遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計與反思

1、第六章 遺傳和變異第一節(jié) 遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計與反思信豐第二中學(xué) 劉宏一 DNA是主要的遺傳物質(zhì)（一） 教學(xué)目的：1 DNA是主要的遺傳物質(zhì)（C：理解）（二） 教學(xué)重點1 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程2 噬菌體侵染細菌實驗的原理和過程（三） 教學(xué)難點1肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗的原理和過程（四）教學(xué)用具：肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗過程圖、噬菌體侵染細菌的實驗過程圖及多媒體教學(xué)器材（五）教學(xué)方法：討論、講述、提問（六）教學(xué)設(shè)計首先復(fù)習(xí)有關(guān)內(nèi)容：細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，細胞內(nèi)的生命物質(zhì)叫原生質(zhì)。在原生質(zhì)的各種成分中，何者是遺傳物質(zhì)呢？首先，由教師采用設(shè)問、自答的方式，介紹人類對遺傳物質(zhì)的探究歷

2、史。1人類對遺傳現(xiàn)象、遺傳規(guī)律的探究一直沒有停止，并且還在不斷深入。當(dāng)初摩爾根雖然證明了染色體是基因的載體，但染色體究竟是由什么物質(zhì)組成的？基因的化學(xué)構(gòu)成是什么？基因為何能傳遞遺傳信息？這些問題仍然有待進一步去解決。雖然當(dāng)時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)核酸是組成細胞核的主要成分，而且也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)核酸中有四種不同的堿基，但是人們卻誤認為核酸是由四種核苷酸組成的單調(diào)均勻的大分子，因此，許多生物學(xué)家不相信核酸會是千變?nèi)f化的基因的載體，他們認為蛋白質(zhì)才可能是遺傳物質(zhì)。為什么蛋白質(zhì)會被認為是遺傳物質(zhì)呢？這是因為20世紀(jì)以來，人們發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)的種類越來越多，功能也越來越廣泛，一切生命活動，包括遺傳特性的表現(xiàn)都離不開蛋白質(zhì)。如我

3、們在前面學(xué)習(xí)過的起催化作用的酶、起免疫作用的球蛋白，以及一些對生命活動起調(diào)節(jié)作用的激素。據(jù)估計，人體中的蛋白質(zhì)不少于十萬種。因此，許多生物學(xué)家都認為，只有蛋白質(zhì)才有可能是復(fù)雜基因的載體。2在核酸和蛋白質(zhì)中究竟誰是基因的載體呢？我們首先要從理論上推斷一下作為遺傳物質(zhì)必須具備哪些特點，如果我們能夠用實驗來證明某種物質(zhì)具備這些特點，我們就能確定到底哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。用“遺傳物質(zhì)必須具備哪些基本特點才能使生物的遺傳現(xiàn)象成為可能？”的問題將教學(xué)轉(zhuǎn)入下一階段：（l）“我國民間有句俗話說：龍生龍，鳳生鳳，老鼠生兒會打洞。這句俗話說的就是生物的遺傳現(xiàn)象。我們研究生物的遺傳現(xiàn)象是從性狀入手去進行研究的?！睆倪@

4、個現(xiàn)象可以推出結(jié)論：“生物的性狀在前后代表現(xiàn)出連續(xù)性。它的遺傳物質(zhì)必定能夠進行自我復(fù)制”。這個推斷學(xué)生可能只能說出：“遺傳物質(zhì)能夠復(fù)制，保證生物的連續(xù)性”，不會一下子說完全。教師要把握住“復(fù)制”和“連續(xù)性”這兩個關(guān)鍵點。這里的“復(fù)制”是“自我復(fù)制”，不是被動地、接受外來指令進行的復(fù)制。而是在生物體內(nèi)、自發(fā)地對這種物質(zhì)進行翻版或拷貝。這里的“連續(xù)性”學(xué)生可能不會很好地區(qū)分是“生命的連續(xù)性”還是“性狀的連續(xù)性”。教師要通過不斷地追問使學(xué)生明確：“自我”和“性狀”這兩個關(guān)鍵點。（2）對于遺傳物質(zhì)應(yīng)該“能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀”的這個特點，學(xué)生不會自發(fā)地推論出來。教師可以通過“

5、性狀主要是通過什么物質(zhì)表現(xiàn)出來的？”也可以通過復(fù)習(xí)前面講過的如“蛋白質(zhì)對某種性狀（血型、酶、激素等）的控制作用”以及“蛋白質(zhì)是一切生命活動的體現(xiàn)者”這一結(jié)論，使學(xué)生意識到：“性狀主要是通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來的”。這時結(jié)合上面的推論：“遺傳物質(zhì)應(yīng)能保證生物性狀的連續(xù)性”，而“性狀主要是通過蛋白質(zhì)表現(xiàn)出來的”，教師可以提問：“那么，遺傳物質(zhì)是否會與蛋白質(zhì)有關(guān)呢？”答案當(dāng)然是肯定的?！斑z傳物質(zhì)可能就是蛋白質(zhì)，或者能夠控制蛋白質(zhì)的合成，并通過控制蛋白質(zhì)的合成來影響生物的性狀。”這一結(jié)論的得出就不難被學(xué)生接受了。（3）從“某種物質(zhì)作為遺傳物質(zhì)它的結(jié)構(gòu)可能是相對穩(wěn)定，不易變化，還是相對不穩(wěn)定，極易變化的呢？”

6、這一提問可引導(dǎo)學(xué)生對遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行思考和推論，學(xué)生可能會想到：“遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能應(yīng)該是穩(wěn)定的、不變的?！睂@個過于絕對的推斷教師可以再提問：“如果遺傳物質(zhì)穩(wěn)定到了絕對不變的程度，那么生物就應(yīng)該是絕對不變的。你認為這個推論與實際情況相符合嗎？”在這時學(xué)生自然會意識到：“遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)在基本穩(wěn)定的前提下，也應(yīng)該而且可能發(fā)生少量的變化?！边@時教師要再予以補充：“這些遺傳物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上的少量變化，還應(yīng)該是可遺傳的?！敝链?，教師可進行關(guān)于遺傳物質(zhì)特點的小結(jié)并做板書，寫出遺傳物質(zhì)的四個特點。3遺傳物質(zhì)必須具有以下特點：（1）分子結(jié)構(gòu)具有相對的穩(wěn)定性；（2）能夠自我復(fù)制，前后代保持一定的連續(xù)性；（

7、3）能產(chǎn)生可以遺傳的變異；（4）能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝過程和性狀。4在前面教材內(nèi)容中，我們學(xué)習(xí)過細胞的有絲分裂、減數(shù)分裂和受精作用，其中很關(guān)鍵的一個知識點是染色體的復(fù)制與傳遞規(guī)律，也就是說，染色體在生物的傳種接代中，能夠保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性。由此，可認為染色體在遺傳上起著主要作用，正是因為染色體連綿不斷地向后代傳遞，才使生物的后代具有與親代相似的性狀。染色體的化學(xué)成分主要是DNA和蛋白質(zhì)，那么，DNA和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)呢？在20世紀(jì)50年代前人們還不清楚，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)寄生在細菌細胞內(nèi)的病毒噬菌體僅由蛋白質(zhì)外殼和DNA組成，與染色體成分相似，通過侵染實驗證明了DNA是遺傳物質(zhì)

8、。在此年代還利用肺炎雙球菌做轉(zhuǎn)化實驗，發(fā)現(xiàn)DNA具有轉(zhuǎn)化功能，是遺傳物質(zhì)。一、 肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗閱讀課本內(nèi)容，思考如下問題：（1）將無毒性的R型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？不死亡。S型活細菌多糖 脂類 蛋白質(zhì) RNA DNA DNA水解物分別與R型活細菌混合培養(yǎng)R R R R R S R R S（2）將有毒性的S型活細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？患敗血癥死。（3）將加熱殺死后的S型細菌注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？不死亡。（4）將無毒性的R型活細菌與加熱殺死后的S型細菌混合后，注射到小鼠體內(nèi)，小鼠怎樣？患敗血癥死亡。（5）為什么將兩種不死亡的細菌混合后會致死呢？因為混合后的細菌中，被轉(zhuǎn)化為

9、有毒性的S型細菌，而且這種性狀的轉(zhuǎn)化可以遺傳。（6）那么這種轉(zhuǎn)化因子是什么呢？通過從S型活細菌中提取DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別加入到R型細菌的培養(yǎng)基中與R型細菌共同培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有DNA才能夠使R型細菌轉(zhuǎn)化為S型細菌。結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。注意：S型細菌體內(nèi)DNA不受加熱影響，當(dāng)與R型細菌混合培養(yǎng)時，S型細菌DNA進入R型細菌體內(nèi)，這叫DNA傳導(dǎo)。其結(jié)果在S型DNA的控制下，利用R型細菌體內(nèi)的化學(xué)成分，合成了S型細菌的DNA和蛋白質(zhì)，從而組成了具有毒性S型細菌。用各種酶分別處理S型細菌的DNA、蛋白質(zhì)和莢膜多糖，分別進行肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的第四步，只有DNA被處

10、理后，小鼠正常生長，也充分說明了DNA是遺傳物質(zhì)，其他物質(zhì)都不是遺傳物質(zhì)。二、 噬菌體侵染細菌的實驗因為噬菌體的結(jié)構(gòu)成分比較簡單，所以用它來做分析研究非常方便?！皩嶒炇怯珊諣栂：退膶W(xué)生蔡斯在19511952年做的。他們分別用兩種放射性同位素32P和35S對兩組噬菌體進行了巧妙的標(biāo)記：一組用放射性同位素35S個標(biāo)記噬菌體內(nèi)部的DNA，另一組用放射性同位素”S標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼。由于放射性物質(zhì)會不斷放出射線，可以檢測出來，這樣通過觀察放射性物質(zhì)的行蹤，就可以判斷放射性物質(zhì)在噬菌體侵染細菌過程中的行蹤，從而判斷DNA和蛋白質(zhì)在生物遺傳過程中的作用了。”如圖所示：親代噬菌體寄主細胞內(nèi)子代噬菌體實

11、驗結(jié)論32P標(biāo)記DNA有32P標(biāo)記DNADNA有32P標(biāo)記DNA分子具有連續(xù)性，是遺傳物質(zhì)35S標(biāo)記蛋白質(zhì)無35S標(biāo)記蛋白質(zhì)外殼蛋白質(zhì)無35S標(biāo)記結(jié)論：我們能夠得出什么結(jié)論呢？“首先，是噬菌體的DNA進入了細菌細胞內(nèi)部，蛋白質(zhì)并沒有進入其中。但是在細菌細胞內(nèi)部卻產(chǎn)生出了新的既有DNA，又有蛋白質(zhì)的噬菌體。這種現(xiàn)象告訴我們什么呢？”顯然，新噬菌體的DNA是在細菌細胞內(nèi)復(fù)制的，噬菌體的蛋白質(zhì)是在細菌細胞內(nèi)合成的。這個結(jié)論學(xué)生自然會形成。“只有噬菌體的DNA進入了細菌細胞內(nèi)部，而噬菌體的蛋白質(zhì)并沒有進入細菌細胞內(nèi)部，這個事實說明了什么呢？”“這一事實說明：進入細菌細胞內(nèi)的噬菌體DNA，不僅攜帶了DN

12、A自我復(fù)制的遺傳信息，而且也攜帶了指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的遺傳信息，具有我們分析過的遺傳物質(zhì)所應(yīng)具有的四個特點中的兩個特點能夠自我復(fù)制和能夠控制蛋白質(zhì)的合成。由此可見，DNA是遺傳物質(zhì)。”德爾布呂克、盧里亞、赫爾希因發(fā)現(xiàn)噬菌體的復(fù)制機理和遺傳結(jié)構(gòu)共享1969年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎。上述實驗結(jié)果表明：在噬菌體中，親代和子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。也就是說，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)。三、現(xiàn)代科學(xué)研究證明，遺傳物質(zhì)除了DNA以外，還有RNA。有些病毒不含有DNA，只含有蛋白質(zhì)和RNA，如煙草花葉病毒。在這些病毒中，RNA是遺傳

13、物質(zhì)。因為絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，所以說DNA是主要的遺傳物質(zhì)。四、習(xí)題反饋 1、所有病毒的遺傳物質(zhì)是（ D ）。 A.都是DNA B.都是RNA C.是DNA和RNA D.是DNA或RNA2、噬菌體侵染細菌的實驗，除了證明DNA是遺傳物質(zhì)外，還附帶能夠說明DNA的什么特點?( AC ) A.能進行自我復(fù)制，上下代保持連續(xù)性。B.是生物的主要遺傳物質(zhì)。C.能控制蛋白質(zhì)的合成。 D.能產(chǎn)生可遺傳的變異。 3、把煙草花葉病毒的RNA和蛋白質(zhì)外殼分離后分別接種到正常的煙草葉片上，那么發(fā)生煙草花葉病的是（ AC ） A.接種RNA的植株 B.接種蛋白質(zhì)外殼的植株C.接種煙草花葉病毒的植株 D.

14、所有接種過的植株4、下列各項中，不屬于S型肺炎雙球菌特性的是（ C ）。 A.菌落光滑 B.有多糖莢膜 C.無毒性 D.能使小鼠患肺炎5、某科學(xué)家做的“噬菌體侵染細菌的實驗”，分別用同位素32P、35S做了如下表所示的標(biāo)記：噬菌體(T4)成分細菌(大腸桿菌)成分核苷酸標(biāo)記32P31P氨基酸32S標(biāo)記35S此實驗所得的結(jié)果是：子噬菌體與母噬菌體的外形和侵染特性均相同，請分析回答：（1）子噬菌體的DNA分子中含有的上述元素是： 31P、32P （2）子噬菌體的蛋白質(zhì)分子中含有的上述元素是： 35S （3）此實驗證明了： DNA是遺傳物質(zhì)。 （七）板書 § DNA是主要的遺傳物質(zhì)DNA是主

15、要的遺傳物質(zhì) 染色體是遺傳物質(zhì)的主要載體1.從生殖過程分析：親子代間染色體保持一定的穩(wěn)定性和連續(xù)性2.從染色體化學(xué)組成分析：DNA在染色體上含量穩(wěn)定，是主要的遺傳物質(zhì) 生物的遺傳方式（根據(jù)遺傳物質(zhì)存在部位劃分）1.細胞核遺傳：受細胞核內(nèi)遺傳物質(zhì)的控制2.細胞質(zhì)遺傳：受細胞質(zhì)內(nèi)遺傳物質(zhì)控制共同作用的結(jié)果 遺傳物質(zhì)的特點：連續(xù)性3.能夠指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，從而控制新陳代謝的過程和性狀4.能夠產(chǎn)生可遺傳的變異 噬菌體的基本結(jié)構(gòu)1.外殼：蛋白質(zhì)2.內(nèi)部：DNA分子1DNA是遺傳物質(zhì)的證據(jù)即 侵染過程噬菌體侵染細菌的實驗 結(jié)論：DNA是遺傳物質(zhì) 生物的遺傳物質(zhì)1.絕大多數(shù)生物，如真核生物、原核生物、只含D

16、NA的病毒，以DNA作為遺傳物質(zhì)；2.部分生物，如煙草花葉病毒，以RNA作為遺傳物質(zhì)（八）教學(xué)反思：DNA是主要的遺傳物質(zhì)是高中生物教材必修本第六章第一節(jié)內(nèi)容，學(xué)生剛剛接觸到遺傳和變異的相關(guān)知識，對什么是遺傳和變異沒有感性上的認識，也無理性的認識，所以如何調(diào)動學(xué)生的積極性，充分參與到學(xué)習(xí)與認知的過程中來，是教師上這節(jié)課的重要目標(biāo)。為了上好這節(jié)課，我從指導(dǎo)思想、教學(xué)方法、學(xué)法及教學(xué)目標(biāo)等各方面做了充分的準(zhǔn)備。在教學(xué)指導(dǎo)思想上，以學(xué)生為中心，在整個教學(xué)過程中由教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進者的作用，利用情景、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學(xué)生有效地實現(xiàn)

17、對當(dāng)前所學(xué)知識意義建構(gòu)的目的。在教學(xué)方法的設(shè)計，上本節(jié)課我主要采用支架式的建構(gòu)主義的教學(xué)方法，充分結(jié)合教材特點和學(xué)生實際，根據(jù)本節(jié)課的知識特點，先建立知識框架，在教師情景創(chuàng)設(shè)的引導(dǎo)下，通過介紹科學(xué)家的實驗（格里菲思、艾弗里肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗以及噬菌體侵染細菌的實驗），引導(dǎo)學(xué)生思考和分析問題，再通過小組間的協(xié)商、討論，以及從自己設(shè)計的實驗來驗證自己的推測，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和自信心，并讓學(xué)生掌握實驗設(shè)計的一般步驟和培養(yǎng)其科學(xué)精神。在學(xué)法設(shè)計上，讓學(xué)生用探索法、發(fā)現(xiàn)法去建構(gòu)知識，用書本上了解的經(jīng)典實驗的原理及過程轉(zhuǎn)化為自己設(shè)計實驗的基礎(chǔ)，并尋求答案。指導(dǎo)學(xué)生探索遺傳物質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)

18、生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題能力。本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)主要包括三個方面，第一是知識目標(biāo)，要求學(xué)生了解肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗及噬菌體侵染細菌的過程，然后通過歸納和比較理解DNA是主要的遺傳物質(zhì)；第二是能力目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)研究的一般方法，培養(yǎng)、學(xué)生分析、思考、探究的能力，以及初步學(xué)會實驗設(shè)計的思路及過程；第三是情感目標(biāo)，主要要求學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家刻苦專研，勤于思考，鍥而不舍，堅韌不拔的精神，其次讓學(xué)生在課堂上通過發(fā)現(xiàn)問題，探索奧秘，發(fā)表見解，能提高對自我價值的認識，并感到學(xué)習(xí)成功帶來的快樂。 上完這節(jié)課后，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況是令人滿意的，達到了我的預(yù)期目的。在某些方面還達到了另人意想不到的效果，值得我在今后的教學(xué)中認真借鑒。 1、只要教師充分創(chuàng)設(shè)問題情景，不管學(xué)生學(xué)習(xí)能力的高低，都能參與到學(xué)習(xí)中來，我覺得這是提高課堂教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。比如開始我就創(chuàng)設(shè)情