遗传的物质基础教学设计与反思

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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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