiàn)象正如我們預期的效果。

問：你可以由此得出什么結論？

（答：DNA是遺傳物質(zhì)。）

問：綜合上述三個實驗，你認為生物的遺傳物質(zhì)是什么？

（答：含有DNA的生物體DNA是遺傳物質(zhì)。不含DNA,只含RNA的生物RNA是遺傳物質(zhì)。）

由于多數(shù)生物體內(nèi)部含有DNA,所以歸納起來，生物體的遺傳物質(zhì)是什么？

（答：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。）

通過今天的學習，我們不僅用實驗的方法找出了DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)，同時還明確了進行科學研究中的

幾個重要環(huán)節(jié)。

像實驗材料的選擇，實驗設計的基本步驟。

思考一下這三個驗證性實驗在方法上有什么共同的特點？

（答：都是DNA與其它物質(zhì)分開，分別去研究它們的作用，尤其是DNA的作用。）

這就是研究什么是遺傳物質(zhì)的基本思路。大家打開書看一下第二頁第三段。

前面我們是用簡單生物進行研究的，那么在自然界中真核生物也有很多，尤其是存在著復雜的高等生物，它

們的遺傳物質(zhì)是否也是DNA呢？

（投影：1.生物學家通過對真核生物的有絲分裂和減數(shù)分裂，以及受精作用的研究，認識到在

生物遺傳中具有重要作用。它是由和組成的，證明遺傳物質(zhì)的基本思路

是。需要的關鍵技術是o

2.噬菌體侵染細菌后，合成新噬菌體的蛋白質(zhì)外殼需要（）

A.細菌的DN