第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础

第六章遗传和变异第一节遗传的物质基础课题DNA是主要的遗传物质课型新课授课时间设计者教学目标知识目标：1、DNA是遗传物质的分析及实验验证2、为什么说DNA是主要的遗传物质3、染色体是遗传物质的主要载体能力目标：1、从生殖过程、染色体化学组成以及遗传物质存在部位划分来分析染色体是遗传物质的主要载体，训练学生逻辑思维的能力。2、以噬菌体侵染细菌的实验说明DNA是主要的遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。情感态度与价值观：1、养成实事求是的科学态度，培养不断探求新知识和合作的精神。2、实验验证DNA与RNA是遗传物质，强调了生命的物质性，有利于辩证唯物主义世界观的树立。重点1.肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。2.噬菌体侵染细菌的实验原理和过程。3.学会科学研究的方法。难点1.噬菌体侵染细菌的实验原理和过程。2.学会科学研究的方法。教具肺炎双球菌的转化实验过程图、T2噬菌体结构的模式图、T2噬菌体侵染细菌的实验过程图教法教师引导启发与学生观察探索相结合。引导探索式：设疑导入→探索（建立假设→讨论验证）→归纳总结→反馈运用安排2课时板书设计DNA是主要的遗传物质第一课时:一、染色体在生物遗传中的重要作用1、化学组成：DNA和蛋白质2、功能：染色体是遗传物质的主要载体。二、DNA是遗传物质的直接证据（一）肺炎双球菌的转化实验（实验—现象—分析—结论）1、格里菲思的实验（体内转化实验）可以用图解表示整个实验过程：注射结果结论R型活菌小鼠小鼠不死亡R型活菌无毒注射S型活菌小鼠小鼠死亡S型活菌有毒注射加热杀死的S型死菌小鼠小鼠不死亡加热杀死的S型死菌无毒注射S型死菌+R型活菌小鼠小鼠死亡R型活菌转化出了有毒的S型活菌格里菲思的实验结论是：已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质——转化因子2、艾弗里确定转化因子的实验（体外转化实验）S型细菌多糖脂类蛋白质RNADNADNA的水解产物R型R型R型R型R型S型R型结论:DNA才是使R型细菌产生“转化”的物质。也就是说，DNA才是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。第二课时(二)噬菌体侵染细菌的实验1、噬菌体的生活周期（图略—手绘）：吸附→注入→合成→组装→释放2、课本P5的图6—4，T2噬菌体侵染细菌的实验过程结论：DNA才是真正的遗传物质三、其他的遗传物质——RNA总结：DNA是主要的遗传物质教学环节教学内容教师调控学生活动时间分配引言层层俗话说，种瓜得瓜，种豆得豆；一母生九子，连母十个样。这些现象表明生物具有遗传和变异的特性。那么遗传和变异是怎样发生的？生物体内什么物质起着决定性作用？遗传和变异有什么共同的规律呢？从今天开始我们就来研究这些问题。提问：遗传和变异是生物在什么过程中表现的基本特征，寻找遗传物质应从哪个过程去考虑？（回答：生殖发育。）提问：通过我们对生殖发育中减数分裂、受精作用、有丝分裂等环节的学习可知，细胞中哪一结构在前后代能保持连续性和稳定性？（回答：染色体。）小结：染色体在生物的遗传中起着重要作用。一、染色体在生物遗传中的重要作用1、化学组成：DNA和蛋白质（于是，生物学家们激烈的争论开始了。争论的中心问题是：蛋白质和DNA两大物质中，到底谁才是遗传物质呢？当时的绝大多数学者认为，由于蛋白质是一切生命活动的体现者，因此，蛋白质是在生物的遗传中起决定性的作用。社会在进步，科学在发展。20世纪40年代，一大批具有怀疑精神的生物学者通过一系列艰苦卓越的实验，才以非常确凿的事实证明了生物体内的遗传物质主要是DNA，而不是蛋白质。）5’3’分别与R型细菌混合培养设问，引导学生体验科学研究的过程导入：培养学生分析2、功能：DNA主要分布在细胞核的染色体上（线粒体和叶绿体上也有DNA）所以染色体是遗传物质的主要载体。二、DNA是遗传物质的直接证据（一）肺炎双球菌的转化实验（实验—现象—分析—结论）1、格里菲思的实验（体内转化实验）（1）实验材料：肺炎双球菌、小鼠S型细菌：有荚膜，菌落光滑，有毒性R型细菌：无荚膜，菌落粗糙，无毒性（2）转化实验过程：仔细阅读课本P2页—3页的图6-1思考问题。①无毒性的R型活细菌感染小鼠，小鼠死亡吗？（不死亡）②有毒性的S型活细菌感染小鼠，小鼠死亡吗？（死亡）③被加热杀死的S型细菌感染小鼠，为什么不能使小鼠致死？④第四步实验中是哪一类细菌导致了小鼠死亡？（转化形成的S型活细菌）⑤推测为什么R型活细菌与加热杀死的S型细菌混合后，会重新出现S型活细菌？（注意：a.加热的温度一般为60摄氏度左右，不能太高。b说明转化因子的结构相当稳定。）(3)重要结论：已经被加热杀死的S型细菌中，一定存在某种可以把R型细菌转化为有毒性的S型细菌的因子即“转化因子”（4）局限性：这种转化因子是什么？格里菲思没有找到。2、艾弗里确定转化因子的实验（体外转化实验）在确定转化因子的实验中，关键的设计思路是从活的S型细菌中提取、分离和鉴定出各种成分，分别与R型细菌混合培养，并观察其后代是否有S型细菌出现。S型细菌多糖脂类蛋白质RNADNADNA的水解产物R型R型R型R型R型S型R型有人怀疑是DNA不纯，夹杂有蛋白质。为此他们又设计用DNA酶（降解）处理DNA，使其水解，结果在培养R型活细菌的培养基中没有发现S型细菌。艾弗里实验表明：DNA是转化因子，是（控制生物的性状）使R型细菌产生稳定的遗传变化的物质，即DNA是遗传物质。除此之外还可得出蛋白质不是遗传物质的结论。16’16’分别与R型细菌混合培养问题的能力，实事求是、严谨的科学态度第二课时这世界值得怀疑的事情多了。任何真理的确定，都要经过反反复复的研究和论证。格里菲思、艾弗里等人非常辛苦地通过研究肺炎双球菌的转化实验，才得出“DNA是遗传物质”的结论，但仍有很多人怀疑他们。因为，他们的实验中，提取出的DNA，纯度最高的时候还有0.02%的蛋白质。那……这样不行，那怎样才行？重要设想：将DNA与蛋白质区分开，直接地、单独地观察DNA和蛋白质的作用。(就好比两罪犯，我们要想认清他们每人的本质，就要把他们分开，让他们各自犯罪，直接地、单独地观察，才能得出最后的结论。)(二)噬菌体侵染细菌的实验1、实验材料：T2噬菌体：其结构见图6-3：噬菌体：是一种寄生在细菌体内的病毒。它的外壳是蛋白质，头部内含有DNA（一个T2噬菌体只有一个双链、环状的DNA分子）。它侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分，进行大量的增殖，产生一大批与亲代噬菌体一样的子代噬菌体。大肠杆菌：原核细胞，无细胞核，无染色体，核物质为DNA2、噬菌体的生活周期可以分为三个阶段：感染阶段（吸附、注入）、增殖阶段（复制、合成和装配）和成熟阶段（释放）。（副黑板图示）那么，它的遗传物质究竟是蛋白质还是DNA呢？3、噬菌体的遗传物质是DNA的证明由于DNA中含有P元素，但多数蛋白质不含有P元素（99%的P都存在于DNA分子中）；只有蛋白质中含有S元素，而DNA中却不含有S元素。因此，在1952年赫尔希和沙斯设计了一个巧妙实验：用放射性同位素标记和测试。请同学们仔细看课本P5的图6—4，T2噬菌体侵染细菌的实验过程。思考并讨论下列问题：（1）整个实验中采用的实验方法有哪些？（同位素标记法、离心法）（2）第一排实验：红色部分代表什么？褐色部分代表什么？绿色部分代表什么？（红色部分表示噬菌体的外壳，褐色部分代表DNA，绿色部分代表大肠杆菌）（3）第一排实验：上清液的放射性来自哪？为什么沉淀物的放射性很低？（4）第二排实验：褐色部分代表什么？（噬菌体外壳）蓝色部分代表什么？（DNA）（5）第二排实验：沉淀物的放射性来自哪？为什么上清液的放射性很低？（6）第一排实验中，在新形成的噬菌体中为什么不能检测到35S？（7）第二排实验中，在新形成的噬菌体中为什么不能检测到32P？解释：35S仅存在于蛋白质中，32P主要存在于核酸中。（提供挂图，边看边解释）吸附→注入→合成→组装→释放2’28’①噬菌体的蛋白质外壳并没有进入大肠杆菌体内。②进入大肠杆菌体内的是噬菌体的DNA③合成子噬菌体的原料来自大肠杆菌④合成子噬菌体的蛋白质外壳的场所是大肠杆菌的核糖体。⑤在噬菌体中，亲代核子代之间具有连续性的物质是DNA，而不是蛋白质。此实验证明，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传给后代的。即DNA才是真正的遗传物质。但不能证明蛋白质不是遗传物质。同时，此实验也证明了DNA具备遗传物质的一些特性：DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。提问：两个转化实验和噬菌体侵染细菌实验能不能说明DNA是主要的遗传物质？(不能)现代科学研究也发现有少数特殊的生物：以RNA为遗传物质。如烟草花叶病毒等。三、其他的遗传物质——RNA有些病毒只含有蛋白质和RNA，如烟草花叶病病毒。从中提取出RNA和蛋白质，分别侵染烟草，前者能使烟草感染病毒，而后者却不能。对于这些病毒来说，RNA是它们的遗传物质。每种病毒只有一种核酸（DNA或RNA），并以此作为遗传物质。在生物界，绝大多数生物的遗传物质是DNA（凡是有细胞结构的生物，无论是原核生物还是真核生物，它们的遗传物质都是DNA；无细胞结构的生物，它们的遗传物质是DNA或RNA）；只有少数病毒的遗传物质是RNA。因此说DNA是主要的遗传物质。巩固：课后复习题5’5’教后反思：