3.1+DNA是主要的遗传物质 教学设计 高一下学期生物人教版必修2（表格式，无答案）

高三生物大一轮复习 第三单元：遗传的分子基础
第18讲 DNA是主要的遗传物质
一、教材分析
本章内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程（DNAS是主要的遗传物质探索过程），是进行探究式教学的极好素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂教学，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
学生已经具备了有丝分裂、减数分裂和受精作用等细胞学基础，掌握了染色体的化学组成、蛋白质与核酸的元素组成等相关知识，这为学习基因的本质奠定了认知基础。高中学生具备了一定的认知能力，思维的目的性、连续性和逻辑性也已初步建立，但还很不完善，他们对事物的探究有激情，但往往对探究的目的性及过程，结论的形成缺乏理性的思考。所以在学习过程中教师要发挥好引导作用，教师可通过创设问题情境，设置问题串的方式引导学生进行探究性学习和合作学习。从而提高学生的逻辑思维能力和分析概括能力，从而养成善于分析善于交流讨论和与他人合作的能力。
三、设计思想
生物学学科核心素养包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任。第三单元是大概念“遗传信息控制生物性状，并代代相传”中的一个重要概念，即是：亲代传递给子代的遗传信息主要编码在DNA分子上。因为时间有限本节课我主要以噬菌体侵染细菌的实验展开。本节课的主线是假设演绎法探究遗传物质。先创设一个问题情境，发挥学生的主体性，通过引导学生生去设计实验、讨论交流、进行演绎推理，从中领会科学的设计方案和思维方法，从而提高学生的科学思维和科学探究的能力，达到有效利用教材，达到新课标的要求。
四、教学目标
1.总结肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的原理和过程，得出DNA是遗传物质的结论（生命观念）
2.知道肺炎链球菌转化实验和噬菌体侵染细菌所采用的方法（生命观念）
3.认同DNA是生物主要的遗传物质（生命观念）
4.分析证明DNA是主要的遗传物质的实验设计思路（科学思维）
5.认同人类对遗传物质的认识是不断深化、不断完善的过程（社会责任）
6.学习科学家严谨求实的工作作风以及敢于坚持真理，对真理始终不懈追求的科学态度（社会责任）
五、教学重点
肺炎链球菌转化实验的原理和过程
噬菌体侵染细菌实验的原理和过程
六、教学难点
噬菌体侵染细菌实验的原理和过程
理解科学家证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。
教学过程
程序 教师活动 学生活动 设计意图
问题情境 导入新课 同学们，好奇是人类的天性，是探索世界的动力。生物的遗传物质是什么呢？ 生物的遗传物质一定是核酸吗？生物的遗传物质有没有可能是其他物质？带着这个疑问，咱们先回顾一下科学家是如何发现生物的遗传物质的。 【播放视频】 播放肺炎链球菌的转化实验视频 观看视频 回忆旧知，启发新知，激发学生的学习兴趣
格里菲斯： 肺炎链球菌 （体内）转化实验 观察实验， 提出问题 组织引导观察格里菲斯实验，分析实验。格里菲斯观察实验，提出了问题：这种转化因子是什么呢？ 观察、思考，寻找实验的结论。 加热杀死的S型细菌中必然存在某种转化因子，促使R型细菌转化成S型细菌。 科学史学习 通过回顾生物科学史上发生的真实事件，来激发学生的好奇心和求知欲
艾弗里： 肺炎链球菌 （体外）转化实验 根据事实， 作出假说 问题串的形式组织引导： 1.艾弗里的实验中，实验的设计思路是什么？哪一组是对照组呢？哪些是实验组呢？实验的自变量是什么？实验的因变量是什么？ 2.自变量控制中的“加法原理” 和“减法原理” 3.实验的结论是什么？ 他根据实验结果，作出假说：这种转化因子很可能是DNA。 能否有更加直观的实验证明DNA是遗传物质呢？自然界是否存在只含有DNA这一种物质的生物或者只含有蛋白质一种物质的生物？科学家发现最简单的生物是病毒，例如噬菌体只含有DNA和蛋白质。 学生通过合作探究及教师讲解理解“减法原理”的基本思路 学生理解实验得出DNA是遗传物质，而蛋白质和多糖等不是遗传物质的结论。 实验设计思路的训练，单一变量、对照原则 培养学生的辩证思维和尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度。
赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染细菌的实验 设计实验， 演绎推理 实验验证， 得出结论 （假说演绎法） 1.回忆噬菌体的结构与组分 2.病毒的生活方式及其繁殖过程。 3.观察噬菌体侵染的过程，提出假设，并预期实验结果 假设时空穿越，你是当时的科学家，你该如何设计实验，演绎推理呢？ 请问注入的是什么物质呢？有哪些可能的假设呢？注入的这种物质后繁殖出子代噬菌体，说明该物质能控制合成子代病毒及其各种性状。如果能找出这种物质，该物质就是遗传物质。 引导学生回答出三种可能的假设。 【讨论回答】 如何追踪化学物质（元素）的去向？ 1：分别用什么同位素标记蛋白质和DNA？ 2：同时标记一组噬菌体还是分组分别标记噬菌体？ 3：怎样才能让噬菌体的蛋白质和DNA被相应的同位素标记上？ 【活动一】 如何获得35S标记的噬菌体？ 拓展：能否直接用35S的培养基培养噬菌体呢？ 根据不同的假设情况，演绎推理大肠杆菌放射性情况 教师以甲2组为例（板图模型演示）演绎推理实验过程及结果 1.保温（一定时间）：35S标记的噬菌体吸附在大肠杆菌表面，注入它的某种物质，保温一段时间。 问题：直接检测放射性吗？为什么？ 2.搅拌：使噬菌体与大肠杆菌分离，搅拌后能检测培养液的放射性情况了吗？为什么？ 3.离心：离心力使密度大小不同的物质分层，噬菌体与大肠杆菌实现了分层，离心后检测培养液中放射性。 4.结果：上清液： ；沉淀物： ； 【小组活动二】 请同学们（小组活动）演绎推理甲1、乙1、乙2组离心管中的放射情况，完成实验结果的预测。 1952年科学家赫尔希和蔡斯设计并完成了这个巧妙的实验：噬菌体侵染细菌实验。 对比实验结果我们发现：实验结果与假设2更相符，说明了什么？ 延伸思考：实验误差的分析 某实验人员在重复该实验时，发现用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，沉淀物中出现少量放射性的原因是什么？ 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌时，上清液中也有一定的放射性，原因又是什么？ 进一步对子代噬菌体检测结果分析：35S标记的噬菌体这组实验，子代噬菌体中无35S；32P标记的噬菌体这组实验，部分子代噬菌体中含32P。这说明了什么？ 能否说明蛋白质不是遗传物质？ 【模型构建】 1.某研究性学习小组做了两组实验：甲组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌；乙组用3H、35S标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌。经短时间保温、搅拌、离心后，分析放射性情况。若该过程中大肠杆菌未裂解，下列有关说法正确的是（　　） A. 甲组上清液与沉淀物放射性都很强 B. 甲组子代噬菌体的蛋白质与DNA分子中都可检测到3H C. 乙组上清液放射性很强而沉淀物几乎无放射性 D. 乙组子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、35S 学生思考、合作、回答问题： 1. T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,它的头部和尾部的外壳都是由蛋白质构成的，头部含有DNA。 2.T2噬菌体病毒是寄生，它的宿主是大肠杆菌。噬菌体遇到大肠杆菌，首先吸附在大肠杆菌上，接着注入某种物质，在大肠杆菌内生存并繁殖后代，当营养物质被完全消耗了就裂解大肠杆菌，释放出子代噬菌体。开始捕猎下一个目标。 假说1：侵染时仅T2噬菌体的蛋白质进入大肠杆菌； 假说2：侵染时仅T2噬菌体的DNA进入大肠杆菌； 假说3：侵染时仅T2噬菌体的DNA和蛋白质均进入大肠杆菌； 学生讨论、合作： 放射性同位素标记法 1.32P标记DNA，35S标记蛋白质，不能用碳、氢、标记的原因是，DNA和蛋白质都具有这些元素。 2.分两组分别去侵染大肠杆菌。由于仅蛋白质分子中含有S，而P几乎都存在于DNA中，这样就可以把DNA和蛋白质分离开，单独的观察它们的作用。 学生上台完成希沃系统的知识填空：获得35S标记的噬菌体 含32P核苷酸或磷酸盐培养基，含32P的细菌，32P标记的噬菌体（DNA） 不能直接用35S的培养基培养噬菌体，应该用含有放射性的大肠杆菌去培养噬菌体。 学生活动：分小组讨论，演绎推理甲1、乙1、乙2组离心管中的放射情况，完成实验结果的预测。 小组成员根据老师给的提示：从侵染时间、搅拌是否充分等进行讨论 噬菌体浸染细菌时，DNA进入到细菌中，而蛋白质外壳仍留在外面。因此DNA才是真正的遗传物质。 小组讨论合作进行模型构建 甲组：普通噬菌体侵染3H、35S标记的大肠杆菌 已组：3H、35S标记的噬菌体侵染普通的大肠杆菌 学生通过自主阅读从材料中获取信息，根据问题进行思考回答。 通过学生熟悉的动漫，学生很自然的联想到DNA的“定位器”和“蛋白质”的定位器，也能很好的维持学生的兴趣。 准确应用同位素标记法，解决实验的难关 实验设计 精益求精 知识条理 加强理解 验证噬菌体侵染细菌的过程。 赫尔希和蔡斯的实验过程比较复杂，如果整个实验过程全部让学生去设计演绎推理分析2种假设情况下大肠杆菌的放射性，这样难度会很大，会打击学生的学习激情，因此化难为简，先演示一种情况下的放射性，其他3组让学生小组、讨论完成，更能激发学生的积极性 小组上台展示，其他小组可以进行修正和补充 提高学生积极性和课堂参与度。 培养学生的合作探究能力，同时加深对假说演绎的理解和应用
四、烟草花叶病毒侵染实验 【活学活用】 探究RNA是病毒的遗传物质 1.实验的思路和方法是怎样的？ 2.实验的自变量如何控制？减法原理 学生讨论和分析研究实验，提出方案。得出结论：某种病毒的遗传物质为RNA，而蛋白质不是。 运用科学探究过程中实验方法：自变量如何设置与控制 “减法原理”举一反三。
五、探究未知某病毒的遗传物质 【自主探究】 探究未知某病毒的遗传物质 2.研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。新病毒出现后，科研人员首先要确定该病毒的核酸种类和结构类型。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法，回答下列问题。 学生小组合作、讨论： 探究未知某病毒的遗传物质的3种方法：酶解法、侵染法、碱基测定法 检验知识目标达成情况，巩固提高。
思维导图 引导分析“遗传物质”探究的方法 发散思维 科学思维
小结：DNA是主要的遗传物质 蛋白质有没有可能是遗传物质呢？ 【播放视频】朊蛋白 人类库鲁病（笑死）、疯牛病、羊癫疯病的发病原因及致病机理 前后呼应：蛋白质有没有可能是遗传物质呢？ 探索过程中你获得哪些启示？ 归纳与整理信息 理清逻辑关系，构建知识框架 科学结论的获得往往需要科学家们的共同努力 科学与技术之间是相互支持相互促进的 正确的选材和设计实验是成功前提 培养学生分析和总结的科学思维。 培养学生独立思考，质疑真理，开拓创新，勇于探索的科学精神
八、板书设计
DNA是主要的遗传物质
一、格里菲斯:肺炎链球菌的体内转化实验
　　 1.观察实验，提出问题（假说演绎法）
二、艾弗里：肺炎链球菌的体外转化实验
　　 2.根据事实，作出假说
三、赫尔希和蔡斯：噬菌体侵染细菌的实验
　　 3.设计实验，演绎推理
　　 4.实验验证，得出结论
四、烟草花叶病毒侵染实验
五、DNA是主要的遗传物质
(
小组活动三
)
1.某研究性学习小组做了两组实验：甲组用无放射性的T2噬菌体去侵染用3H、35S标记的大肠杆菌；乙组用3H、35S标记的T2噬菌体去侵染无放射性的大肠杆菌。经短时间保温、搅拌、离心后，分析放射性情况。若该过程中大肠杆菌未裂解，下列有关说法正确的是（　　）
A. 甲组上清液与沉淀物放射性都很强
B. 甲组子代噬菌体的蛋白质与DNA分子中都可检测到3H
C. 乙组上清液放射性很强而沉淀物几乎无放射性
D. 乙组子代噬菌体的DNA分子中可检测到3H、35S
(
乙
组
) (
甲组
)
(
探究未知某病毒的遗传物质
)
2.研究发现，一种病毒只含一种核酸(DNA或RNA)，病毒的核酸可能是单链结构也可能是双链结构。新病毒出现后，科研人员首先要确定该病毒的核酸种类和结构类型。以下是探究新病毒的核酸种类和结构类型的实验方法，回答下列问题。
(1)酶解法：通过分离提纯技术，提取新病毒的核酸，加入__________酶混合培养一段时间，再感染其宿主或宿主细胞，若宿主不患病或在宿主细胞内检测不到子代病毒，则新病毒为DNA病毒。
(2)侵染法：将________培养在含有放射性标记的尿嘧啶的培养基中繁殖数代，之后接种_________，培养一段时间后收集子代病毒并检测其放射性。若检测到子代病毒有放射性，则说明该病毒为________病毒。
(3)碱基测定法：为确定新病毒的核酸是单链结构还是双链结构，可对此新病毒核酸的碱基组成和比例进行测定分析。若含T，且______，则说明是单链DNA；若含T，且______，则最可能是双链DNA；若含U，且_______，则说明是单链RNA；若含U，且A=U，则最可能是双链RNA。
(
甲
2
组
)请同学们演绎推理甲1、甲2、乙1、乙2组离心管中的放射情况。
(
甲
1
组
)
(
乙
1
组
) (
乙
2
组
)