登陆注册
45418900000017

第17章 遗传的物质基础(一)(1)

【教学目标】

一、知识目标

1.知道肺炎双球菌转化实验和“同位素标记法”研究噬菌体侵染细菌所采用的方法,是目前自然科学研究的主要方法。

2.理解DNA是主要的遗传物质。

二、能力目标

1.通过肺炎双球菌的转化实验,能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路,训练学生逻辑思维的能力。

2.用“同位素标记法”来研究噬菌体浸染细菌的实验,说明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,训练学生由特殊到一般的归纳思维的能力。

三、情感目标

遗传的物质主要是DNA,也有RNA,这就从遗传和变异的角度,强调了生命的物质性,有利于辩证唯物主义世界观的树立。

【教学建议】

关于“DNA是主要的遗传物质”的教材分析

《DNA是主要的遗传物质》主要讲述DNA是遗传物质的直接证据——“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”。教材首先交代了科学家们对实验的设计思想,即把组成染色体的主要成分——DNA和蛋白质分开,单独地、直接地去观察DNA的作用,然后再讲述实验过程,这样有利于学生科学思维方法的培养。为了使学生更全面地理解DNA是遗传物质这一结论,教材在教学内容上增加了“肺炎双球菌的转化实验”的内容;在讲述“噬菌体侵染细菌的实验”时,利用“同位素标记”的研究方法来进行说明。这样既符合科学的研究过程,又可以很自然地使学生导出DNA是遗传物质的结论,并且能使学生受到科学方法的教育。

《DNA是主要的遗传物质》这一小节在第六章中占有重要位置,学生只有真正理解这部分内容.才能在生物性状遗传和变异的复杂现象中,从根本上懂得生物遗传和变异的实质和规律。而证明DNA是遗传物质的直接证据,则是“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌”这两个经典实验,因此这两个实验的原理和过程是本小节的重点。

“探究科学发现过程来学习科学研究方法”是本节内容的难点。生物教学大纲中规定,通过生物学基础知识的学习,初步掌握基本的生物科学研究方法。因此在生物教学过程中对学生进行科学方法教育的渗透,成为当前生物教学改革的一个重点,而学生科学素养的形成是一个渐进的过程。在本节的教学过程中,要注重实验过程的探究与科学方法的学习相结合,充分发挥学生主体作用,使学生在探索学习中,得到科学研究方法的训练。

关于“DNA是主要的遗传物质”的证据的分析

1.证据之一:肺炎双球菌的转化实验

(1)实验目的:研究DNA和蛋白质谁是遗传物质?

(2)实验材料:两种肺炎双球菌

S型细胞R型细胞

菌落光滑粗糙

菌体有多糖类的荚膜无多糖类的荚膜

毒性有毒性,可致死无毒性

(3)实验原理:

S型肺炎球菌能使人患肺炎和小鼠患败血症;R型肺炎球菌对人和动物基本无影响。

(4)实验过程及结果:

a.将无毒性的R型活细菌注射到小鼠体内,小鼠正常。

b.将有毒性的S型活细菌注射到小鼠体内,小鼠死亡。

c.将加热杀死后的S型细菌注射到小鼠体内,小鼠正常。

d.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,小鼠死亡。

(5)关于实验结果的分析

实验分析:第1组实验注射的R型活细菌和第3组实验注射的杀死后的S型细菌均对小鼠无影响;第2组实验注射的S型细菌将导致小鼠患败血症而死亡;第4组实验注射R型活细菌和加热杀死后的S型细菌,最终导致小鼠患败血症死亡的事实说明:无毒性的R型活细菌与被加热杀死的S型细菌混合后,转化成了有毒的S型活细菌。并且格里菲斯从小鼠尸体上分离出了有毒性的S型活细菌,还进一步证实了这些转化成的S型细菌的后代也是有毒性的S型活细菌,即是可以遗传的。

(6)结论:格里菲思认为,在第4组实验中,已经被加热杀死的S型细菌中,必然含有某种促成这一转化的活性物质——“转化因子”。

(7)“转化因子”的本质是什么?

1944年,美国科学家艾弗里和他的同事,应用分子生物学技术,从S型活细菌中提取出了DNA、蛋白质和多糖等物质,然后将它们分别加入培养R型细菌的培养基中,结果发现只有加入DNA,R型细菌才能转化为S型细菌,DNA的纯度越高,转化的效果就越显著。由此可见,转化因子就是DNA。DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质,也就是说DNA是遗传物质。

2.证据之二:噬菌体侵染细菌的实验

(1)实验目的:研究噬菌体内DNA和蛋白质谁是遗传物质?

(2)实验材料:噬菌体细菌

(3)实验原理:

噬菌体是专门寄生在活细菌体内的一类病毒,最终导致细菌细胞瓦解。噬菌体主要由头部(含DNA)和尾部(含蛋白质)组成。一般来说,蛋白质含S不含P,而DNA含P不含S。因而可将噬菌体内的S和P分别作同位素标记,来分析DNA和蛋白质在噬菌体生命活动过程中所起的作用。

(4)实验过程及方法:

分别用(上图)(下图)标记的噬菌体感染细菌,通过搅拌和离心得到上清液(噬菌体体外壳)和沉淀物(细菌及进入细胞内的噬菌体DNA),并检测放射性,上清液具的放射性(上图),沉淀物具的放射性(下图)。

(5)结果分析:

上述实验结果表明,噬菌体的蛋白质外壳并未进入细菌内部,而是留在细菌的外部,噬菌体的DNA却进入了细菌体内。可见噬菌体在细菌体内的增殖是在亲代噬菌体DNA的作用下完成的。

(6)结论:

子代噬菌体的各种性状,是通过亲代的DNA的遗传而来的,亲代与子代之间保持有连续性的物质是DNA而不是蛋白质,因此,DNA才是噬菌体真正的遗传物质。

遗传物质是核酸还是蛋白质?

真核生物染色体的主要成分是核酸和蛋白质,其大致比例如下:

那么,遗传物质究竟是蛋白质还是核酸呢?

经研究发现,作为遗传物质至少要具备以下4个条件:

1.在细胞生长和繁殖的过程中能够精确地复制自己;

2.能够指导蛋白质合成从而控制生物的性状和新陈代谢;

3.具有贮存巨大数量遗传信息的潜在能力;

4.结构比较稳定,但在特殊情况下又能发生突变,而且突变以后还能继续复制,并能遗传给后代。

蛋白质有可能是遗传物质吗?我们知道,组成蛋白质的主要的氨基酸约有四种。由于氨基酸的种类和数量不同,排列顺序不同,可以组成无数种蛋白质,这一点符合上述的第三个条件。蛋白质(特别是酶)能够控制生物的性状和代谢,这一点符合第二个条件。但是蛋白质不能进行自我复制,而且它在染色体中的含量往往是不固定的,分子结构也不稳定,它也不能遗传给后代,所以蛋白质不可能是遗传物质。

科学研究已经充分证明,核酸具备上述4个条件,所以核酸才是生物的遗传物质。核酸又分为脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。绝大多数生物体的遗传物质是DNA,有些病毒的遗传物质是RNA。

20世纪中期关于遗传研究的两个经典实验

细胞亚显微结构的研究和分子生物学的分析表明,染色体主要由DNA和蛋白质组成。为了确定DNA和蛋白质对遗传的决定作用,人们首先把DNA和蛋白质从生物体内分离并提纯出来,并证明把DNA放入另一生物体内时,第一个生物体的性状在第二个生物体中出现,且这种性状还能遗传给第二个生物体的后代,蛋白质则没有这种作用。目前为止,从高等动植物体内分离提纯DNA进行这种实验的例子还很少,但有关某些细菌(1928年格里菲思和l944年艾弗里的肺炎双球菌转化实验)和病毒(1952年赫尔希的噬菌体侵染细菌)的实验足以证明DNA和蛋白质在遗传中的作用了,这些实验被称为20世纪中期的经典实验。下面对这两个实验作简单介绍:(附对实验进行总结的表格)

1.噬菌体侵染细菌的实验

噬菌体又叫细菌病毒。我们知道病毒有三种:植物病毒、动物病毒、细菌病毒。病毒寄生的对象具有专一性,细菌病毒只能寄生在细菌体内,并可导致细菌解体死亡,故称噬菌体。

1952年美国科学家赫尔希和蔡斯做了著名的噬菌体侵染细菌(大肠杆菌)实验。他们根据DNA结构中含有P但不含有S,组成蛋白质的氨基酸含有S而不含有P的事实,先用放射性标记DNA,标记蛋白质,然后再让这种作了标记的噬菌体去感染细菌。噬菌体侵染细菌的过程是:吸附→注入→合成→组装→释放。整个过程约需40分钟,最终就可释放出100~300个子代噬菌体。实验证明了只有噬菌体的DNA进入了寄主细胞,蛋白质的外壳则留在外边,从而证明了DNA在前后代中具有连续性,蛋白质不具备连续性;又因为实验结果,释放出与亲代保持相同的子代噬菌体(包括DNA和蛋白质外壳),说明了DNA能指导蛋白质合成。所以该实验是经典实验,是证明DNA是遗传物质的直接证据,由此得出结论:DNA是遗传物质。

2.肺炎双球菌转化实验

同类推荐
  • 教师的28个怎么办-教师如何运用教学策略

    教师的28个怎么办-教师如何运用教学策略

    教师的教学手段实现对学生学习的帮助作用,是通过着眼和作用于学生的心理过程而实现的。学生在教学活动中,借助于教师施予的教学手段,发挥自身的心理能力,最终实现学习的目的
  • 语文新课标课外必读第四辑——牛顿传

    语文新课标课外必读第四辑——牛顿传

    世界文学名著是世界各国社会和生活的结晶,是高度艺术化的精神产品,具有永久的闪光魅力,非常集中、非常形象,是中、小学生了解世界和社会的窗口,是走向世界、观摩社会的最佳捷径。本书包括了大自然之子、小小制作家、这个孩子变了、格兰瑟姆镇的中学时代、剑桥的孤独者、不寻常的学生、天才的思索、为学习机会而应试、避灾归乡、乡间奇迹、重返剑桥等。
  • 现在,我们这样做教师(语文卷)

    现在,我们这样做教师(语文卷)

    本书分语文教师成长的基本理念、语文教师成长的个案叙事两个部分,内容包括:语文教师成长的现实意义、语文教师成长的操作模式等。
  • 学生人道主义的教育(下)

    学生人道主义的教育(下)

    学生德育是指学校按照一定的社会道德要求,有目的、有计划、有系统地对学生进行思想、观念和道德等方面的影响,并通过学生积极的认识、体验与践行,使广大学生形成社会所需要的道德品质。学校德育教育的目标是德育工作的出发点,它不仅决定了学校德育的内容、形式和方法,而且制约着德育工作的基本过程。
  • 语文新课标课外读物——白雪公主

    语文新课标课外读物——白雪公主

    现代中、小学生不能只局限于校园和课本,应该广开视野,广长见识,广泛了解博大的世界和社会,不断增加丰富的现代社会知识和世界信息,才有所精神准备,才能迅速地长大,将来才能够自由地翱翔于世界蓝天。否则,我们将永远是妈妈怀抱中的乖宝宝,将永远是温室里面的豆芽菜,那么,我们将怎样走向社会、走向世界呢?
热门推荐
  • 灵王志

    灵王志

    昔日旧神被屠殒落,众生信仰崩溃坍塌。此间是为人类大世,万物皆具聪慧灵根。浩如烟海的众生万灵,波诡云谲的浩渺大陆,谁将登基灵王之位,一主万灵生死沉浮?
  • 智囊全鉴(典藏诵读版)

    智囊全鉴(典藏诵读版)

    《智囊》是一部集智慧和韬略于一体的经典名著。全书分为上智、明智、察智、胆智等十部二十八卷,集中展示了作者冯梦龙的重要政治见解和思谋韬略,堪称“中国古代智慧的锦囊”。本书对原典进行了精准的注释与翻译以及评析,便于读者更好地理解原文及其精髓。本书将会让您感受到那种智慧的碰撞,巧思的火花,以及阅读经典的震撼与感触。读者也可扫描书中二维码,聆听配乐朗诵章节。
  • 晴之别放手

    晴之别放手

    明明答应过我,不会放手,你为何还是先松开了手。其中有EXO的客串,TFboys的客串,还有其他一些明星会不时的客串一下,不喜勿喷,茶莫致上,外加小番外哦,请期待吧
  • 夏至恋屿

    夏至恋屿

    初遇,你是校花,我们是校友,后来,你被囚禁,我们帮你逃脱,回来,我们成了朋友,可是我们还没好好的坐下聊天,你便离我们而去,终是没能一起看这繁华的世界,听那有趣的乐曲……
  • 惊魂之剑

    惊魂之剑

    一次比武赛场上的尴尬相遇,从此两人结缘,演变成为彼此之间的爱恨情仇。机缘巧合之下,他又拜入其父门下,两人便再次结下佳缘。奈何,女主从小便与人达成婚约,为夺回真爱,男主晓何只能只身勇闯魂剑大陆,让自己变得更强,只为了两年之后的约战,达成彼此立下的誓言,抱得美人归。谁知,这只是一场黑暗势力的阴谋,他的身世终于开始浮出水面。随后,又因身世变故,卷入大陆混乱之中。于不断地战斗历练中变得愈加强大,成为传说的存在,创造了一个新的国度!魂剑大陆强者排行榜:剑士,剑者,剑师,剑帅,剑王,剑尊,剑仙,剑圣,剑神,以及传说中存在的剑帝;面对江湖纠葛,孰强孰弱,一战便知!
  • 愿你此生不负己

    愿你此生不负己

    青春太短,回忆太长,当暮然回首时,你发现,当时你最爱的人,最想和他做的事;最想和他听的歌;最想和他走的路你都已遗忘,但是,你却忘不了,你曾经多么爱他。。。。
  • 未成年人保护知识问答

    未成年人保护知识问答

    本书以问答的形式介绍了有关未成年人保护法的基本知识。内容涉及未成年人的权利与义务、选举权和被选举权、财产继承权、受教育权等等。
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 昆虫的生存之道

    昆虫的生存之道

    本书作者以科学的态度,仔细观察了昆虫的世界,用大量翔实的资料和科学试验的结论,真实地介绍了许许多多昆虫的生活习性和生活方式。
  • 王俊凯的专属天使

    王俊凯的专属天使

    我宁愿留在你方圆几里,我的心要不回就送你,可惜我,谁劝都不听。