遗传的物质基础教学设计与反思

第二章遗传的物质基础教学设计与反思第二节DNA是主要的遗传物质（一）教学目的：1．DNA是主要的遗传物质。（二）教学重点1．肺炎双球菌的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。（三）教学难点1．肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。（四）教学用具：肺炎双球菌的转化实验过程图、噬菌体侵染细菌的实验过程图及多媒体教学器材。（五）教学方法：讨论、讲述、提问。（六）教学设计首先复习有关内容：细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞内的生命物质叫原生质。在原生质的各种成分中，何者是遗传物质呢？首先，由教师采用设问、自答的方式，介绍人类对遗传物质的探究历史。1．人类对遗传现象、遗传规律的探究一直没有停止，并且还在不断深入。当初摩尔根虽然证明了染色体是基因的载体，但染色体究竟是由什么物质组成的？基因的化学构成是什么？基因为何能传递遗传信息？……这些问题仍然有待进一步去解决。虽然当时已经发现核酸是组成细胞核的主要成分，而且也已经发现核酸中有四种不同的碱基，但是人们却误认为核酸是由四种核苷酸组成的单调均匀的大分子，因此，许多生物学家不相信核酸会是千变万化的基因的载体，他们认为蛋白质才可能是遗传物质。为什么蛋白质会被认为是遗传物质呢？这是因为20世纪以来，人们发现的蛋白质的种类越来越多，功能也越来越广泛，一切生命活动，包括遗传特性的表现都离不开蛋白质。如我们在前面学习过的起催化作用的酶、起免疫作用的球蛋白，以及一些对生命活动起调节作用的激素。据估计，人体中的蛋白质不少于十万种。因此，许多生物学家都认为，只有蛋白质才有可能是复杂基因的载体。2．在核酸和蛋白质中究竟谁是基因的载体呢？我们首先要从理论上推断一下作为遗传物质必须具备哪些特点，如果我们能够用实验来证明某种物质具备这些特点，我们就能确定到底哪种物质是遗传物质。用“遗传物质必须具备哪些基本特点才能使生物的遗传现象成为可能？”的问题将教学转入下一阶段：（l）“我国民间有句俗话说：‘龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞。’这句俗话说的就是生物的遗传现象。我们研究生物的遗传现象是从性状入手去进行研究的。”从这个现象可以推出结论：“生物的性状在前后代表现出连续性。它的遗传物质必定能够进行自我复制”。这个推断学生可能只能说出：“遗传物质能够复制，保证生物的连续性”，不会一下子说完全。教师要把握住“复制”和“连续性”这两个关键点。这里的“复制”是“自我复制”，不是被动地、接受外来指令进行的复制。而是在生物体内、自发地对这种物质进行翻版或拷贝。这里的“连续性”学生可能不会很好地区分是“生命的连续性”还是“性状的连续性”。教师要通过不断地追问使学生明确：“自我”和“性状”这两个关键点。（2）对于遗传物质应该“能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状”S型活细菌多糖脂类蛋白质RNADNADNA水解物分别与R型活细菌混合培养RRRRRSR↓↓RS的这个特点，学生不会自发地推论出来。教师可以通过“性状主要是通过什么物质表现出来的？”也可以通过复习前面讲过的如“蛋白质对某种性状（血型、酶、激素等）的控制作用”以及“蛋白质是一切生命活动的体现者”这一结论，使学生意识到：“性状主要是通过蛋白质表现出来的”。这时结合上面的推论：“遗传物质应能保证生物性状的连续性”，而“性状主要是通过蛋白质表现出来的”，教师可以提问：“那么，遗传物质是否会与蛋白质有关呢？”答案当然是肯定的。“遗传物质可能就是蛋白质，或者能够控制蛋白质的合成，并通过控制蛋白质的合成来影响生物的性状。”这一结论的得出就不难被学生接受了。（3）从“某种物质作为遗传物质它的结构可能是相对稳定，不易变化，还是相对不稳定，极易变化的呢？”这一提问可引导学生对遗传物质结构的稳定性进行思考和推论，学生可能会想到：“遗传物质的结构可能应该是稳定的、不变的。”对这个过于绝对的推断教师可以再提问：“如果遗传物质稳定到了绝对不变的程度，那么生物就应该是绝对不变的。你认为这个推论与实际情况相符合吗？”在这时学生自然会意识到：“遗传物质的结构在基本稳定的前提下，也应该而且可能发生少量的变化。”这时教师要再予以补充：“这些遗传物质在结构上的少量变化，还应该是可遗传的。”至此，教师可进行关于遗传物质特点的小结并做板书，写出遗传物质的四个特点。3．遗传物质必须具有以下特点：（1）分子结构具有相对的稳定性；（2）能够自我复制，前后代保持一定的连续性；（3）能产生可以遗传的变异；（4）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状。4．在前面教材内容中，我们学习过细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用，其中很关键的一个知识点是染色体的复制与传递规律，也就是说，染色体在生物的传种接代中，能够保持一定的稳定性和连续性。由此，可认为染色体在遗传上起着主要作用，正是因为染色体连绵不断地向后代传递，才使生物的后代具有与亲代相似的性状。染色体的化学成分主要是DNA和蛋白质，那么，DNA和蛋白质谁是遗传物质呢？在20世纪50年代前人们还不清楚，科学家发现寄生在细菌细胞内的病毒——噬菌体仅由蛋白质外壳和DNA组成，与染色体成分相似，通过侵染实验证明了DNA是遗传物质。在此年代还利用肺炎双球菌做转化实验，发现DNA具有转化功能，是遗传物质。一、肺炎双球菌的转化实验阅读课本内容，思考如下问题：（1）将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？不死亡。（2）将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？患败血症死。（3）将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？不死亡。（4）将无毒性的R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠怎样？患败血症死亡。（5）为什么将两种不死亡的细菌混合后会致死呢？因为混合后的细菌中，被转化为有毒性的S型细菌，而且这种性状的转化可以遗传。（6）那么这种转化因子是什么呢？通过从S型活细菌中提取DNA、蛋白质和多糖等物质，分别加入到R型细菌的培养基中与R型细菌共同培养，结果发现，只有DNA才能够使R型细菌转化为S型细菌。结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。注意：①S型细菌体内DNA不受加热影响，当与R型细菌混合培养时，S型细菌DNA进入R型细菌体内，这叫DNA传导。其结果在S型DNA的控制下，利用R型细菌体内的化学成分，合成了S型细菌的DNA和蛋白质，从而组成了具有毒性S型细菌。②用各种酶分别处理S型细菌的DNA、蛋白质和荚膜多糖，分别进行肺炎双球菌转化实验的第四步，只有DNA被处理后，小鼠正常生长，也充分说明了DNA是遗传物质，其他物质都不是遗传物质。二、噬菌体侵染细菌的实验因为噬菌体的结构成分比较简单，所以用它来做分析研究非常方便。“实验是由赫尔希和他的学生蔡斯在1951～1952年做的。他们分别用两种放射性同位素32P和35S对两组噬菌体进行了巧妙的标记：一组用放射性同位素35S个标记噬菌体内部的DNA，另一组用放射性同位素”S标记噬菌体的蛋白质外壳。由于放射性物质会不断放出射线，可以检测出来，这样通过观察放射性物质的行踪，就可以判断放射性物质在噬菌体侵染细菌过程中的行踪，从而判断DNA和蛋白质在生物遗传过程中的作用了。”如图所示：亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体实验结论32P标记DNA有32P标记DNADNA有32P标记DNA分子具有连续性，是遗传物质35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S标记结论：我们能够得出什么结论呢？“首先，是噬菌体的DNA进入了细菌细胞内部，蛋白质并没有进入其中。但是在细菌细胞内部却产生出了新的既有DNA，又有蛋白质的噬菌体。这种现象告诉我们什么呢？”显然，新噬菌体的DNA是在细菌细胞内复制的，噬菌体的蛋白质是在细菌细胞内合成的。这个结论学生自然会形成。“只有噬菌体的DNA进入了细菌细胞内部，而噬菌体的蛋白质并没有进入细菌细胞内部，这个事实说明了什么呢？”“这一事实说明：进入细菌细胞内的噬菌体DNA，不仅携带了DNA自我复制的遗传信息，而且也携带了指导蛋白质合成的遗传信息，具有我们分析过的遗传物质所应具有的四个特点中的两个特点——能够自我复制和能够控制蛋白质的合成。由此可见，DNA是遗传物质。”德尔布吕克、卢里亚、赫尔希因发现噬菌体的复制机理和遗传结构共享1969年的诺贝尔生理学和医学奖。上述实验结果表明：在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。也就是说，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传给后代的，因此，DNA才是真正的遗传物质。三、现代科学研究证明，遗传物质除了DNA以外，还有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病毒。在这些病毒中，RNA是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。四、习题反馈1、所有病毒的遗传物质是（D）。A.都是DNAB.都是RNAC.是DNA和RNAD.是DNA或RNA2、噬菌体侵染细菌的实验，除了证明DNA是遗传物质外，还附带能够说明DNA的什么特点?(AC)A.能进行自我复制，上下代保持连续性。B.是生物的主要遗传物质。C.能控制蛋白质的合成。D.能产生可遗传的变异。3、把烟草花叶病毒的RNA和蛋白质外壳分离后分别接种到正常的烟草叶片上，那么发生烟草花叶病的是（AC）A.接种RNA的植株B.接种蛋白质外壳的植株C.接种烟草花叶病毒的植株D.所有接种过的植株4、下列各项中，不属于S型肺炎双球菌特性的是（C）。A.菌落光滑B.有多糖荚膜C.无毒性D.能使小鼠患肺炎5、某科学家做的“噬菌体侵染细菌的实验”，分别用同位素32P、35S做了如下表所示的标记：噬菌体(T4)成分细菌(大肠杆菌)成分核苷酸标记32P31P氨基酸32S标记35S此实验所得的结果是：子噬菌体与母噬菌体的外形和侵染特性均相同，请分析回答：（1）子噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是：31P、32P（2）子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是：35S（3）此实验证明了：DNA是遗传物质。（七）板书§2.2.1DNA是主要的遗传物质染色体是遗传物质的主要载体｛1.从生殖过程分析：亲子代间染色体保持一定的稳定性和连续性2.从染色体化学组成分析：DNA在染色体上含量稳定，是主要的遗传物质｝生物的遗传方式（根据遗传物质存在部位划分）｛1.细胞核遗传：受细胞核内遗传物质的控制2.细胞质遗传：受细胞质内遗传物质控制｝共同作用的结果遗传物质的特点：｛1.分子结构具有相对的稳定性2.能够自我复制，使前后代保持一定的连续性3.能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢的过程和性状4.能够产生可遗传的变异｝噬菌体的基本结构｛1.外壳：蛋白质2.内部：DNA分子｝1DNA是遗传物质的证据即侵染过程｛1.吸附在细菌表面2.注入噬菌体DNA3.合成噬菌体噬菌体侵染细菌的实验DNA和蛋白质4.组装成子代噬菌体5.释放出新的噬菌体｝结论：DNA是遗传物质生物的遗传物质｛1.绝大多数生物，如真核生物、原核生物、只含DNA的病毒，以DNA作为遗传物质；2.部分生物，如烟草花叶病毒，以RNA作为遗传物质｝DNA是主要的遗传物质（八）教学反思：《DNA是主要的遗传物质》是中职教材《作物遗传与育种》第二章第二节内容，学生刚刚接触到遗传和变异的相关知识，对什么是遗传和变异没有感性上的认识，也无理性的认识，所以如何调动学生的积极性，充分参与到学习与认知的过程中来，是教师上这节课的重要目标。为了上好这节课，我从指导思想、教学方法、学法及教学目标等各方面做了充分的准备。在教学指导思想上，以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情景、协作、会话等学习环境，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的。在教学方法的设计，上本节课我主要采用支架式的建构主义的教学方法，充分结合教材特点和学生实际，根据本节课的知识特点，先建立知识框架，在教师情景创设的引导下，通过介绍科学家的实验（格里菲思、艾弗里肺炎双球菌转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验），引导学生思考和分析问题，再通过小组间的