高中生物《核酸是遗传物质的证据》教案2 浙教版必修2.docx

高中生物《核酸是遗传物质的证据》教案2 浙教版必修2.docx

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高中生物《核酸是遗传物质的证据》教案2浙教版必修2

2019-2020年高中生物《核酸是遗传物质的证据》教案2浙教版必修2

一、教学目标

1.知识目标

（1）概述噬菌体侵染细菌的实验

（2）概述肺炎双球菌的转化实验

（3）简述烟草花叶病毒的感染和重建实验

2．能力目标

（1）分析证明DNA是遗传物质的实验设计思路，提高逻辑思维的能力。

（2）用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验，说明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。

3．情感目标

学习科学家严谨细致的工作作风和科学态度以及对真理不懈追求的科学精神，进一步激发学生辩证唯物主义世界观的树立。

二、重点和难点

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。

教学难点

（1）肺炎双球菌转化实验的原理和过程。

（2）如何理解DNA是主要的遗传物质。

三、教学程序

教学

环节

教师

活动

学生

活动

设计

意图

创设情境，导入新课

【展示资料】

资料一：

19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了生物的形状是由遗传因子（基因）所控制的

资料二：

20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了基因位于染色体上

资料三：

20世纪中期，科学家发现，染色体主要由蛋白质和DNA成分

【Q】在染色体上行驶遗传因子功能的到底是哪一成分呢？

【过渡】让我们跟着科学家的脚步一起来探究一下生物体内的遗传物质【展示与实验有关科学家的照片】

根据资料所创设的情境，学生进行讨论。

可能的回答：

蛋白质、DNA?

染色体、DNA和蛋白质这些名称在日常的生活中经常听到。

这些物质对现在的我们来说既熟悉又陌生。

因为在现实生活中无法亲眼看到，所以结合学生前两章的遗传学知识来导入本课。

通过创设情境的方式，激发学生的求知欲。

引导探索

一、肺炎双球菌实验

1、介绍肺炎双球菌

【展示肺炎双球菌图片】

S：

它的菌落光滑（smooth）,菌体有多糖类的胶状荚膜，是有毒性的球型菌，能使人患肺炎或使小鼠患败血症。

通常不能被宿主的正常防御机构破坏，因而影响宿主感染。

R：

它的菌落粗糙（rough），菌体无荚膜，是无毒性的细菌。

2、实验过程

【播放实验动画】

A组：

给小鼠注射R型活菌到体内，小鼠不死亡

B组：

将有毒性的S型活菌注射到小鼠体内，小鼠死亡

C组：

将加热杀死后的S型活菌注射到小鼠体内，小鼠不死亡

【Q】将加热杀死后的S型活菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，将会出现什么情况呢？

D组：

将加热杀死后的S型活菌和R型活菌混合注射到小鼠体内，小鼠死亡

3、实验分析

①对比A、B组实验现象，说明了什么？

S型活菌使小鼠死亡

②D组小鼠为什么会死亡？

由于体内活的S型细菌的作用

③活的S型菌是如何出现的呢？

活的R型菌转变为活的S型菌

④是什么物质导致活R型菌转变为S型菌的？

加热杀死的S型细菌中的某些物质，使R型菌变成了S型菌。

⑤如果你是当时的格里菲斯，你将会对实验做出怎么样的推断呢？

已经被加热杀死的S型细菌汇总，必然含有某种“转化因子”，能讲无毒的R型细菌转化为有毒性的S型细菌

二、寻找转化因子

1、【实验设计】

如果你是当时的科学家，你应该会设计怎么样的实验来证明：

转化因子是什么物质呢？

质样究二个__________________________________________________________________________________________________________________________？

【Q】你觉得要找出转化因子，最关键的设计思路是什么？

提示：

①性状是由染色体上的基因控制的

②那转化因子到底是组成染色体的蛋白质还是DNA？

把各种化合物分开，单独观察，确定唯一变量

【Q】针对这个实验，你的设计方法将是怎么样的呢？

把由S型细菌中分离、提取出的各种成分，单独作用于R型细菌。

提出问题：

S型菌种什么是转化因子？

实验材料：

两种类型的肺炎双球菌

作出假设：

设计实验

预期结果

2、【艾弗里实验】

A组：

S型活菌的DNA+R型菌→R型+S型

B组：

S型活菌的蛋白质\多糖荚膜+R型菌→R型

C组：

S型活菌的DNA+DNA酶+R型菌→R型

【Q】对比各组发现只有混合了S型菌DNA的组才能使R型菌发生转化，这说明了什么呢？

DNA才是转化因子

同时在实验过程中，如果提取的DNA越纯的话，那么其转化效率也就会越高。

但是艾弗里提取的DNA纯度最高时，还混有0.02%的蛋白质，于是有人怀疑有没有可能是这0.02%的蛋白质为转化因子呢？

三、噬菌体侵染细菌实验：

1、实验材料

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒。

T2噬菌体侵染细菌后，就会在自身遗传物质的作用下，利用细菌的物质进行大量的繁殖。

T2噬菌体分为蛋白质的外壳以及DNA

2.实验方法和步骤

【Q】他们采取当时的一种新技术，放射性同位素标记法。

那标记在那种元素上，才能将蛋白质和DNA区分开来呢？

T2噬菌体DNA的组成元素：

C、H、O、N、P（标记32p）

T2噬菌体蛋白质的组成元素：

C、H、O、N、S（标记35s）

3.实验过程

用带35S的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。

用带35P的T2噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。

用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。

【Q】噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？

子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？

噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。

DNA是自我复制形成的，蛋白质是在DNA指导下合成的。

【小结】证明了DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。

结论：

DNA是遗传物质，蛋白质不是。

四、烟草花叶病病毒感染烟草的实验

教师提供给学生烟草花叶病病毒相关知识，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质

学生对实验结果进行猜测

。

学生结合肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验进行分组讨论、设计实验方案，进行实验探究；然后汇报交流实验方案和实验现象、分析原因。

 通过实验激发学生的求知欲，使其非常想知道实验结果，可以达到活跃课堂气氛的目的

培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。

归纳

总结

大多数生物以DNA为遗传物质，少数生物以RNA为遗传物质，所以核酸是一切生物的遗传物质，DNA是主要的遗传物质。

蛋白质不是遗传物质。

学生分析、讨论：

DNA是主要的遗传物质

培养学生分析、总结的能力。

培养学生自主学习的能力。

拓展

升华

如果你是科学家，请利用下列材料设计实验探究烟草花叶病毒的遗传物质。

材料：

两种类型的烟草花叶病毒（A型和B型）、RNA酶和蛋白酶，其他材料可以任取

提示：

已知烟草花叶病毒主要成分为RNA和蛋白质，A型花叶病毒感染植物后出现A型病症，B型花叶病毒感染植物后出现B型病症

   学生结合所学知识进行分析，以加深对所学知识的理解和应用。

   培养学生应用知识解决实际问题的能力。

2019-2020年高中生物《核酸是遗传物质的证据》教案5浙教版必修2

教学过程：

流程

教师活动

学生活动

设计意图

设疑引入

1、俗话说“龙生龙，凤生凤，老鼠生的儿子会打洞”。

这句话显示生物的基本特征之一──遗传。

那么什么是遗传物质呢？

2、科学家是怎么知道DNA是遗传物质的呢？

从而引出经典实验——肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验。

1、学生根据以往的生物学知识以及从媒体上获取的信息都会回答：

是DNA。

2、学生阅读课本。

引入实际问题，创设问题情景，激发学生的探究欲望。

一、经典实验

（一）肺炎双球菌的转化实验

（二）噬菌体侵染细菌的实验

（三）烟草花叶病病毒感染烟草的实验

1、教师用多媒体分别展示肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验、烟草花叶病病毒感染烟草的实验3个经典实验过程的图片。

2、教师针对学生的描述加以完善和补充，将实验的过程表格化或图示化，用多媒体展示。

3、教师针对每一实验各出一组思考题，用多媒体展示

4、教师深入小组成员中参与讨论。

5、教师提供学生烟草花叶病病毒相关材料，引导学生设计实验方案证明RNA也是遗传物质（该部分内容参见后面的附注）。

1、学生观察用语言描述实验过程。

2、学生观察、分析、讨论。

3、学生结合肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌的实验进行分组讨论、设计实验方案，进行实验探究；然后汇报交流实验方案和实验现象、分析原因，最后归纳小结得出结论，最终转化为自己设计实验的基础。

1、培养学生的语言组织能力。

2、培养学生观察能力和分析问题的能力。

3、培养学生处理信息和归纳总结能力

4、培养学生合作精神。

5、培养学生探究问题与设计实验的能力及创新意识。

二、DNA是主要的遗传物质

教师让学生根据以上实验思考问题：

①以细菌或病毒作为实验材料具有哪些特点？

②分析作为遗传物质应具备哪些特点？

③分析不同生物的遗传物质是什么？

学生观察、分析、讨论

培养学生分析、观察、总结能力。

三、课堂巩固

请学生思考并回答教材课后习题。

学生结合所学知识进行分析，以加深对所学知识的理解和应用。

培养学生应用知识解决实际问题的能力。

四、课堂小结

1、引导学生归纳本节课知识要点。

2、教师用多媒体展示本节课板书（黑板上有知识框架）

学生归纳知识要点，整理课堂知识结构。

培养学生自主学习的能力。

附注：

《核酸是遗传物质的证据》相关实验问题式探究

1肺炎双球菌转化实验：

1.11928年，英国科学家格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行转化实验。

实验步骤如下表：

实验过程

结果

第一步

无毒性的R型活细菌注射到鼠体内

鼠不死亡

第二步

有毒性的S型活细菌注射到鼠体内

鼠死亡

第三步

加热杀死的S型细菌注射到鼠体内

鼠不死亡

第四步

无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内

鼠死亡，并且从鼠体内分离出有毒性的S型活细菌，其后代也有毒性。

（1）实验先进行第一、二步的目的是什么？

可否直接进行第四步？

第一、二步起对照作用，证明R型细菌和S型细菌的作用，同时可排除使小鼠死亡的其他原因。

因此，不能直接进行第四步。

（2）用“条件──结果”分析法，分析第一、二步说明什么？

第二、三步说明什么？

第三、四步说明什么？

“条件──结果”分析法就是根据实验步骤不同的条件导致不同的实验结果进行结论性表述。

第一、二步说明了R型细菌不具有致死性，S型细菌具有致死性；第二、三步说明了死亡的S型细菌不具有致死性；第三、四步说明了R型活细菌与S型死细菌混合培养后产生了S型活细菌，并且这种转化的性状可以遗传。

（3）该实验有无证明DNA是遗传物质？

该实验的结论是什么？

该实验不能证明DNA是遗传物质。

其结论是S型细菌中有一种转化因子能使R型活细菌转化为S型活细菌。

1.21944年，美国的科学家艾弗里和他的同事进行了确定转化因子的实验，并获得了成功。

实验步骤如下图：

（1）实验过程中①②③④步说明了什么？

⑤⑥⑦步说明了什么？

实验过程中①②③④步说明了从S型细菌提取的多糖、脂质、蛋白质、RNA，分别与R型活细菌混合培养后只产生R型活细菌；⑤⑥⑦步说明了从S型细菌提取的DNA与R型活细菌混合培养，少数R型活细菌转化为S型活细菌，转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型细菌。

（2）艾弗里等人发现，通过1～7的实验步骤并不严密，仍不足以完全说明DNA是转化因子即是遗传物质，为此他们又设计了⑧，用DNA酶处理DNA，使其水解，结果在培养R型活细菌的培养基中没有发现S型细菌。

这组实验的必要性是什么？

这组实验的必要性在于：

是DNA本身，而不是DNA的碎片或化学组成单位使细菌发生了转化。

（3）实验最关键的设计思路是什么？

设计思路是将DNA与多糖、脂质、蛋白质、RNA分开，分别与R型活细菌混合培养，直接、单独地观察它们的作用。

（4）通过上述实验，能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质吗？

通过上述实验证明了DNA在细菌转化中起到了关键作用，是遗传物质，但证明不出DNA是“主要”的遗传物质；能证明蛋白质不是遗传物质。

2噬菌体侵染细菌的实验：

1952年赫尔希和沙斯设计了一个巧妙实验。

实验步骤如下表：

实验过程

结果

标记

侵染

搅拌

第一组

用35S标记了一部分噬菌体

用被标记的两种噬菌体分别去侵染未被标记细菌

上清液的放射性很高沉淀物的放射性很低

细菌内新形成的噬菌体中没有检测到35S

第二组

用32P标记了另一部分噬菌体

上清液的放射性很低沉淀物的放射性很高

细菌内新形成的噬菌体中检测到32P

注：

上清液为重量较轻的噬菌体；沉淀物为被感染的大肠杆菌。

（1）该实验用了什么方法？

在什么探究中还用过此方法？

用同位素标记法。

如光合作用中鲁宾和卡门研究氧气来自于水的实验。

（2）用35S、32P标记物质的理论基础是什么？

能否用14C和18O进行标记？

用35S、32P标记是因为DNA中P的含量多，蛋白质中P的含量少；蛋白质中有S而DNA中没有S。

由于DNA和蛋白质中均含有C和O两种元素，故不能用14C和18O进行标记。

（3）如果实验用上述方法进行，测试的结果如何？

表明了什么？

用带35S的噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体都不带标记。

用带32P的T2噬菌体侵染细菌，产生的新的噬菌体带标记。

用35P标记蛋白质的噬菌体侵染后，细菌体内无放射性，即表明噬菌体的蛋白质没有进入细菌内部；而用32P标记DNA的噬菌体侵染细菌后，细菌体内有放射性，即表明噬菌体的DNA进入了细菌体内。

（4）噬菌体在细菌体内的增殖是在哪种物质的作用下完成的？

子代噬菌体的蛋白质和DNA分别是怎样形成的？

由实验过程分析可知：

噬菌体是在自身DNA的作用下在细菌体内完成增殖的。

DNA是自我复制形成的，蛋白质是在DNA指导下合成的。

（注：

噬菌体侵染细菌的过程：

吸附→注入DNA→复制子代噬菌体的DNA和合成子代噬菌体的蛋白质→组装子代噬菌体。

）

（5）此实验的指导思想是什么？

指导思想是将DNA与蛋白质分开，分别去感染细菌，直接、单独地观察它们的作用。

（6）此实验证明DNA具备遗传物质的哪些特性？

实验的结论是什么？

证明了DNA能自我复制，具有连续性；能指导蛋白质的合成。

结论：

DNA是遗传物质，蛋白质不是。

3病毒的重新构建和侵染的实验──证明RNA是遗传物质

3.11957年，格勒（Girer）和施拉姆（Schramm）的实验。

烟草花叶病毒（简称TMV），它的基本成分就是蛋白质和RNA。

格勒和施拉姆作了如下实验：

①用石炭酸处理这种病毒，把蛋白质去掉，只留下RNA，再将RNA接种到正常的烟草上，结果发生了花叶病；②如果用蛋白质部分侵染正常烟草，则不发生花叶病。

此实验的结论是什么？

此实验的结论是RNA起着遗传物质的作用，而蛋白质不是遗传物质。

3.2以后有人将车前草病毒（HRV）与烟草花叶病毒（TMV）的RNA、蛋白质分离、组合，分别进行实验，进一步明确RNA也是遗传物质。

实验步骤如下：

①用车前草病毒（HRV）与烟草花叶病毒（TMV）分别感染烟草叶片出现两种不同病斑，如示意图（a）、（b）。

②用烟草花叶病毒（TMV）的蛋白质外壳去侵染烟草叶片。

③用车前草病毒（HRV）的RNA去侵染烟草叶片。

④将车前草病毒（HRV）的RNA与烟草花叶病毒的蛋白质结合在一起，形成一个类似“杂种”的新品系，用它进行侵染实验。

（1）根据所学知识分析实验过程②③④步的结果是什么？

画示意图。

过程2的结果是蛋白质不是遗传物质，用其单独侵染不会使烟草叶片致病，如示意图（c）；过程3的结果是用车前草病毒（HRV）的RNA去侵染烟草叶片，则RNA会在寄主细胞中复制并产生大量车前草病毒（HRV），使烟草叶片致病，病斑如示意图（d）；过程4的结果是用“杂种”病毒侵染烟草叶片致病，病斑如示意图（e）。

（2）上述“杂种”病毒繁殖的后代是那种病毒？

画一个该病毒的示意图。

“杂种”病毒繁殖的后代是车前草病毒（HRV），如示意图（f）。

（3）艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验选用了结构十分简单的生物──细菌或病毒。

以细菌或病毒作为实验材料具有哪些特点？

以细菌或病毒作为实验材料是因为①它们的个体很小，结构简单，容易看出因遗传物质改变导致的结构和功能的变化；细菌是单细胞生物，病毒无细胞结构且只有核酸和蛋白质外壳；②繁殖快，便于实验操作，且在较短的时间内观察到实验结果。

（4）结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验，分析作为遗传物质应具备哪些特点？

作为遗传物质应具备以下特点：

能够精确的复制自己；能够指导蛋白质的合成，从而控制生物的性状和新陈代谢；具有储存遗传信息的能力；结构比较稳定等。

（5）结合格利菲思、艾弗里、赫尔希与格勒等人的实验，分析不同生物的遗传物质是什么？

对于具有DNA的生物体（包括真核细胞、原核细胞和只有DNA的病毒）以DNA为遗传物质；对于只含有RNA的病毒来说RNA是遗传物质。

所以说，绝大多数生物的遗传物质是DNA，少数是RNA。

DNA是主要的遗传物质。