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第3章 基因的本质 第1节 DNA是主要的遗传物质教学设计


    一、教材分析

本节课通过格里菲斯肺炎双球菌体内转化实验、艾佛理肺炎双球菌体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的学习,为学生再现科学家们探索遗传物质是什么的漫长历程拉开了序幕。教材以“遗传物质的本质”作为核心,架构一条明线和一条暗线,明线是:科学家探索遗传物质本质的历史事件;暗线是:科学技术的发展。两条线中都蕴含着探索遗传物质本质的实验设计思路,也就是设法将DNA和蛋白质分开,单独地直接地观察各自的作用。

    二、教学目标

    1.常识目标

    总结人类对遗传物质的探索过程。

     ⑵分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。

     ⑶理解噬菌体侵染细菌的实验原理。

    2.能力目标

    探讨证明DNA是主要遗传物质是实验的设计思路。

    3.情感目标

    ⑴认同与人合作在科学研究中的重要性,讨论技术的进步在探索遗传物质奥妙中的重要作用。

    ⑵认同人类对遗传物质的认识是不断深化不断完善的过程。

   三、重点难点

    1、教学重点

    ⑴肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

    ⑵噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

    2、教学难点

    肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

   四、课时安排

    1课时

   五、教学方法

    直观教学法、讲解法。

   六、教具准备:课件

   七、教学过程

   导入:

    通过对孟德尔两大定律和减数分裂的学习,大家知道染色体上的遗传物质可以通过配子传递给子代,二染色体的成分是DNA和蛋白质,那遗传物质到底是DNA还是蛋白质呢?遗传物质具有什么特征?

引导学生总结遗传物质的特征。

    新课教学:

   (一)、对遗传物质的早期推测

    在学生已有DNA和蛋白质相关常识的基础上,比较总结DNA和蛋白质的相同点和不同点,及在科学发展史上人们对它们的认识。从而得出:科学发展过程是一个不断纠正错误的过程。

设问:历史上第一个向蛋白质是遗传物质这个观点提出挑战的科学家是谁呢?

   (二)、格里菲斯肺炎双球菌体内转化实验

   1、R型菌和S型菌的先容:通过看课件大家知道肺炎双球菌有两种类型:一种是R型细菌(粗糙),无多糖类的荚膜,是无毒性的,注入小鼠体内后,小鼠不死亡。另一种是S型细菌(光滑),有多糖类的荚膜,是有毒性的,注入到小鼠体内可以使小鼠患病死亡。


    2、看肺炎双球菌体内转化实验图片,总结各组实验现象:
    ①无毒性的R型活细菌注射到鼠体内,鼠不死亡;


    ②有毒性的S型活细菌注射到鼠体内,鼠死亡;

    ③加热杀死的S型细菌注射到鼠体内,鼠不死亡;

    ④无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内,鼠死亡

提问:从第④组实验鼠体内可分离出有毒性的S型活细菌说明了什么?  

无毒性的R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后,可转化成有毒性的S型活细菌。


讲述:格里菲思的结论:已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质。这种转化因子是什么?格里菲思没有找到。
   直至1944年,美国的科学家艾弗里和他的同事才进行了确定转化因子的实验,并获得了成功。他们的做法是从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质,分别将它们加入培养R型细菌的培养基中。  


    (三)、艾佛理肺炎双球菌体外转化实验

      请一学生叙述各组实验的做法及现象:

①          R+S的DNA——R、S

②          R+S的蛋白质——R

③          R+S的DNA和DNA酶——R。

④          R+S的糖——R


  提问:艾弗里实验的结论是什么?
   回答:DNA是转化因子,是使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质,即DNA是遗传物质。


思考:艾弗里的实验设计有何巧妙之处?

回答:设法将DNA和蛋白质分开,单独地直接地观察各自的作用。

讲述:因为艾弗里的实验提取的DNA夹杂有少量蛋白质,所以有人对实验结论仍有怀疑,让大家看看DNA是遗传物质的另一个证明实验:噬菌体侵染细菌的实验。  

   (四)、噬菌体侵染细菌的实验

    1、提出者:赫尔希、蔡斯

    2、实验材料:大肠杆菌、T2噬菌体

    噬菌体先容:

    噬菌体是一种寄生在细菌体内的病毒,它的结构很简单,外壳是蛋白质,头部内是DNA。它侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,进行大量的增殖。

那么,噬菌体的两种成分中哪一种是遗传物质呢?

    3、实验思路:设计实验把DNA和蛋白质分开来,

    4、试验方法:同位素标记法

    蛋白质含有的元素:C、H、O、N、S

    DNA含有的元素:C、H、O、N、P

    蛋白质用35S标记,DNA32P标记。

    5、实验过程

    ①标记细菌:分别用含有35S 32P的培养基培养细菌

    ②标记噬菌体:用噬菌体分别去侵染上述两种细菌


    ③噬菌体侵染细菌的实验
  一部分噬菌体只用35S标记蛋白质,另一部分噬菌体只用32P标记DNA。用被标记的两种噬菌体分别去侵染细菌。③当噬菌体在细菌体内大量增殖时,对被标记物质进行放射性测试。


通过噬菌体侵染细菌过程模拟图,加深对这个过程的认识。


提问:实验结果表明了什么?
    用35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌后,细菌体内无放射性,即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部;而用3P标记DNA的噬菌体侵染细菌后,细菌体内有放射性,即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。


提问:用35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌的实验沉淀物有放射性的原因是什么?32P标记DNA的噬菌体侵染细菌的实验上清液有放射性的原因是什么?

35S标记蛋白质的噬菌体侵染细菌的实验沉淀物有放射性的原因是搅拌不充分,32P标记DNA的噬菌体侵染细菌的实验上清液有放射性的原因是保温时间过长或保温时间过短。

   (五)、DNA是主要的遗传物质

    现代科学研究证明,有些病毒只含有蛋白质和RNA,如烟草花叶病病毒。从烟草花叶病病毒中提取出RNA和蛋白质,分别侵染烟草,前者能使烟草感染病毒,而后者却不能


提问:对于这些病毒来说,什么是它们的遗传物质?
  RNA
  总结:因为绝大多数生物的遗传物质是DNA,只有少数病毒的遗传物质是RNA,因此说DNA是主要的遗传物质。 


    归纳总结:

   (1)在具有细胞结构的生物体内,有DNARNA两种核酸,但DNA是遗传物质;

   (2)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DNARNA

   (3)只有少数几种病毒以RNA作为遗传物质,因此,DNA是主要的遗传物质。

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