遗传的物质基础教学设计与反思

第二章遗传的物质基础教学设计与反思

第二节 DNA是主要的遗传物质

（一）教学目的：

1．DNA是主要的遗传物质。

（二）教学重点

1．肺炎双球菌的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。

（三）教学难点

1．肺炎双球菌的转化实验的原理和过程。

（四）教学用具：肺炎双球菌的转化实验过程图、噬菌体侵染细菌的实验过程图及多媒体教学器材。

（五）教学方法：讨论、讲述、提问。

（六）教学设计

首先复习有关内容：细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞内的生命物质叫原生质。在原生质的各种成分中，何者是遗传物质呢？首先，由教师采用设问、自答的方式，介绍人类对遗传物质的探究历史。

1．人类对遗传现象、遗传规律的探究一直没有停止，并且还在不断深入。当初摩尔根虽然证明了染色体是基因的载体，但染色体究竟是由什么物质组成的？基因的化学构成是什么？基因为何能传递遗传信息？……这些问题仍然有待进一步去解决。虽然当时已经发现核酸是组成细胞核的主要成分，而且也已经发现核酸中有四种不同的碱基，但是人们却误认为核酸是由四种核苷酸组成的单调均匀的大分子，因此，许多生物学家不相信核酸会是千变万化的基因的载体，他们认为蛋白质才可能是遗传物质。

为什么蛋白质会被认为是遗传物质呢？这是因为20世纪以来，人们发现的蛋白质的种类越来越多，功能也越来越广泛，一切生命活动，包括遗传特性的表现都离不开蛋白质。如我们在前面学习过的起催化作用的酶、起免疫作用的球蛋白，以及一些对生命活动起调节作用的激素。据估计，人体中的蛋白质不少于十万种。因此，许多生物学家都认为，只有蛋白质才有可能是复杂基因的载体。

2．在核酸和蛋白质中究竟谁是基因的载体呢？我们首先要从理论上推断一下作为遗传物质必须具备哪些特点，如果我们能够用实验来证明某种物质具备这些特点，我们就能确定到底哪种物质是遗传物质。用“遗传物质必须具备哪些基本特点才能使生物的遗传现象成为可能？”的问题将教学转入下一阶段：

（l）“我国民间有句俗话说：‘龙生龙，凤生凤，老鼠生儿会打洞。’这句俗话说的就是生物的遗传现象。我们研究生物的遗传现象是从性状入手去进行研究的。”从这个现象可以推出结论：“生物的性状在前后代表现出连续性。它的遗传物质必定能够进行自我复制”。这个推断学生可能只能说出：“遗传物质能够复制，保证生物的连续性”，不会一下子说完全。教师要把握住“复制”和“连续性”这两个关键点。这里的“复制”是“自我复制”，不是被动地、接受外来指令进行的复制。而是在生物体内、自发地对这种物质进行翻版或拷贝。这里的“连续性”学生可能不会很好地区分是“生命的连续性”还是“性状的连续性”。教师要通过不断地追问使学生明确：“自我”和“性状”这两个关键点。

（2）对于遗传物质应该“能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状”

↓ ↓

R S 的这个特点，学生不会自发地推论出来。教师可以通过“性状主要是通过什么物质表现出来的？”也可以通过复习前面讲过的如“蛋白质对某种性状（血型、酶、激素等）的控制作用”以及“蛋白质是一切生命活动的体现者”这一结论，使学生意识到：“性状主要是通过蛋白质表现出来的”。这时结合上面的推论：“遗传物质应能保证生物性状的连续性”，而“性状主要是通过蛋白质表现出来的”，教师可以提问：“那么，遗传物质是否会与蛋白质有关呢？”答案当然是肯定的。“遗传物质可能就是蛋白质，或者能够控制蛋白质的合成，并通过控制蛋白质的合成来影响生物的性状。”这一结论的得出就不难被学生接受了。

（3）从“某种物质作为遗传物质它的结构可能是相对稳定，不易变化，还是相对不稳定，极易变化的呢？”这一提问可引导学生对遗传物质结构的稳定性进行思考和推论，学生可能会想到：“遗传物质的结构可能应该是稳定的、不变的。”对这个过于绝对的推断教师可以再提问：“如果遗传物质稳定到了绝对不变的程度，那么生物就应该是绝对不变的。你认为这个推论与实际情况相符合吗？”在这时学生自然会意识到：“遗传物质的结构在基本稳定的前提下，也应该而且可能发生少量的变化。”这时教师要再予以补充：“这些遗传物质在结构上的少量变化，还应该是可遗传的。”至此，教师可进行关于遗传物质特点的小结并做板书，写出遗传物质的四个特点。

3．遗传物质必须具有以下特点：（1）分子结构具有相对的稳定性；（2）能够自我复制，前后代保持一定的连续性；（3）能产生可以遗传的变异；（4）能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代谢过程和性状。

4．在前面教材内容中，我们学习过细胞的有丝分裂、减数分裂和受精作用，其中很关键的一个知识点是染色体的复制与传递规律，也就是说，染色体在生物的传种接代中，能够保持一定的稳定性和连续性。由此，可认为染色体在遗传上起着主要作用，正是因为染色体连绵不断地向后代传递，才使生物的后代具有与亲代相似的性状。染色体的化学成分主要是DNA 和蛋白质，那么，DNA 和蛋白质谁是遗传物质呢？在20世纪50年代前人们还不清楚，科学家发现寄生在细菌细胞内的病毒——噬菌体仅由蛋白质外壳和DNA 组成，与染色体成分相似，通过侵染实验证明了DNA 是遗传物质。在此年代还利用肺炎双球菌做转化实验，发现DNA 具有转化功能，是遗传物质。

一、肺炎双球菌的转化实验

阅读课本内容，思考如下问题：

（1）将无毒性的R 型活细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？不死亡。

（2）将有毒性的S 型活细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？患败血症死。

（3）将加热杀死后的S 型细菌注射到小鼠体内，小鼠怎样？不死亡。

（4）将无毒性的R

型活细菌与加热杀死后的S 型细菌混合后，

注射到小鼠体内，小鼠怎样？患败血症死亡。

（5）为什么将两种不死亡的细菌混合后

会致死呢？因为混合后的细菌中，被转化为有毒性的S 型细菌，而且这种性状的转化可

以遗传。

（6）那么这种转化因子是什么呢？通过从S 型活细菌中提取DNA 、蛋白质和多糖等物质，分别加入到R 型细菌的培养基中与R 型细菌共同培养，结果发现，只有DNA 才能够使R 型细菌转化为S 型细菌。

结论：DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

注意：①S 型细菌体内DNA 不受加热影响，当与R 型细菌混合培养时，S 型细菌DNA 进入R 型细菌体内，这叫DNA 传导。其结果在S 型DNA 的控制下，利用R 型细菌体内的化学成分，合成了S 型细菌的DNA 和蛋白质，从而组成了具有毒性S 型细菌。

②用各种酶分别处理S 型细菌的DNA 、蛋白质和荚膜多糖，分别进行肺炎双球菌转化实验的第四步，只有DNA 被处理后，小鼠正常生长，也充分说明了DNA 是遗传物质，其他物质都不是遗传物质。

二、噬菌体侵染细菌的实验

因为噬菌体的结构成分比较简单，所以用它来做分析研究非常方便。“实验是由赫尔

希和他的学生蔡斯在1951～1952年做的。他们分别用两种放射性同位素32P 和35S 对两

组噬菌体进行了巧妙的标记：一组用放射性同位素35S 个标记噬菌体内部的DNA ，另一组用放射性同位素”S 标记噬菌体的蛋白质外壳。由于放射性物质会不断放出射线，可以检测出来，这样通过观察放射性物质的行踪，就可以判断放射性物质在噬菌体侵染细菌亲代噬菌体 寄主细胞内 子代噬菌体 实验结论

32P 标记DNA 有32P 标记DNA DNA 有32P 标记 DNA 分子具有连续

性，是遗传物质

35S 标记蛋白质 无35S 标记蛋白质 外壳蛋白质无35S 标记

蛋白质并没有进入其中。但是在细菌细胞内部却产生出了新的既有DNA ，又有蛋白质的噬菌体。这种现象告诉我们什么呢？”显然，新噬菌体的DNA 是在细菌细胞内复制的，噬菌体的蛋白质是在细菌细胞内合成的。这个结论学生自然会形成。“只有噬菌体的DNA 进入了细菌细胞内部，而噬菌体的蛋白质并没有进入细菌细胞内部，这个事实说明了什么呢？”“这一事实说明：进入细菌细胞内的噬菌体DNA ，不仅携带了DNA 自我复制的遗传信息，而且也携带了指导蛋白质合成的遗传信息，具有我们分析过的遗传物质所应具有的四个特点中的两个特点——能够自我复制和能够控制蛋白质的合成。由此可见，DNA 是遗传物质。”德尔布吕克、卢里亚、赫尔希因发现噬菌体的复制机理和遗传结构共享1969年的诺贝尔生理学和医学奖。

上述实验结果表明：在噬菌体中，亲代和子代之间具有连续性的物质是DNA ，而不是蛋白质。也就是说，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA 遗传给后代的，因此，DNA 才是真正的遗传物质。

三、现代科学研究证明，遗传物质除了DNA 以外，还有RNA 。有些病毒不含有DNA ，只含有蛋白质和RNA ，如烟草花叶病毒。在这些病毒中，RNA 是遗传物质。因为绝大多数生物的遗传物质是DNA ，所以说DNA 是主要的遗传物质。

四、习题反馈

1、所有病毒的遗传物质是（ D ）。

A.都是DNA

B.都是RNA

C.是DNA 和RNA

D.是DNA 或RNA

2、噬菌体侵染细菌的实验，除了证明DNA 是遗传物质外，还附带能够说明DNA 的什么特点?( AC )

A.能进行自我复制，上下代保持连续性。

B.是生物的主要遗传物质。

C.能控制蛋白质的合成。

D.能产生可遗传的变异。

3、把烟草花叶病毒的RNA和蛋白质外壳分离后分别接种到正常的烟草叶片上，那么发生烟草花叶病的是（ AC ）

A.接种RNA的植株

B.接种蛋白质外壳的植株

C.接种烟草花叶病毒的植株

D.所有接种过的植株

4、下列各项中，不属于S型肺炎双球菌特性的是（ C ）。

A.菌落光滑

B.有多糖荚膜

C.无毒性

D.能使小鼠患肺炎

5、某科学家做的“噬菌体侵染细菌的实验”，分别用同位素32P、35S做了如下表所示的

标记：

（1）子噬菌体的DNA分子中含有的上述元素是：31P、32P

（2）子噬菌体的蛋白质分子中含有的上述元素是：35S

（3）此实验证明了： DNA是遗传物质。

（七）板书

§2.2.1 DNA是主要的遗传物质

染色体是遗传物质的主要载体｛1.从生殖过程分析：亲子代间染色体保持一

连续性2.从染色体化学组成分析：DNA在染色体上含量稳定，生物的遗传方式（根据遗传物质存在部位划分）｛1.细胞核遗传：受细胞核内

的控制2.细胞质遗传：受细胞质内遗传物质控制｝共遗传物质的特点：｛1.分子结构具有相对的稳定性2.能够自我复制，使前后代

连续性3.能够指导蛋白质的合成，从而控制新陈代

4.能够产生可遗传的变异｝

噬菌体的基本结构｛1.外壳：蛋白质2.内部：DNA 分子｝

1DNA是遗传物质的证据即侵染过程｛1.吸附在细菌表面2.注入噬菌体DNA3.合成噬菌体

DNA和蛋白质4.组装成子代噬菌体5.释放出新的噬菌体｝

结论：DNA是遗传物质

生物的遗传物质｛1.绝大多数生物，如真核生物、原核生物、只含DNA的病毒，以DNA作为

遗传物质；2.部分生物，如烟草花叶病毒，以RNA 作为遗传物质｝

（八）教学反思：

《DNA是主要的遗传物质》是中职教材《作物遗传与育种》第二章第二节内容，学生刚刚接触到遗传和变异的相关知识，对什么是遗传和变异没有感性上的认识，也无理性的认识，所以如何调动学生的积极性，充分参与到学习与认知的过程中来，是教师上这节课的重要目标。为了上好这节课，我从指导思想、教学方法、学法及教学目标等各方面做了充分的准备。

在教学指导思想上，以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情景、协作、会话等学习环境，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识意义建构的目的。

在教学方法的设计，上本节课我主要采用支架式的建构主义的教学方法，充分结合教材特点和学生实际，根据本节课的知识特点，先建立知识框架，在教师情景创设的引导下，通过介绍科学家的实验（格里菲思、艾弗里肺炎双球菌转化实验以及噬菌体侵染细菌的实验），引导学生思考和分析问题，再通过小组间的协商、讨论，以及从自己设计的实验来验证自己的推测，增强学生学习的兴趣和自信心，并让学生掌握实验设计的一般步骤和培养其科学精神。

在学法设计上，让学生用探索法、发现法去建构知识，用书本上了解的经典实验的原理及过程转化为自己设计实验的基础，并寻求答案。指导学生探索遗传物质是DNA 而不是蛋白质，培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力。

本节课的教学目标主要包括三个方面，第一是知识目标，要求学生了解肺炎双球菌的转化实验及噬菌体侵染细菌的过程，然后通过归纳和比较理解DNA是主要的遗传物质；第二是能力目标，引导学生了解科学研究的一般方法，培养、学生分析、思考、探究的能力，以及初步学会实验设计的思路及过程；第三是情感目标，主要要求学生学习科学家刻苦专研，勤于思考，锲而不舍，坚韧不拔的精神，其次让学生在课堂上通过发现问题，探索奥秘，发表见解，能提高对自我价值的认识，并感到学习成功带来的快乐。

上完这节课后，学生的学习情况是令人满意的，达到了我的预期目的。在某些方面还达到了另人意想不到的效果，值得我在今后的教学中认真借鉴。

1、只要教师充分创设问题情景，不管学生学习能力的高低，都能参与到学习中来，我觉得这是提高课堂教学质量的关键。比如开始我就创设情景：假如我们都回到19世纪末，已经了解在减数分裂、有丝分裂及受精过程染色体是稳定有规律变化的，又知道染色体由DNA和蛋白质构成，那到底哪种物质是遗传物质呢？请大家提供一个思路。这个情景创设充分调动了学生的兴趣，大家积极踊跃举手发言，课堂气氛十分活跃。

2、在学科教育中进行德育渗透，情感教育，只要不是简单的说教，而是潜移默化，学生普遍都能接受，并能起到较好的效果。在讲完格里菲思和艾弗里两位科学家前后经过几十年的肺炎双球菌转化实验后，请同学总结一个伟大的科学发现或者要进行科学研究需要具有什么样的精神时，大家各抒己见，气氛热烈，从聪明的头脑说到锲而不舍的精神，在潜移默化中同学们深受教育。

3、要培养学生实验设计能力和科学研究的能力和方法，必须在每节课的教学实践中进行贯彻和培养。这节课在研究了格里菲思的小鼠实验后，我请大家设计一个实验证明DNA是主要的遗传物质。学生充分开动脑筋，根据前面提供的思路，设计出不同的实验方案，我再让其与艾弗里实验进行对比，大大开阔了学生的视野，提高了其实验设计能力。

当然，上完这节课后，我也感到在教学过程中还有一些不尽人意的地方首先在上课过程中语言不够精练，有些地方显得重复和罗嗦；其次是提出问题后给学生的思考

时间较短，在学生还没有考虑成熟，就急于抛出问题的答案或是解决办法；第三是多媒体课件的颜色不够鲜明，动画不够灵活，课件运用不够充分。这些问题是我今后教学过程中应该着力改进的方面。