“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”教學(xué)案例

張菊連

1.教材分析

《DNA是主要的遺傳物質(zhì)》是人教版普通高中新課程生物必修2《遺傳與進(jìn)化》中第3章第1節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)是在學(xué)習(xí)了有關(guān)細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)（有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用）、闡明了染色體在親代和子代遺傳中所起的聯(lián)系作用，并且了解染色體的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上來學(xué)習(xí)的。本節(jié)課以"問題探討"的形式呈現(xiàn)了曾經(jīng)在科學(xué)界爭議了很長的問題：" DNA 和蛋白質(zhì)究竟誰是遺傳物質(zhì)？"然后通過兩個經(jīng)典實(shí)驗(yàn)證明了遺傳物質(zhì)是DNA。最后教材通過煙草花葉病毒感染煙草的實(shí)驗(yàn)，說明有些病毒體內(nèi)的核酸只有RNA沒有DNA，其中的RNA就是它的遺傳物質(zhì)，進(jìn)一步歸納出"DNA是主要的遺傳物質(zhì)"這一結(jié)論。

2.教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)

2.1 分析證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路

2.2 理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)

能力目標(biāo)

⑴ 通過分析證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路，邏輯思維能力得以提高。

⑵ 探討實(shí)驗(yàn)技術(shù)在證明DNA是主要遺傳物質(zhì)中的作用。

情感目標(biāo)

⑴ 通過總結(jié)DNA是遺傳物質(zhì)的科學(xué)探索過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度以及對真理追求不懈的科學(xué)精神。

⑵ 遺傳物質(zhì)主要是DNA，也有RNA，強(qiáng)調(diào)了生命的物質(zhì)性，樹立辯證唯物主義世界觀。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

⑴重點(diǎn)：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)原理和過程；噬菌體侵染細(xì)菌的原理和過程；證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)計思路。

⑵難點(diǎn)：證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵設(shè)計思路。

教學(xué)過程

導(dǎo)入新課

我們知道，親代與子代是以生殖細(xì)胞作為"橋梁"，通過對細(xì)胞的有絲分裂、減數(shù)

分裂和受精作用的研究，人們了解到染色體在生物的傳種接代過程中能保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。故人們認(rèn)為染色體在遺傳上有重要作用。

提問：

染色體主要由哪兩種物質(zhì)組成呢？究竟哪一種是遺傳物質(zhì)呢？

作為遺傳物質(zhì)應(yīng)具備哪些特點(diǎn)呢？

學(xué)生回顧所學(xué)知識，思考回答相關(guān)問題。

設(shè)計意圖：以"問題"引入新課，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力，激發(fā)探究欲望。

對遺傳物質(zhì)的早期推測

提問： 在20世紀(jì)早期人們普遍認(rèn)為遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)？為什么？

學(xué)生回答：蛋白質(zhì)。原因：組成DNA的脫氧核苷酸只有4種而組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類有20種，蛋白質(zhì)的多樣性很容易和生物的多樣性相聯(lián)系。

設(shè)計意圖：進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生對遺傳物質(zhì)的探究欲望。

科學(xué)家是如何證明DNA是遺傳物質(zhì)的呢？

DNA是遺傳物質(zhì)的的證據(jù)

3.肺炎雙球菌的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)

3.1 學(xué)生看書，比較R型、S型肺炎雙球菌

3.2 1928年，英國科學(xué)家格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：（多媒體演示整個實(shí)驗(yàn)的第一步至第四步）

提問：

實(shí)驗(yàn)先進(jìn)行第一、二步的目的是什么？可否直接進(jìn)行第四步？

分析實(shí)驗(yàn)第一、二步說明什么？第二、三步說明什么？第三、四步說明什么？

為什么加熱殺死的S菌和活的R菌混合可以導(dǎo)致小鼠死亡？小鼠死亡的直接原因是什么？

促進(jìn)活的R菌轉(zhuǎn)變?yōu)镾菌的因素是什么？是否有可能是蛋白質(zhì)？

本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了那些科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法？

該實(shí)驗(yàn)是否證明了DNA是遺傳物質(zhì)？結(jié)論是什么？

學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)的演示過程，思考回答所提問題，得出以下結(jié)論：第一、二步起對照作用，證明R型細(xì)菌和S型細(xì)菌的作用，同時可排除使小鼠死亡的其他原因。因此，不能直接進(jìn)行第四步。第一、二步說明了R型細(xì)菌不具有致死性，S型細(xì)菌具有致死性；第二、三步說明了死亡的S型細(xì)菌不具有致死性；第三、四步說明了R型活細(xì)菌與S型死細(xì)菌混合培養(yǎng)后產(chǎn)生了S型活細(xì)菌，并且這種轉(zhuǎn)化的性狀可以遺傳。加熱殺死的S菌能夠促使活的R菌轉(zhuǎn)變?yōu)榛畹腟菌，即加熱殺死的S菌中含有促使這一轉(zhuǎn)化的活性物質(zhì)──轉(zhuǎn)化因子。這一轉(zhuǎn)化因子不可能是蛋白質(zhì)，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)經(jīng)過高溫作用會變性失活。該實(shí)驗(yàn)不能證明DNA是遺傳物質(zhì)。其結(jié)論是S型細(xì)菌中有一種轉(zhuǎn)化因子能使R型活細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型活細(xì)菌。

提問 ：

這種轉(zhuǎn)化因子究竟是什么物質(zhì)呢？

S菌的化學(xué)成分很多，要找到轉(zhuǎn)化因子，最關(guān)鍵的思路是什么？

學(xué)生思考、討論得出結(jié)論：把DNA和蛋白質(zhì)分開，單獨(dú)地直接地觀察這兩種物質(zhì)的作用。

證明RNA是遺傳物質(zhì)

病毒的重新構(gòu)建和侵染的實(shí)驗(yàn)

煙草花葉病毒，它的基本成分就是蛋白質(zhì)和RNA。1957年，格勒和施拉姆的實(shí)驗(yàn)：①用石炭酸處理這種病毒，把蛋白質(zhì)去掉，只留下RNA，再將RNA接種到正常的煙草上，結(jié)果發(fā)生了花葉病；②如果用蛋白質(zhì)部分侵染正常煙草，則不發(fā)生花葉病。此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？

學(xué)生得出此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：RNA是遺傳物質(zhì)。

提問：綜合上述所有實(shí)驗(yàn)，分析不同生物的遺傳物質(zhì)是什么？

為什么說DNA是主要的遺傳物質(zhì)？

學(xué)生分析討論并進(jìn)行交流。得出：具有DNA的生物體（包括真核細(xì)胞、原核細(xì)胞和只有DNA的病毒）以DNA為遺傳物質(zhì)；對于只含RNA的病毒來說RNA是遺傳物質(zhì)。所以說，絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)是RNA。所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。

教學(xué)反思

本節(jié)課通過學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)探究過程，不僅讓學(xué)生掌握了科學(xué)的研究方法，而且理解了"DNA是主要的遺傳物質(zhì)"，在教學(xué)中重點(diǎn)對學(xué)生進(jìn)行了科學(xué)方法訓(xùn)練；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較為抽象，上課時采用了多媒體輔助教學(xué)。有助于對實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路的理解。