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《第一节遗传物质的发现》公开课教案优质课下载
肺炎双球菌转化实验
美国科学家艾弗里及其同事,从英国卫生部的医学官员格里菲斯的肺炎双球菌转化实验中,敏感的发现这是一个重要的实验素材。
【资料分析】格里菲斯实验(体内转化)
肺炎双球菌两种类型有何区别?第四组实验结果,小鼠死亡的原因?小鼠死亡的这一性状只可能遗传于加热后杀死的S菌,而此菌已加热杀死,故应为其中某物质(转化因子)借助R型活菌完成了遗传。(借体还魂)
如何进一步确认转化因子为何物?当时已知的肺炎双球菌的组成成分包括多糖、类脂、蛋白质、RNA、DNA,谈谈你的设计思路?
【关键问题】如何将各种物质提纯?借鉴DNA粗提取实验谈谈你的想法(破碎细胞,获得细胞提取液,将杂质逐个去除,在通过二苯胺进行鉴定)通过该法提纯的DNA纯度有限,在艾弗里团队的不懈努力下,终于让各成分的纯度达到了当时最好水平,特别是DNA纯度最高时,仅含0.02%的蛋白质。这项关键技术的突破为实验顺利进行奠定了基础。
【实验分析】
实验组号接种菌型加入S型细菌的物质培养皿长菌情况①R型
蛋白质R型②荚膜多糖R型③DNAR型、S型④DNA(经DNA酶处理)R型从①至③组实验可见,DNA是转化因子,即S型菌的DNA借助R型菌,遗传给了后代(类似转基因技术),但第③组中的DNA含杂质,故如何证明转化现象是否单独由DNA引起?第④组实验利用了酶的什么特性?实验的结论是?
设计意图:重组教材,以艾弗里实验为主线,以科学思维为脉络,将格里菲斯实验作为背景资料呈现,通过对科学史的深度挖掘,如关键技术突破的过程,尤其是与学生知识背景中的DNA粗提取实验相结合,让学生深刻体会技术革新对科学发展的重要性,以及产生对艾弗里等科学家严谨、求真科学态度的崇敬之情。
噬菌体侵染细菌实验
【实验背景】1944年艾弗里与合作者公开发表了论文《关于引起肺炎双球菌发生转化的物质化学性质的实验研究》宣布他们多年的研究结论:促使肺炎双球菌发生遗传转化的物质是DNA。遗憾地是,仍有相当数量的科学家无法摆脱传统观点的束缚,诺贝尔奖评议委员更是怀疑艾弗里的实验样品DNA已被蛋白质污染。直到1952年赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验结果公布,人们才最终确认了DNA是遗传物质。[1]
噬菌体繁殖速度极快,且对其外形和生活习性有一定了解,是理想的遗传学实验材料。但在该实验过程中仍有两个关键问题需解决:①如何检测两代间的遗传关系?②如何收集子代噬菌体?
【关键问题一】如何检测亲代与子代噬菌体间的遗传关系?
同位素示踪技术:利用35S和32P分别标记蛋白质和DNA,为何选择这两种元素进行标记?放射性检测是否能区分不同元素放射性的差异?
【关键问题二】如何获取子代噬菌体?
【模拟探究活动】
活动一:学生利用学具模拟完成噬菌体的繁殖(借助于大肠杆菌)过程。(吸附-注入-合成-组装-释放)
活动二:据活动一思考子代噬菌体何时、何地较集中?如何与亲代噬菌体的外壳分离,获取子代噬菌体?学生阐述并演示,搅拌、离心原理,分析操作过程中的可能引起误差的因素,如保温时间,搅拌是否充分等
【实验分析】
结合两组各自获得的子代噬菌体的放射性情况分析实验结果
分 组亲代(放射性)子代(沉淀物放射性)35S组(蛋白质)有很低32P组(DNA)有很高人教版教材插图3-6中,32P组沉淀物放大图中标识的不同颜色DNA链的含义?是否噬菌体的所有蛋白质中均含有S元素?若不是,则35S组中亲代噬菌体的部分蛋白质(约10%)未标记,这部分失踪的蛋白质是否在遗传中起作用呢?
【总结提炼】
实验名称艾弗里肺炎双球菌转化实验噬菌体侵染细菌实验实验思路设法将DNA与其他物质分开,单独地、直接地研究它们各自不同的作用处理方式的区别分离提纯、排除法(酶解)同位素标记法实验结论DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质DNA是遗传物质,不能证明蛋白质不是遗传物质设计意图:针对本节的重难点内容,通过两个关键问题的设计,进行难度降阶处理,让实验主线更清晰。同时,利用模拟学具,让学生在探究活动中,逐步理解实验原理,并能在此基础上分析保温时间、搅拌等因素对实验的影响。教材重读及部分蛋白质为标记问题的追问,引发学生深度思考,完成与模块一、二相关知识的链接。通过列表比较,提炼两个实验的设计思路及科学方法,并与变形虫切割实验、酶解法、呼吸抑制剂的使用等相整合,让学生能透视这些看似不相关知识,整合其内在核心。