核酸是遗传物质的证据教案

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1、 核酸是遗传物质的证据（公开课教案）开课时间：2010-05-20 星期四下午第三节开课地点：诸暨二高开课班级：诸暨二高，高二小班开课教师：荣怀学校 蔡飞燕课 题：必修二 第三章 第一节 核酸是遗传物质的证据 一、教材分析核酸是遗传物质的证据是浙科版新课标教材必修 2 第 3 章第 1 节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且初步了解 DNA 是遗传物质基础上来学习的。这节内容还与选修课教材基因工程有一定的联系，同 时提到了一些在自然科学研究中常用的 实验方法，因此 这节内容在高中阶段生物科学习中有着重要地位。本

2、文通 过肺炎双球菌 转化实验证明了遗传物质是 DNA。然后教材通过烟草花叶病毒感染烟草的 实验，说明有些病毒体内的核酸只有 RNA没有 DNA，其 RNA 就是它的遗传物质，从而归纳 RNA 也是 遗传物质。本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式学习的极佳素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，妙用科学史实例，把知 识的传授过程优化成一个科学的探究过程， 让学生在探究中学习 科学研究的方法，从而渗透科学方法教育。二、学情分析这是核酸是遗传物质的证据的复习课，学生 对基础知识已 经有一定的认知，故在复 习过程中体现的应该是学生如何去处理实验设计的问题

3、并在基础点上在对知识进行加深，引出一些问题，可利用问题进一步激活学生思 维，用 讨论激发学生兴 趣充分发挥学生的主动性和积极性。三、教学目标1知识目标：复习肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染 细菌的实验，感悟 实验的严密性和逻辑的严谨性。知道肺炎双球菌转化实验所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型是进行科学研究的重要方法。2能力目标：通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染 细菌，能 够证明 DNA 是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练 学生逻辑思维的能力。 通过重演科学家发现核酸是遗传物质的过程，学会科学研究的方法和 实验设计的基本步骤。3情感目标

4、：通过总结核酸是遗传物质的科学探索过程，学习科学家善于总结他人经验、在工作中互相合作，严谨求实 的科学态度以及对真理追求不懈的科学精神。遗传物质主要是 DNA，也有 RNA，强调了生命的物质性，树立辩证唯物主义世界观。认同科学与技术的关系，二者相互促进，相辅相成。四、重点难点教学重点：1复习肺炎双球菌的 转化实验和噬菌体侵染细 菌的实验。2学会科学研究的方法。教学难点：1复习肺炎双球菌的 转化实验和噬菌体侵染细 菌的实验2学会科学研究的方法。教学策略：采用问题驱动学习的理念，引 导学生深入分析问题、解决 问题 、建构知识、突出重难点；通过多媒体课件等直观手段，易化学生 对知识点的理解，突破重难

5、点。五课前准备：多媒体课件等六、教学过程（一）新课导入（二）人类对遗传物质的探索过程1、证明 DNA 是遗传物质的实验实验的设计思路和原理：设法将 DNA 和 蛋白质 分开，单独地、直接地去观察 DNA 和 蛋白质 的作用。实验题一：以下为生物学家格里菲斯在小鼠身上进行的肺炎双球菌转化的几个实验：将无毒性的 R 型活细菌注射入小鼠体内，小鼠不死亡；将有毒性的 S 型活细菌注射入小鼠体内，小鼠死亡；将加 热杀死的 S 型细菌注射入小鼠体内，小鼠不死亡；将无毒性的 R 型活细菌和热杀死的 S 型细菌混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的 S 细菌，分析回答：分析：说明 R 型活细菌对小

6、鼠无毒害作用说明 S 型活细菌对小鼠有毒害作用 这两组在这实验 中起到了对照组的作用加热杀 死的 S 型细菌对小鼠无毒害作用说明将无毒性的 R 型活细菌和分离得到的 DNA 混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的 S 型细菌填空实验作用 _实验 说明_对小鼠无毒害作用；实验说明_ （3）该实验可以得出这样一个结论：在加热杀死的 S 型细菌中，很可能含有促成这一转化的遗传物质，但这种物质究竟是什么 还不能被证明。 请你在上述 实验基础上再设计一个实验方案加以证明（写出主要步骤、预 期结果和结论）。主要步 骤和 预期结果_。_结论：_蛋白质不是遗传物质，DNA 是遗传物质分析解决实验步

7、骤提出疑问：1、从实验结果的图片上来看，为什么被转化的 S 型细菌落量较少？S 型细菌的 DNA 分子为生物大分子，不易进入到 R 型活细菌内，转化量少2、从格里菲斯的实验中我们得到蛋白 质不是遗传物质， DNA 是遗传物质,那么是 DNA 起到遗传效应还是 DNA 的基本单位脱氧核苷酸起到作用，如何在此基础上来设计实验？提纯 DNA+DNA 酶+R 型细菌混合培养预测 、结果4、思考：已经加热杀死的 S 型细菌的 DNA 为什么还能使 R 型细菌转化？其 DNA 还具有遗传物质功能吗？DNA 会像蛋白质一样变性吗？假设用强酸、 强碱处理，转化还会成功吗？例 1、某研究人员模拟肺炎双球菌 转化

8、实验， 进行了以下 4 个实验：S 型菌的 DNA+DNA 酶 加入 R 型菌注射小鼠R 型菌的 DNA+DNA 酶加入 S 型菌注射小鼠R 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 S 型菌的 DNA 注射小鼠S 型菌+DNA 酶高温加热后冷却加入 R 型菌的 DNA 注射小鼠以上 4 个实验中小鼠存活的情况依次是 ( )A.存活，存活，存活，死亡B.存活，死亡，存活，死亡C.死亡，死亡，存活，存活D.存活，死亡，存活，存活（学生分析回答）质疑：DNA 的提取最大的纯度为 99.8%，还带有少量的蛋白 质，会不会是 0.02%的蛋白质使R 型细菌发生转化？如何用自然的方式将 DNA 与蛋白质相分离

9、？实验题二：噬菌体侵染细菌的实验为了证明噬体侵染细菌时，进 入细菌的是噬体 DNA，而不是它的蛋白质外壳，可用 两种不同的放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质外壳和噬菌体的 DNA。然后再 让这两种不同标记的噬菌体分别去侵染未被标记的细菌，从而 对此做出实验论证 。据分析，噬菌体的蛋白质外壳含有甲硫氨酸、半胱氨酸等多种氨基酸。现请你完成以下关键性的实验设计。实验 室已制 备好分别含 3H、14C、15N、18O、32P、35S 6 种放射性同位素的微生物培养基。你将选择哪两种培养基分 别用于噬菌体蛋白质外壳和噬菌体 DNA 的标记：。问:1、为什么要用 35S 、32P 来标记噬菌体蛋白质外壳和

10、噬菌体 DNA？从噬菌体的结构成分分析，蛋白 质：C 、H、O、N、S ；DNA：C、H、O、N、P2、如何将同位素标记到噬菌体的 DNA 与蛋白质上去呢? （ 噬菌体是一种 专门寄生在细菌体内的病毒，其新 陈代谢和繁殖必须借助寄主细胞才能正常进行）在分别含有放射性同位素 35S 、32P 的培养基中培养细菌。分别用上述细菌培养 T2 噬菌体，制备含 32p 和含 35s 的噬菌体。3、如何来证明噬体侵染细菌时 ，进入细菌的是噬体 DNA，而不是它的蛋白质外壳？分别用含 32p 的噬菌体和含 35s 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌。在噬菌体大量增殖时，对被标记 的物质进行检测。（巧妙的将噬菌

11、体的 DNA 和蛋白质分开， 单独直接来观察两者在遗传上的作用）噬菌体侵染细菌实验过程分析：步骤：1、分别用含 32p 的噬菌体和含 35s 的噬菌体去感染未被标记的大肠杆菌.2、在噬菌体大量增殖时，对被标记的物质进行检测结果分析：标记侵染搅拌离心检测噬菌体侵染细菌的过程：吸附注入合成组装释放1、35S 标记实验2、32P 标记实验（上清液中该是小颗粒的噬菌体，沉淀物中 应该是大颗粒的 细菌。 ）35S 标记实验中上清液的放射性高，沉淀物的放射性低说明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；32P 标记实验用 32P 标记 DNA 的噬菌体侵染细菌后，上清液的放射性低，沉淀物的放射性高说明噬菌体的 D

12、NA 进入了细菌体内。 细菌裂解后，在释放出的大量的 T2 噬菌体中，可以 检测到 32P 标记的 DNA，却不能检测到35S 标记的蛋白质这一结果说明亲代 T2 噬菌体蛋白质外壳留在外面,不具有连续性,DNA 分子进入细菌内,指导合成子代噬菌体,具有连续性,是遗传物质. 思考：实验结果测定放射性元素的射线存在部位，来判断物质分布的方向。方法噬菌体感染未标记的细菌短时间后， 搅拌、离心，测定上清液和沉淀物中放射性。这里的短时间的含义是什么？（噬菌体将遗传物质注入了细菌，但是还没有裂解细菌之前。 ）（1）、仅用 32P 标记噬菌体的 DNA，侵染细菌后搅拌离心，实验结果为离心管下层放射性较强，说

13、明噬菌体的 DNA 已经进 入细菌体内了。而上层的上清液中也有较弱的放射性，应该怎么解释？实验结果测定放射性元素的射线存在部位，来判断物 质分布的方向。方法噬菌体感染未标记的细菌短时间后，搅拌、离心，测定上清液和沉淀物中放射性。这里的短时间的含义与上清液出现放射性元素有何关系？（噬菌体将遗传物质注入了细菌，但是还没有裂解细菌之前。 ）有 3 个可能的原因：噬菌体侵染细菌需要一个过程，有些噬菌体还没有来得及侵入就已经搅拌离心了，这些没有来得及侵入的噬菌体存在于上清液中；噬菌体最开始侵入的细菌如果已经解体，释放出来的子代噬菌体会存在于上清液中；T2 噬菌体的化学成分中， 99%的磷元素存在于 DN

14、A 分子中，可能是另外 1%的磷使上清液 显示出很弱的放射性。（2）仅用 35S 标记噬菌体外壳，侵染 细菌后搅拌离心， 实验结果为离心管上层放射性较强，说明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内。而下 层沉淀物中也有 较弱放射性， 应该如何解释？硫元素仅存在于蛋白质中，所以，最可能的原因是搅拌不彻底，会导致部分吸附的噬菌体外壳没有脱落下来就离心了，所以这少量的外壳会存在于沉淀物中。例题 2、赫尔希通过 T2 噬菌体侵染细菌的实验证明 DNA 是遗传物质，实验包括 4 个步骤：培养噬菌体； 35S 和 32P 标记噬菌体； 放射性检测； 离心分离。实验步骤的先后顺序为 ( )A. B. C. D.（三）、烟草花叶病毒的感染和重建实验肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验能否证明 DNA 是主要的遗传物质？不能，只能说明 DNA 是 遗传物质，其他生物的遗传物质是否是 DNA 没有得到证实实验过程分析例 3、烟草花叶病毒（TMV）和车前草病毒（HRV）都能感染烟草叶，但二者致病病斑不同（如下图 A），试分析图 B 中（a ）、（b）、（c）三个实验并回答问题。（1）（a）表示用 感染烟草叶，结果 。（2）（b）表示用 感染烟草叶， 结果