DNA是生物遺傳物質(zhì)教案設計

2021-06-10 教案

　　生物遺傳物質(zhì)是篇一：DNA是生物的遺傳物質(zhì)

　　DNA是生物的遺傳物質(zhì)（第二課時）教學目的：理解“T2噬菌體侵染細菌實驗”的設

　　計思路和原理，正確把握“DNA是主要遺傳物質(zhì)”的含義。教學重點：T2噬菌體侵染細菌實驗的思路。

　　教學方式：主要采用問答式和啟發(fā)式。

　　教學過程

　　一、導入：（教師）我們上一節(jié)課談了證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗之一——肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗；在結(jié)尾，我們提到，那個實驗并沒有使人們普遍接受“DNA是遺傳物質(zhì)”。而是等到Hershey和Chase（同時板書）做了另一個經(jīng)典實驗——T2噬菌體侵染細菌實驗（同時板書）——之后，這一事實才被最終接受。那么，今天，我們就來學習這個實驗。

　　二、(教師)在介紹實驗過程前的工作：我們先來認識一下這個實驗的兩個主角——T2噬菌體和大腸桿菌。

　　1．（教師）大腸桿菌(板書)，我們是否聽說過呢？它是一種什么樣的生命呢，是否有細胞結(jié)構(gòu)？是原核生物還是真核生物？

　�。▽W生）生活在人體大腸中的一種細菌，應該是原核生物，有細胞結(jié)構(gòu)。（教師）你認為它新陳代謝的同化作用類型應該是怎樣的呢？為什么？（學生）應該是異養(yǎng)的。因為它生活在人的大腸中。

　　2．（教師）那么病毒呢？病毒是是原核生物還是真核生物？

　�。▽W生）病毒既不是原核生物也不是真核生物，因為它沒有細胞結(jié)構(gòu)。（這里學生可能會答錯，教師則發(fā)問提示：病毒是細胞生命嗎？）

　　（教師）病毒不僅沒有細胞結(jié)構(gòu)，而且不能自己產(chǎn)生能量和ATP，因此，我們說它是一種絕對寄生的生命，并且只有寄生在活細胞內(nèi)才會表現(xiàn)為生命；一旦離開活細胞，不僅不能繁殖，而且很快就會死亡。按照其宿主的不同，我們將其分為植物病毒、動物病外殼

　　毒和細菌病毒。其中，噬菌體就是細

　　菌病毒，是專門寄生在細菌體內(nèi)的蛋白質(zhì)

　　一種病毒。T2噬菌體(板書)則是可

　　以侵染大腸桿菌的一種噬菌體，其尾絲

　　結(jié)構(gòu)如圖（板書畫圖，同時對之進行說明）

　　三、介紹實驗過程

　�。ń處煟┰搶嶒灢捎玫氖峭凰貥擞浄ɑ蚪型凰厥聚櫡�。我記得我們以前好象用過這種方法，在哪兒呢？

　�。▽W生）在光合作用鑒定水的來源是來自于HO2還是CO2。

　�。ń處煟┪覀冞@兒的實驗目的是什么？

　�。▽W生）鑒定遺傳物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)？

　�。ń處煟┠敲催@兩種物質(zhì)的組成元素分別是什么？

　　（學生）DNA的組成元素是C、H、O、N、P；蛋白質(zhì)的組成元素是C、H、O、N，大多含S。

　　（教師）那么我們用什么元素對這兩種物質(zhì)進行標記呢？為什么？

　�。▽W生）用P標記DNA，用S標記蛋白質(zhì)。因為DNA含P但不含S，而蛋白3235

　　質(zhì)含有S卻不含P。

　�。ń處煟┠俏覀兪欠窨梢灾苯影阉鼈兎謩e注射到噬菌體體內(nèi)呢？為什么？（學生）不能。噬菌體太小了。

　�。ń處煟┠敲�，我們用如下方法來給它們作標記。（邊說邊板書畫圖如下①②）配制這兩種培養(yǎng)基之后，分別在上面接種大腸桿菌。（發(fā)問）結(jié)果如何？為什么會這樣？

　�。▽W生）兩組培養(yǎng)基上的大腸桿菌分別被P和S標記上了。因為它是異養(yǎng)3235

　　的，必須從培養(yǎng)基中獲取物質(zhì)。

　�。ń處煟┦堑�。（同時板書畫圖③）但我是不是說錯了？不是要標記噬菌體嗎？怎么去標記大腸桿菌了？

　�。▽W生）沒錯。因為噬菌體必須寄生在細菌細胞內(nèi)，不能直接生活在培養(yǎng)基上。所以，要首先標記細菌，然后才能去標記噬菌體。（如果學生一時不能答出，教師提示性發(fā)問：噬菌體的生活方式怎樣？）

　�。ń處煟⿲�。所以，接下來我們用噬菌體分別去侵染這兩組已經(jīng)作上標記的大腸桿菌。（同時板書畫圖④）結(jié)果會怎樣？

　�。▽W生）子代噬菌體分別被P和S標記上了。

　　（教師）以上4步就是給噬菌體作標記的過程。（同時板書畫圖⑤）

　�。ń處煟┤缓笪覀冇眠@些噬菌體去侵染普通大腸桿菌。（同時板書畫圖⑥⑦）之3235后，我們要用離心的分離方法。這種方法是利用不同物質(zhì)的密度不同，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，密度大的沉到下層，密度小的浮在上清夜中。那么，我們進行離心后（同時板書畫圖⑧）大腸桿菌和沒有進入細菌的噬菌體，何者在上？何者位于沉淀中？為什么？

　�。▽W生）大腸桿菌在沉淀中，因為它有細胞結(jié)構(gòu)，密度較大。

　�。ń處煟┠敲�，進行分離后，我們選擇什么指標觀察，以鑒定噬菌體的哪種物質(zhì)進入了細菌？

　　（學生）放射性。因為用了放射性元素。

　　（教師）你們思考一下可能的結(jié)果（同時板書預期結(jié)果及A、B、A′、B′如⑨，然后提問）

　�。ń處煟A計學生完全可以回答出正確的可能的結(jié)果學生）根據(jù)學生回答板書填空“有”或“無”。然后請學生分析結(jié)果。（教師此時可以進行適當提示）

　�。▽W生）若為A，則意味著DNA未進入細菌，當然應該不會是遺傳物質(zhì)；若為B，則意味著DNA進入了細菌，就可能是遺傳物質(zhì)。類似地若為A′，則意味著蛋白質(zhì)未進入細菌，當然應該不會是遺傳物質(zhì)；若為B′，則意味著蛋白質(zhì)進入了細菌，就可能是遺傳物質(zhì)。

　�。ń處煟┱埻瑢W將A、B與A′、B′進行組合，分析全部可能的結(jié)果和結(jié)論。

　　預期結(jié)果（有無放射性）⑨⑩32P標記的大腸桿菌AB

　　獲得P標記的上清夜有無

　　噬菌體侵染⑥沉淀無有

　　離心⑧

　　子代噬菌體有放射性

　　3232P培養(yǎng)基①

　　用噬菌體侵染④

　　接種大腸桿菌③

　�、菸礃擞浀拇竽c桿菌

　　獲得35

　　S標記的A′B′

　　噬菌體侵染⑦

　　上清夜有無

　　沉淀無有

　　離心⑧

　　35S培養(yǎng)基②35S標記的大腸桿菌子代噬菌體無放射性

　�。▽W生）①A+B′：表明DNA沒有進入細胞而蛋白質(zhì)進入了，因此蛋白質(zhì)可能是遺傳物質(zhì)而DNA不是；②B+A′：表明蛋白質(zhì)沒有進入細胞而DNA進入了，因此DNA可能是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是；③B+B′：表明DNA和蛋白質(zhì)均進入細胞，因此此種方法還無法判斷DNA和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)，需要另外設計實驗。

　　（可能還會有學生答出A+A′，則：教師）那么這種情況會否發(fā)生呢？若是這樣，噬菌體怎么遺傳呢？

　�。ń處�，待學生稍作理解）該實驗的實際結(jié)果如何？說明什么？

　�。▽W生看書）是②B+A′。表明蛋白質(zhì)沒有進入細胞而DNA進入了，因此DNA可能是遺傳物質(zhì)而蛋白質(zhì)不是。

　�。ń處煟┑沁@樣有無缺陷呢？水也會進入細菌，但是否也是遺傳物質(zhì)呢？因此，我們還要進一步驗證，檢測看細菌裂解后，子代噬菌體有無放射性（板書畫圖⑩）。結(jié)果是什么？

　�。▽W生）用DNA標記的子代噬菌體有放射性而標記蛋白質(zhì)的沒有。

　�。ń處煟⿲�，這就最終證明DNA是T2噬菌體的遺傳物質(zhì)。

　　四、解釋實驗結(jié)果

　�。ń處煟┦聦嵣�，若干年以后，隨著人類技術手段的進步，我們已經(jīng)知道了T2噬菌體侵染大腸桿菌的詳細過程。原來，它首先是附著于細菌表面，而后將其

　　DNA注射進細菌，蛋白質(zhì)外殼卻留在外面。DNA進去后，一方面進行復制，另一方面利用細菌指導合成病毒自己的蛋白質(zhì)外殼，然后裝配成子代噬菌體。這就是為什么我們的實驗會出現(xiàn)上述的結(jié)果。

　　五、總結(jié)結(jié)論和說明

　　（教師）但后來，人們發(fā)現(xiàn)某些病毒不含DNA，只有RNA，并且通過實驗證明它們的遺傳物質(zhì)就是RNA。因此，我們將生物的遺傳物質(zhì)歸結(jié)：DNA是主要的遺傳物質(zhì)（同時大字板書）。

　�。ń處煟⿲︖@句話，應該正確理解。這里的“主要”指的是生物的種類，即“絕大多數(shù)生物，其遺傳物質(zhì)是DNA；但不排除少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是其他物質(zhì)如RNA。而不是說，某種生物，其主要遺傳物質(zhì)是DNA，RNA則是它的次要遺傳物質(zhì)�！睂嶋H上，只有在DNA不存在時，RNA才會作為遺傳物質(zhì)。那么，什么樣的生命會以RNA作為遺傳物質(zhì)呢？為什么？

　�。▽W生）病毒，因為它沒有細胞結(jié)構(gòu)，并且只有一種核酸。而細胞里頭，既有DNA又有RNA。所以，細胞生命的遺傳物質(zhì)就是DNA，只有某些病毒的遺傳物質(zhì)才是RNA。

　�。ń處熆偨Y(jié)）完全正確。我們這兩節(jié)課，通過兩個經(jīng)典實驗，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。我們下去要繼續(xù)領會它們的設計思路，并且完整理解“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這個結(jié)論。下課。

　　課后反思

　　對該實驗的介紹，是從2004年的春季才改編為現(xiàn)在的形式的。這樣改，我認為更符合科學史的本來面目，也更符合現(xiàn)代教育的目的和要求，有助于對學生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和科學素養(yǎng)的提高。而原來的教材，實質(zhì)上是演繹性質(zhì)的，確實非常系統(tǒng)、嚴密，但缺點是脫離了歷史的真實，正如我課堂上說到的，“是在若干年以后人們才研究清楚的”，而不是實驗本身。記得前些年教學時，就有學生問：“老師，既然已經(jīng)知道噬菌體只有DNA進入了細菌而蛋白質(zhì)沒有進去，不就可以說明其遺傳物質(zhì)只能是DNA而不可能是蛋白質(zhì)了嗎？那這個實驗還有必要嗎？”當時，我只能告訴他：“教材中的介紹是之后才知道的`，當時的實驗顯然不可能如此設計。但當時這個實驗確實讓人們信服了DNA是遺傳物質(zhì)�！爆F(xiàn)在，教材作了如此改動，我們講起來應該說是更順手了，但在教學設計的側(cè)重點上，我們也必須相應改變，才能適應教育教學改革的要求及教材編纂者的初衷。當然，對原教材中的有益之處，仍要采用，因此，我在介紹完實驗之后，用幾句話對此簡要說明了一下。從效果看，這樣設計是成功的。既適應了新教材的要求，又兼顧了學生的理解能力。另外，鑒于學生知識面限制，我認為對“噬菌體”、“離心”等進行簡要介紹，也是必需的，否則，學生不可能理解這個實驗的設計思路，從而也不可能真正完成教學任務。

　　生物遺傳物質(zhì)是篇二：自然界為什么選擇DNA作為遺傳物質(zhì)

　　自然界為什么選擇DNA作為遺傳物質(zhì)？

　　當上遺傳物質(zhì)需要什么”真功夫”?

　　1.在細胞生長和繁殖的過程中能夠精確地復制自己，使得前后代具有一定的連續(xù)性。

　　2.能夠指導蛋白質(zhì)合成，從而控制生物的性狀和新陳代謝的過程。

　　3.具有貯存大量遺傳信息的潛在能力。

　　4.結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，但在特殊情況下又能發(fā)生突變，而且突變以后還能繼續(xù)復制，并能遺傳給后代。

　　DNA的結(jié)構(gòu)

　　DNA含脫氧核糖，有利于使分子結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。在堿性環(huán)境下，RNA分子中核糖的2號碳上的-OH會失一個氫原子而裸露出電子，這個電子對會攻擊RNA鏈上鄰近的磷酸二酯鍵，使得磷酸二酯鍵斷裂，導致RNA分子斷裂；而DNA分子脫氧核糖的2號碳上沒有游離的-OH，不會經(jīng)由堿的作用而產(chǎn)生相同的反應，不會形成2，3-環(huán)形磷酸鹽的中間產(chǎn)物，因此，RNA分子一般較DNA分子短，且不如DNA分子穩(wěn)定

　　DNA分子中書寫遺傳信息的堿基是A、T、C、G，為什么不用U。比較三種嘧啶分子的結(jié)構(gòu)可以看出，C和U的結(jié)構(gòu)很相近，C與T差異較大。DNA以T代U，其生物學意義十分重大。堿基C在某種條件下容易氧化脫氨基而成U；如果DNA本來就有U，那么新變過來的U和原有的U就無法區(qū)別，這樣會把遺傳信息搞亂。DNA無U有T，新變過來的U一看就是“不速之客”，可以馬上清除，保持原有遺傳信息的穩(wěn)定性

　　2.DNA分子大而穩(wěn)定，適于儲存大量信息

　　假若由四種核苷酸組成的DNA分子的一條鏈由n個核苷酸組成，則組成的重復排列種數(shù)：N=4?（若n=1000，則N=10602，遠大于人類已經(jīng)知道的宇宙中全部原子數(shù)的總和1073）。這說明DNA分子能夠儲存極其大量的信息。實際上生物只利用了這些可能排列種數(shù)中的一部分，有相當一部分排列方式成為沒有功能的基因。在這些沒有功能的基因中，仍然有極其大量的有利于突變的排列方式存在�？梢�，基因通過突變而產(chǎn)生新的排列方式的潛能幾乎是無限的；通過基因的突變，為生物

　　進化和人類改造生物的遺傳屬性提供了物質(zhì)基礎。

　　3.DNA的介電常數(shù)是已知的介電常數(shù)最大的物質(zhì)，且具有高度量子簡并的特征控制論指出，許多儲存信息的方法具有一個共同的重要物理要素，它們似乎都是振動方式很多且頻率相同的高度量子簡并性的系統(tǒng)。許多儲存信息和能量的物質(zhì)具有很高的介電常數(shù)，這種物質(zhì)在微小擾動時就能產(chǎn)生顯著而穩(wěn)定的結(jié)果，即出現(xiàn)量子簡并性。作為遺傳物質(zhì)的DNA就具有這種高度量子簡并的特征。DNA的介電常數(shù)高達120000以上，是已知的介電常數(shù)最大的物質(zhì)，可見大自然選擇DNA作為遺傳物質(zhì)并非偶然。生物機體的新陳代謝和生殖作用的許多問題都與量子簡并性物質(zhì)有關。

　　4.DNA分子為共軛雙鍵體系

　　DNA的組成部分----------嘌呤和嘧啶基團中都具有共軛雙鍵，它們都有自己的非偶電子。這些非偶電子不受任何個別原子的束縛，為整個分子的共軛系統(tǒng)所共有，電子的激發(fā)能也屬于整個共軛系統(tǒng)。DNA在復制和轉(zhuǎn)錄過程中作為模板而傳遞信息。由于DNA分子為共軛雙鍵體系，對于實現(xiàn)重疊轉(zhuǎn)移、共振轉(zhuǎn)移、電荷絡合物轉(zhuǎn)移、半導性能帶的電子轉(zhuǎn)移等各式各樣電子激發(fā)能的轉(zhuǎn)移十分有利。

　　具有共軛結(jié)構(gòu)的有機高分子化合物有很多特殊的性能，除了順磁性和導電性之外，還表現(xiàn)出催化活性和耐熱性。DNA在復制過程中的模板自身催化活性，以及在轉(zhuǎn)錄過程中對mRNA合成的異已催化活性都是共軛體系催化活性的表現(xiàn)。

　　DNA在介質(zhì)分子的熱運動中得到保護，使遺傳特性相對穩(wěn)定，這是共軛體系耐熱性的表現(xiàn)。若具有遺傳特性的物質(zhì)一直保持在37°左右的恒溫條件下，幾千年來的分子熱運動未能破壞它的有序結(jié)構(gòu)。這說明，外界因素要引起生物的遺傳物質(zhì)發(fā)生突變，必須越過一量子化了的很高能壘，即生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì)被一個“能障”保護著。

　　DNA的性質(zhì)

　　之所以能夠作為遺傳信息儲存庫，部分原因是由于它的化學穩(wěn)定性。在沒有酶催化的情況下，DNA的化學變化非常緩慢。

　　癌變細胞

　　信息穩(wěn)定的長期儲存對細胞來說特別重要，細胞對遺傳信息改變具有低耐受性。稍微改變DNA結(jié)構(gòu)就會導致嚴重的生理后果。

　　為什么RNA不能作為遺傳物質(zhì)呢？

　　1.RNA分子量小，只有病毒，基因組小，遺傳信息少，可以直接用RNA。

　　2.RNA不可以完成自我復制。

　　3.RNA多數(shù)是單鏈，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。

　　蛋白質(zhì)能不能翻身當上遺傳主宰者呢？

　　組成蛋白質(zhì)的主要氨基酸約有20種。由于氨基酸的種類和數(shù)量不同，排列順序不同，可以組成無數(shù)種蛋白質(zhì)，具有儲存大量信息的潛力。蛋白質(zhì)（特別是酶）能夠控制生物的性狀和代謝。但是蛋白質(zhì)不能進行自我復制，而且它在染色體中的含量往往是不固定的，分子結(jié)構(gòu)也不穩(wěn)定；它也不能遺傳給后代，所以蛋白質(zhì)不可能是遺傳物質(zhì)。

　　生物遺傳物質(zhì)是篇三：

　　試卷緊扣教材和考試說明，從考生熟悉的基礎知識入手，多角度、多層次地考查了學生的數(shù)學理性思維能力及對數(shù)學本質(zhì)的理解能力，立足基礎，先易后難，難易適中，強調(diào)應用，不偏不怪，達到了“考基礎、考能力、考素質(zhì)”的目標。試卷所涉及的知識內(nèi)容都在考試大綱的范圍內(nèi)，幾乎覆蓋了高中所學知識的全部重要內(nèi)容，體現(xiàn)了“重點知識重點考查”的原則。

　　1．回歸教材，注重基礎

　　試卷遵循了考查基礎知識為主體的原則，尤其是考試說明中的大部分知識點均有涉及，其中應用題與抗戰(zhàn)勝利70周年為背景，把愛國主義教育滲透到試題當中，使學生感受到了數(shù)學的育才價值，所有這些題目的設計都回歸教材和中學教學實際，操作性強。

　　2．適當設置題目難度與區(qū)分度

　　選擇題第12題和填空題第16題以及解答題的第21題，都是綜合性問題，難度較大，學生不僅要有較強的分析問題和解決問題的能力，以及扎實深厚的數(shù)學基本功，而且還要掌握必須的數(shù)學思想與方法，否則在有限的時間內(nèi)，很難完成。

　　3．布局合理，考查全面，著重數(shù)學方法和數(shù)學思想的考察

　　在選擇題，填空題，解答題和三選一問題中，試卷均對高中數(shù)學中的重點內(nèi)容進行了反復考查。包括函數(shù)，三角函數(shù)，數(shù)列、立體幾何、概率統(tǒng)計、解析幾何、導數(shù)等幾大版塊問題。些問題都是以知識為載體，立意于能力，讓數(shù)學思想方法和數(shù)學思維方式貫穿于整個試題的解答過程之中。