DNA是生物遗传物质教案设计

时间:2021-08-31

  生物遗传物质是篇一:DNA是生物的遗传物质

  DNA是生物的遗传物质(第二课时)教学目的:理解“T2噬菌体侵染细菌实验”的设

  计思路和原理,正确把握“DNA是主要遗传物质”的含义。教学重点:T2噬菌体侵染细菌实验的思路。

教学方式:主要采用问答式和启发式。

教学过程

一、导入:(教师)我们上一节课谈了证明DNA是遗传物质的经典实验之一——肺炎双球菌转化实验;在结尾,我们提到,那个实验并没有使人们普遍接受“DNA是遗传物质”。而是等到Hershey和Chase(同时板书)做了另一个经典实验——T2噬菌体侵染细菌实验(同时板书)——之后,这一事实才被最终接受。那么,今天,我们就来学习这个实验。

二、(教师)在介绍实验过程前的工作:我们先来认识一下这个实验的两个主角——T2噬菌体和大肠杆菌。

  1.(教师)大肠杆菌(板书),我们是否听说过呢?它是一种什么样的生命呢,是否有细胞结构?是原核生物还是真核生物?

  (学生)生活在人体大肠中的一种细菌,应该是原核生物,有细胞结构。(教师)你认为它新陈代谢的同化作用类型应该是怎样的呢?为什么?(学生)应该是异养的。因为它生活在人的大肠中。

  2.(教师)那么病毒呢?病毒是是原核生物还是真核生物?

  (学生)病毒既不是原核生物也不是真核生物,因为它没有细胞结构。(这里学生可能会答错,教师则发问提示:病毒是细胞生命吗?)

  (教师)病毒不仅没有细胞结构,而且不能自己产生能量和ATP,因此,我们说它是一种绝对寄生的生命,并且只有寄生在活细胞内才会表现为生命;一旦离开活细胞,不仅不能繁殖,而且很快就会死亡。按照其宿主的不同,我们将其分为植物病毒、动物病外壳

  毒和细菌病毒。其中,噬菌体就是细

  菌病毒,是专门寄生在细菌体内的蛋白质

  一种病毒。T2噬菌体(板书)则是可

  以侵染大肠杆菌的一种噬菌体,其尾丝

  结构如图(板书画图,同时对之进行说明)

三、介绍实验过程

  (教师)该实验采用的是同位素标记法或叫同位素示踪法。我记得我们以前好象用过这种方法,在哪儿呢?

  (学生)在光合作用鉴定水的来源是来自于HO2还是CO2。

  (教师)我们这儿的实验目的是什么?

  (学生)鉴定遗传物质是DNA还是蛋白质?

  (教师)那么这两种物质的组成元素分别是什么?

  (学生)DNA的组成元素是C、H、O、N、P;蛋白质的组成元素是C、H、O、N,大多含S。

  (教师)那么我们用什么元素对这两种物质进行标记呢?为什么?

  (学生)用P标记DNA,用S标记蛋白质。因为DNA含P但不含S,而蛋白3235

  质含有S却不含P。

  (教师)那我们是否可以直接把它们分别注射到噬菌体体内呢?为什么?(学生)不能。噬菌体太小了。

  (教师)那么,我们用如下方法来给它们作标记。(边说边板书画图如下①②)配制这两种培养基之后,分别在上面接种大肠杆菌。(发问)结果如何?为什么会这样?

  (学生)两组培养基上的大肠杆菌分别被P和S标记上了。因为它是异养3235

  的,必须从培养基中获取物质。

  (教师)是的。(同时板书画图③)但我是不是说错了?不是要标记噬菌体吗?怎么去标记大肠杆菌了?

  (学生)没错。因为噬菌体必须寄生在细菌细胞内,不能直接生活在培养基上。所以,要首先标记细菌,然后才能去标记噬菌体。(如果学生一时不能答出,教师提示性发问:噬菌体的生活方式怎样?)

  (教师)对。所以,接下来我们用噬菌体分别去侵染这两组已经作上标记的大肠杆菌。(同时板书画图④)结果会怎样?

  (学生)子代噬菌体分别被P和S标记上了。

  (教师)以上4步就是给噬菌体作标记的过程。(同时板书画图⑤)

  (教师)然后我们用这些噬菌体去侵染普通大肠杆菌。(同时板书画图⑥⑦)之3235后,我们要用离心的分离方法。这种方法是利用不同物质的密度不同,在高速旋转过程中,密度大的沉到下层,密度小的浮在上清夜中。那么,我们进行离心后(同时板书画图⑧)大肠杆菌和没有进入细菌的噬菌体,何者在上?何者位于沉淀中?为什么?

  (学生)大肠杆菌在沉淀中,因为它有细胞结构,密度较大。

  (教师)那么,进行分离后,我们选择什么指标观察,以鉴定噬菌体的哪种物质进入了细菌?

  (学生)放射性。因为用了放射性元素。

  (教师)你们思考一下可能的结果(同时板书预期结果及A、B、A′、B′如⑨,然后提问)

  (教师)(预计学生完全可以回答出正确的可能的结果学生)根据学生回答板书填空“有”或“无”。然后请学生分析结果。(教师此时可以进行适当提示)

  (学生)若为A,则意味着DNA未进入细菌,当然应该不会是遗传物质;若为B,则意味着DNA进入了细菌,就可能是遗传物质。类似地若为A′,则意味着蛋白质未进入细菌,当然应该不会是遗传物质;若为B′,则意味着蛋白质进入了细菌,就可能是遗传物质。

  (教师)请同学将A、B与A′、B′进行组合,分析全部可能的结果和结论。

  预期结果(有无放射性)⑨⑩32P标记的大肠杆菌AB

  获得P标记的上清夜有无

  噬菌体侵染⑥沉淀无有

  离心⑧

  子代噬菌体有放射性

  3232P培养基①

  用噬菌体侵染④

  接种大肠杆菌③

  ⑤未标记的大肠杆菌

  获得35

  S标记的A′B′

  噬菌体侵染⑦

  上清夜有无

  沉淀无有

  离心⑧

  35S培养基②35S标记的大肠杆菌子代噬菌体无放射性

  (学生)①A+B′:表明DNA没有进入细胞而蛋白质进入了,因此蛋白质可能是遗传物质而DNA不是;②B+A′:表明蛋白质没有进入细胞而DNA进入了,因此DNA可能是遗传物质而蛋白质不是;③B+B′:表明DNA和蛋白质均进入细胞,因此此种方法还无法判断DNA和蛋白质谁是遗传物质,需要另外设计实验。

  (可能还会有学生答出A+A′,则:教师)那么这种情况会否发生呢?若是这样,噬菌体怎么遗传呢?

  (教师,待学生稍作理解)该实验的实际结果如何?说明什么?

  (学生看书)是②B+A′。表明蛋白质没有进入细胞而DNA进入了,因此DNA可能是遗传物质而蛋白质不是。

  (教师)但是这样有无缺陷呢?水也会进入细菌,但是否也是遗传物质呢?因此,我们还要进一步验证,检测看细菌裂解后,子代噬菌体有无放射性(板书画图⑩)。结果是什么?

  (学生)用DNA标记的子代噬菌体有放射性而标记蛋白质的没有。

  (教师)对,这就最终证明DNA是T2噬菌体的遗传物质。

四、解释实验结果

  (教师)事实上,若干年以后,随着人类技术手段的进步,我们已经知道了T2噬菌体侵染大肠杆菌的详细过程。原来,它首先是附着于细菌表面,而后将其

  DNA注射进细菌,蛋白质外壳却留在外面。DNA进去后,一方面进行复制,另一方面利用细菌指导合成病毒自己的蛋白质外壳,然后装配成子代噬菌体。这就是为什么我们的实验会出现上述的结果。

五、总结结论和说明

  (教师)但后来,人们发现某些病毒不含DNA,只有RNA,并且通过实验证明它们的遗传物质就是RNA。因此,我们将生物的遗传物质归结:DNA是主要的遗传物质(同时大字板书)。

  (教师)对这句话,应该正确理解。这里的“主要”指的是生物的种类,即“绝大多数生物,其遗传物质是DNA;但不排除少数生物的遗传物质是其他物质如RNA。而不是说,某种生物,其主要遗传物质是DNA,RNA则是它的次要遗传物质。”实际上,只有在DNA不存在时,RNA才会作为遗传物质。那么,什么样的生命会以RNA作为遗传物质呢?为什么?

  (学生)病毒,因为它没有细胞结构,并且只有一种核酸。而细胞里头,既有DNA又有RNA。所以,细胞生命的遗传物质就是DNA,只有某些病毒的遗传物质才是RNA。

  (教师总结)完全正确。我们这两节课,通过两个经典实验,证明了DNA是遗传物质。我们下去要继续领会它们的设计思路,并且完整理解“DNA是主要的遗传物质”这个结论。下课。

  课后反思

  对该实验的介绍,是从2004年的春季才改编为现在的形式的。这样改,我认为更符合科学史的本来面目,也更符合现代教育的目的和要求,有助于对学生创新精神的培养和科学素养的提高。而原来的教材,实质上是演绎性质的,确实非常系统、严密,但缺点是脱离了历史的真实,正如我课堂上说到的,“是在若干年以后人们才研究清楚的”,而不是实验本身。记得前些年教学时,就有学生问:“老师,既然已经知道噬菌体只有DNA进入了细菌而蛋白质没有进去,不就可以说明其遗传物质只能是DNA而不可能是蛋白质了吗?那这个实验还有必要吗?”当时,我只能告诉他:“教材中的介绍是之后才知道的,当时的实验显然不可能如此设计。但当时这个实验确实让人们信服了DNA是遗传物质。”现在,教材作了如此改动,我们讲起来应该说是更顺手了,但在教学设计的侧重点上,我们也必须相应改变,才能适应教育教学改革的要求及教材编纂者的初衷。当然,对原教材中的有益之处,仍要采用,因此,我在介绍完实验之后,用几句话对此简要说明了一下。从效果看,这样设计是成功的。既适应了新教材的要求,又兼顾了学生的理解能力。另外,鉴于学生知识面限制,我认为对“噬菌体”、“离心”等进行简要介绍,也是必需的,否则,学生不可能理解这个实验的设计思路,从而也不可能真正完成教学任务。