如何突破“DNA贮存遗传信息”的教学重难点

田　广



如何突破“DNA贮存遗传信息”的教学重难点

田广

(贵州省六盘水市盘县第一中学， 六盘水553500)

北师大版高中《生物(必修2)》第2章第2节“DNA贮存遗传信息”一节教材中， DNA是主要遗传物质的探索和DNA分子的结构无疑是本节内容的重点和难点，本文围绕本节内容的重点与难点的突破，提供思考与建议．

一、做好导入，激发学生的学习兴趣

俗话说“兴趣是最好的老师”．只有充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，才有可能轻松地突破本节内容的重点和难点．

本节内容笔者利用DNA在案件侦破和亲子鉴定中的重要作用进行导入，这样利用社会热点问题一下就提高了学生的学习热情，学生对后面的教学过程也更容易关注．

二、灵活运用多种教学手段，引导学生思考

(一)“DNA是主要遗传物质”的探索

首先，通过讲解格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验得出结论：DNA是遗传物质，而蛋白质不是．其次，提出问题：并不是所有人都信服这一结果，因为艾弗里的实验中提取出的DNA，纯度最高时也还含有0.02%的蛋白质．怎样才能把蛋白质和DNA分开，直接、单独地去观察蛋白质和DNA的作用呢？为此，笔者做了如下处理．

1.动画演示，变抽象为直观

首先，出示T2噬菌体的模式图：其头部和尾部的外壳是由蛋白质组成的，在它的头部内含有DNA．其次，动画演示噬菌体侵染大肠杆菌的过程：吸附—注入—合成—组装—释放．综合上述过程，提供了如下资料：噬菌体是由C、H、O、N、P、S等元素组成的，在它的化学组分中，大约60%是蛋白质，40%是DNA，硫元素只存在于蛋白质中，而99%的磷元素都存在于DNA中．这样，学生就容易想到用放射性同位素分别标记噬菌体的蛋白质和DNA，然后通过检测子代噬菌体放射性同位素的种类来确定谁是遗传物质的思路．

2.定向质疑，引导学生思考探索

综合上述过程，笔者又提出了如下问题：最好选择哪些元素分别对蛋白质和DNA进行标记呢? 用 C、H、O等元素可行吗? 经分组讨论，最后得出一致的结论：分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA．然后用它们分别去侵染细菌，在子代噬菌体中检测放射性同位素的种类，进而确定在亲子代之间具有连续性的物质是蛋白质还是DNA．

然后再提出如下问题：怎样用35S和32P 对噬菌体进行标记呢? 学生最容易想到：分别用含有35S 和32P的培养基培养噬菌体．这时进行适时点拨：T2噬菌体是DNA病毒，作为病毒，噬菌体专营寄生生活，只有在宿主细胞内才能繁殖后代．这时，学生会意识到在培养基上培养噬菌体是不能成功的．因此应先分别用含35S 和32P的培养基培养细菌；再分别用上述细菌培养噬菌体，从而制备出含有35S的蛋白质和含有32P的DNA的噬菌体；然后分别用含有35S和32P的噬菌体去感染未被标记的细菌；最后根据检测放射性同位素在子代噬菌体的存在以确定蛋白质和DNA谁是遗传物质．

当学生基本清楚了用放射性同位素标记噬菌体的过程以后，再提出另一个问题：怎样检测放射性同位素．

3. 阅读教材，指导学生归纳总结

引导学生结合教材中 T2噬菌体侵染细菌的实验进行思考分析、讨论交流．最后得出结论：用被35S和32P标记的噬菌体分别感染未被标记的细菌，经过短时间的保温，用搅拌器搅拌，使在细菌外的噬菌体与细菌分开，经离心后检测上清液和沉淀物中的放射性物质．结果， 用35S标记的一组，主要在上清液中检测到了放射性，而用32P标记的一组，主要在沉淀物中检测到了放射性，而且细菌裂解后，在释放出来的大量噬菌体中，可以检测到被32P标记的 DNA， 却检测不到被35S标记的蛋白质．因此，亲代与子代之间具有连续性的物质是 DNA，而不是蛋白质．也就是说，子代噬菌体的各种性状，是通过亲代的DNA遗传给后代的，因此， DNA才是真正的遗传物质．

4. 反馈练习，加深学生的理解与记忆

当学生对实验过程清晰之后，为了加强学生对相关知识的理解和运用，笔者设计了如下试题对学生进行训练．

噬菌体侵染细菌的实验过程，证明了噬菌体前后代性状的遗传是靠DNA来完成的，根据实验内容回答以下问题：

(1)怎样才能使噬菌体的 DNA被标记上32P ?

(2)32P标记的噬菌体侵染细菌，在理论上， 上清液中不含放射性，沉淀物中具有很高的放射性 ，但实验数据和理论数据之间有较大的差异，试分析其原因：

① 在实验中，从噬菌体和细菌混合培养到用离心机分离这段时间过长，会使上清液的放射性含量增加，其原因是．

② 在实验中，如果有一部分噬菌体没有侵染到细菌细胞内，其结果又会怎么样?试述其理由．

根据学生回答所暴露出来的问题，进行适当的分析讲解，从而加深学生的理解和记忆．

(二)“DNA分子的结构”

首先，通过讲解DNA双螺旋结构模型的科学发展史，让学生明白科学理论发展的艰苦性和复杂性．其次，提出问题：DNA分子的结构是怎样的，有什么特点？如何制作DNA分子规则的双螺旋结构模型？为此，笔者做了如下处理．

1. 倡导探究，加强指导

提前一个星期安排学生利用课余时间分组制作好DNA分子双螺旋结构模型，在学生对双螺旋结构知识已有初步的感性认识后，进一步把抽象的知识具体化，并对学生已形成的知识“查错补缺”．

第一步：在课堂上展示学生成果，让学生互相评价．

第二步：复习提问化学结构的基本知识：元素组成→基本单位→脱氧核苷酸链．

第三步：结合模型和课件讲授DNA规则的双螺旋结构的相关知识、碱基互补配对原则等．最后归纳出DNA双螺旋结构具有“双链交叉、反向平行、互补配对”等特点，方便学生记忆．

在这部分内容中，要不断的结合学生自制的模型，给予表扬或纠正，既可巩固知识，又能进一步加强师生互动，加深学生印象．

最后总结：一种双螺旋结构、两条脱氧核苷酸单链、三种物质、四种基本单位、五种化学元素的数字排列顺序，便于学生的理解和记忆．

2.掌握结构、合理呈现、创新迁移

(1)在DNA双螺旋结构知识的基础上，用动画演示DNA中碱基互补配对的情况，方便学生理解为什么在DNA中A只能与T配对，C只能与G配对，从而为下面的相对稳定性埋下伏笔．

(2)根据DNA双链中碱基之间的关系，总结相关的公式或结论，如：

①在双链中A=T，C=G；由①引伸出A+G=T+C，即嘌呤数=嘧啶数．再引伸出(A+G)/(T+C)=1，从而得出在所有双链DNA中，它们的比值都是相等的，即(A+G)/(T+C)在双链中的比值是定值．

②生物种类不同，(A+T)/(G+C)比值不同．

在学生掌握了以上的基本知识以后，紧接着用相关试题进行训练，从而加深学生对碱基互补配对原则的理解和运用．

①已知一个含150个磷酸的双链DNA分子中有腺嘌呤25个，请问此DNA分子中胞嘧啶有个．

②某DNA分子一个单链上(A+G)/(T+C)=0.5，则该DNA的另一条单链上同样的碱基比是．

③由某生物组织中提取的DNA成分中，鸟嘌呤和胞嘧啶之和占全部碱基含量的46%，已知其中的一条链的碱基中28%是腺嘌呤，22%是胞嘧啶，求：与已知链相对应的链中腺嘌呤占该链全部碱基的百分比为．

3.尝试体验、反馈评价

在前面知识的基础上，让学生分组交流，总结出DNA分子的特性，然后再设疑引导，这样，一切就水到渠成了，最后再加以点拨．

(1)稳定性：从两个角度看它的相对稳定性：①DNA都是由磷酸连接着脱氧核糖；②遵循碱基的互补配对原则．

(2)多样性：动画演示，让学生总结出DNA分子的多样性由DNA上的碱基对的排列顺序及DNA本身的空间结构所决定,紧接着出示相关的试题进行练习．这样，有助于学生对遗传信息多样性的理解．

(3)特异性：对所有的DNA分子来说表现为多样性，但对每一种DNA分子来说，有其特定的脱氧核苷酸排列顺序，从而显示出单个DNA的特异性．

三、做好知识小结，加深学生的理解和记忆

通过回顾相关知识要点，引导学生思考总结，以概念图的形式做好与本节内容相关的知识要点小结，不但加深了学生的理解和记忆，而且有利于学生今后对相关知识要点的复习．

通过这样的教学过程，突出了重点，突破了难点，不仅使学生准确掌握了知识，同时将所学的知识巩固并消化，还能在综合运用过程中构建知识网络，真正做到学有所得，学以致用．

(责任编辑：李珺)