资源简介

3.1 DNA是主要的遗传物质教案
【教学目标】
1、总结人类对遗传物质的探索过程。
2、通过两大实验的学习，了解科学家的研究问题的思路与方法，提高科学探究能力。
3、养成科学探究精神、严谨的科学态度。培养正确的科学价值观
【教学重难点】
教学重点
肺炎链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
教学难点
噬菌体侵染细菌实验的原理和过程
理解科学家证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。
【新课导入】
荧光鼠会发出与水母同样的绿色荧光，是因为科学家将发光水母中与发出绿色荧光有关的遗传物质导入了鼠的细胞中。荧光鼠身上具有了水母的某些性状表现，归根结底离不开遗传物质对生物体性状的控制。遗传物质到底是什么呢？
【遗传物质的探索】
孟德尔：提出“遗传因子”，并总结遗传规律
约翰逊：把“遗传因子”命名为基因
萨 顿：提出基因在染色体上的假说
摩尔根：实验证明基因位于染色体上
后来：科学家发现：染色体的主要组成成分是 DNA和蛋白质
【新课讲解】
对遗传物质的早期推测
学生通读课本，自己总结人类对遗传物质的探索过程。
教师结合课件，讲解人类度遗传物质的早起推测。20世纪20年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸连接而成的生物大分子。氨基酸多种多样的排列顺序，可能蕴含着遗传信息。因此，当时大多数科学家认为，蛋白质是生物体的遗传物质。
20世纪30年代，人们才认识到DNA是由许多脱氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脱氧核苷酸的化学组成包括磷酸、碱基和脱氧核糖。但是，由于对DNA的结构没有清晰的了解，认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导地位。
美国微生物学家艾弗里通过确凿的实验证据向遗传物质是蛋白质的观点提出挑战的，而艾弗里的实验又是在英国微生物学家格里菲思的实验基础上进行的。
肺炎链球菌的转化实验
格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验
1、学生自主阅读，总结肺炎链球菌的种类及特征
2、认识肺炎链球菌
S型细菌：菌体有多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面光滑（Smooth）；S型细菌有致病性，可使人和小鼠患肺炎，同时小鼠并发败血症而死
R型细菌：菌体无多糖类的荚膜，在培养基上形成的菌落表面粗糙（rough），R型细菌无致病性，不会使人和小鼠患病。
3、格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验
（1）第一组：给小鼠注射R型细菌——小鼠不死亡（R型细菌无毒性）
（2）第二组：给小鼠注射S型细菌——小鼠死亡（S型细菌有毒性）
（3）第三组：给小鼠注射加热致死的S型细菌——小鼠不死亡（加热致死的S型细菌无毒）
（4）第四组：将加热致死的S型细菌和活的型细菌混合给小鼠注射——小鼠死亡——从死亡小鼠体内分离出活的S型细菌
结论：加热致死的S型细菌，含有某种促使R型活细菌转化为S型活细菌的活性物质——转化因子
艾弗里肺炎链球菌体外转化实验中
1、这种转化因子是什么呢？——由问题引入艾弗里的体外转化实验
（1）实验过程及结果
第一组：S型细菌的细胞提取物与R型细菌混合培养——培养基上既有R型细菌又有S型细菌
第二组：S型细菌的细胞提取物加蛋白酶处理，再与R型细菌混合培养——培养基上既有R型细菌又有S型细菌
第三组：S型细菌的细胞提取物加RNA酶处理，再与R型细菌混合培养——培养基上既有R型细菌又有S型细菌
第四组：S型细菌的细胞提取物加酯酶处理，再与R型细菌混合培养——培养基上既有R型细菌又有S型细菌
第五组：S型细菌的细胞提取物加DNA酶处理，再与R型细菌混合培养——培养基上只有R型细菌
2、结论：DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
3、控制变量法中的减法原理：在对照实验中，与常态比较，人为去除某种影响因素的称为“减法原理”。在艾弗里的肺炎链球菌转化实验中，每个实验组特异性地去除了一种物质，从而鉴定出DNA是遗传物质 这就是减法原则。
4、补充接受：加热致死原理：蛋白质和核酸对于高温的耐受力是不同的，在80-100℃的温度范围内，蛋白质失活，DNA双链解开；当温度将至55℃时，DNA双链又可以重新恢复，但是蛋白质活性不能恢复了。
噬菌体侵染细菌的实验
1952年，美国遗传学家赫尔希和他的助手蔡斯以T2噬菌体为实验材料，利用放射性同位素标记技术，完成了另一个有说服力的实验。
教师解释同位素标记法，和该实验的标记方法。并结合课件图片讲解实验过程，最后和学生一起总结实验过程和实验结论。赫尔希和蔡斯的实验表明：噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外。因此，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传的。DNA才是噬菌体的遗传物质。
教师课件展示噬菌体侵染细菌过程。以便学生更直观的了解该过程。
学生分组讨论，完成思考·讨论中的问题。教师指导给出正确答案。
1.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料，以细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？
细菌和病毒作为实验材料，具有的优点：（1）个体很小，结构简单，容易看出遗传物质改变导致的结构和功能的变化。细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构，只有核酸和蛋白质外壳。（2）繁殖快，细菌20~30min就可繁殖一代，病毒短时间内可大量繁殖。
2.从控制自变量的角度，艾弗里实验的基本思路是什么？在实际操作过程中最大的困难是什么？
实验设计思路是单独研究DNA、蛋白质、糖类等物质在特化中的作用。艾弗里分别用蛋白酶、RNA酶或酯酶去除S型细菌提取物中的蛋白质、RNA和脂质，由于这些不能将相应的物质全部分解，因此去除得不彻底，不能完全排除这些物质在转化中的作用。
3.艾弗里和赫尔希等人都分别采用了哪些技术手段来实现他们的实验设计？这对于你认识科学与技术之间的相互关系有什么启示？
艾弗里采用的主要技术手段有细菌的培养技术，物质的提纯和鉴定技术等。赫尔希等人采用的主要技术手段有噬菌体的培养技术、同位素标记技术，以及物质的提取和分离技术等。科学成果的取得必须有技术手段做保证，技术的发展需要以科学原理为基础，因此，科学与技术是相互支持相互促进的。
最后教师讲解烟草花叶病毒对烟草花叶细胞的感染实验，得出RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质的结论。
学生趁热打铁，完成教师课件给出的练习题。
【板书】
DNA是主要的遗传物质
一、格里菲斯:肺炎链球菌的体内转化实验
1.观察实验，提出问题（假说演绎法）
二、艾弗里：肺炎链球菌的体外转化实验
三、赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染细菌的实验
3.设计实验，演绎推理
4.实验验证，得出结论
四、烟草花叶病毒侵染实验
五、DNA是主要的遗传物质

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