課程基本信息
學(xué)科
（高中生物）
年級(jí)
（高一）
學(xué)期
(春季)
課題
第三章 第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)第1課時(shí)
教科書(shū)
書(shū) 名：必修2 遺傳與進(jìn)化 教材
出版社：人民教育出版社 出版日期：2019年6月
教學(xué)目標(biāo)
本節(jié)主要側(cè)重科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的培養(yǎng)，在科學(xué)史背景下，讓學(xué)生重走探索之路，在體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，像科學(xué)家一樣思考，形成科學(xué)思維及重要的生物學(xué)概念。再以此為基礎(chǔ)，運(yùn)用學(xué)到的科學(xué)探究方法和思維，解決生活中或?qū)嶒?yàn)情境中的問(wèn)題。因此本節(jié)課以人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的推測(cè)的科學(xué)史為主情境，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究中形成概念，發(fā)展生物學(xué)科思維，提高科學(xué)探究的能力。因此本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定如下：
1.閱讀教材，區(qū)分肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中兩種實(shí)驗(yàn)材料的特點(diǎn)，形成結(jié)構(gòu)與功能觀。
2. 識(shí)圖并用語(yǔ)言描述肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生信息獲取能力；比較肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理，總結(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中對(duì)自變量的控制方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。
3. 基于TAP論證式模型，分析早期人們對(duì)遺傳物質(zhì)探究歷程、肺炎鏈球菌體外和體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果，培養(yǎng)批判性思維和提高邏輯思維能力，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維和科學(xué)態(tài)度。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)：
1. 肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程。
2. 科學(xué)探究中自變量的控制方法。
教學(xué)難點(diǎn)：
1. 肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)原理和過(guò)程
教學(xué)過(guò)程
【教學(xué)設(shè)計(jì)思路】
【聯(lián)系實(shí)際，提出問(wèn)題】2022年，東航“3·21”墜機(jī)事件引起廣泛關(guān)注，飛機(jī)墜毀爆炸并引起森林大火，最終救援隊(duì)伍通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)遇難者遺骸進(jìn)行DNA的提取和比對(duì)，確認(rèn)其身份，遺傳物質(zhì)DNA就像指紋一樣能鑒定個(gè)人身份。在研究歷程中，人類(lèi)是如何確定遺傳物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)為DNA的呢？
一、對(duì)遺傳物質(zhì)的早期推測(cè)
【教師活動(dòng)】資料1：20世紀(jì)20年代，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)是由多種氨基酸連接而成的生物大分子。各種氨基酸可以按照不同的順序排列,形成不同的蛋白質(zhì)。氨基酸多樣性的排列順序，可能蘊(yùn)含著遺傳信息。
資料2：1910年，核酸化學(xué)家費(fèi)伯斯·列文提出“四核苷酸假說(shuō)”，即每個(gè)DNA分子 由多個(gè)“四核苷酸”重復(fù)聚合而成。到了20世紀(jì)30年代，人們認(rèn)識(shí)到DNA是由許多脫氧核苷酸聚合而成的生物大分子，脫氧核苷酸的化學(xué)組成包括磷酸、堿基和脫氧核糖，但對(duì)DNA結(jié)構(gòu)尚不了解。
【學(xué)生活動(dòng)】：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合以上資料，結(jié)合當(dāng)時(shí)研究進(jìn)展，推測(cè)哪種物質(zhì)更具有遺傳物質(zhì)的特征，并給出你的依據(jù)。
蛋白質(zhì)為遺傳物質(zhì)，氨基酸多種多樣的排列順序，可能蘊(yùn)含著大量遺傳信息。DNA結(jié)構(gòu)單一，無(wú)法儲(chǔ)存大量遺傳信息。
【教師總結(jié)】：由于當(dāng)時(shí)對(duì)蛋白質(zhì)和DNA結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)程度不同，科學(xué)界普遍認(rèn)為蛋白質(zhì)能承擔(dān)攜帶復(fù)雜的遺傳信息的任務(wù)，所以認(rèn)同蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)。
二、肺炎鏈球菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
【教師活動(dòng)】展示格里菲斯研究背景肺炎鏈球菌的致病情況背景。
資料：1928年身為細(xì)菌學(xué)家的格里菲思在實(shí)驗(yàn)室里用肺炎雙球菌來(lái)研制疫苗。格里菲思用了兩種類(lèi)型的肺炎鏈球菌，第一種是外包有莢膜的S菌，另一種是沒(méi)有莢膜沒(méi)有毒性的R菌。在他探究S型菌為什么有毒性的過(guò)程中，做了以下實(shí)驗(yàn)：
【學(xué)生活動(dòng)】
任務(wù)1：閱讀教材，歸納兩種肺炎鏈球菌的特點(diǎn)
任務(wù)2：格里菲斯體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)是如何進(jìn)行的？請(qǐng)你用文字描述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
任務(wù)3：分析實(shí)驗(yàn)
1.該實(shí)驗(yàn)自變量、因變量是什么？
自變量：注射的成分不同
因變量：小鼠存活情況
2.根據(jù)對(duì)照原則，1、2、3組結(jié)果說(shuō)明什么問(wèn)題？
說(shuō)明只有活的S型菌才能使小鼠死亡，加熱致死的S型菌沒(méi)有致病能力。
3.第4組是如何進(jìn)行操作，結(jié)果說(shuō)明什么？請(qǐng)你推測(cè)產(chǎn)生該結(jié)果的原因。
第4組將加熱殺死的S型菌和活的R型菌混合注射到小鼠體內(nèi)，小鼠死亡。
主張1：加熱致死的S型菌在R菌作用下恢復(fù)活性。
主張2：R型菌獲取了S型菌的多糖莢膜，產(chǎn)生致病性。
主張3：S型菌使得R型菌發(fā)生轉(zhuǎn)化，R型菌轉(zhuǎn)化為S型菌。
三、肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
【教師活動(dòng)】
1.在基于上述主張前提下，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究加熱殺死的S型菌中哪種物質(zhì)是轉(zhuǎn)化因子？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)出你的實(shí)驗(yàn)思路。
2.展示20世紀(jì)40年代，艾弗里及其同事所做的肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)示意圖。引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)思路，根據(jù)結(jié)果對(duì)上述主張進(jìn)行修正。
【學(xué)生活動(dòng)】
任務(wù)1：從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)，分析S型菌含有的物質(zhì)，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，分析不同的實(shí)驗(yàn)思路在實(shí)際操作中最大的困難是什么。
思路1：將S型菌中的物質(zhì)分離提純，單獨(dú)研究其能否讓R型菌進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
操作中最大的困難時(shí)將物質(zhì)分離。
思路2：用酶解法去除研究因素，觀察R型菌能否轉(zhuǎn)化。
操作中最大的困難是加入的酶是否能徹底水解除去對(duì)應(yīng)的物質(zhì)。
任務(wù)2：觀察并寫(xiě)出艾弗里實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果，提出證據(jù)，修正主張。
1.請(qǐng)用流程圖寫(xiě)出艾弗里實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果
2.請(qǐng)分析該實(shí)驗(yàn)自變量和因變量。
自變量：S型細(xì)菌細(xì)胞提取物的成分不同
因變量：產(chǎn)生肺炎鏈球菌種類(lèi)（R型菌是否發(fā)生轉(zhuǎn)化）
3.根據(jù)對(duì)照原則，請(qǐng)你分析轉(zhuǎn)化因子是S型菌的什么物質(zhì)，提出主張，給出證據(jù)。
只有第5組加入DNA酶能夠阻止轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，這表明被DNA酶消化分解的DNA極有肯呢個(gè)是細(xì)胞提取物中有活性的轉(zhuǎn)化因子。
【教師活動(dòng)】補(bǔ)充艾弗里實(shí)驗(yàn)：艾弗里實(shí)驗(yàn)室對(duì)轉(zhuǎn)化因子的分析理化特征：轉(zhuǎn)化因子的分子量很大，N/P約為1.67，在260nm的紫外線照射具有最大的吸收峰值，檢測(cè)DNA的二苯胺反應(yīng)結(jié)果是強(qiáng)陽(yáng)性。檢測(cè)RNA的苔黑酚結(jié)果是弱陽(yáng)性，兩種檢測(cè)蛋白質(zhì)的方法結(jié)果都是陰性。
四、總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法
【教師活動(dòng)】從肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中，分析對(duì)自變量的處理方法，總結(jié)自變量控制的“加法”原理和“減法原理”。
【學(xué)生活動(dòng)】小結(jié)自變量控制方法，舉例說(shuō)明自變量的加減法在實(shí)驗(yàn)中的運(yùn)用。
例如：“比較過(guò)氧化氫在不同條件下的分解”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組分別作加溫、滴加FeCl3溶液、滴加肝臟研磨液的處理。——加法原理
例如：艾弗里的肺炎鏈球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)中每組特異性去除一種物質(zhì)?！獪p法原理
【課堂小結(jié)】
總結(jié)：人類(lèi)對(duì)遺傳物質(zhì)的探索過(guò)程中，任何一個(gè)科學(xué)結(jié)論的得出，離不開(kāi)多位科學(xué)家的協(xié)同合作，離不開(kāi)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和推理過(guò)程、也依賴(lài)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步?？茖W(xué)探究實(shí)際上是一個(gè)不斷發(fā)展、完善、深化的過(guò)程。

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第1節(jié) DNA是主要的遺傳物質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

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