《DNA是主要的遗传物质》教学案例Word格式.docx

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⑵噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。

3教学难点

⑴噬菌体侵染细菌实验的过程和结论。

⑵如何理解DNA是主要的遗传物质。

⑶探究科学发现过程来学习科学研究方法

4教具准备

多媒体教学，噬菌体侵染细菌的Flash动画

5课时安排

1课时

四教学过程

教

学

环

节

教师的组织和引导

学生活动

教学意图

设

疑

导

入

通过前面的学习，大家对有丝分裂、减数分裂以及受精作用的过程有了深入了解，在研究这它们的过程中，科学家发现有一种物质在这三个过程中，行为有着规律性的变化，是什么物质呢？

根据学生的回答具体引导在这三个过程中染色体数目的具体变化，进一步引导大家猜想，染色体可能和生物体的什么现象有关？

染色体的主要成分是什么呢？

那么起遗传作用的究竟是DNA还是蛋白质呢？

这个问题当时在科学界引起了激烈的争论。

思考回答：

是染色体数目的变化

染色体可能在生物的遗传中起重要作用

回答是DNA和蛋白质

通过对前面所学知识的回忆和总结，为下面引入遗传物质做铺垫

为下面探讨什么是遗传物质做好铺垫

提出探究的问题，引起悬念

引导探讨

引

探

讨

接下来引导学生探讨，如果作为一种遗传物质，应该具备什么特点？

多媒体显示当时科学家对DNA和蛋白质的认识水平：

对蛋白质的认识水平：

认识到蛋白质是由许多种氨基酸连接成的生物大分子

对DNA的认识水平：

还不清楚DNA的结构，只知道它是由4种脱氧核苷酸连接成的大分子。

提出问题：

如果你是当时的一位科学家，对DNA和蛋白质的认识仅限于上述水平，你觉得那个更适合做遗传物质？

为什么？

提出由于当时认识水平的限制，科学家曾经认为蛋白质是生物体的遗传物质。

接下来介绍这个观点最早被美国科学家艾弗里提出质疑，他是在总结英国科学家格里菲斯的实验基础上，进一步通过自己的实验证据提出遗传物质是DNA。

一肺炎双球菌的转化实验

1实验材料

介绍此菌可感染人和老鼠，顺便解释“败血症”，接下来多媒体课件R菌和S菌的不同之处，强调荚膜的存在才使得S菌表现出毒性。

2实验过程

多媒体展示肺炎双球菌的四组转化实验并提出问题：

① 

预测第一组和第二组实验结果会怎样？

② 

第三组的“加热杀死”是什么意思？

加热的温度控制在多少度？

教师指出加热的温度一般不超过90度，杀死是指S菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。

③第四组实验里活的S菌是怎么来的？

④提取出的S菌的后代仍然是S菌，这说明什么？

⑤究竟是什么物质使R菌转化为有毒的S菌？

教师多媒体显示格里菲思的猜测：

在加热杀死的S菌中必然存在某种“转化因子”使R菌转化为有毒的S菌

⑥如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验？

引入美国科学家艾弗里和他同事们的工作，课件显示他们的实验设计和观察到的结果，引导学生分析：

只有加入哪种物质R菌才能转化为S菌呢？

加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？

这说明什么？

教师补充转化的效率其实是比较低的。

③DNA水解物是什么？

解释是加入DNA酶，把DNA降解脱氧核苷酸，说明只有完整的DNA才能发生转化作用。

④艾弗里的实验说明什么？

⑤艾弗里的实验思路和研究成果对我们有什么启示？

介绍由于艾弗里所提DNA纯度不够高，还含有少量蛋白质，所以在他提出结论之后，并没有被所有的科学家认同

进一步引导学生开放思维，DNA纯度不够高，在实验中可能是什么起了转化作用？

由于此实验的不完美引入下一个实验

二噬菌体侵染细菌的实验

1噬菌体的结构

2噬菌体的繁殖

①营寄生生活

②在遗传信息的指导下进行繁殖

③ 

繁殖原料来自宿主大肠杆菌

④ 

子代噬菌体从宿主细胞裂解释放。

3放射性同位素标记技术

提出问题

①到目前为止，一共学到几个利用放射性同位素标记技术的实验？

实验中为什么用35S和32P作标记？

组织学生阅读教材45页右上栏的相关信息。

通过此项技术表明赫尔希的研究思路是什么？

4实验过程

先让学生阅读教材5～8分钟，掌握实验基本步骤，阅读结束后，教师多媒体课件显示和实验有关的一些问题，了解学生对实验原理和相关步骤的掌握程度，同时强调实验的一些细节，比如保温时间很短，这有助于学生对后面实验现象的分析。

接下来教师引导学生先分析35S标记的实验现象

引导分析

①上清液放射性很高，说明上清液主要成分是什么？

②沉淀物放射性很低，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的35S？

③大肠杆菌裂解释放子代噬菌体进行检测，与我们刚才预测的结果一样吗？

④说明噬菌体在繁殖的时候有没有用到蛋白质呢？

多媒体课件显示用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌的过程，引导学生分析：

①上清液放射性很低，说明上清液有没有32P呢？

②沉淀物放射性很高，说明在大肠杆菌体内有没有被标记的32P？

④说明噬菌体在繁殖的时候用到了哪种物质？

最后引导学生把这两个同位素标记实验综合起来分析，由学生归纳出结论。

Flash动画显示噬菌体在大肠杆菌体内繁殖的过程

教材45页右下栏，在上述实验中，如果用14C和18O标记行吗？

教师引导学生回顾历经24年对遗传物质的探索过程，启发学生从中得到那些启示？

学生讨论总结四点

①能准确的进行自我复制，传递给下一代。

②要有储存大量遗传信息的能力

③结构要比较稳定，不容易被破坏

④能控制生物的性状和代谢

讨论作答：

蛋白质更适合作遗传物质，因为DNA仅由4种脱氧核苷酸组成，很难和生物多样性联系在一起，而组成蛋白质的氨基酸有许多种，在各种各样的排列顺序中很可能就蕴藏了大量的遗传信息。

回答第一组小鼠不会死，因为R菌没有毒性，第二组小鼠会死，因为S菌是有毒性的。

积极思考得出S菌应该是由活的R菌转化而来的。

思考作答：

说明这种转化是可以遗传的。

思考讨论

学生思考讨论，提出自己的实验设计思路。

加入DNA

从课件中得出并不是所有的R菌都能转化成S菌。

说明真正起转化作用的是DNA

分析比较得出关键思路在于把DNA和蛋白质分开来，单独观察它们的作用。

进一步总结归纳出科学探究要有科学思路，要善于总结他人经验

引导学生回忆病毒的组成

回忆共两个：

一是探究光合作用放出的O2来自水还是CO2；

另一个是研究分泌蛋白合成途径也用到此技术

阅读相关信息，得出结论

经过分析比较后得出他的思路和艾弗里一样，把DNA和蛋白质完全分开，单独观察它们的作用。

思考得出结论主要成分是被35S标记的蛋白质。

猜测应该是没有。

与猜测一样，在新的噬菌体里果真没检测到35S

得出结论：

没用到蛋白质

学生回答，几乎没有，也就是几乎没有DNA了

猜测应该是有32P

与猜测一样，在新的噬菌体里果真检测到32P

分析得出结论：

用到DNA

学生进行归纳总结

噬菌体繁殖时用的是DNA而不是蛋白质，而,说明它是在DNA的指导下完成繁殖的，进一步说明DNA才是它的遗传物质

学生思考作答

学生总结

①科学探索是艰辛曲折的②科学研究是一个不断纠正错误，发现整理的过程

③要科学的选择实验材料

④科学发展需要技术支持

为当时科学家们判断DNA和蛋白质哪个更适合做遗传物质提供依据

通过设疑，让学生自己得出曾经一个错误的观点，从中总结出知识水平决定决定认知水平。

引入本节课的第一个关键实验。

激发学生科学探究的热情

让学生沿着科学发展的轨迹观察问题，发现问题，提出问题并进一步分析问题。

培养学生科学思维和科学探究的能力

培养学生分析问题，归纳结论的能力

使学生了解噬菌体繁殖过程，为下面具体分析实验铺好基础。

通过不同的标记，使学生经过分析比较后归纳出这个实验的研究思路

培养学生分析问题，提出假设，验证假设的能力

培养学生分析比较实验现象，归纳结论的能力

培养学生正确的科学认识和对科学坚持不懈探索的精神，

进一步探究

问题:

遗传物质都是DNA吗？

通过烟草花叶病病毒感染烟草的实验，得出除了DNA之外，有些病毒体内的RNA是该病毒的遗传物质

看书思考

树立辩证唯物主义世界观

归纳

总结

细胞生物遗传物质是DNA

非细胞生物的遗传物质是DNA或RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。

问题：

上述两个经典实验能证明DNA是主要的遗传物质吗？

只能证明DNA是遗传物质，但不能证明DNA是主要的遗传物质。

五板书

（一）肺炎双球菌的转化实验

1材料：

R菌，S菌，小鼠

2过程：

①R，没死

②S，死

③S（加热杀死），没死

④R＋S（加热杀死），死

3结论：

“转化因子”存在，使R菌转化为S菌

艾弗里：

分离，单独转化

结论：

DNA才是遗传物质

（二）噬菌体侵染细菌的实验

1噬菌体结构

2噬菌体繁殖

3放射性同位素标记技术

4实验过程

5结论：

（三）DNA是主要的遗传物质

细胞生物：

DNA

非细胞生物：

DNA或RNA

六教学反思

“自主性、探究性、合作性”是学生课堂学习的三个基本维度，尤其新课程标准强调要转变学生的学习方式，如果采用传统的教学方法，学生对整节内容理解可能就不会那么透彻，这样也就更谈不上培养学生自主学习和探究能力。

采用“探究－发现”的教学方式后，通过教师的引导和启发，学生自主的模拟科学发现过程，这就激发了学习的积极性，在思考分析和讨论中，学生的科学想法得以表达和流露，科学探索的热情进一步提高，这对他们研究性学习课程也有一定的指导意义。

而且在课堂上学生也提出了一些具有探讨性的问题，还有一些实验的细节问题，比如噬菌体侵染细菌实验中，保温时间很短，时间如何控制？

为什么35S标记下面沉淀物中放射性很低，而不是没有放射性呢？

32P标记的上清液为什么还会检测到有少量放射性？

这些都说明学生已经融入到整个科学探索过程中，同时在探索中领悟到科学探索的艰辛和科学家持之以恒的精神，潜移默化中，也就培养了学生创造性思维品质。

《DNA》是主要的遗传物质

教师行为

学生学习活动

设计意图

（一）创设情境，兴趣导入，温故知新

1.俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。

这句话显示生物的基本特征之一──遗传。

那么什么是遗传物质呢？

2.回顾前面接触的基因、染色体与性状之间的关系，多媒体展示生命遗传现象图片。

请同学们说一说遗传物质应该具备什么条件?

3.科学家是怎么知道DNA是遗传物质的呢？

从而引出经典实验——肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。

1.学生根据以往的生物学知识以及从媒体上获取的信息都会回答：

是DNA。

2.学生根据已有知识信息 

回答：

稳定、连续、变异等

3.学生阅读课本

引入实际问题，创设问题情景，激发学生的探究欲望。

多张图片吸引学生注意引入本节内容

（二）引导探索

指导学生读教材思考：

1.在20世纪早期人们普遍认为遗传物质是DNA还是蛋白质？

2.为什么会有这种认识？

讲述：

限于当时的认识水平，认为蛋白质是遗传物质的观点处于主导地位。

分析当时认为蛋白质是遗传物质的原因：

组成DNA的脱氧核苷酸只有4种而组成蛋白质的氨基酸种类有20种，蛋白质的多样性很容易和生物的多样性相联系。

进一步激发学生对遗传物质认识的研究

（三）DNA是遗传物质的的证据I

科学家是如何认识DNA是遗传物质的呢，让我们重温科学家对遗传物质的认识过程吧。

I、肺炎双球菌的体内转化实验

讲述并投影两种菌落的比较；

菌落

荚膜

毒性

R型菌落

粗糙

无荚膜

无毒

S型菌落

光滑

有荚膜

有毒

投影细菌转化实验的课件引导学生观察实验，讨论分析以下问题：

1）为什么加热杀死的S菌和活的R菌混合可以导致小鼠死亡？

导致小鼠死亡的直接原因是什么？

2）促进活的R菌转变为S菌的因素是什么？

是否有可能是蛋白质？

3）本实验蕴含了那些科学实验方法，能得出什么结论？

认真观察实验的演示过程，思考回答所提问题，得出以下结论：

1.加热杀死的S菌能够促使活的R菌转变为活的S菌，即加热杀死的S菌中含有促使这一转化的活性物质──转化因子。

2.这一转化因子不可能是蛋白质，因为蛋白质经过高温作用会变性失活。

3.蕴含的实验方法有分组对照和对变量进行一定的控制。

引导学生重温科学探究历程，亲身体验科学研究的思路和方法，学习科学家严谨的态度和合作精神。

体验科学探索的艰辛，学习科学精神，养成科学态度。

（四）DNA是遗传物质的的证据Ⅱ

设疑：

这种转化因子究竟是什么物质呢？

S菌的化学成分很多，要找到转化因子，最关键的思路是什么？

如果让你来设计实验来进一步探究“转化因子”是什么物质，你将如何设计实验？

Ⅱ、肺炎双球菌的体外转化实验

讲述并投影：

思考：

1.该实验的巧妙之处是什么?

蕴含了哪些实验设计原则？

2.能够得出什么结论？

学生思考、分析、讨论得出结论：

把DNA和蛋白质分开，单独地直接地观察这两种物质的作用。

学生思考、讨论，展示学习成果：

1.控制变量原则，将多个变量分解为单个变量进行研究；

对照性原则。

2.结论：

DNA是转化因子即遗传物质。

进一步培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。

（五）DNA是遗传物质的的证据Ⅲ

艾弗里的实验中提取的DNA纯度最高时也还有少量的蛋白质，当时仍然有学者认为是这少量的蛋白质在起作用，不愿接受DNA是转化因子的结论。

这种怀疑有道理吗？

Ⅲ、噬菌体侵染细菌的实验

1.T2噬菌体的结构模式图，说明其结构特点、物质（元素）组成、寄生和繁殖方式，演示其侵染细菌的动态变化。

2.投影分别用不同放射性元素标记的噬菌体侵染细菌的实验过程。

1.为什么选择噬菌体作为实验材料？

2.为什么要用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质？

如何标记？

3.实验结果是怎样的，根据实验结果你能得出什么结论？

4.上述实验运用了哪些技术手段？

总结：

以上实验证明了DNA是遗传物质，而蛋白质不是遗传物质。

观察课件的演示过程，明确在噬菌体侵染细菌的过程中，DNA进入了细菌细胞内，而蛋白质外壳停留在细胞外。

分析、讨论相关问题，展示学习成果：

1.DNA是在亲子代之间发生连续性的物质，即DNA是遗传物质；

蛋白质不是遗传物质。

2.采用了放射性标记技术、分离提纯技术、离心技术等技术手段

让学生认识到一个正确的结论可以通过不同的途径获得。

认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程；

认同科学的发展离不开技术的支持。

是不是所有生物的遗传物质都是DNA呢？

投影并讲述：

展示几种常见的RNA病毒，由于这些病毒只由RNA和蛋白质构成，所以这类病毒的遗传物质是RNA而不是DNA．

总结上述探究活动，得出：

DNA是主要的遗传物质。

进一步明确某些病毒的遗传物质是RNA，DNA是主要的遗传物质的原因。

（六）课堂巩固

请学生思考并回答教材课后习题。

学生结合所学知识进行分析，以加深对所学知识的理解和应用。

培养学生应用知识解决实际问题的能力。

（七）小结

1.引导学生归纳本节课知识要点。

2.教师用多媒体展示本节课板书（黑板上有知识框架）

投影总结：

核酸是一切生物的遗传物质；

具有细胞结构的生物和大多数病毒的遗传物质是DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA,即DNA是主要的遗传物质，

学生归纳知识要点，整理课堂知识结构。

加深理解、巩固、深化所学知识。

培养学生自主学习的能力。

（八）拓展延伸

1997年美国科学家Prusiner发现了一种新型生物──朊病毒，是一组至今没有查到任何核酸的蛋白质颗粒，它是导致疯牛病和人的克-雅氏病的病原体。

你能推测改病毒的遗传物质是什么吗？

学生思考讨论：

认识到对遗传物质的探究是不断深化和发展的。

形成认知冲突，激发学生新的探索欲望。