ＤＮＡ是主要的遺傳物質(zhì)一節(jié)教學(xué)中重難點(diǎn)突破

高中生物“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”一節(jié)教材，通過格里菲斯和艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論:DNA是遺傳物質(zhì)，而蛋白質(zhì)不是#65377;但并不是所有人都信服這一結(jié)果，因?yàn)榘ダ锏膶?shí)驗(yàn)中提取的DNA，純度最高時(shí)也還有0.02%的蛋白質(zhì)，怎樣才能把DNA和蛋白質(zhì)分開，直接#65380;單獨(dú)地去觀察DNA和蛋白質(zhì)的作用，這是本節(jié)課的重難點(diǎn)所在，對于這部分內(nèi)容我是這樣處理的#65377;

1 動畫演示，變抽象為直觀

首先出示大腸桿菌T2噬菌體的模式圖:其頭部和尾部的外殼是由蛋白質(zhì)組成的，在它的頭部內(nèi)含有DNA#65377;同時(shí)演示噬菌體侵染大腸桿菌的過程:吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白質(zhì)→裝配→釋放#65377;結(jié)合上述過程，提供了下述資料:噬菌體是由C#65380;H#65380;O#65380;N#65380;S#65380;P等元素組成，在它的化學(xué)組分中，60%是蛋白質(zhì)，40%是DNA，而硫元素僅存在于蛋白質(zhì)分子中，99%的磷元素都存在于DNA分子中#65377;這樣，一部分學(xué)生就想到了用放射性元素分別標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)和核酸，通過子代噬菌體放射性同位素的種類來確定誰是遺傳物質(zhì)#65377;

2 定向質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生探索思考

結(jié)合上述過程，提出了下述問題:最好選擇哪些元素分別對DNA和蛋白質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記?用C#65380;H#65380;O等元素是否可行?經(jīng)分組討論，集思廣益，最后得出一致結(jié)論:分別用³⁵S和³²P標(biāo)記噬菌體的蛋白質(zhì)外殼和DNA，然后用它們分別去侵染細(xì)菌，在子代噬菌體中檢測放射性同位素的種類，進(jìn)而確定在親子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA還是蛋白質(zhì)?

思路清晰了，然后提出下述問題:如何用³⁵S和³²P對噬菌體進(jìn)行標(biāo)記呢?一部分學(xué)生最容易想到:分別用含有³⁵S和³²P的培養(yǎng)基培養(yǎng)噬菌體#65377;這時(shí)可以適時(shí)點(diǎn)撥:作為病毒，噬菌體的生活方式為專性寄生，只有在寄主細(xì)胞內(nèi)才能繁殖后代，噬菌體的寄主是什么?學(xué)生的思路一下子打開了，在培養(yǎng)基上培養(yǎng)噬菌體是不能成功的，因此先分別用含有放射性同位素³⁵S和³²P的培養(yǎng)基培養(yǎng)細(xì)菌，然后分別用上述細(xì)菌培養(yǎng)噬菌體，從而制備出DNA中含有³²P和蛋白質(zhì)中含有³⁵S的噬菌體，然后分別用含有³⁵S和³²P的噬菌體去感染未被標(biāo)記的細(xì)菌，最后根據(jù)放射性同位素在子代噬菌體的存在以確定DNA和蛋白質(zhì)誰是遺傳物質(zhì)#65377;

這樣的過程能很好地幫助學(xué)生完成知識的遷移以及相關(guān)章節(jié)知識的鏈接，能激發(fā)學(xué)生探究知識間內(nèi)在聯(lián)系的興趣，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中體會到成功的快樂#65377;

用不同的放射性元素標(biāo)記的噬菌體侵染細(xì)菌的過程基本清楚了，但還有另一個(gè)問題沒有突破:即放射性元素如何檢測呢?

3 閱讀教材，指導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)

教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材圖6-4閱讀噬菌體侵染細(xì)菌的過程:用被³⁵S和³²P的噬菌體分別感染未被標(biāo)記的細(xì)菌，經(jīng)過短時(shí)間的保溫，用攪拌器攪拌，使在細(xì)菌外的噬菌體與細(xì)菌分開，經(jīng)離心后檢測上清液(細(xì)菌外的噬菌體)和沉淀物(細(xì)菌)的放射性物質(zhì)#65377;結(jié)果，用³⁵S標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，主要在上清液中檢測到了放射性同位素，而用³²P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，主要在沉淀物中檢測到了放射性同位素，而且細(xì)菌裂解后，在釋放出來的大量噬菌體中，可以檢測到³²P標(biāo)記的DNA，卻不能檢測到³⁵S標(biāo)記的蛋白質(zhì)#65377;教師要求學(xué)生總結(jié):這樣的結(jié)果可以得到什么結(jié)論?學(xué)生們相互討論，最后得出一致結(jié)論:親代與子代之間具有連續(xù)性的物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)#65377;也就是說，子代噬菌體的各種性狀，是通過親代的DNA遺傳給后代的，因此，DNA才是真正的遺傳物質(zhì)#65377;

4 反饋練習(xí)，使學(xué)生加深理解和記憶

用被放射性元素標(biāo)記的噬菌體去侵染細(xì)菌以及如何檢測放射性元素的存在部位，進(jìn)而確定DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)過程清晰之后，為了加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的理解和運(yùn)用，教師可以設(shè)計(jì)相關(guān)的習(xí)題進(jìn)行訓(xùn)練:

噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)過程，證明了噬菌體前后代形狀的遺傳是靠DNA來完成的，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容回答如下問題:

(1) 用³²P標(biāo)記的一個(gè)噬菌體侵染大腸桿菌，待細(xì)菌解體后，檢測到256個(gè)噬菌體放出，則所釋放出的噬菌體中，含³²P標(biāo)記的噬菌體與含³¹P的噬菌體的比例為_____，在此試驗(yàn)之前，怎樣才能使噬菌體的DNA標(biāo)記上³²P?

(2) ³²P標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌，在理論上，上清液中不含放射性，下層沉淀物中具很高的放射性，但實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)之間有較大的差異，分析原因:

① 在實(shí)驗(yàn)中，從噬菌體和大腸桿菌混合培養(yǎng)到用離心機(jī)分離這段時(shí)間過長，會使上清液的放射性含量__________，其原因是__________#65377;

② 在實(shí)驗(yàn)中，如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)，是否是誤差的來源?理由是_________________________#65377;

這道習(xí)題要求學(xué)生必須很好地掌握噬菌體侵染細(xì)菌的過程:即噬菌體的DNA分子進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)后，以解旋后單鏈DNA為模板，以細(xì)菌體內(nèi)游離的脫氧核苷酸為原料，遵循半保留復(fù)制的原則，合成子代DNA分子的過程，同時(shí)以細(xì)菌的氨基酸為原料合成蛋白質(zhì)外殼的過程#65377;同時(shí)使學(xué)生深入理解噬菌體侵染細(xì)菌后，經(jīng)攪拌和離心后所得到的上清液和沉淀物的成分分別是侵染細(xì)菌后留在外部的蛋白質(zhì)外殼和含有噬菌體的細(xì)菌#65377;這是對本節(jié)課重難點(diǎn)內(nèi)容的有效反饋，第(1)問做答比較容易，比例為1∶128#65377;但對第(2)問，就暴露了學(xué)生的理論與實(shí)際脫節(jié)的共性問題，對于噬菌體侵染細(xì)菌的過程，能知道侵染細(xì)菌的噬菌體其蛋白質(zhì)外殼留在了外部，卻不能聯(lián)系實(shí)際如果培養(yǎng)的時(shí)間過長，子代噬菌體從細(xì)菌體內(nèi)釋放出來離心后也會存在于上清液中，致使上清液的放射性增高;同樣的道理，如果有一部分噬菌體沒有侵染到大腸桿菌的內(nèi)部，離心后也會存在于上清液致使上清液的放射性增高#65377;也就是說教材的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是基于在合適的時(shí)間范圍內(nèi)檢測到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果#65377;

通過這樣的教學(xué)過程，突出了重點(diǎn)，突破了難點(diǎn)，不僅使學(xué)生準(zhǔn)確地掌握了知識，同時(shí)將所學(xué)的知識鞏固消化，并在綜合運(yùn)用過程中構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，真正做到了學(xué)有所得，學(xué)以致用。