老师:同学们好好请坐。今天这节课,为了让大家记住对遗传物质研究有重大贡献的科学家名字,我们分组就用遗传学家的名字命名,看看大家还记不记得这几位科学家。第一大组今天叫萨顿队,想一想萨顿有什么贡献?第二大组同学为摩尔根队,摩尔根有什么贡献?大家想想,哈哈。第三大组同学叫格里菲斯队,关于格里菲斯,我们这节课要学习之前没学的内容,来了解他有什么贡献。最后一组同学叫艾弗里队,艾弗里也是我们今天要学习的一位科学家。通过前面两三节课的学习,我们已经知道科学家们对遗传物质的研究进行了大量探究实验。我们先回顾一下原来的研究过程。

  首先,孟德尔在做豌豆杂交实验时提出了遗传因子的概念,大家还有印象吧?在孟德尔的遗传规律再次被提出时,另一位生物学家约翰逊给遗传因子取了个新名词——基因,这个名词一直沿用至今。后来,科学家萨顿提出了遗传因子位置的假说,还记得他假说的内容吗?基因应该在哪里?基因应该在染色体上,但他自己没有通过实验证明。

  老师:那么,哪位科学家证明了这个问题呢?

  学生:摩尔根,他用果蝇的杂交实验证明基因就在染色体上。

  老师:对,基因既然在染色体上,那基因到底是染色体的哪种组分呢?我们先来了解一下染色体的主要成分,大家一起想一想,染色体有哪些主要成分?大声说。

  学生:DNA分子和蛋白质。

  老师:对,染色体主要成分是DNA和蛋白质。基因既然在染色体上,那到底基因是在DNA上还是在蛋白质上呢?这个问题在当时引起了生物学界非常激烈的争论。科学家们通过各种方法寻找证据,来证明基因到底在DNA分子上,还是在蛋白质上。今天,我们就一起来体会一下当时科学家们对这个问题的探究。今天我们的内容是第三章基因的本质,第一节DNA是主要的遗传物质。第一个问题,我们看看当时科学家对遗传物质的推测,也就是对遗传物质的早期推测。大家打开教材42页,看看当时科学界对遗传物质的早期推测。

  老师:大家抬头看前面,在20世纪20年代,当时科学研究只发现了生物中的一种大分子物质——蛋白质,也了解到了蛋白质的基本组成单位,大家也学过,是什么呀?

  学生:氨基酸。

  老师:对,氨基酸是蛋白质的基本组成单位,氨基酸脱水缩合形成肽链,肽链折叠成具有一定空间结构的蛋白质,很可能是多条肽链组装成具有立体结构的蛋白质。当时科学界了解到氨基酸的排列顺序多种多样。既然氨基酸有多种多样的排列顺序,那么这个氨基酸的排列顺序中就有可能蕴含着遗传信息。由于当时主要了解的是蛋白质的结构,所以当时科学家都认为遗传信息应该储存在蛋白质里,也就是蛋白质是遗传物质。到了20世纪30年代,科学家们了解到了另一种生物大分子——DNA,对于这种生物大分子的结构,当时仅仅知道它是由四种脱氧核苷酸构成的一种生物大分子,而DNA的结构是怎样的,这四种脱氧核苷酸的排列顺序对DNA多样性的影响等等,当时都不了解。因为对DNA分子的结构不太了解,所以当时绝大多数科学家仍然认为蛋白质是遗传物质。这就是早期科学家们对遗传物质的推测,认为蛋白质是遗传物质,这个观点正确吗?在我们平时学的生物学研究中,用什么方式来判断某种观点是否正确呢?

  学生:用实验。

  老师:对,很多科学家都想到了用实验来检测一下“蛋白质是遗传物质”这个观点是否正确,其中最早对这个问题提出挑战的科学家是美国的艾弗里,而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲斯实验的基础上提出来的。那么我们现在就来了解一下格里菲斯的实验。大家看一看教材42 - 43页关于格里菲斯的实验——肺炎双球菌的转化实验。

  老师:现在我们一起来看一看格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验,大家都预习了,接下来检测一下大家预习的效果。我们先来4个必答题,每一组一个。萨顿队的同学听题,格里菲斯的实验用了哪些实验材料?就这一组的第三位女生,你回答。

  学生:用了小鼠,还用了有多糖荚膜的细菌。

  老师:叫什么细菌呢?

  学生:S型细菌。

  老师:还有没有?

  学生:还有用了R型细菌。

  老师:还有别的实验材料吗?没有了是吧?好,坐下来。我们看一看格里菲斯的实验,确实用了这两种材料,一种是小鼠,另外一种是肺炎双球菌。肺炎双球菌其实有很多种,格里菲斯用了两种,现在就是这两种肺炎双球菌的图。摩尔根队的同学来判断一下,这两种哪一种是R型,哪一种是S型?习正秋。

  学生:有荚膜的这个是S型,这个是R型。

  老师:你判断的理由是什么呢?S型和R型有什么区别?你从图中怎么区分?

  学生:S型外面有一层多糖的荚膜。

  老师:对了,R型有没有荚膜?是不是这样区分的?看一看这两个名称的来源,R型细菌这个名称的来源,R来自英文单词“rough”,意思是粗糙,也就是R型细菌外面没有荚膜包着,它将来形成的菌落外表就非常粗糙。那么S型细菌外面因为有荚膜包裹,它形成的菌落外表就会非常光滑,所以我们用英文单词“smooth”光滑的第一个字母来代表这种细菌,这就是R型细菌与S型细菌外观上的区别。

  老师:那么接下来我们来比较一下S型细菌与R型细菌还有什么不同的地方?这个问题由格里菲斯队的同学来回答。

  学生:S型细菌有荚膜,R型细菌没有荚膜;S型细菌菌落表面光滑,R型细菌菌落表面粗糙;S型细菌有毒性,R型细菌没有毒性。

  老师:对不对啊?大家给他点掌声,答得非常正确,不错啊。

  老师:这里出现了一个菌落的概念,这个概念我们还没有学,老师来讲一讲什么是菌落。菌落是指同种的一个微生物个体,或者同种的几个微生物个体在固体培养基上繁殖出来的一个种群,它们集合在一起就变成了肉眼可见的一个结构,这个结构我们就叫菌落。根据菌落的一些特点,我们可以直接判断组成这种菌落的细菌到底是哪一种细菌,例如R型的表面粗糙,S型的表面光滑,可以通过这个来判断。另外,S型细菌是有毒的,R型细菌是无毒的。接下来艾弗里队来回答一下,为什么S型细菌有毒,理由是什么?温自言。

  学生:不知道。

  老师:这是必答题,知不知道的话,这一组哪位同学知道?来,站起来,把话筒递过去。好,你回答。

  学生:S型细菌可以使人患肺炎或者使小鼠患败血症,所以可以证明它是有毒的。但是R型细菌都不能引发这些症状,所以可以证明它是无毒的。

  老师:对,坐下。因为S型细菌侵入到人体内,人就会患肺炎,侵入到老鼠体内,老鼠就会患败血症,所以我们认为它是有毒的。那么格里菲斯就是用了这两种细菌和小鼠来做实验的。接下来第二轮必答题,格里菲斯的实验步骤,他总共做了四组实验,是不是?我们看一看第一组实验,它的实验过程和实验现象分别是什么?萨顿队的同学来回答,有没有同学自己会的,主动举手,都不做声的,不要等我点。

  学生:是将活的R型细菌注射到小鼠体内,小鼠是健康的。

  老师:对,坐下来。把R型活细菌注射到老鼠体内,一段时间以后老鼠仍然健康活着,那么这证明了什么问题呢?还是萨顿队的同学来回答,韩佳茹,你来说一说。

  学生:证明了R型活细菌是无毒的。

  老师:对,因为老鼠没有死,所以证明R型细菌是没有毒性的,不会使老鼠死亡。紧接着他有另一组实验,第二组实验,摩尔根队,第二组实验的过程谁来说?平时很积极的啊,徐振兴,不要我喊了。

  学生:就是把S型活细菌注射到小白鼠身上,然后小白鼠就死掉了。

  老师:好,坐下来。把S型的活细菌注射到老鼠体内,这是第二组实验,结果一段时间以后老鼠就死掉了,那么死了证明了什么问题?接下来这一组第一个同学回答。

  学生:证明了S型活细菌有毒。

  老师:对,证明了S型活细菌是有毒的。就是前两组实验,紧接着是第三组实验,他又是怎么做的?接下来的同学站起来回答,也不错。

  学生:注射加热后杀死的S型细菌,现象是小鼠没有死。

  老师:好,坐下来。把加热后杀死的S型细菌注射到老鼠体内,一段时间以后,老鼠没有死,那么这个实验证明了什么问题呢?你们这一组哪位同学会答?加热后杀死的S型细菌没有毒性,坐下来。对的,加热杀死后的S型细菌就没有毒性了。那么前面三组实验放在一起对照,我们可以得出一个事实,就是只有活着的S型细菌才是有毒的,而R型活细菌、S型死细菌都是没有毒的。紧接着第四组实验,创造性的一步,一般人都想不到这一步怎么做,但是格里菲斯想到了。最后这一组格里菲斯队的同学来回答一下,张成为,张成为举手了,不错。

  学生:他是把R型活细菌跟加热后杀死的S型细菌混合,然后注射到小鼠体内,然后小鼠死掉,还分离出了活的S型细菌。

  老师:好,坐下来。这一步是创造性的一步,一般科学家都没想到这么做,格里菲斯想出来了。他把R型活细菌与加热杀死后的S型细菌混合后,再注射到老鼠体内,出乎他的意料,老鼠死了。根据我们加进去的东西,R型活细菌是没有毒性的,S型死细菌也是没有毒性的,那么老鼠却死了,根据前面三组对照,这个老鼠死了,最可能的原因是什么?应该是感染了S型活细菌,是不是这样,它患败血症才会死亡?那么格里菲斯也这样推测,为了证实他的推测,他做了一个病理检测实验。他把老鼠解剖了,从里面去分离细菌,结果一看里面除了有R型细菌以外,还有S型的活细菌,两种都有。那么这个S型的活细菌分裂出来以后,进一步培养,一看繁殖出来的全是S型的活细菌。通过这个实验,我们看一看这个S型的细菌肯定没有加进去活的,现在出现了活的,这个活的从哪里来的?我们加进去的一个是R型活细菌,另外一个就是加热杀死后的S型细菌,那么来源大不了两种,一种R型细菌变异了,变成了S型的,另一种S型细菌复活了,是不是?就这么几种可能,要不然没加别的东西了。那么科学家经过实验最后证明,原来是R型活细菌发生了变异,转变成了S型的细菌,这就是活的S型细菌的来源。那么这个实验的结论还是格里菲斯队来回答,看看这个题该怎么填,哪一位同学知道就站起来,不耽误时间。

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《生物必修2 DNA是主要的遗传物质 公开课逐字稿课堂教学实录-8,914字》.docx
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