DNA是主要的遗传物质ppt配套教案板书设计

第四章遗传的分子基础

第一节

探索遗传物质的过程

扬州市第一中学

王玲

一、教材分析

本节是苏教版新课标教材生物必修2第四章第一节的内容，是在认识到自然界的遗传变异现象、学习了有关细胞学基础（细胞的化学成分、染色体的主要成分、有丝分裂、减数分裂、受精作用等）、理解了染色体在前后代遗传中所起的联系作用的基础上学习的。在20世纪40年代以前许多化学家和生物学家一直认为遗传物质应该是一种蛋白质，我们就时光倒流，回到当时人们的认识，让学生重走科学家的探索道路，逐步探索出到底什么物质是遗传物质的科学结论。

本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程，是进行探究式教学和生物科学史教育的很好素材。通过学习，使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。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，单独直接地观察各自的作用。

二、设计思路

本节课教学一改以往的教学常规，向学生提供科学家实验的思路，并引导学生重走科学家的探索之路，不仅使他们深刻理解遗传物质的特征，而且感受到科学家探索遗传奥秘的思维方式。

在教学设计上，充分结合教材特点和学生实际，主要采用教师引导启发与学生讨论探究相结合进行小组合作探究。以教学案为线索，建立知识框架，在教师情景创设的引导下，通过学生自主探究科学发现的过程来学习科学研究的方法，引导学生思考和分析问题，像科学家一样思维探索出遗传物质是DNA这一科学结论；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，让学生用探究法、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，并得出科学结论。

三、教学目标

知识方面：

1、认识人类对遗传物质科学探索的过程。

2、理解

DNA是遗传物质的证据的实验思路。

3、掌握

DNA是遗传物质的证据的实验过程

能力方面：

在实验探究的过程中，体会前人实验设计的思维方式；培养分析、比较、推理、归纳等科学思维能力。

情感态度与价值观方面：

通过对

DNA是遗传物质的实验探究，认同人类对遗传物质的认识是不断深化、完善的过程，培养严谨的科学态度、不断探究的精神和合作精神；进一步激发唯物辩证观的树立。

四、教学重难点

1、肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

2、噬菌体侵染大肠杆菌实验中上清液与沉淀物中的放射性情况的分析

3、各实验的实验设计思路、基本方法及实验过程的分析。

五、教学器具

多媒体课件、动画、模型

1

六、教学方法

教师引导启发与学生讨论探究相结合，学生小组合作探究

七、教学过程

（一）导入新课

学生活动一：游戏——找爸爸

提出问题：子代和亲代在性状上相似，说明亲代将什么物质传给子代?(遗传物质) ‘

遗传物质是什么物质呢?

回顾受精作用的过程，什么在生物的遗传过程中起着重要作用？（染色体）

问题：染色体主要由哪些物质组成？（DNA和蛋白质）

染色体是由DNA和蛋白质组成的，那么DNA和蛋白质到底哪种是遗传物质?关于这个问题，科学家们通过确凿的实验证据得出结论。那么，证明DNA和蛋白质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么?(将

DNA和蛋白质分开，单独地、直接地观察它们的作用，才能确定谁是遗传物质。) 从而引出对遗传物质的早期推测。

（二）讲授新课

对遗传物质认识过程的科学史回顾。

人们对遗传物质的认识和当时的科学研究水平是分不开的，对20世纪20年代人们对蛋白质和DNA结构的认识，蛋白质中的氨基酸种类和排列顺序多种多样，因而构成了不同的蛋白质，氨基酸的排列顺序中可能蕴涵着遗传信息，指出当时大多数科学家的观点：“蛋白质是遗传物质”。对当时人们对DNA的认识，可让学生通过对必修一中“遗传信息的携带者——核酸”回忆，说明DNA的排列顺序也是多样的，而由于当时对DNA的结构不清晰，认为蛋白质是遗传物质的观点仍然占主导地位，于是就有科学家通过实验提出了挑战，从而引出肺炎双球菌的转化实验。

向蛋白质是遗传物质的观点提出挑战的是艾弗里，而艾弗里的实验又是在格里菲思的实验基础上进行的，因而先介绍格里菲思的实验。

一：格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验

简单介绍肺炎双球菌的两种类型和菌落培养基的概念，

学生活动二：设置问题自学并讨论：

1、格里菲斯是如何做实验的？

2、第l、2组实验能得出什么结论?第3组实验说明什么?第4组实验又说明什么? 3、第4组实验S型活菌是怎么出现的？

4、通过l、2、3、4组实验能得出什么结论? 基于问题串的引领，学生讨论后推测：加热杀死的S型菌体内，含有促成将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌的活性物质——“转化因子”

二、艾弗里肺炎双球菌的体外转化实验

展示小资料:S型菌体内含有DNA、蛋白质、多糖等化学物质.S型菌和R型菌在适宜条件下都能在合适的培养基上增殖，形成不同的菌落。

学生活动三：根据小资料小组讨论怎样设计实验寻找哪种物质这个转化因子?

【设计思路】：自变量、因变量

(设法将S型细菌中的DNA、蛋白质及其他物质分离开，然后分别将它们加入已经培养了R型细菌的培养基中，观察其后代是否有S型菌落出现。)

教师引导学生进行思维探究，间接模拟探究历程，通过一定的技术手段，将s型细菌的不同成分逐一分离，分别与R型菌进行混合培养，观察实验现象进而得出结论，然后出示资料与艾弗里的排除法实验流程进艾弗里实验的核心思想是将DNA与蛋白质等其他物质分

2

开，分别直接观察DNA与蛋白质等其他物质的作用。

创新思维：在裂解、分离、纯化DNA时有可能会造成DNA的损伤，DNA降解产物也能起到转化因子的作用吗？（学生设计实验）

典例分析

1.1928年，英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验：

格里菲思

下列关于此实验的分析不正确的是(

) A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离到S型活细菌

B．对第4组实验的分析必须是以1～3组的实验为参照

C．本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化

D．本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”

2．艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为(

)

A．实验一

B．实验二

C．实验三

D．实验一和三

新问题：艾弗里因此实验中提取出的DNA，纯度最高时，也还含有0.02%的蛋白质。，有人认为：是否是这0.02%的蛋白质在起遗传作用呢？

问题：那我们能否找到更好地实验材料，不需要人为地提纯、分离就能将其中的物质分离开呢?这种材料必需具备什么特点? 激发学生思考并达成共识，引入到噬菌体实验的学习。

三、赫尔希和蔡斯噬菌体侵染细菌的实验探究

多媒体动画先告诉学生侵染过程，即吸附、注入、复制合成、组装和裂解释放5个步骤

(1)问题探讨：

1、

细菌和病毒那么小，肉眼无法观察，那么科学家怎样知道

DNA进入到细菌细胞内，而蛋白质没有进人呢?有办法吗? （放射性同位素标记法）

2、

噬菌体侵染大肠杆菌时，注入的是DNA还是蛋白质还是都有？可不可以用什么办法来辨别？

3、如何对元素进行标记才科学?

4、是同时标记同一个噬菌体的蛋白质外壳和DNA 吗？

学生活动四：选择方案思考如何用35S标记噬菌体的蛋白质分子？

3

方案一：直接标记噬菌体：含35S的培养基培养噬菌体

方案二：第一步，标记细菌：含35S培养基培养细菌，获得

35S标记的细菌

第二步，标记噬菌体：噬菌体侵染35S标记的细菌

思考：放射性标记的噬菌体侵染的大肠杆菌能不能带有放射性？

介绍离心操作，展示实验思路，

学生活动五：小组摆模型讨论预期结果：

侵染方式预测

第一组：用35S标记的噬菌体第二组：用32P标记的噬菌体侵染

侵染

上清液____放射性

沉淀物____放射性

上清液____放射性

沉淀物____放射性

上清液____放射性

沉淀物____放射性

假设1：只注入蛋白质，未上清液____放射性

注入DNA 沉淀物____放射性

假设2：只注入DNA，

未注入蛋白质

上清液____放射性

沉淀物____放射性

假设3：同时注入DNA和蛋上清液____放射性

白质

沉淀物____放射性

学生通过摆模型预期结果，化抽象为具体

展示科学家实验过程和结果

根据这个实验，你能得出什么结论? （DNA是遗传物质）

在合作学习的过程中，教师要及时了解小组的学习情况，必要时为学生释疑，并使学生明确虽然实验材料变了，实验所采用的方法变了，但实验设计的思路并没有变。

典例分析：

3.1952年赫尔希和蔡斯利用放射性同位素标记技术，进行了“噬菌体侵染细菌的实验”。下列相关叙述正确的是（

）

A．用32P和35S分别标记T2 噬菌体的蛋白质和DNA B．用35S标记T2 噬菌体，侵染、离心后35S主要存在于沉淀物中

C．合成子代噬菌体的蛋白质所需原料和能量均由细菌提供

D．该实验证明了蛋白质是遗传物质

4.用噬菌体去侵染内含有32P的细菌，在细菌解体后，含32P的应是(

) A、子代噬菌体DNA

B、子代噬菌体蛋白质外壳

C、子代噬菌体所有部分

D、子代噬菌体不含32P 深度思考：含35S的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，沉淀物中有少量放射性的原因有哪些？含32P的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，上清液中含少量放射性的原因有哪些？

（提示：从搅拌程度、培养时间等方面考虑）

学生摆模型讨论得出答案。

三、板书小结

第四章第1节探索遗传物质的过程

一、肺炎双球菌的转化实验

1、格里菲思的体内转化实验： S型细菌体内有“转化因子”使R型菌转化为S型菌

4

2、艾弗里的体外转化实验

： DNA是转化因子（遗传物质）

二、噬菌体侵染大肠杆菌的实验

赫尔希和蔡斯:DNA是遗传物质

四、留下悬念：

肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌

实验都能证明DNA是遗传物质，是不是所有生物的遗传物质都是

DNA呢?

五、课后练习

1．

某研究人员模拟肺炎双球菌转化实验，进行了以下

4个实验：

①S型菌的DNA+DNA酶→加入R型菌→注射入小鼠

②R型菌的DNA+DNA酶→加入S型菌→注射入小鼠

③R型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入S型菌的DNA→注射入小鼠

④S型菌+DNA酶→高温加热后冷却→加入R型菌的DNA→注射入小鼠

以上4个实验中小鼠存活的情况依次是（

）

A．存活、存活、存活、死亡

B．存活、死亡、存活、死亡

C．死亡、死亡、存活、存活

D．存活、死亡、存活、存活

2.有关艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述,不正确的是(

) A.需要对S型细菌中的物质进行分离 B.培养基应适合肺炎双球菌的生长和繁殖

C.部分S型细菌转化为R型细菌

D.实验证明了DNA是遗传物质 3.噬菌体在细菌中合成自己的蛋白质需要(

) A.噬菌体的DNA和氨基酸 B.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

C.细菌的DNA和氨基酸

D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸 4．在肺炎双球菌的转化实验中，在培养有R型细菌的1、2、3、4四支试管中，依次加入从S型活细菌中提取的DNA、DNA和DNA酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现试管内仍然有R型细菌的是(

) A．3和4

B．1、3和4

C．2、3和4

D．1、2、3和4 5．在“噬菌体侵染细菌的实验”中，如果对35S标记的噬菌体一组(甲组)不进行搅拌、32P标记的噬菌体一组(乙组)保温时间过长，其结果是(

) A．甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性

B．甲组上清液中也会出现较强放射性，乙组上清液中也会出现较强放射性

C．甲组沉淀物中也会出现较强放射性，乙组沉淀物中也会出现较强放射性

6．某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌实验，进行了如下实验：①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；②用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌。一段时间后进行离心，检测到放射性存在的主要部位依次是(

) A．沉淀、上清液、沉淀和上清液

B，沉淀、沉淀、沉淀和上清液

C．沉淀、上清液、沉淀

D．上清液、上清液、沉淀和上清液

5

7．用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，在理论上，上清液中不含放射性，下层沉淀物中具有很高的放射性，而实验的实际结果显示：在离心的上清液中，也具有一定的放射性，而下层的放射性强度比理论值略低。

（1）在理论上，上清液放射性应该为0，其原因是

。

（2）由于实验数据和理论数据之间有较大的误差，请你对实验过程进行误差分析：

a．在实验中，从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段时间如果过长，会使上清液的放射性含量

，其原因是

。

b．在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，是不是误差的来源呢？

。请简述理由：

。

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