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2019-2020年高中生物《核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)》教案5 浙教版必修2 教學過程： 流程 教師活動 學生活動 設(shè)計意圖 設(shè)疑引入 1、俗話說“龍生龍，鳳生鳳，老鼠生的兒子會打洞”。這句話顯示生物的基本特征之一──遺傳。那么什么是遺傳物質(zhì)呢？ 2、科學家是怎么知道DNA是遺傳物質(zhì)的呢？從而引出經(jīng)典實驗——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗。 1、學生根據(jù)以往的生物學知識以及從媒體上獲取的信息都會回答：是DNA。 2、 學生閱讀課本 。 引入實際問題，創(chuàng)設(shè)問題情景，激發(fā)學生的探究欲望。 一、經(jīng)典實驗 （一）肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗 （二）噬菌體侵染細菌的實驗 （三）煙草花葉病病毒感染煙草的實驗 1、教師用多媒體分別展示肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗、煙草花葉病病毒感染煙草的實驗 3個經(jīng)典實驗過程的圖片。 2、教師針對學生的描述加以完善和補充，將實驗的過程表格化或圖示化，用多媒體展示。 3、教師針對每一實驗各出一組思考題，用多媒體展示 4、教師深入小組成員中參與討論。 5、教師提供學生煙草花葉病病毒相關(guān)材料，引導學生設(shè)計實驗方案證明RNA也是遺傳物質(zhì)（該部分內(nèi)容參見后面的附注）。 1、學生觀察用語言描述實驗過程。 2、學生觀察、分析、討論。 3、學生結(jié)合肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗和噬菌體侵染細菌的實驗進行分組討論、設(shè)計實驗方案，進行實驗探究；然后匯報交流實驗方案和實驗現(xiàn)象、分析原因，最后歸納小結(jié)得出結(jié)論，最終轉(zhuǎn)化為自己設(shè)計實驗的基礎(chǔ)。 1、培養(yǎng)學生的語言組織能力。 2、培養(yǎng)學生觀察能力和分析問題的能力。 3、培養(yǎng)學生處理信息和歸納總結(jié)能力 4、培養(yǎng)學生合作精神。 5、培養(yǎng)學生探究問題與設(shè)計實驗的能力及創(chuàng)新意識。 二、DNA是主要的遺傳物質(zhì) 教師讓學生根據(jù)以上實驗思考問題：①以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些特點？②分析作為遺傳物質(zhì)應具備哪些特點？③分析不同生物的遺傳物質(zhì)是什么？ 學生觀察、分析、討論 培養(yǎng)學生分析、觀察、總結(jié)能力。 三、課堂鞏固 請學生思考并回答教材課后習題。 學生結(jié)合所學知識進行分析，以加深對所學知識的理解和應用。 培養(yǎng)學生應用知識解決實際問題的能力。 四、課堂小結(jié) 1、引導學生歸納本節(jié)課知識要點。 2、教師用多媒體展示本節(jié)課板書（黑板上有知識框架） 學生歸納知識要點，整理課堂知識結(jié)構(gòu)。 培養(yǎng)學生自主學習的能力。 附注：《核酸是遺傳物質(zhì)的證據(jù)》相關(guān)實驗問題式探究 1 肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗： 1.1 1928年，英國科學家格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進行轉(zhuǎn)化實驗。實驗步驟如下表： 實 驗 過 程 結(jié) 果 第一步 無毒性的R型活細菌注射到鼠體內(nèi) 鼠不死亡 第二步 有毒性的S型活細菌注射到鼠體內(nèi) 鼠死亡 第三步 加熱殺死的S型細菌注射到鼠體內(nèi) 鼠不死亡 第四步 無毒性的R型活細菌與加熱殺死的S細菌混合后注射到鼠體內(nèi) 鼠死亡，并且從鼠體內(nèi)分離出有毒性的S型活細菌，其后代也有毒性。 （1）實驗先進行第一、二步的目的是什么？可否直接進行第四步？ 第一、二步起對照作用，證明R型細菌和S型細菌的作用，同時可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接進行第四步。 （2）用“條件──結(jié)果”分析法，分析第一、二步說明什么？第二、三步說明什么？第三、四步說明什么？ “條件──結(jié)果”分析法就是根據(jù)實驗步驟不同的條件導致不同的實驗結(jié)果進行結(jié)論性表述。第一、二步說明了R型細菌不具有致死性，S型細菌具有致死性；第二、三步說明了死亡的S型細菌不具有致死性；第三、四步說明了R型活細菌與S型死細菌混合培養(yǎng)后產(chǎn)生了S型活細菌，并且這種轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳。 （3）該實驗有無證明DNA是遺傳物質(zhì)？該實驗的結(jié)論是什么？ 該實驗不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。其結(jié)論是S型細菌中有一種轉(zhuǎn)化因子能使R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌。 1.2 1944年，美國的科學家艾弗里和他的同事進行了確定轉(zhuǎn)化因子的實驗，并獲得了成功。實驗步驟如下圖： （1）實驗過程中①②③④步說明了什么？⑤⑥⑦步說明了什么？ 實驗過程中①②③④步說明了從S型細菌提取的多糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA，分別與R型活細菌混合培養(yǎng)后只產(chǎn)生R型活細菌；⑤⑥⑦步說明了從S型細菌提取的DNA與R型活細菌混合培養(yǎng)，少數(shù)R型活細菌轉(zhuǎn)化為S型活細菌，轉(zhuǎn)化成的S型細菌的后代也是有毒性的S型細菌。 （2）艾弗里等人發(fā)現(xiàn)，通過1～7的實驗步驟并不嚴密，仍不足以完全說明DNA是轉(zhuǎn)化因子即是遺傳物質(zhì)，為此他們又設(shè)計了⑧，用DNA酶處理DNA，使其水解，結(jié)果在培養(yǎng)R型活細菌的培養(yǎng)基中沒有發(fā)現(xiàn)S型細菌。這組實驗的必要性是什么？ 這組實驗的必要性在于：是DNA本身，而不是DNA的碎片或化學組成單位使細菌發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 （3）實驗最關(guān)鍵的設(shè)計思路是什么？ 設(shè)計思路是將DNA與多糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA分開，分別與R型活細菌混合培養(yǎng)，直接、單獨地觀察它們的作用。 （4）通過上述實驗，能證明DNA是主要的遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)嗎？ 通過上述實驗證明了DNA在細菌轉(zhuǎn)化中起到了關(guān)鍵作用，是遺傳物質(zhì)，但證明不出DNA是“主要”的遺傳物質(zhì)；能證明蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 2 噬菌體侵染細菌的實驗： 1952年赫爾希和沙斯設(shè)計了一個巧妙實驗。實驗步驟如下表： 實 驗 過 程 結(jié) 果 標 記 侵 染 攪 拌 第一組 用35S標記了一部分噬菌體 用被標記的兩種噬菌體分別去侵染未被標記細菌 上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低 細菌內(nèi)新形成的噬菌體中沒有檢測到35S 第二組 用32P標記了另一部分噬菌體 上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高 細菌內(nèi)新形成的噬菌體中檢測到32P 注：上清液為重量較輕的噬菌體；沉淀物為被感染的大腸桿菌。 （1） 該實驗用了什么方法？在什么探究中還用過此方法？ 用同位素標記法。如光合作用中魯賓和卡門研究氧氣來自于水的實驗。 （2）用35S、32P標記物質(zhì)的理論基礎(chǔ)是什么？能否用14C和18O進行標記？ 用35S、32P標記是因為DNA中P的含量多，蛋白質(zhì)中P的含量少；蛋白質(zhì)中有S而DNA中沒有S。由于DNA和蛋白質(zhì)中均含有C和O兩種元素，故不能用14C和18O進行標記。 （3）如果實驗用上述方法進行，測試的結(jié)果如何？表明了什么？ 用帶35S的噬菌體侵染細菌，產(chǎn)生的新的噬菌體都不帶標記。用帶32P的T2噬菌體侵染細菌，產(chǎn)生的新的噬菌體帶標記。用35P標記蛋白質(zhì)的噬菌體侵染后，細菌體內(nèi)無放射性，即表明噬菌體的蛋白質(zhì)沒有進入細菌內(nèi)部；而用32P標記DNA的噬菌體侵染細菌后，細菌體內(nèi)有放射性，即表明噬菌體的DNA進入了細菌體內(nèi)。 （4）噬菌體在細菌體內(nèi)的增殖是在哪種物質(zhì)的作用下完成的？子代噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA分別是怎樣形成的？ 由實驗過程分析可知：噬菌體是在自身DNA的作用下在細菌體內(nèi)完成增殖的。DNA是自我復制形成的，蛋白質(zhì)是在DNA指導下合成的。（注：噬菌體侵染細菌的過程：吸附→注入DNA→復制子代噬菌體的DNA和合成子代噬菌體的蛋白質(zhì)→組裝子代噬菌體。） （5）此實驗的指導思想是什么？ 指導思想是將DNA與蛋白質(zhì)分開，分別去感染細菌，直接、單獨地觀察它們的作用。 （6）此實驗證明DNA具備遺傳物質(zhì)的哪些特性？實驗的結(jié)論是什么？ 證明了DNA能自我復制，具有連續(xù)性；能指導蛋白質(zhì)的合成。結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是。 3 病毒的重新構(gòu)建和侵染的實驗──證明RNA是遺傳物質(zhì) 3.1 1957年，格勒（Girer）和施拉姆（Schramm）的實驗。 煙草花葉病毒（簡稱TMV），它的基本成分就是蛋白質(zhì)和RNA。格勒和施拉姆作了如下實驗：①用石炭酸處理這種病毒，把蛋白質(zhì)去掉，只留下RNA，再將RNA接種到正常的煙草上，結(jié)果發(fā)生了花葉?。虎谌绻玫鞍踪|(zhì)部分侵染正常煙草，則不發(fā)生花葉病。此實驗的結(jié)論是什么？ 此實驗的結(jié)論是RNA起著遺傳物質(zhì)的作用，而蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。 3.2 以后有人將車前草病毒（HRV）與煙草花葉病毒(TMV)的RNA、蛋白質(zhì)分離、組合，分別進行實驗，進一步明確RNA也是遺傳物質(zhì)。實驗步驟如下： ①用車前草病毒（HRV）與煙草花葉病毒（TMV）分別感染煙草葉片出現(xiàn)兩種不同病斑，如示意圖（a）、(b)。 ②用煙草花葉病毒（TMV）的蛋白質(zhì)外殼去侵染煙草葉片。 ③用車前草病毒（HRV）的RNA去侵染煙草葉片。 ④將車前草病毒（HRV）的RNA與煙草花葉病毒的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起，形成一個類似“雜種”的新品系，用它進行侵染實驗。 （1） 根據(jù)所學知識分析實驗過程②③④步的結(jié)果是什么？畫示意圖。 過程2的結(jié)果是蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)，用其單獨侵染不會使煙草葉片致病，如示意圖(c)；過程3的結(jié)果是用車前草病毒（HRV）的RNA去侵染煙草葉片，則RNA會在寄主細胞中復制并產(chǎn)生大量車前草病毒（HRV），使煙草葉片致病，病斑如示意圖(d)；過程4的結(jié)果是用“雜種”病毒侵染煙草葉片致病，病斑如示意圖(e)。 （2） 上述“雜種”病毒繁殖的后代是那種病毒？畫一個該病毒的示意圖。 “雜種”病毒繁殖的后代是車前草病毒（HRV），如示意圖(f)。 （3）艾弗里、赫爾希與格勒等人的實驗選用了結(jié)構(gòu)十分簡單的生物──細菌或病毒。以細菌或病毒作為實驗材料具有哪些特點？ 以細菌或病毒作為實驗材料是因為①它們的個體很小，結(jié)構(gòu)簡單，容易看出因遺傳物質(zhì)改變導致的結(jié)構(gòu)和功能的變化；細菌是單細胞生物，病毒無細胞結(jié)構(gòu)且只有核酸和蛋白質(zhì)外殼；②繁殖快，便于實驗操作，且在較短的時間內(nèi)觀察到實驗結(jié)果。 （4）結(jié)合格利菲思、艾弗里、赫爾希與格勒等人的實驗，分析作為遺傳物質(zhì)應具備哪些特點？ 作為遺傳物質(zhì)應具備以下特點：能夠精確的復制自己；能夠指導蛋白質(zhì)的合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝；具有儲存遺傳信息的能力；結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定等。 （5）結(jié)合格利菲思、艾弗里、赫爾希與格勒等人的實驗，分析不同生物的遺傳物質(zhì)是什么？ 對于具有DNA的生物體（包括真核細胞、原核細胞和只有DNA的病毒）以DNA為遺傳物質(zhì)；對于只含有RNA的病毒來說RNA是遺傳物質(zhì)。所以說，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)是RNA。DNA是主要的遺傳物質(zhì)。