DNA是主要的遗传物质公开课教案（教学设计）

第四章

第一节

探索遗传物质的过程

滨河高中 王敏

【学情分析】

本节内容一共包括三个实验：格里菲斯和艾弗里的“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。教师应引导学生重温科学家的探究历程，领悟科学的过程和方法，最终得出科学的结论。本内容是从分子层面上认识遗传物质的本质，为学习DNA的复制，基因的表达和基因突变打下了基础。

初中的生物课本对细菌、病毒已经有所介绍，高中必修一也在介绍原核生物与真核生物时，也了解了病毒是一种寄生的没有细胞结构的生物。可以简要跟学生介绍大肠杆菌和噬菌体，引发回忆。高中学校没有成熟的实验条件供学生亲自做噬菌体侵染细菌的实验，因此教师应该形象直观地展示科学探索的过程，引导学生的思路再现一遍科学家的实验探究过程，达到发展学生科学思维能力的目的。

【教学目标】

1、知识目标：

（1）分析“肺炎球菌的转化实验”的过程和原理，得出相应的结论

（2）理解“噬菌体侵染大肠杆菌”的实验过程；

（3）理解DNA是主要的遗传物质。

2、能力目标：

学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。

3、情感目标：

（1）概述人类对遗传物质的探索过程，认同科学认识是不断深化、不断完善的过程。

（2）领悟科学研究的过程和方法，培养学生的实验探究能力。

【教学重难点】

重点：肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

难点：肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

【教学媒体】PPT课件

【教学方法】讲授法、演示法、提问法

【教学过程】

教学环节

一、

导入

（展示人体的染色体图）

提问：如图是？

染色体的主要成分是什么？

提问：DNA和蛋白质中，哪一种是遗传物质呢？

许多科学家对这一问题进行了深入的探索。

一、

1928年格里菲思的肺炎双球菌的转化实验

首先，格里菲思用肺炎双球菌作为实验材料，进行了肺炎双球菌在小鼠体内的转化实验。

介绍实验材料肺炎球菌的两种类型

S型细菌：菌落光滑(Smooth)，菌体有荚膜，有毒，能够使人患肺炎或使小鼠患败血病

R型细菌：菌落粗糙(Rough)，菌体无荚膜，无毒

用幻灯片展示格里菲思肺炎球菌的转化实验（四组）

（1）R型活菌→小鼠→不死亡

（2）S型活菌→小鼠→死亡

（3）S型死菌→小鼠→不死亡

染色体

DNA和蛋白质

通过问题激发学生学习兴趣。

教师活动

学生活动

设计意图

学生纷纷回答是DNA

培养学生分析实验得出结论的能力。

二、肺炎球菌的转化实验

学生思考并回答

1.第4组为转化实验，其余各组起对照作用。

（4）R型活菌+加热杀死的S型菌→小鼠2.格里菲思的实验→死亡（从体内分离出S型活细菌）

说明了加热杀死的【分析与结论】

S型细菌中含有某为什么R型活菌和加热杀死的S型菌混合种促成这种转化的之后，小鼠死亡，从体内分离出S型活细“转化因子”，这菌（格里菲思）：在第四组实验中，已经种转化因子将无毒被加热杀死S型细菌中，必然含有某种促性的R型活细菌转成这一转化的活性物质—“转化因子”。

化为有毒性的S型如果你做转化实验，你应如何设计实活细菌。

验证明转化因子究竟是什么物质？最关键学生讨论回答：将的实验设计思路是什么？

S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定，提取出DNA、蛋白质和多糖等物质，单独地、直接地去观察它们各自的作用。

根据教师的相关提示学生认识到科学发现的过程是一个长期的过程，涉及到许多科学家的辛勤工作；科学成果的取得与技术有很大的关系，技术的进步可以更好地促进科学的发展。

分析实验结果得出结论：DNA是遗传物质。

结论：只有DNA才思考：

是“转化因子”，回顾格里菲思的肺炎双球菌体内转化实即DNA是遗传物质

二、艾弗里的肺炎球菌转化实验

用幻灯片展示艾弗里的实验过程及结果

验，解释加热杀死的S型菌为什么能让R型菌发生转化呢？

（蛋白质与核酸对高温的耐受性不同，80℃-100℃时蛋白质失活，DNA的结构也被破坏，但温度降到55℃以下时，DNA的结构自动恢复，而蛋白质永远失活）

培养学生科学严谨的态度，并为引出噬菌体侵染细菌的实验做好铺垫。

三、噬菌体侵染大肠杆菌实验

艾弗里等人的实验并没能让众人信服。直到赫尔希和蔡斯用更有力的证据证明了DNA是遗传物质。

【讨论】

你觉得选择什么样的生物做该实验的材料更合适呢？为什么？

思考：什么实验材料最合适。

从课本中了解到噬菌体可作为实验材料。

激发学生思维，并让他们知道选择的材料最好能自然将蛋白质和DNA彻（1969年诺贝尔生理学和医学奖授予了三位遗传学家，他们是德尔布吕克、卢里亚和赫尔希，以表彰“他们利用噬菌体作为实验材料，发现了病毒的复制机制和基本结构”。营细胞内寄生的噬

菌体，是一种结构异常简单的生物，只有蛋白质外壳包裹着DNA构成。）

底的分开，从而引出实验材料——噬菌体。

如果能证明噬菌体传递给后代的只有DNA而没有蛋白质，就能强有力地证明DNA是遗传物质而蛋白质不是遗传物质。

【讨论】

（1）如果你是赫尔希、蔡斯团队中的一员，你对“噬菌体侵染细菌时，进入细菌的是DNA分子，还是蛋白质”是如何推测的？

学生通过讨论得出三种可能：①注入DNA，蛋白质外壳留在外面；②注入蛋白质外壳，DNA留在外面；③同时注入DNA、蛋以上猜测存在一个演绎推理，是实验的前提条件。

（以上仅仅是猜测，这样一个微观过程如何才能观察到？这就是赫尔希和蔡斯遇到的难题。）

（2）你将采取什么方法来区别蛋白质、DNA？

（我们之前学过的分泌蛋白的合成、白质外壳。

加工、分泌过程；光合作用和呼吸作用中元素的转移时都有涉及。）

（3）怎么标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA呢？

用同位素标记法。

（4）那么，如何获得分别用P和S标3235

学生从教材中能够发现答案，因此教师不需要过

记的噬菌体呢？

给出两个分案：

多解释这个内容，防止分散学生的注意力。

小组讨论后，各小组展示成果，教师要注意引导学生分析实验设计的基本环节。

【噬菌体侵染大肠杆菌实验】

搅拌离心后，质量分数较轻的物质（比如噬菌体，噬菌体外壳）到上清液中，而分子质量较重的大肠杆菌到达沉淀物中。

由此可证明噬菌体的DNA进入大肠杆菌内。

【实验结果】

没有把握好噬菌体侵染持续时间

【思考】

1：能否用C、O来标记呢？为什么？

(不能，因为DNA蛋白质中均含有N元素，放射性检测时无法分辨。) 352：在S标记T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，上清液中放射性很高，为什么沉淀物中也含有放射性？

（搅拌不充分，部分T2噬菌体的蛋白质外壳仍吸附在大肠杆菌上，一起沉降到沉淀物。）

323：在P标记T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中，为什么上清液中也含有少量的放射性？

（1、保温时间过短，有部分T2噬菌体没有侵染到大肠杆菌体内。2、保温时间过长，T2噬菌体在细菌内增殖后释放子代。3、搅拌过度，大肠杆菌被破坏，释放出子代T2噬菌体。）

4：该实验能证明蛋白质不是遗传物质吗？

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训练学生的思维深度，进一步对实验进行深入分析，使学生对实验的认识得以升华。要解决上述问题，学生必须深入思考实验的每个步骤的目的（如搅拌、离心）与原因以及该步骤的注意事项，必须从一个操作者的角度去思考才能有所收获，从而解决问题。

引发学生思考。

的长短，导致某些噬菌体因没来得及侵入而留在上清液，或者某些细菌因时间过长已经裂解，从而存在于上清液中。

这个实验并不能证明蛋白质不是遗传物质。

（由于T2噬菌体的蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，只有DNA进入细菌体内，结果子代T2噬菌体与亲代噬菌体相同，证明DNA是遗传物质。由于蛋白质外壳没有进入大肠杆菌体内，不能证明蛋白质不是遗传物质。）

科学家选用噬菌体侵染细菌的实验来证明DNA是遗传物质，你认为有什么巧妙之处？这一实验与肺炎双球菌转化实验在实验设计的思想与方法上有什么共同之处？

四、烟草花叶病毒的感染实验

介绍烟草花叶病毒的成分：只含有蛋白质和RNA，不含有DNA 提出问题：烟草花叶病毒的遗传物质是什么？如何通过实验证明？

根据前面所学的两个实验的设计思路，设计实验如何证明烟草花叶病毒的遗传物质。

学生得出结论：烟草花叶病毒的遗

结论：RNA是遗传物质。

传物质是RNA。

学生得出绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要遗传物质

让学生正确理解本节课的标题“DNA是主要的遗传物质”这句话的内涵

五、DNA是主要的遗传物质

六、当堂检测

教师从上面三个实验的结论中，拓展以下规律：（1）非细胞结构的生物即病毒体内只有一种核酸，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是遗传物质；

1、判断题

（1）DNA是生物体的遗传物质 （ ）

（2）DNA是生物体的主要遗传物质 （ ）

（3）DNA是洋葱根尖的遗传物质 （ ）

（4）DNA是洋葱根尖的主要遗传物质 （ ）

2、连线题

【板书设计】

探索遗传物质的过程

1、肺炎双球菌体内转化实验

2、肺炎双球菌体外转化实验

3、噬菌体侵染大肠杆菌实验、