1、第六章 遺傳和變異第一節 遺傳的物質基礎教學設計與反思信豐第二中學 劉宏一 DNA是主要的遺傳物質（一） 教學目的：1 DNA是主要的遺傳物質（C：理解）（二） 教學重點1 肺炎雙球菌的轉化實驗的原理和過程2 噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程（三） 教學難點1肺炎雙球菌的轉化實驗的原理和過程（四）教學用具：肺炎雙球菌的轉化實驗過程圖、噬菌體侵染細菌的實驗過程圖及多媒體教學器材（五）教學方法：討論、講述、提問（六）教學設計首先復習有關內容：細胞是生物體結構和功能的基本單位，細胞內的生命物質叫原生質。在原生質的各種成分中，何者是遺傳物質呢？首先，由教師采用設問、自答的方式，介紹人類對遺傳物質的探究歷

2、史。1人類對遺傳現象、遺傳規律的探究一直沒有停止，并且還在不斷深入。當初摩爾根雖然證明了染色體是基因的載體，但染色體究竟是由什么物質組成的？基因的化學構成是什么？基因為何能傳遞遺傳信息？這些問題仍然有待進一步去解決。雖然當時已經發現核酸是組成細胞核的主要成分，而且也已經發現核酸中有四種不同的堿基，但是人們卻誤認為核酸是由四種核苷酸組成的單調均勻的大分子，因此，許多生物學家不相信核酸會是千變萬化的基因的載體，他們認為蛋白質才可能是遺傳物質。為什么蛋白質會被認為是遺傳物質呢？這是因為20世紀以來，人們發現的蛋白質的種類越來越多，功能也越來越廣泛，一切生命活動，包括遺傳特性的表現都離不開蛋白質。如我

3、們在前面學習過的起催化作用的酶、起免疫作用的球蛋白，以及一些對生命活動起調節作用的激素。據估計，人體中的蛋白質不少于十萬種。因此，許多生物學家都認為，只有蛋白質才有可能是復雜基因的載體。2在核酸和蛋白質中究竟誰是基因的載體呢？我們首先要從理論上推斷一下作為遺傳物質必須具備哪些特點，如果我們能夠用實驗來證明某種物質具備這些特點，我們就能確定到底哪種物質是遺傳物質。用“遺傳物質必須具備哪些基本特點才能使生物的遺傳現象成為可能？”的問題將教學轉入下一階段：（l）“我國民間有句俗話說：龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會打洞。這句俗話說的就是生物的遺傳現象。我們研究生物的遺傳現象是從性狀入手去進行研究的。”從這

4、個現象可以推出結論：“生物的性狀在前后代表現出連續性。它的遺傳物質必定能夠進行自我復制”。這個推斷學生可能只能說出：“遺傳物質能夠復制，保證生物的連續性”，不會一下子說完全。教師要把握住“復制”和“連續性”這兩個關鍵點。這里的“復制”是“自我復制”，不是被動地、接受外來指令進行的復制。而是在生物體內、自發地對這種物質進行翻版或拷貝。這里的“連續性”學生可能不會很好地區分是“生命的連續性”還是“性狀的連續性”。教師要通過不斷地追問使學生明確：“自我”和“性狀”這兩個關鍵點。（2）對于遺傳物質應該“能夠指導蛋白質的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀”的這個特點，學生不會自發地推論出來。教師可以通過“

5、性狀主要是通過什么物質表現出來的？”也可以通過復習前面講過的如“蛋白質對某種性狀（血型、酶、激素等）的控制作用”以及“蛋白質是一切生命活動的體現者”這一結論，使學生意識到：“性狀主要是通過蛋白質表現出來的”。這時結合上面的推論：“遺傳物質應能保證生物性狀的連續性”，而“性狀主要是通過蛋白質表現出來的”，教師可以提問：“那么，遺傳物質是否會與蛋白質有關呢？”答案當然是肯定的。“遺傳物質可能就是蛋白質，或者能夠控制蛋白質的合成，并通過控制蛋白質的合成來影響生物的性狀。”這一結論的得出就不難被學生接受了。（3）從“某種物質作為遺傳物質它的結構可能是相對穩定，不易變化，還是相對不穩定，極易變化的呢？”

6、這一提問可引導學生對遺傳物質結構的穩定性進行思考和推論，學生可能會想到：“遺傳物質的結構可能應該是穩定的、不變的。”對這個過于絕對的推斷教師可以再提問：“如果遺傳物質穩定到了絕對不變的程度，那么生物就應該是絕對不變的。你認為這個推論與實際情況相符合嗎？”在這時學生自然會意識到：“遺傳物質的結構在基本穩定的前提下，也應該而且可能發生少量的變化。”這時教師要再予以補充：“這些遺傳物質在結構上的少量變化，還應該是可遺傳的。”至此，教師可進行關于遺傳物質特點的小結并做板書，寫出遺傳物質的四個特點。3遺傳物質必須具有以下特點：（1）分子結構具有相對的穩定性；（2）能夠自我復制，前后代保持一定的連續性；（

7、3）能產生可以遺傳的變異；（4）能夠指導蛋白質的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀。4在前面教材內容中，我們學習過細胞的有絲分裂、減數分裂和受精作用，其中很關鍵的一個知識點是染色體的復制與傳遞規律，也就是說，染色體在生物的傳種接代中，能夠保持一定的穩定性和連續性。由此，可認為染色體在遺傳上起著主要作用，正是因為染色體連綿不斷地向后代傳遞，才使生物的后代具有與親代相似的性狀。染色體的化學成分主要是DNA和蛋白質，那么，DNA和蛋白質誰是遺傳物質呢？在20世紀50年代前人們還不清楚，科學家發現寄生在細菌細胞內的病毒噬菌體僅由蛋白質外殼和DNA組成，與染色體成分相似，通過侵染實驗證明了DNA是遺傳物質

8、。在此年代還利用肺炎雙球菌做轉化實驗，發現DNA具有轉化功能，是遺傳物質。一、 肺炎雙球菌的轉化實驗閱讀課本內容，思考如下問題：（1）將無毒性的R型活細菌注射到小鼠體內，小鼠怎樣？不死亡。S型活細菌多糖 脂類 蛋白質 RNA DNA DNA水解物分別與R型活細菌混合培養R R R R R S R R S（2）將有毒性的S型活細菌注射到小鼠體內，小鼠怎樣？患敗血癥死。（3）將加熱殺死后的S型細菌注射到小鼠體內，小鼠怎樣？不死亡。（4）將無毒性的R型活細菌與加熱殺死后的S型細菌混合后，注射到小鼠體內，小鼠怎樣？患敗血癥死亡。（5）為什么將兩種不死亡的細菌混合后會致死呢？因為混合后的細菌中，被轉化為

9、有毒性的S型細菌，而且這種性狀的轉化可以遺傳。（6）那么這種轉化因子是什么呢？通過從S型活細菌中提取DNA、蛋白質和多糖等物質，分別加入到R型細菌的培養基中與R型細菌共同培養，結果發現，只有DNA才能夠使R型細菌轉化為S型細菌。結論：DNA是遺傳物質，蛋白質不是遺傳物質。注意：S型細菌體內DNA不受加熱影響，當與R型細菌混合培養時，S型細菌DNA進入R型細菌體內，這叫DNA傳導。其結果在S型DNA的控制下，利用R型細菌體內的化學成分，合成了S型細菌的DNA和蛋白質，從而組成了具有毒性S型細菌。用各種酶分別處理S型細菌的DNA、蛋白質和莢膜多糖，分別進行肺炎雙球菌轉化實驗的第四步，只有DNA被處

10、理后，小鼠正常生長，也充分說明了DNA是遺傳物質，其他物質都不是遺傳物質。二、 噬菌體侵染細菌的實驗因為噬菌體的結構成分比較簡單，所以用它來做分析研究非常方便。“實驗是由赫爾希和他的學生蔡斯在19511952年做的。他們分別用兩種放射性同位素32P和35S對兩組噬菌體進行了巧妙的標記：一組用放射性同位素35S個標記噬菌體內部的DNA，另一組用放射性同位素”S標記噬菌體的蛋白質外殼。由于放射性物質會不斷放出射線，可以檢測出來，這樣通過觀察放射性物質的行蹤，就可以判斷放射性物質在噬菌體侵染細菌過程中的行蹤，從而判斷DNA和蛋白質在生物遺傳過程中的作用了。”如圖所示：親代噬菌體寄主細胞內子代噬菌體實

11、驗結論32P標記DNA有32P標記DNADNA有32P標記DNA分子具有連續性，是遺傳物質35S標記蛋白質無35S標記蛋白質外殼蛋白質無35S標記結論：我們能夠得出什么結論呢？“首先，是噬菌體的DNA進入了細菌細胞內部，蛋白質并沒有進入其中。但是在細菌細胞內部卻產生出了新的既有DNA，又有蛋白質的噬菌體。這種現象告訴我們什么呢？”顯然，新噬菌體的DNA是在細菌細胞內復制的，噬菌體的蛋白質是在細菌細胞內合成的。這個結論學生自然會形成。“只有噬菌體的DNA進入了細菌細胞內部，而噬菌體的蛋白質并沒有進入細菌細胞內部，這個事實說明了什么呢？”“這一事實說明：進入細菌細胞內的噬菌體DNA，不僅攜帶了DN

12、A自我復制的遺傳信息，而且也攜帶了指導蛋白質合成的遺傳信息，具有我們分析過的遺傳物質所應具有的四個特點中的兩個特點能夠自我復制和能夠控制蛋白質的合成。由此可見，DNA是遺傳物質。”德爾布呂克、盧里亞、赫爾希因發現噬菌體的復制機理和遺傳結構共享1969年的諾貝爾生理學和醫學獎。上述實驗結果表明：在噬菌體中，親代和子代之間具有連續性的物質是DNA，而不是蛋白質。也就是說，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質。三、現代科學研究證明，遺傳物質除了DNA以外，還有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白質和RNA，如煙草花葉病毒。在這些病毒中，RNA是遺傳

13、物質。因為絕大多數生物的遺傳物質是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質。四、習題反饋 1、所有病毒的遺傳物質是（ D ）。 A.都是DNA B.都是RNA C.是DNA和RNA D.是DNA或RNA2、噬菌體侵染細菌的實驗，除了證明DNA是遺傳物質外，還附帶能夠說明DNA的什么特點?( AC ) A.能進行自我復制，上下代保持連續性。B.是生物的主要遺傳物質。C.能控制蛋白質的合成。 D.能產生可遺傳的變異。 3、把煙草花葉病毒的RNA和蛋白質外殼分離后分別接種到正常的煙草葉片上，那么發生煙草花葉病的是（ AC ） A.接種RNA的植株 B.接種蛋白質外殼的植株C.接種煙草花葉病毒的植株 D.

14、所有接種過的植株4、下列各項中，不屬于S型肺炎雙球菌特性的是（ C ）。 A.菌落光滑 B.有多糖莢膜 C.無毒性 D.能使小鼠患肺炎5、某科學家做的“噬菌體侵染細菌的實驗”，分別用同位素32P、35S做了如下表所示的標記：噬菌體(T4)成分細菌(大腸桿菌)成分核苷酸標記32P31P氨基酸32S標記35S此實驗所得的結果是：子噬菌體與母噬菌體的外形和侵染特性均相同，請分析回答：（1）子噬菌體的DNA分子中含有的上述元素是： 31P、32P （2）子噬菌體的蛋白質分子中含有的上述元素是： 35S （3）此實驗證明了： DNA是遺傳物質。 （七）板書 § DNA是主要的遺傳物質DNA是主

15、要的遺傳物質 染色體是遺傳物質的主要載體1.從生殖過程分析：親子代間染色體保持一定的穩定性和連續性2.從染色體化學組成分析：DNA在染色體上含量穩定，是主要的遺傳物質 生物的遺傳方式（根據遺傳物質存在部位劃分）1.細胞核遺傳：受細胞核內遺傳物質的控制2.細胞質遺傳：受細胞質內遺傳物質控制共同作用的結果 遺傳物質的特點：連續性3.能夠指導蛋白質的合成，從而控制新陳代謝的過程和性狀4.能夠產生可遺傳的變異 噬菌體的基本結構1.外殼：蛋白質2.內部：DNA分子1DNA是遺傳物質的證據即 侵染過程噬菌體侵染細菌的實驗 結論：DNA是遺傳物質 生物的遺傳物質1.絕大多數生物，如真核生物、原核生物、只含D

16、NA的病毒，以DNA作為遺傳物質；2.部分生物，如煙草花葉病毒，以RNA作為遺傳物質（八）教學反思：DNA是主要的遺傳物質是高中生物教材必修本第六章第一節內容，學生剛剛接觸到遺傳和變異的相關知識，對什么是遺傳和變異沒有感性上的認識，也無理性的認識，所以如何調動學生的積極性，充分參與到學習與認知的過程中來，是教師上這節課的重要目標。為了上好這節課，我從指導思想、教學方法、學法及教學目標等各方面做了充分的準備。在教學指導思想上，以學生為中心，在整個教學過程中由教師起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情景、協作、會話等學習環境，充分發揮學生的主動性、積極性和首創精神，最終達到使學生有效地實現

17、對當前所學知識意義建構的目的。在教學方法的設計，上本節課我主要采用支架式的建構主義的教學方法，充分結合教材特點和學生實際，根據本節課的知識特點，先建立知識框架，在教師情景創設的引導下，通過介紹科學家的實驗（格里菲思、艾弗里肺炎雙球菌轉化實驗以及噬菌體侵染細菌的實驗），引導學生思考和分析問題，再通過小組間的協商、討論，以及從自己設計的實驗來驗證自己的推測，增強學生學習的興趣和自信心，并讓學生掌握實驗設計的一般步驟和培養其科學精神。在學法設計上，讓學生用探索法、發現法去建構知識，用書本上了解的經典實驗的原理及過程轉化為自己設計實驗的基礎，并尋求答案。指導學生探索遺傳物質是DNA而不是蛋白質，培養學

18、生發現問題、分析問題、解決問題能力。本節課的教學目標主要包括三個方面，第一是知識目標，要求學生了解肺炎雙球菌的轉化實驗及噬菌體侵染細菌的過程，然后通過歸納和比較理解DNA是主要的遺傳物質；第二是能力目標，引導學生了解科學研究的一般方法，培養、學生分析、思考、探究的能力，以及初步學會實驗設計的思路及過程；第三是情感目標，主要要求學生學習科學家刻苦專研，勤于思考，鍥而不舍，堅韌不拔的精神，其次讓學生在課堂上通過發現問題，探索奧秘，發表見解，能提高對自我價值的認識，并感到學習成功帶來的快樂。 上完這節課后，學生的學習情況是令人滿意的，達到了我的預期目的。在某些方面還達到了另人意想不到的效果，值得我在今后的教學中認真借鑒。 1、只要教師充分創設問題情景，不管學生學習能力的高低，都能參與到學習中來，我覺得這是提高課堂教學質量的關鍵。比如開始我就創設情