人教版高中生物必修二第三章第1节《DNA是主要的遗传物质》优质教案

第 1 页 第3章 基因的本质

第1节 DNA是主要的遗传物质

一、 教学目标

（一） 知识目标

1. 通过肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，理解DNA是遗传物质。

2. 通过重演科学发现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。

（二） 能力目标

1. 通过自己设计验证性实验，培养分析问题、解决问题的能力和创新思维能力。

2. 以噬菌体侵染细菌的实验说明DNA是遗传物质，训练学生由特殊到一般的归纳思维能力。

（三） 情感、态度与价值观目标

1. 养成实事求是的科学态度，培养不断探究新知识和合作的精神。

2. 实验验证DNA与RNA是遗传物质，强调了生命的物质性，有助于辩证唯物主义世界观的树立。

二、教学重点

1.肺炎双球菌转化的实验原理和过程。

2.噬菌体侵染细菌的原理和过程。

3.证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。 第 2 页 三、教学难点

1.肺炎双球菌转化的实验原理和过程。

2.证明DNA是遗传物质的实验的关键设计思路。

四、课时安排

1课时

教学过程

一、 导入新课：复习导入

19世纪中期，孟德尔通过豌豆实验证明了：生物的性状是由基因控制的。20世纪初期，摩尔根通过果蝇实验证明了：基因位于染色体上。20世纪中叶，科学家发现：染色体主要由蛋白质和DNA（成分）组成。

那么，这两种物质究竟哪一种是遗传物质呢？请大家把书打开到42页，我们今天一起学习——第3章第1节DNA是主要的遗传物质。

要想找到DNA是遗传物质的证据，首先得选择合适的实验材料，应该选择什么样的生物做实验材料呢？为什么？请举例。

1928年，格里菲思利用肺炎双球菌这样一种细菌做实验寻找遗传物质，请大家阅读书本43页，看看格里菲思怎样做实验的。

二、肺炎双球菌的转化实验

（一）格里菲思的体内转化实验（1928）

1、本实验用的生物材料是什么？肺炎双球菌有几种类型？ 第 3 页 种类 S型细菌 R型细菌

菌体 有多糖类荚膜 无多糖类荚膜

菌落 表面光滑 表面粗糙

毒性 有 没有

2、动画展示四组实验过程

①活的R型细菌感染老鼠

不死亡

②活的S型细菌感染老鼠 死亡

③灭活的S型细菌感染老鼠 不死亡

④活的R型+死的S型感染老鼠 死亡

讲述：从第一、二组实验可以说明R型活细菌不具有致死性，S型活细菌具有致死性；从第二、三组实验可以说明死亡的S型细菌不具有致死性。那么大家思考一下：

在第四组实验中，已经被加热杀死的S型细菌中，定含有一种促使R型细菌转化成S型细菌的活性物质，那么它到底是什么呢？

假如你是当时的科学家,应该怎样设计实验来证明:转化因子是什么物质?

学生的可能的回答：把S型细菌的组成物质（多糖、脂类、蛋白质、RNA、DNA）全部分离，并分别与R型细菌混合培养，看哪一组有S活细菌出现，从而确定谁是起转化作用的“转化因子”。

在证明DNA还是蛋白质或其他物质是遗传物质的实验中最关键的设计思路是什么？

必须将蛋白质、其他物质与DNA分开，单独、直接地观察它们的作用，才能确定究竟谁是遗传物质。

（二）艾弗里确定转化因子的体外转化实验

1944年，美国科学家艾弗里和他的同事，做了如下实验：第 4 页 把S型细菌的组成物质全部分离，并分别与R型细菌混合培养，得到如下结果：

请观察实验，能得出什么结论？

结论：S型细菌的DNA使得R型转化成S型细菌，并能传递给后代，说明DNA是“转化因子”，是使R型细菌发生稳定变化的物质，即“遗传物质”。

由于当时提纯技术手段的限制，艾弗里实验中提取出的DNA，纯度最高时也还有0.02%的蛋白质，因此仍有人对实验结论怀疑。

正是这种严谨的精神，催生了另一个更具有说服力的经典实验：

思考：有没有可能是DNA上仍沾有的0.02%蛋白质是转化因子呢？有没有比细菌更为简单的实验材料？

三、噬菌体侵染细菌实验

1．实验材料是什么？引导学生阅读教材。

首先展示噬菌体的模式图。

T2噬菌体是一种专门寄生在大肠杆菌体内的病毒,T2噬菌体侵染细菌后,就会在自身遗传物质的作用下,利用细菌体内的物质来合成自身的组成成分,从而进行大量的繁殖。噬菌体结构简单，仅由DNA和蛋白质构成，有利于将蛋白质和DNA分离，从而单独地观察每种物质在遗传中的作用。

2、实验技术：同位素标记法

1952年赫尔希和蔡斯设计了一个巧妙实验：用放射性同位素标记和测试。 第 5 页 思考：用哪些同位素标记DNA和蛋白质?

提示：DNA有，但多数蛋白质没有的元素是哪种？只有蛋白质有，而DNA没有的元素又是哪种？

用35S标记部分噬菌体的蛋白质，用32P标记部分噬菌体的DNA。

3、如何做标记呢？能直接用普通的培养基培养噬菌体吗?

怎样用同位素分别标记DNA和蛋白质?

(1)用分别放有35S和32P的培养基培养细菌

(2)用噬菌体分别侵染上述细菌

(3)制备分离只含35S或只含32P的噬菌体

动画闪烁示意噬菌体的标记部分和未标记部分

4、噬菌体侵染大肠杆菌的过程

动画展示标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌以及检测放射性的过程：

分组→侵染→搅拌、离心→检测→结论

思考：实验说明了什么问题？

结论：噬菌体进入细菌中的是DNA，蛋白质留在外面，这样就形成了与亲代一样的噬菌体，遗传物质是DNA,而不是蛋白质.它的蛋白质不是亲代连续下来的，是由DNA控制合成的。DNA是噬菌体的遗传物质。

既然我们通过实验知道噬菌体的遗传物质是DNA，那么，噬菌体是如何侵染细菌的呢？ 第 6 页 5、噬菌体侵染细菌的过程模拟

动画展示该过程

思考：（1）噬菌体侵染大肠杆菌可以分为哪几步？

（2）噬菌体的DNA、蛋白质的合成所需要的原料从哪儿来？

那么，遗传物质除了DNA外，还有别的吗？

四、烟草花叶病毒侵染烟草的实验

展示SARS病毒图片，引出SARS病毒的遗传物质是RNA。

烟草花叶病毒侵染烟草的实验较为简单，在学习上述经典实验的基础上，学生自己试着设计此实验。

大量的实验证明，绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。

五、课堂小结

核酸是一切生物的遗传物质，核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。

绝大多数生物(有细胞结构)都是以DNA作为遗传物质的，少数病毒以RNA作为遗传物质的，因此DNA是主要的遗传物质。

DNA主要存在于染色体上，因此，染色体是遗传物质的主要载体。

作为遗传物质，必须具备什么条件呢？

1、 分子结构具有相对的稳定性。

2、 能够自我复制，使前后代保持一定的连续性。 第 7 页 3、 能够指导蛋白质的合成 ，从而控制新陈代谢过程和性状。

4、 能够产生可遗传的变异。

六、课堂练习

1、蛋白质不是遗传物质的原因之一是( )

A.它的含量很少 B.它不能自我复制

C.与新陈代谢无关 D.它的种类很多

2、地球上的一切生物的遗传物质都是( )

A.核酸 B.核苷酸

C.脱氧核糖核酸 D. 核糖核酸

3、下列①、②、③、④均是遗传物质应具有的特点。噬菌体侵染细菌实验能够直接证实DNA作为遗传物质具有的特点是（ ）

①分子结构具有相对的稳定性

②能够自我复制，保持前后代的连续性

③能通过指导蛋白质合成，控制生物性状

④能产生可遗传的变异

A．①② B．③④

C．①④ D．②③

4、下列只含一种核酸的生物是（ ）

A．病毒 B．酵母菌

C．小麦 D．变形虫

5、注射后能使小白鼠因患败血病而死亡的是（ ） 第 8 页 A、R型肺炎双球菌

B、加热杀死后的R型肺炎双球菌

C、加热杀死后的S型肺炎双球菌

D、加热杀死后的S型肺炎双球菌与R型细菌混合

6、格里菲思和艾弗里所进行的肺炎双球菌的转化实验，证实了（ ）

①DNA是遗传物质 ②RNA是遗传物质 ③DNA是主要的遗传物质 ④蛋白质不是遗传物质 ⑤糖类不是遗传物质 ⑥DNA能产生可遗传的变异

A、①④⑤⑥ B、②④⑤⑥

C、②③⑤⑥ D、③④⑤⑥

7、噬菌体在细菌体中合成自己的蛋白质需要:( )

A.噬菌体的DNA和氨基酸

B.噬菌体的DNA和细菌的氨基酸

C.细菌的DNA和氨基酸

D.细菌的DNA和噬菌体的氨基酸

七、板书设计

第3章 基因的本质

第1节 DNA是主要的遗传物质

一．肺炎双球菌转化实验

（一）格里菲思的实验

1．肺炎双球菌的类型 R型 无毒

S型 有毒

2．转化过程：格里菲思四组实验

3．结论：S型死菌中含有一种转化因子，能使R型菌转化为S型菌使小鼠死亡

（二）艾弗里的实验

1．实验过程 第 9 页 2．设计思路：把DNA与蛋白质分开，从而单独地、直接地去观察它们的作用

3．结论：DNA是转化因子，DNA是遗传物质

二．噬菌体侵染细菌实验

1．噬菌体的基本结构 外壳：蛋白质

内部：DNA

2．实验过程

方法：放射性同位素标记法

3．侵染过程：

吸附→注入→合成→组装→释放

4．结论：DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质。

三．DNA是主要的遗传物质