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(xué)目的：理解“T2噬菌體侵染細(xì)菌實驗”的設(shè)

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

教學(xué)方式：主要采用問答式和啟發(fā)式。

教學(xué)過程

一、導(dǎo)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(xì)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(xué)習(xí)這個實驗。

二、(教師)在介紹實驗過程前的工作：我們先來認(rèn)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(xì)胞結(jié)構(gòu)？是原核生物還是真核生物？

　?。▽W(xué)生）生活在人體大腸中的一種細(xì)菌，應(yīng)該是原核生物，有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。（教師）你認(rèn)為它新陳代謝的同化作用類型應(yīng)該是怎樣的呢？為什么？（學(xué)生）應(yīng)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(xué)生）病毒既不是原核生物也不是真核生物，因為它沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)。（這里學(xué)生可能會答錯，教師則發(fā)問提示：病毒是細(xì)胞生命嗎？）

　　（教師）病毒不僅沒有細(xì)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(xì)胞內(nèi)才會表現(xiàn)為生命；一旦離開活細(xì)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(xì)菌病毒。其中，噬菌體就是細(xì)

　　菌病毒，是專門寄生在細(xì)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(jìn)行說明）

三、介紹實驗過程

　?。ń處煟┰搶嶒灢捎玫氖峭凰貥?biāo)記法或叫同位素示蹤法。我記得我們以前好象用過這種方法，在哪兒呢？

　?。▽W(xué)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?zāi)康氖鞘裁矗?/p>

　　（學(xué)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(xué)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(jìn)行標(biāo)記呢？為什么？

　?。▽W(xué)生）用P標(biāo)記DNA，用S標(biāo)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(xué)生）不能。噬菌體太小了。

　　（教師）那么，我們用如下方法來給它們作標(biāo)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(xué)生）兩組培養(yǎng)基上的大腸桿菌分別被P和S標(biāo)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)。

　　（教師）是的。（同時板書畫圖③）但我是不是說錯了？不是要標(biāo)記噬菌體嗎？怎么去標(biāo)記大腸桿菌了？

　　（學(xué)生）沒錯。因為噬菌體必須寄生在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，不能直接生活在培養(yǎng)基上。所以，要首先標(biāo)記細(xì)菌，然后才能去標(biāo)記噬菌體。（如果學(xué)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(biāo)記的大腸桿菌。（同時板書畫圖④）結(jié)果會怎樣？

　?。▽W(xué)生）子代噬菌體分別被P和S標(biāo)記上了。

　?。ń處煟┮陨?步就是給噬菌體作標(biāo)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(jìn)行離心后（同時板書畫圖⑧）大腸桿菌和沒有進(jìn)入細(xì)菌的噬菌體，何者在上？何者位于沉淀中？為什么？

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

　?。ń處煟┠敲矗M(jìn)行分離后，我們選擇什么指標(biāo)觀察，以鑒定噬菌體的哪種物質(zhì)進(jìn)入了細(xì)菌？

　　（學(xué)生）放射性。因為用了放射性元素。

　?。ń處煟┠銈兯伎家幌驴赡艿慕Y(jié)果（同時板書預(yù)期結(jié)果及A、B、A′、B′如⑨，然后提問）

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

　　（學(xué)生）若為A，則意味著DNA未進(jìn)入細(xì)菌，當(dāng)然應(yīng)該不會是遺傳物質(zhì)；若為B，則意味著DNA進(jìn)入了細(xì)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(jìn)入細(xì)菌，當(dāng)然應(yīng)該不會是遺傳物質(zhì)；若為B′，則意味著蛋白質(zhì)進(jìn)入了細(xì)菌，就可能是遺傳物質(zhì)。

　　（教師）請同學(xué)將A、B與A′、B′進(jìn)行組合，分析全部可能的結(jié)果和結(jié)論。

　　預(yù)期結(jié)果（有無放射性）⑨⑩32P標(biāo)記的大腸桿菌AB

　　獲得P標(biāo)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?biāo)記的大腸桿菌

　　獲得35

　　S標(biāo)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(biāo)記的大腸桿菌子代噬菌體無放射性

　?。▽W(xué)生）①A+B′：表明DNA沒有進(jìn)入細(xì)胞而蛋白質(zhì)進(jìn)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(jìn)入細(xì)胞而DNA進(jìn)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(jìn)入細(xì)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(shè)計實驗。

　?。赡苓€會有學(xué)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(xué)生稍作理解）該實驗的實際結(jié)果如何？說明什么？

　　（學(xué)生看書）是②B+A′。表明蛋白質(zhì)沒有進(jìn)入細(xì)胞而DNA進(jìn)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(jìn)入細(xì)菌，但是否也是遺傳物質(zhì)呢？因此，我們還要進(jìn)一步驗證，檢測看細(xì)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(xué)生）用DNA標(biāo)記的子代噬菌體有放射性而標(biāo)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(shù)手段的進(jìn)步，我們已經(jīng)知道了T2噬菌體侵染大腸桿菌的詳細(xì)過程。原來，它首先是附著于細(xì)菌表面，而后將其

　　DNA注射進(jìn)細(xì)菌，蛋白質(zhì)外殼卻留在外面。DNA進(jìn)去后，一方面進(jìn)行復(fù)制，另一方面利用細(xì)菌指導(dǎo)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

　?。ń處煟┑髞恚藗儼l(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(yīng)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(xué)生）病毒，因為它沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并且只有一種核酸。而細(xì)胞里頭，既有DNA又有RNA。所以，細(xì)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。

　　（教師總結(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(lǐng)會它們的設(shè)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(rèn)為更符合科學(xué)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(xué)生創(chuàng)新精神的培養(yǎng)和科學(xué)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(yán)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(xué)時，就有學(xué)生問：“老師，既然已經(jīng)知道噬菌體只有DNA進(jìn)入了細(xì)菌而蛋白質(zhì)沒有進(jìn)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(dāng)時，我只能告訴他：“教材中的介紹是之后才知道的，當(dāng)時的實驗顯然不可能如此設(shè)計。但當(dāng)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(yīng)該說是更順手了，但在教學(xué)設(shè)計的側(cè)重點上，我們也必須相應(yīng)改變，才能適應(yīng)教育教學(xué)改革的要求及教材編纂者的初衷。當(dāng)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(shè)計是成功的。既適應(yīng)了新教材的要求，又兼顧了學(xué)生的理解能力。另外，鑒于學(xué)生知識面限制，我認(rèn)為對“噬菌體”、“離心”等進(jìn)行簡要介紹，也是必需的，否則，學(xué)生不可能理解這個實驗的設(shè)計思路，從而也不可能真正完成教學(xué)任務(wù)。