3.1核酸是遗传物质的证据教案

第三章 遗传的分子基础
第一节 核酸是遗传物质的证据
（1）噬菌体侵染细菌实验
潘太仲（永嘉碧莲中学）
一、教材分析
在前面的内容中，教科书已经说明了基因在染色体上，讨论了基因与性状的关系。本章进一步阐述基因的化学本质和基因控制性状的分子机理。本节是本章的第一节，既是前两章（孟德尔定律、染色体与遗传）内容的延续，也是本章内容的开端，因此在引入上就要考虑两方面的因素，一是与前两章内容联系起来，成为前两章内容的延续和深入，保证内容的连续性，二能引出本章学习的主要内容或者核心概念。
本课时内容的知识组成和结构
1.染色体的化学组成
2.DNA是遗传物质的间接证据
3.DNA是遗传物质的直接证据之一，噬菌体侵染细菌实验。
二、学情分析
学生已经了解了孟德尔根据豌豆杂交实验提出的遗传因子概念，也系统地讨论了遗传因子所遵循的分离定律和自由组合定律。在此基础上，还学习了染色体是遗传物质载体的假说，明确了基因和性状之间的关系。高中二年级学生有了一定的信息处理能力，能够初步分析科学实验的资料，但是由于遗传物质的本质属于微观分子世界，需要有一定的抽象思维能力和归纳分析能力。
三、教学目标
1．知识目标
①②③说出染色体的化学组成；
指出DNA是遗传物质的间接证据；
概述噬菌体侵染细菌的实验，
2．能力目标
通过噬菌体侵染细菌的实验资料分析，能根据有条理证据得出DNA是遗传物质的合理结论。
3．情感目标
体会实验方法与技术的多样性，能根据已有的知识和体验，针对科学实验，认同DNA是遗传物质的观点，逐步养成质疑、求实的科学态度。
（参照省生物学科教学指导意见中的教学要求，进一步细化）。
四、重点难点
《核酸是遗传物质的证据》的教学重点和难点是噬菌体侵染细菌的实验的原理和过程；本资料分析活动为二手资料分析，教师要引导学生充分关注资料所提供的信息，特别是实验过程示意图的分析，抓住因果逻辑关系，在现象与本质间进行分析，采用多媒体手段，设计问题串组织探究性学习，及时评价。活动中，鼓励学生积极思考，激励学生站在实验者的角度进行分析。在有挑战性的问题面前激发学生的探究欲望，在分析解决问题的过程中获得成功的体验。通过分析实验使学生认识到：DNA是遗传物质。从而认同获得科学结论的基本的方法是实证的方法，并让学生领悟科学的过程和方法，理解科学家关键的实验设计思路是把DNA与蛋白质区分开，单独地去观察DNA和蛋白质的作用。
五、课前准备
①学生准备：复习孟德尔定律、染色体与遗传、预习
②教师准备：多媒体课件（与本科核心问题，问题串）、噬菌体结构模式图、噬菌体侵染细菌的实验示意图、噬菌体侵染细菌过程示意图图表模型、环境设计、评价练习等。
六、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
引入 在前面学习的内容中，我们已经了解了孟德尔根据豌豆杂交实验提出的遗传因子概念，也系统地讨论了遗传因子所遵循的分离定律和自由组合定律。在此基础上，还学习了染色体是遗传物质载体的假说，控制生物性状的基因位于染色体上，明确了基因和性状之间的关系。下面，我们进一步阐述基因的化学本质以及基因控制性状的分子机理。 回忆前两章相关知识。 承上启下
染色体的化学组成成分 ［问题1］基因位于染色体上，研究基因的化学本质应该首先研究染色体的化学组成成分。请问，染色体的化学组成成分时什么？教师提供一张染色体化学组成图片，图片显示出染色体是由DNA和蛋白质组成的，引导学生观察分析。 学生观察分析出染色体的化学成分是：DNA、RNA和蛋白质。 认准目标，有的放矢。
DNA是遗传物质的间接证据 ［问题2］DNA和组蛋白都在染色体行使功能方面起着重要作用，其中到底那种物质是遗传物质？如何解决这个问题呢？根据已经所学的知识推测出遗传物质是什么？然后寻找证据证明自己的推测是否正确。引导学生看书第48页，自学了解DNA是遗传物质的间接证据。教师介绍作为遗传物质必须具备的条件：能够自我复制；能控制蛋白质的合成；携带巨大的遗传信息，并有连续性；能产生可遗传的变异。 学生从以下角度分析：DNA的分布；DNA的含量；DNA的性质。 注重科学研究方法，从一般性上推导出研究思路。
［问题3］如果DNA是遗传物质，用什么方法可以证明这一点呢？ “蛋白质和核酸单独起作用”——如何分离蛋白质和核酸——选择简易材料，化学方法分开——同位素标记。 引导学生从科学研究的一般性的推论。
插入课外资料钱学森堂侄钱永健与两位美科学家共享2008年度诺贝尔化学奖 中新网10月8日电 综合报道，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会于当地时间10月8日11时45分左右(北京时间10月8日17时45分左右)宣布，将2008年度诺贝尔化学奖授予日裔美国科学家下村修(Osamu Shimomura)、美国科学家Martin Chalfie，以及美国华裔科学家钱永健。他们三人在发现绿色荧光蛋白方面作出突出成就。钱永健是华裔化学家，1952年出生于纽约，现为美国科学院院士、医学院院士，美国加州大学圣迭戈分校化学及药理学两系教授，中国著名科学家钱学森的堂侄。他发明多色莹光蛋白标记技术，为细胞生物学和神经生物学发展带来一场革命。他们三人将分享诺贝尔奖金。 [学生思考]看了以上资料，有何启发？可以用荧光标志法，追踪微观分子的来龙去脉。选择简单的生物，将其物质分别标志。一一找出，遗传物质的真相。 增加知识面，引发思考，加强情感教育。
DNA是遗传物质的间接证据之一：噬菌体侵染细菌实验 播放图3-1噬菌体侵染细菌实验示意图。［问题4］噬菌体侵染细菌实验为什么能证明DNA是遗传物质？这个问题分成以下几个小问题：（1）噬菌体侵染细菌实验的实验材料是什么 （2）噬菌体侵染细菌实验时如何进行的？关键方法是什么？（3）噬菌体侵染细菌实验的实验结果如何？（4）32P标记的T2噬菌体侵染细菌，大多数放射性进入宿主细胞的内部，并传递到子代噬菌体，说明了什么？（5）根据实验结果，你能得出什么结论？ 噬菌体结构简单，只有2种物质组成，能够分开，单独地进行研究。本实验的关键方法是同位素标记法。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞，蛋白质外壳没有进入。32P标记的T2噬菌体侵染细菌，大多数放射性进入宿主细胞的内部，并传递到子代噬菌体，说明了DNA能够侵入细菌内部。DNA是遗传物质。 学习科学实验的过程，了解实验材料的选择，过程的设计，实验的结果、实验的结论等。
小结 通过学习，我们了解了染色体是遗传物质的载体，其中DNA是遗传物质。DNA是遗传物质的证据有间接的也有直接的，我们学习了一个证据——噬菌体侵染细菌实验。科学探索的路上还有许多的故事，下一节课我们继续学习DNA是遗传物质的另一个证据。 总结本课，为下一节课做铺垫。
七、知识结构（概念图）或板书设计
第三章 遗传的分子基础
第一节 核酸是遗传物质的证据
1．染色体的化学组成成分
2．DNA是遗传物质的间接证据
3．DNA是遗传物质的直接证据
4．噬菌体侵染细菌实验
（1）实验材料：噬菌体、细菌
（2）实验过程
（3）实验结果
（4）实验结论：DNA是遗传物质。
八、作业设计（略）
（2）肺炎双球菌、烟草花叶病毒
戚玉燕（永嘉永临中学）
一、教材分析
《核酸是遗传物质的证据（第二课时）》是浙科版新课标教材必修2第3章第1节的内容，是在前面学习了有关细胞学基础(有丝分裂、减数分裂和受精作用)、阐明了染色体在亲代和子代遗传中所起的联系作用，并且初步了解DNA是遗传物质基础上来学习的。这节内容还与选修课教材《基因工程》有一定的联系，同时提到了一些在自然科学研究中常用的实验方法，因此这节内容在高中阶段生物科学习中有着重要地位。本文通过肺炎双球菌转化实验证明了遗传物质是DNA。然后教材通过烟草花叶病毒感染烟草的实验，说明有些病毒体内的核酸只有RNA没有DNA，其RNA就是它的遗传物质，从而归纳RNA也是遗传物质。
本节内容在结构体系上体现了人们对科学理论的认识过程和方法，是进行探究式学习的极佳素材。在教学中，通过发挥学生的主体作用，优化课堂结构，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
通过前面的学习，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，了解了生物生殖发育过程，掌握了染色体、蛋白质与DNA的化学组成等相关知识，肺炎双球菌转化实验过程的呈现，本身就充满吸引力，会给学生许多猜想、意外，同时，也就引出一些问题，可利用问题进一步激活学生思维，用讨论激发学生兴趣充分发挥学生的主动性和积极性。
三、教学目标
1．知识目标：①概述肺炎双球菌的转化实验，感悟实验的严密性和逻辑的严谨性。②知道肺炎双球菌转化实验所采用的方法，是目前自然科学研究的主要方法。③简述烟草花叶病毒的感染和重建实验，认同模型是进行科学研究的重要方法。
2．能力目标：①通过肺炎双球菌的转化实验，能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路，训练学生逻辑思维的能力。②通过重演科学家发现核酸是遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
3．情感目标：①通过总结核酸是遗传物质的科学探索过程，学习科学家善于总结他人经验、在工作中互相合作，严谨求实的科学态度以及对真理追求不懈的科学精神。②遗传物质主要是DNA，也有RNA，强调了生命的物质性，树立辩证唯物主义世界观。③认同科学与技术的关系，二者相互促进，相辅相成。
四、重点难点
1．教学重点：1．肺炎球菌的转化实验的原理和过程。2．学会科学研究的方法。
2．教学难点：1．肺炎球菌的转化实验的原理和过程。2．学会科学研究的方法。
3．教学策略：采用问题驱动学习的理念，引导学生深入分析问题、解决问题、建构知识、突出重难点；通过多媒体课件等直观手段，易化学生对知识点的理解，突破重难点。
五．课前准备：多媒体课件等
六．教学过程
流程 教师活动 学生活动 教学意图
复习导入 上节课，我们纵观历史，看到了一段艰辛而又漫长的，寻求遗传物质的历程，今天，我们“站在巨人们的肩膀上”看到遗传物质是什么？①噬菌体侵染细菌的实验中，科学家运用了那些技术？②通过此项技术表明赫尔希的研究思路是什么？这节课，我们再去体会这段历史中另外科学家的经典实验。 思考回答：DNA思考回答：放射性同位素标记技术回答：把DNA和蛋白质完全分开，单独观察它们的作用。 通过对前面所学知识的回忆和总结，为下面引入遗传物质做铺垫
引导探讨 （二）肺炎双球菌的转化实验1实验材料介绍此菌可感染人和老鼠，顺便解释“败血症”，接下来多媒体课件R菌和S菌的不同之处，强调荚膜的存在才使得S菌表现出毒性。2实验过程多媒体展示肺炎双球菌的四组转化实验并提出问题：①预测第一组和第二组实验结果会怎样？为什么？②第三组的“加热杀死”是什么意思？加热的温度控制在多少度？教师指出加热的温度一般不超过90度，杀死是指S菌失去了感染能力，但里面的遗传物质并没有被破坏。③第四组实验里活的S菌是怎么来的？④提取出的S菌的后代仍然是S菌，这说明什么？⑤究竟是什么物质使R菌转化为有毒的S菌？教师多媒体显示格里菲思的猜测：在加热杀死的S菌中必然存在某种“转化因子”使R菌转化为有毒的S菌⑥如果你是当时的一位科学家，为了弄清楚这种转化因子到底是什么物质，你该如何设计这个实验？引入美国科学家艾弗里和他同事们的工作，课件显示他们的实验设计和观察到的结果，引导学生分析：①你观察到了什么实验现象？②加入DNA以后所有的R菌都能转化吗？这说明什么？教师补充转化的效率其实是比较低的。③DNA水解物是什么？解释是加入DNA酶，把DNA降解脱氧核苷酸，说明只有完整的DNA才能发生转化作用。④艾弗里的实验说明什么？⑤艾弗里的实验思路和研究成果对我们有什么启示？ 回答第一组小鼠不会死，因为R菌没有毒性，第二组小鼠会死，因为S菌是有毒性的。积极思考得出S菌应该是由活的R菌转化而来的。思考作答：说明这种转化是可以遗传的。思考讨论学生思考讨论，提出自己的实验设计思路。用S型细菌的DNA与R型细菌混合可以得到S型细菌。从课件中得出并不是所有的R菌都能转化成S菌。DNA是遗传物质，蛋白质等其它物质不是遗传物质。分析比较得出关键思路在于把DNA和蛋白质分开来，单独观察它们的作用。进一步总结归纳出科学探究要有科学思路，要善于总结他人经验 引入本节课的第一个关键实验。激发学生科学探究的热情让学生沿着科学发展的轨迹观察问题，发现问题，提出问题并进一步分析问题。 培养学生科学思维和科学探究的能力培养学生分析问题，归纳结论的能力 培养学生分析问题，归纳结论的能力
进一步探究 问题:遗传物质都是DNA吗？（三）烟草花叶病毒的感染和重建实验投影：烟草花叶病毒相关知识。引导：学生模拟噬菌体侵染细菌实验设计实验方案证明RNA也是遗传物质。通过烟草花叶病病毒感染烟草的实验，得出除了DNA之外，有些病毒体内的RNA是该病毒的遗传物质。 思考讨论学生思考，写出自己的实验设计方案。 树立辩证唯物主义世界观
归纳总结 细胞生物遗传物质是DNA非细胞生物的遗传物质是DNA或RNA，所以说DNA是绝大多数生物遗传物质，只是某些病毒的遗传物质，即核酸是生物的遗传物质。
七、板书设计：
一、间接证据
二、直接证据
（一）噬菌体侵染细菌的实验
（二）肺炎双球菌的转化实验
1材料：R菌，S菌，小鼠
2过程：① R，没死
②S，死
③S（加热杀死），没死
④R＋S(加热杀死)，死
3结论：“转化因子”存在，使R菌转化为S菌
艾弗里：分离，单独转化
结论：DNA才是遗传物质
（三）烟草花叶病毒的感染和重建实验：
结论：RNA是遗传物质
三、核酸是生物的遗传物质
细胞生物：DNA
非细胞生物：DNA或RNA
八．作业设计
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