资源简介

课题 第 3 章 第 1 节 DNA 是主要的遗传物质
教学目标
1. 阐明科学家探索 DNA 是主要的遗传物质的过程。 2. 通过对艾弗里实验的学习，说明自变量控制中的“加法原理”和“减法原理 ”。 3. 说明 DNA 是主要的遗传物质。 4. 认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程， 认同实验技术在证明 DNA 是遗传物质中的作用。
教学重点： 1. 肺炎链球菌转化实验的原理和过程。 2. 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。教学难点： 1. 肺炎链球菌转化实验的原理和过程。 2. 噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
教学过程
学习任务 教师活动 学生活动 设计意图
创设情境问题导入 【回顾】摩尔根关于基因的染色体理论。 【展示科学史】摩尔根在他的《基因论》 一书末尾写到：“我们仍然很难放弃这 个可爱的假设：就是基因之所以稳定， 是因为它代表着一个有机的化学实体。”这个假设成立么？ 导入本章内容 20 世纪中叶，科学家发现染色体主要是由 DNA 和蛋白质组成，生物学界曾激烈的争论二者谁是遗传物质？ 【提问导入】你认为遗传物质可能具有什么特点？你认为证明某一物质是遗传物质的可行方法有哪些？ 导入本节课 回顾必修二前两章知识。 依据自身经验 和知识基础，讨 论并回答问 利用科学史创设情境吸引学 生注意力，帮助 学生快速进入学习状态。 利用设问，激发 学生对遗传物 质探索科学史继续学习的兴
题。 趣，引入新课。
探究一 对遗传物质的早期推测 【展示科学史】20 世纪 20 年代，人们已经认识到蛋白质是由多种氨基酸按照不同顺序连接而成的生物大分子。 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。但结构未清晰。 【过渡】认为蛋白质是遗传物质的观点仍占主导，首先通过确凿的实验证据对该观点提出挑战的是美国艾弗里，他的实验是在英国格里菲斯实验基础上进行的，二者都用到了肺炎链球菌。 阅读教材，感受当时的相关科学史。体验 科学是一直在发展的。 借助科学史的发展，自然过渡到 DNA 是主要的遗传物质探索历程中的几个经典实验。
探究二 肺炎链球菌的转化实验 【图片展示】两种肺炎链球菌显微图及菌落照片 【教师讲解】两种肺炎链球菌结构特点和作用，直接过渡到格里菲斯的一、二两组实验。 【格里菲斯实验】通过课件动画展示 1928年格里菲斯肺炎链球菌体内转化实验过程，引导学生阅读教材，理解四个实验组，要求学生讨论并尝试陈述实验过程和结果，引导学生进行第四组的实验结果分析并尝试做出推断。 【提问】这里的 S 型细菌是由谁转化而 来？跟第一组对比，这种转化需要什么条件？ 【归纳总结】推断：已经加热致死的 S 型细菌，含有某种转化因子，促使 R 型活菌转化为 S 型活菌。 【提问】这种转化因子究竟是什么物质 呢？你会如何设计转化实验来进一步探究呢？【艾弗里体外转化实验】20 世纪40年代，艾弗里和他的同事将加热致死的 S型细菌破碎后，设法去除绝大部分糖类、蛋白质和脂质，制成细胞提取物。 引导学生阅读教材的五组实验，讨论并陈述实验过程和结果。 倾听。 阅读教材，思考讨论尝试陈述实验过程和结果，分析实验结论。 思考讨论进一步探究转化因子化学本质的实验设计思路。 阅读教材，思考讨论尝试陈述实验过程和结果，分析实验结论。 通过展示两种肺炎链球菌显微图及菌落照片，辅以讲解，让学生了解两种肺炎链球菌结构特点和作用。 通过引导让学生理解格里菲斯实验过程、结果和推断，提问过渡到艾弗里体外转化实验。 通过引导学生思考设计实验进一步探究，培养学生的科学思维和科学探究能力、实验设计能力。 通过引导学生理解艾弗里 实验过程、结果和推断，认可 DNA 是肺炎链球菌的遗传物质。
第一组将 S 型细菌的细胞提取物加入有 R型活菌的培养基中，出现 S 型活菌，表明细胞提取物具有转化活性。 第二至第四组：对加热致死的 S 型细菌的细胞提取物分别用蛋白酶、RNA 酶、酯酶处理，再加入有 R 型活菌的培养基中，出现 S 型活菌，表明细胞提取物仍具有转化活性。 第五组：用 DNA 酶处理加热致死的 S 型细菌的细胞提取物，加入有 R 型活菌的培养基中，只出现 R 型活菌，表明细胞提取物失去转化活性。 得出结论：细胞提取物中含转化因子，而转化因子很可能就是 DNA。 艾弗里又进一步分析了细胞提取物的理化特性，发现其特征与 DNA 的相似。 结论：DNA 是使 R 型细菌产生稳定遗传变化的物质。 【归纳总结科学方法】肺炎链球菌体内和体外转化实验都用到了对照的思想，在对照实验中，控制自变量有“加法原理”或“减法原理 ”。 与常态相比，人为增加某种影响因素称为加法原理。例如“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验。 与常态相比，人为去除某种影响因素称为减法原理，如艾弗里实验。与对照组相 比，每个实验组特异性的去除了一种物质，鉴定出 DNA 是遗传物质。 【过渡】虽然艾弗里实验逻辑严谨，但是当时人们深受蛋白质是遗传物质的影响，以提取物不纯为由质疑 DNA 是遗传物质的观点。 直到 1952 年，赫尔希和助手蔡斯完成了另一个有说服力的实验——T2 噬菌体侵染大肠杆菌的实验。 倾听理解，列举自变 量控制中的加法原理和减法原理。 通过引导学生 总结肺炎链球 菌体内和体外 转化实验的对 照原则，引出 “自变量控制 ”的科学方法总 结归纳。培养学生科学思维。 介绍当时科学背景，增加学生学习噬菌体侵染细菌实验的学习必要性，激发学生学习兴趣和动力。
探究三 噬菌体侵染细菌的实验 【图片展示】T2 噬菌体结构模式图、吸附侵染细菌图 【教师讲解】T2 噬菌体的结构特点、寄生方式。噬菌体侵染大肠杆菌后， 就会在自身遗传物质的作用下，利用大肠杆菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量增殖。当噬菌体增殖到一定数量后，大肠杆菌裂解，释放出子代噬菌体。 倾听认识 T2 噬菌体的结构特点，寄生方式。 图文结合，吸引学生学习噬菌体的兴趣。 通过提问，引出
【过渡】这里的遗传物质到底是噬菌体的DNA 还是蛋白质？我们可以利用什么方法追踪 DNA 和蛋白质谁作为噬菌体的遗传物质从亲代传递给了子代呢？ 【同位素标记技术】 提问：结合教材的相关信息，思考应该用什么元素来分别标记 DNA 和蛋白质？ 提问：如何用放射性元素标记噬菌体这种病毒？ 追问：可以用培养基直接培养病毒么？ 【图片展示】分步骤展示噬菌体侵染细菌的实验过程和实验结果。 引导学生分析得出实验结论：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 DNA 遗传的。所以，DNA 才是 T2 噬菌体的遗传物质，而蛋白质不是。 【布置任务】 1.艾弗里的实验与赫尔希的实验都证明DNA 是遗传物质，这两个实验在设计思路上的共同点是什么？ 设法分别研究 DNA 和蛋白质各自的效应 2.艾弗里与赫尔希等人选用细菌或病毒作为实验材料具有哪些优点？ （1）个体小，结构简单，易于观察因遗传物质改变导致的结构功能变化。 （2）繁殖快 3.艾弗里和与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：细菌培养技术、物质的提纯和鉴定技术等 赫尔希：噬菌体培养技术、同位素标记技术、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作保证，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。 【过渡】只有 DNA 是遗传物质么？ 回忆已学科学方法——同位素标记法。 阅读教材，思考回答。 回忆病毒只能寄生于活细胞，所以应该先标记培养基，再标记宿主细胞，最后使病毒被标记。 思考讨论完成任务。 产生认知冲突，阅读教材RNA 病毒的遗传物质探索实验。 本实验的技术手段，让学生结合多媒体实验过程图片展示，清晰噬菌体侵染细菌实验的过程。 让学生再一次通过实验认可DNA 是遗传物质。 引导学生梳理比较两个实验在实验材料、技术手段、实验思路上的异同点，认同实验技术在证明 DNA 是遗传物质中的作用。 在学生刚刚形成的重要概念“DNA 是遗传物质”上发起质疑，激发学生学习动力，过渡到RNA 病毒遗传物质的探究实验中。
探究四 【图片展示】烟草花叶病毒的结构示意图 倾听，思考，总 引出 RNA 是 RNA
烟草花叶病毒侵染烟草的实验 【教师讲解】烟草花叶病毒组分侵染烟草实验，得出 RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质。 结。 病毒遗传物质的实验证据，基础上带领学生总结梳理出大多数生物以 DNA为遗传物质
小结 【梳理总结】肺炎链球菌体外转化实验和噬菌体侵染实验证明了 DNA 是肺炎链球菌和 T2 噬菌体的遗传物质，结合后来的更多的实验证据，我们可以得出 DNA 是细胞生物和 DNA 病毒的遗传物质。烟草花叶病毒侵染烟草实验证明了 RNA 是烟草花叶病毒的遗传物质，结合更多的实验证据，我们可以得出RNA也是其它RNA病毒的遗传物质，因此，大多数生物以 DNA 为遗传物质，所以我们就解决了本节课最开始的 问题，谁是遗传物质？ DNA 是主要的遗传物质。 倾听，理解。 引导学生梳理总结本节课的知识，认同 DNA是主要的遗传物质这一重要概念，与本节课开始的提问相呼应。
作业 布置学业评价作业 完成学业评价作业。 通过学业评价，促进学生发展。
教学反思
本节课从科学家的经典实验入手，设计问题引发学生思考、分析实验，让学生理解实验设计思想，认同 DNA 是主要的遗传物质，掌握科学的实验方法，发展实验探究能力。按照学生认知顺序，设计问题串，加强授课内容的逻辑顺序，突破重难点。另外本节课关于同位素标记的相关变式习题属于高频考点，如果新授课过程中直接呈现给学生，可能会导致课程容量过多，难度过大，因此将此部分内容安排在了课后作业中，提高发展学生的发散思维能力和解题能力。

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