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1第三章基因的本质第一节DNA是主要的遗传物质【教学目标】1.知识目标（1）总结“DNA是主要的遗传物质”的探索过程。（2）分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路。（3）了解实验研究的方法是自然科学研究的主要方法。2.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）以肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验说明DNA是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。3.情感态度与价值观目标（1）认同与人合作在科学研究中的重要性，讨论技术的进步在探索遗传物质奥秘中的重要作用。（2）认同人类对遗传物质的认识是不断深化不断完善的过程。【教学重点和难点】1.教学重点（1）肺炎双球菌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。2.教学难点噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。【教学课时】1课时【学情分析】本节课内容是人们由宏观遗传现象观察向微观遗传物质本质探索的开始，因此要引导学生从细胞的分裂向分裂过程中染色体数目稳定再到染色体的物质组成，一步步从宏观向微观深入，不断缩小可能成为遗传物质的对象的范围。本节的另一大特点是实验分析，要让学生从现象中学会总结和提出新的疑问，最终确定DNA是遗传物质，又因为在部分病毒中没有DNA，只有RNA，所以RNA也是遗传物质。因2此，DNA是主要的遗传物质。【教学过程】“问题探讨”你认为遗传物质可能具有什么特点？【提示】1.（1）具有贮存大量遗传信息的潜在能力；（2）能够指导蛋白质合成，从而控制生物的性状和新陈代谢的过程；（3）在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己，使得前后代具有一定的连续性；（4）结构比较稳定，但在特殊情况下又能发生突变，而且突变以后还能继续复制，并能遗传给后代。遗传物质必须稳定，要能贮存大量的遗传信息，可以准确地复制出拷贝，传递给下一代等。引课：亲子代通过生殖细胞传递遗传信息，亲子代之间数目稳定的是染色体，因此染色体成为连接亲子代的纽带。染色体又由DNA和蛋白质构成，那么，究竟是谁是真正的遗传物质呢？一、对遗传物质的早期推断[讲述]20世纪20年代以来，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遗传物质。30年代，人们才认识到DNA是许多脱氧核苷酸聚合成的生物大分子，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干变万化的基因的载体，他们认为蛋白质才可能是遗传物质。在核酸和蛋白质中究竟谁是遗传物质呢？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。3二、肺炎双球菌的转化实验1、体内转化实验1928年英国格里菲思请学生阅读关于肺炎双球菌的知识。认识R型细菌和S型细菌。R型细菌：菌落粗糙，菌体无多糖类荚膜，无毒性。S型细菌：菌落光滑，菌体有多糖类荚膜，有毒型。板图或动画演示格里菲思肺炎双球菌转化实验过程的四个阶段，同时完成四个阶段的文字总结。（1）活R型细菌老鼠不死亡（2）活S型细菌老鼠死亡（3）灭活S型细菌老鼠不死亡（4）活R型细菌+死S型细菌老鼠死亡说明：格里菲思从第四组实验小鼠尸体上分离出有毒型S型活细菌。表明：活R型细菌+死S型细菌活S型细菌（有毒）子代活S型细菌。设问：（1）为什么无毒R型活菌能转化成有毒S型活菌呢？学生做初步回答后，请学生大胆、科学地进行探究。在教师引导下，得出格里菲思结论：在第四组实验中，已经被加热杀死的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）“转化因子”究竟是什么物质？接着顺理成章地引入艾弗里的实验。2、体外转化实验1944艾弗里1944年，美国科学家艾弗里和它的同事，把S型细菌的组成物质全部分离，并分别与R型细菌混合培养，得出如下结果：感染感染感染感染转化遗传多糖脂类蛋白质RNADNADNA的水解产物S型细菌分别与R型细菌混合培养R型R型R型R型R型S型R型R型S型4请学生思考“转化因子”是什么物质？通过艾弗里实验的思考，可准确地得出“转化因子”是S型细菌的DNA的结论。因转化而来的S型细菌能将性状传递给后代，说明DNA是遗传物质。三、噬菌体侵染细菌的实验请学生阅读关于T2噬菌体的教材内容。了解T2噬菌体的结构和化学组成及生活特性。对噬菌体、大肠杆菌进行简单介绍，顺便复习原核生物和病毒的特点“从丹麦首都哥本哈根来的物理学家德尔布吕克、从意大利来的生物学家卢里亚、美国生物学家赫尔希。他们在美国建立了研究小组，利用噬菌体与大肠杆菌研究基因复制的问题。”介绍噬菌体侵染细菌的实验【讲述】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32P标记噬菌体内部的DNA，另一组用放射性同位素35S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。1、实验过程与结论：（1）、标记噬菌体：含35S的培养基+细菌→含35S的细菌+噬菌体→35S标记的噬菌体噬菌体化学组成：DNA、蛋白质结构：头部尾部内部含DNA外壳由蛋白质组成生活特性：侵染细菌子代噬菌体自身遗传物质作用下利用细菌物质、合成自身成分5含32P的培养基+细菌→含32P的细菌+噬菌体→32P标记的噬菌体（2）、噬菌体侵染细菌含35S噬菌体+细菌→上清液放射性高，沉淀物放射性低含32P噬菌体+细菌→上清液放射性低，沉淀物放射性高用放射性同位素35S标记的噬菌体在侵染细菌并进行增殖的过程中，出现了把蛋白质外壳留在细菌外面的现象。而用放射性同位素32P标记的噬菌体则表现出了其内部的DNA进入细菌细胞内的现象。正是这些DNA在细菌中增殖出许多噬菌体。新形成的噬菌体同亲代一样有着同样的DNA和蛋白质外壳。释放出来后又能去侵染其他的细菌。设问：从这个实验的结果来看，我们能够得出什么结论呢？结论是：当噬菌体在细菌内大量繁殖时，噬菌体的蛋白质留在细菌的外部，噬菌体的DNA却进入了细菌体内。噬菌体在细菌体内的增殖是在噬菌体DNA的作用下完成的。DNA具有连续性，是遗传物质。显示如下表格：亲代噬菌体寄主细胞内子代噬菌体32P标记DNA有32P标记DNADNA有32P标记35S标记蛋白质无35S标记蛋白质外壳蛋白质无35S标记噬菌体侵染细菌的详细过程：吸附注入复制组装释放设问：1．噬菌体侵染细菌的实验能否说明蛋白质不是遗传物质？2．能说明噬菌体的蛋白质不是遗传物质，能不能说明其它生物体的蛋白质也不是遗传物质？学生通常会认为：“能说明蛋白质不是遗传物质。因为蛋白质没有参与到噬菌体的增殖过程中来。它被留在细菌细胞的外面了。”这时教师可以用“能说明噬菌体的蛋白质不是遗传物质，能不能说明其它生物体的蛋白质也不是遗传物质？”这时学生才会意识到：“可以推论但不能直接说明”。教师此时可以告诉学生：“一个实验能说明什么，我们就说它说明了什么，或可以作出什么推论，要保持实事求是的态6度。”3.证明DNA是遗传物质的实验设计的基本思路是什么？将DNA与蛋白质分离，单独地、直接地观察DNA与蛋白质的作用。4．噬菌体侵染细菌的实验能说明DNA是遗传物质。能不能说明它是主要的遗传物质？5．如何证明DNA是主要的遗传物质？引导：要从DNA在哪些生物体内担负遗传物质的使命来证明。引导：生物体内有没有其它物质做遗传物质呢？“现代生物学已经用大量的实验证明：DNA存在于绝大多数生物的体内，是这些生物的遗传物质，而且和RNA相比，在遗传中起着决定的作用。讲述：烟草花叶病毒侵染烟草的实验的简略介绍。请学生自行阅读，明确遗传物质除了DNA外，还有RNA。我们对遗传物质的表达：核酸是遗传物质。因此，我们才能得出‘DNA是主要的遗传物质’的结论”。归纳总结。从三个实验的结论中，拓展出下列规律：（1）非细胞结构的生物体内，只有一种核酸，只有一种遗传物质，即DNA或RNA；（2）在具有细胞结构的生物体内，有DNA和RNA两种核酸，但DNA是遗传物质，RNA不是遗传物质；（3）生物体内的遗传物质是DNA或RNA；（3）染色体是DNA的主要载体；小结：DNA是主要的遗传物质绝大多数生物（所有的细胞生物和部分病毒）的遗传物质是________；极少数生物（部分病毒）的遗传物质是________。真核生物的遗传物质是原核生物的遗传物质是病毒的遗传物质是所以说是主要的遗传物质。【课堂检测】1、所有病毒的遗传物质（）7A．都是DNAB．是DNA和RNAC．都是RNAD．是DNA或RNA2、将TMV型病毒的RNA与HRV型病毒的蛋白质结合在一起，组成一个新品系，用这个病毒去感染烟草，则在烟草体内分离出来的病毒具有（）A．TMV型蛋白质和HRV型的RNAB．TMV型的RNA和HRV型蛋白质C．TMV型蛋白质和TMV型的RNAD．HRV型蛋白质和HRV型的RNA3、T2噬菌体的物质组成为（）A．蛋白质、脂类B．糖类、蛋白质C．蛋白质、DNAD．蛋白质、RNA4、下列说法正确的是（）A．一切生物的遗传物质都是DNAB．一切生物的遗传物质都是RNAC．一切生物的遗传物质是核酸D．一切生物的遗传物质是蛋白质5、若用，，标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体的组成结构成分中，能找到的放射性元素为（）A．可在外壳中找到和B．可在DNA中找到，C．可在外壳中找到D．可在DNA中找到，，