重庆市高一生物必修二 第三章第一节《DNA是主要的遗传物质》全套教案.docx
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重庆市高一生物必修二第三章第一节《DNA是主要的遗传物质》全套教案
3.1DNA是主要的遗传物质
一、教材分析
本节课选自人教版必修二第三章第一节，新课程标准对应的要求是：
概述多数生物的基因是DNA分子的功能片段，有些病毒的基因是在RNA分子上。
主要内容包括：
“对遗传物质的早期推测”、“肺炎双球菌转化实验”、“噬菌体侵染细菌的实验”。
本节课是在有丝分裂、减数分裂和受精作用、染色体在前后代遗传中所起的联系作用以及染色体的主要成分是DNA和蛋白质的基础上进步探究基因的本质，同时也是本章节后面知识的基础。
这一节在高考中，多以选择题的形式出现，属于重点内容。
二、学情分析
本节课授课对象是高一年级学生，本章之前学生已经学过有丝分裂，减数分裂，受精作用，学习过遗传规律的知识、染色体的基本结构组成以及基因与染色体的关系等知识，为学习本节内容做了很好地铺垫。
同时学生在抽象逻辑思维、辩证思维、创造思维方面都有了较大的发展，但由于本节课内容比较抽象，因此在教学中教师需要引导学生自主探究，并通过创设大量的问题情境,进行启发式教学,来激发学生的学习兴趣和进一步培养他们的能力。
三、教学目标
（1）知识目标
1.简述“DNA是主要遗传物质”探索历程。
2.阐明证明DNA是遗传物质的三个经典实验的过程和原理，学会分析实验中表现出的各种实验现象，从而根据实验得出DNA是遗传物质的结论。
（二）能力目标
尝试重演科学家发现DNA是主要遗传物质的过程，学会科学研究的方法和实验设计的基本步骤。
（三）情感目标
体验人类对遗传物质的探索历程，认同科学认识是不断深化、不断完善的观点，形成实事求是的科学态度和对真理不懈追求的科学精神。
四、教学重难点
（一）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。
（二）教学难点
噬菌体侵染细菌实验的原理和过程。
五、教学方法
探究式、启发式教学法、直观展示法、小组合作学习法。
六、课前准备
（1）教师准备
制作教学课件、布置课后作业。
（2）学生准备
回顾前面学习过的遗传相关知识、预习课本。
七、教学过程
教学内容及时间
教学行为
学生行为
设计意图
导入
【展示】几组亲子图片。
【提问】着四幅图亲子代之间都有什么特点？
点评学生的答案，讲述：
图片中亲子代之间以及子代之间形状存在相似性，表明性状可以从亲代传向子代，这就是遗传。
【设疑】控制遗传性状的物质究竟是什么？
引出本节课内容探究一下遗传物质的本质。
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结合图片引入生活中的例子，创设情境，激发学生的兴趣，引入新课。
遗传历程和肺炎双球菌实验
1.【引导回顾】19世纪到20世纪初，科学界关于遗传的探究历史：
19世纪中叶，孟德尔提出了“性状是有遗传因子控制的；
19世纪末，观测到了减数分裂和受精作用中染色体的行为；
20世纪初，萨顿提出“基因在染色体上”，此假说后被摩尔根证明；
20世纪中期科学家发现染色体由DNA和蛋白质构成。
【阐述】那时候科学家们就想遗传物质“基因”到底是DNA还是蛋白质，但是不管是DNA还是蛋白质人们认为遗传物质应该要具备以下条件：
①在细胞生长和繁殖过程中能够精确地自我复制、具有连续性。
②指导蛋白质合成，控制生物的性状和新陈代谢。
③具有储存巨大数量的遗传信息的潜在能力。
④分子结构稳定性，能够发生可遗传的变异。
一一【解释】为什么遗传物质要具有上面的条件。
【提问】根据上面谁的遗传物质应该具有的条件，你认为当许多科学家相信遗传物质是蛋白质的理由是什么？
点评学生的答案，进行解答蛋白质作为遗传物质可行的条件，并说明蛋白质不具备当遗传物质的而条件，比如：
蛋白质不稳定、没发现蛋白质的复制现象等等。
【设疑】那后来科学家们怎么把目光转向了DNA呢？
讲述：
科学家们发现同一生物体中的各种细胞中蛋白质相差很大，但DNA含量却很相似，而且DNA是大分子，所以有些科学家开始探讨遗传物质会不会是DNA呢，并进行了实验研究。
讲述：
1928年格里菲思进行了肺炎双球菌的转化实验是以小鼠以及两种类型的肺炎双球菌，即S型细菌和R型细菌为实验材料。
【展示】S型细菌和R型细菌的图片
【阐述】S型细菌和R型细菌的区别
【展示】肺炎双球菌的四组实验
【阐述】分别阐述四组的实验步骤和实验现象，并说明格里菲思从第四组实验小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌
【提问】第一组和第三组的小鼠不死亡，应该说第四组的小鼠也不死亡，但是结果相反，小鼠死亡了，说明了什么问题？
点评学生的答案，解答小鼠体体内有活的S型细菌，说明格里菲思确实从第四组实验小鼠体内分离出了有毒性的S型活细菌。
【提问】S型活细菌怎么得来的?
点评学生的答案，解答：
是由无毒的R型细菌在与有毒的S型细菌混合后，转化为了有毒性的S型活细菌，使小鼠患败血症而死亡。
并向学生说明S型菌失去生命力，但DNA并未失去活性，它可以转化到其他活的肺炎双球菌中。
【阐述】格里菲思的结论。
回顾学过的遗传知识
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思考回答
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引领学生回顾遗传探究历程，有利于学生形成较系统的遗传知识，并为讲本节课内容坐下铺垫。
通过结合图片和采用问题渐进式教学，有利于学生对第一经典实验的理解，同时激发了学生的思考，培养了学生分析问题的能力。
艾弗里证明DNA是遗传物质的实验
讲述：
从格里菲思的实验中我们知道存在这样的“转化因子”但并不知道这个转化因子是什么物质，所以在格里菲思实验的的基础上艾弗里和他的同事设计了另外一个实验，以探知这个转化因子到底是什么。
【分组提问】如果你处于当时的时代背景下，你如何设计实验探知“转化因子”到底是什么物质？
简述大概思路
点评学生答案，阐述艾弗里设计实验的思路：
把S型活细菌的物质进行提纯和鉴定，并将这些提纯物分别与R型菌进行混合培养，看最终哪个提纯物可以将R型细菌转化为有毒的S型活细菌，即可证明提纯物。
【展示】艾弗里验证DNA是遗传物质实验的过程图解
【提问】从实验图解中你得到了哪些信息？
点评学生的答案，解答：
从图解中可以得出R型活细菌只有与S型活细菌DNA才能转化出有毒性的S型活细菌。
说明细菌之间的转化效率是比较低的，所以S型活细菌DNA与R型活细菌混合培养出现了多数的R型活细菌和少数的S型活细菌的结果，且DNA的纯度越高，转化就越有效。
【提问】为什么加入了DNA酶，S型活细菌DNA与R型活细菌中不出现S型活细菌？
点评学生答案，并进行解答。
【提问】根据以上的实验结果你得出了什么结论？
点评学生的答案，【阐述】根据以上的实验结果艾弗里得出的实验结论：
DNA才是R型细菌产生稳定遗传变化的遗传物质。
【提问】如果你是当时的而一位科学家，你认为这个实验最困难或者最关键在哪里呢？
引导学生回答并点评，解答最困难的是：
如何将各种物质彻底地分离开，从而单独地观察它们的作用。
讲述：
当时因技术有限，无法得到完全纯的DNA，艾弗里所提取出的DNA纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此仍有人对艾弗里实验结论表示怀疑。
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小组合作进行思考回答
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采用小组合作学习法，进一步激发了学生的思考能力，提高了学生分析实验现象的能力。
培养了学生之间的合作精神。
实验研究——T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验
讲述：
在艾弗里试验之后，有许多支持艾弗里观点的人，就一直寻找一种这样的生物材料——结构和物质组成更简单，且它的蛋白质和DNA是完全分离的。
【设疑】动植物中有没有这样的生物材料呢？
【阐述】动植物中不存在着这样的材料，所以科学家们把目光投向了病毒，1952年，赫尔希和蔡斯找到符合实验要求的生物材料——T2噬菌体，利用T2噬菌体做噬菌体侵染细菌的实验。
【设疑】那什么是噬菌体呢？
解答病毒包括：
植物病毒、动物病毒、细菌病毒，植物病毒的寄主细胞为植物细胞，以此类推，细菌病毒的记住细胞是细菌，T2噬菌体是细菌病毒中的一种。
【展示】T2噬菌体的结构图片
【提问】从图片中可以看出T2噬菌体结构、组成上有什么特点？
点评学生的答案，解答：
T2噬菌体是一种专门寄生于大肠杆菌体内的病毒，它的结构简单，且它的头部和尾部都是由蛋白质组成，头部内含有DNA，DNA和蛋白质是完全分开的。
由此说明它符合作为要探究的实验材料。
讲述:
T2噬菌体是细菌病毒，是寄生生物，不能独立生活，必须在宿主细胞内完成它的全部代谢过程。
【设疑】那T2噬菌体是如何繁殖的呢？
【展示】T2噬菌体的繁殖过程图解
向学生简单介绍T2噬菌体侵染噬菌体并进行繁殖的过程。
讲述:
由于病毒的一些行为是无法观察到的，所以在噬菌体侵染细菌的实验过程中，就需要一种实验方法来帮助我们理解噬菌体的行为。
【提问】那是什么实验方法呢？
点评学生的答案，解答：
同位素标记法。
【提问】回忆蛋白质和DNA基本的元素组成，思考同位素标记到底要标记什么元素呢？
点评学生的答案，对比蛋白质与DNA的元素组成说明是标记的是DNA中的P和蛋白质中的S，P标记为32P，S标记为32S。
【提问】如何对噬菌体进行标记？
能不能像标记动植物身体中的元素一样，直接放入含有相应放射性标记的培养基中进行培养？
点评学生的答案，解答：
不能，因为噬菌体完全寄生，不能独立生活。
因此，我们要标记噬菌体首先要培养被标记的宿主。
【阐述】为获得被标记的噬菌体：
第一步，首先分别在含32P和35S的培养基中培养大肠杆菌。
第二步再分别用上述含被标记的大肠杆菌的培养基中培养噬菌体，从而获得了含放射性32P和35S的噬菌体。
【设疑】实验材料已经获得，那实验过程到底是怎么样子的呢？
【展示】T2噬菌体做噬菌体侵染细菌的实验的图解
【阐述】赫尔希和蔡斯做了两组实验，首先来看第一组。
用被标记为35S的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，经过短时间的保温后，在这个时间段内，噬菌体对大肠进行侵染，即吸附大肠杆菌并进行它的繁殖。
然后用用搅拌器进行搅拌，并离心。
【分组提问】搅拌的目的是什么？
离心的目的又是什么？
引领学生回答，点评学生的答案，并进行解答。
【阐述】第一组离心后发现上清液的放射性很高，沉淀物放射性很低。
【逐一提问】蛋白质外壳是在上清液还是大肠杆菌是在上清液？
蛋白质外壳是在上清液，想想这一结果说明了什么？
引领学生回答，点评学生的答案，并进行解答：
说明蛋白质外壳没有进入到细菌中。
【提问】如果蛋白质外壳没有进入到大肠杆菌中，为什么沉淀物还含有少量放射性呢？
点评学生的答案。
解答：
搅拌、离心时噬菌体的外壳没有被彻底的分离，即仍有部分噬菌体吸附在大肠杆菌上，所以沉淀物才会出现少量的放射性。
【阐述】第二组实验过程。
第二组离心后发现上清液的放射性很低，沉淀物放射性很高。
【分组】逐一提问：
蛋白质外壳是在上清液还是大肠杆菌是在上清液？
蛋白质外壳是在上清液，想想这一结果说明了什么？
引领学生回答，点评学生的答案，并进行解答：
说明DNA进入到大肠杆菌中。
【提问】为什么上清液中还含有少量放射性？
点评学生的答案。
解答：
存在两种可能，一是离心时间过早，有些噬菌体还没来得及把DNA注入到大肠杆菌中就被分离了；二是离心时间过晚，一部分大肠杆菌已经被裂解，噬菌体跑到上清液中去了。
【阐述】得到第二组实验结果后，赫尔希和蔡斯将沉淀物中的大肠杆菌进行分离培养，结果发现子代噬菌体仍然具有发射性，即从中能检测到32P。
【提问】这说明DNA在亲子代之间是具有什么特点？
点评学生的答案，解答：
具有连续性
【阐述】赫尔希和蔡斯的实验结论：
DNA才是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。
【引领】学生回顾三个经典实验说明DNA具备了作为遗传物质的条件。
讲述：
从1928年格里菲思的肺炎双球菌实验到1944年的艾弗里实验，再到1952奶奶的赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染实验，前后经历了24年的时间，人们才完全确信了DNA才是遗传物质
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先细讲实验材料的知识点，后再展开实验的讲解，有利于学生对知识点的理解
以提问问题和展示图片的方式进行层层渐入，有利于学生对抽象知识点的理解。
进一步激发了学生的探知欲望，培养了学生之间的合作精神以及提高了分析问题的能力。
另一遗传物质——RNA
【设疑】生物界所有的遗传物质都是DNA吗？
【展示】被感染烟草花叶病毒的烟草花叶与正常烟草花叶病毒的图片。
【阐述】研究发现烟草花叶病毒中并不存在DNA。
只存在RNA和蛋白质。
从烟草花叶病毒中提取的蛋白质不能使烟草感染病毒，但是从中提取的RNA可以。
因此说明RNA也是遗传物质。
【总结】原核生物和真核生物的遗传物质是DNA，多数病毒的遗传物质是DNA，少数病毒的遗传物质是RNA。
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通过提问引入知识点，有利于对知识点的接纳以及在知识点之间进行转换。
总结
1.根据板书回顾本节课的内容。
回顾本节课内容
梳理本节课内容，有利于学生形成系统的知识脉络。
八、板书设计
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