Информационные технологии на уроках биологии

Планируемые результаты: учащиеся углубляют знания о нуклеиновых кислотах и их роли в организме.

Личностная значимость изучаемого материала:

1) за расшифровкой генома человека - определением последовательности 3,5 миллиарда нуклеотидов в молекуле человеческой ДНК – последует второй этап: расшифровка структуры и функции 80 000 генов человека. Это обещает революцию в медицине, поскольку на основе этой информации можно будет разработать эффективные методы лечения практически всех болезней.

2) по ДНК можно определить родственные отношения людей (растений, животных)

Задачи урока:

• Образовательные: раскрыть особенности строения нуклеиновых кислот: ДНК и РНК; определить черты сходства и различия.
• Развивающие: формирование компетентности в сфере самостоятельной познавательной деятельности, критического мышления, навыков работать в команде, приобретение навыков самостоятельной работы с большим объёмом информации, умение увидеть проблему и наметить пути её решения с поддержкой ИКТ.
• Воспитывающие: воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов.

Оборудование: компьютер, проектор, ЦОР по общей биологии.

Методы работы: проблемное изложение нового материала.

Формы работы: групповая, общеклассная, индивидуальная

Ход урока

I. Актуализация знаний.

При ознакомлении с материалом урока, учитель демонстрирует слайды, (используя мультимедийный проектор) , которые помогут раскрыть содержание темы, позволят дать иллюстрации понятий.

Терминологическая разминка. (Проверка уровня владения учащимися общеучебными мыслительными навыками по теме “Химический состав клетки”)

А) Класс делится на две группы, каждая группа занимает места возле компьютеров. (Word) Дана таблица, в которой указаны начальные буквы терминов из сборника понятий. Ученики соревнуются по группам.

1) Заполнить все понятия при условии, чтобы они не повторялись. Выигрывает та группа, которая справилась быстрее и не допустила орфографических ошибок.

2) Раскрыть содержание понятий.

3) Установить логическую связь между понятиями.

4) Составить связный рассказ, используя записанные термины.

Например:

И т. д.

Б) Построить систему понятий. Хитин, глюкоза, целлюлоза, ДНК, фруктоза, холестерин, гемоглобин, РНК, лактоза, альбумин.

Итак, тема урока “Нуклеиновые кислоты” Т. к. тема вам эта знакома, с нуклеиновыми кислотами вы встречались в 9 классе, мы проверим ваши ресурсы учебного успеха на этом уроке. Работа между группами в виде соревнования.

Знаю:

• Почему кислоты называют нуклеиновыми?
• Какова роль НК?
• Какие виды НК существуют в природе?
• Что отражает различие в их названии?
• Где в клетке находятся НК?
• Каково строение молекул ДНК и РНК?
• Чем отличаются составы нуклеотидов ДНК и РНК?
• Что такое комплементарность нуклеотидов?
• Какие связи присутствуют в молекулах ДНК И РНК?

Умею:

• Давать сравнительную характеристику ДНК и РНК.
• Сравнивать по функциям типы молекул РНК.

Могу:

• Используя принцип комплементарности, достроить вторую цепь молекулы ДНК и и-РНК.

См. приложение №1презентация Power Point. Слайды № 2-14

Формирование новых знаний и умений

Рассказ учителя

История открытия нуклеиновых кислот.

В 1869 году швейцарский исследователь Ф. Мишер впервые выделил из ядер лейкоцитов человека не известное ранее вещество. Он назвал это вещество нуклеином (от лат. nucleus) ядро. Затем в лаборатории под руководством Мишера подобные вещества были выделены из эритроцитов птиц, рептилий, из дрожжей и ряда природных объектов. Позднее Ф. Мишер установил, что открытый им нуклеин представляет собой смесь нуклеиновых кислот. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков – нуклеопротеины. Таким образом, исследование химического строения нуклеиновых кислот началось с работ Мишера, а далее было продолжено К. А. Косселем в 1879 году, который обнаружил в нуклеиновых кислотах азотсодержащие гетероциклические основания. Первым выделенным гетероциклическим основанием, присутствующим в нуклеиновых кислотах, был гуанин (ранее выделенный из перуанского гуано – помета птиц, ценного азотистого основания) . Впоследствии из нуклеиновых кислот были выделены тимин (из клеток тимуса быка) , цитозин (от греч. cytos - клетка) и аденин (от греч. aden - железа) . В результате проведенных исследований русский химик Ф. Левен установил, что в состав входят азотсодержащие гетероциклические основания (производные пурина и пиримидина) , фосфорная кислота и углеводный компонент – рибоза или дезоксирибоза. Главные азотистые основания имеют следующее химическое строение. За присутствие в этих соединениях атомов азота они и получили название “азотистые”, а т. к. они обладают щелочными свойствами – основаниями. Пиримидиновые основания имеют в своем составе одно гетероциклическое кольцо. К ним относятся цитозин, урацил, тимин. Урацил отличается от тимина отсутствием метильной группы (-СН₃) . Пуриновые основания имеют в своем строении два гетероциклических кольца. К ним относятся аденин и гуанин.

Пуриновые основания: аденин и гуанин:

Пиримидиновые основания: цитозин, урацил, тимин:

Углеводы: рибоза и дезоксирибоза:

Углевод - пентоза (С₅) . В составе нуклеотидов ДНК содержится пентоза - дезоксирибоза, а составе нуклеотидов РНК содержится пентоза - рибоза.

Показывается строение нуклеотидов.

Остаток фосфорной кислоты придает нуклеиновым кислотам кислые свойства, а азотистые основания щелочные свойства. Следовательно, характерные химические свойства Н. К. и их растворов – кислотно-основные.

Выяснить структуру ДНК удалось в 1953 году американскому биохимику Д.  Уотсону английскому физику и Ф.  Крику. В конце 19 века стало известно, что в ядре находятся хромосомы - особые структуры, отвечающие за наследственность. Не было секретом и то, что хромосомы состоят из белков и ДНК. Знали и о том, что именно ДНК передает наследственную информацию. Но главное оставалось тайной: как же работает такая сложная система? Решить эту задачу можно было, только узнав устройство загадочной ДНК. Уотсон и Крик должны были придумать такую модель ДНК, которая соответствовала бы рентгеновской фотографии. Моррису Уилкинсу удалось “сфотографировать” молекулу ДНК с помощью рентгеновских лучей в 1950 году. Уотсон и Крик установили, что ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. Цепи ДНК – антипараллельны т. е. разнонаправлены. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе цепи свиты вместе, образуя двойную спираль. Шаг спирали составляет 3,4 нм (по 10 пар оснований в витке) , а диаметр витка – 2 нм. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания – внутри. ДНК – очень хрупкая молекула, простое перемешивание её раствора может привести к разрыву цепей на более мелкие куски. После 2-х лет кропотливой работы ученые предложили изящную и простую модель ДНК. Потом еще 10 лет после этого открытия ученые разных стран проверяли догадки Уотсона и Крика и, наконец, вердикт был вынесен: “Все верно, ДНК устроена именно так!” Уотсон, Крик и Моррис Уилкинс получили за это открытие в 1953 году Нобелевскую премию. Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, т. е. их первичную структуру. А набор белков (ферментов, гормонов) определяет свойства клетки и организма. Последовательность чередования нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК составляет её первичную структуру. Двойная комплементарная цепь составляет вторичную структуру. Спиральная форма ДНК является её третичной структурой. Все внешние факторы, которые приводят к ослаблению водородных связей, вызывают денатурацию Н. К. Факторы, вызывающие денатурацию Н. К. те же, что и факторы, вызывающие денатурацию белков.

См. приложение №1 презентация Power Point. Слайды № 15-19 Правило Чаргаффа

Правило австралийского биохимика Эдвина Чаргаффа. Нуклеотидный состав ДНК в 1905 году впервые проанализировал Э. Чаргафф. Он обнаружил, что количество А равно количеству Т, а количество Г равно количеству Ц. такая закономерность получила название правило Чаргаффа. Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм, и масса одного нуклеотида равна 345. Эти величины постоянные. Аденин и гуанин относятся к пуринам, а цитозин и тимин к пиримидинам, т. е. между азотистыми основаниями одной природы связи не устанавливаются. Таким образом, комплементарные основания соответствуют друг другу по размерам и форме. Вывод. Комплементарность нуклеотидов – это геометрическое и химическое соответствие структур их молекул друг другу.

1 правило	2 правило	3 правило	4 правило
Суммарное содержание пуриновых нуклеотидов равно суммарному содержанию пиримидиновых	Содержание тимина равно содержанию аденина.	Содержание гуанина равно содержанию цитозина.	Количество аденина и цитозина равно количеству гуанина и тимина.
А+Г=Ц+ Т	А=Т	Г=Ц	А+Ц=Г+Т

Такие соотношения не свойственны РНК.

Объяснить на конкретном примере правило Чаргаффа

В молекуле ДНК количество нуклеотидов с гуанином составляет 30% от общего числа. Сколько нуклеотидов с аденином в этой молекуле?

1. 20%
2. 40%
3. 60%
4. 70%

2. Закрепление новых знаний и умений.

1) тест ЦОР по теме “Общая биология 10-11 кл Кирилла и Мефодия”

2) Развивающее диагностическое задание

Нуклеотиды ДНК Гены ?

Буквы Слово Смысл

Решение задач. (Работа с контрольно-измерительными материалами ЕГЭ прошлых лет по теме) . Задания по теме. А – базовый уровень. Обсуждение в группах

В чем состоит сходство молекул ДНК и РНК?

1. Состоят из двух полинуклеотидных цепей
2. Имеют форму спирали
3. Это биополимеры, состоящие из мономеров – нуклеотидов
4. Обе содержат по нескольку тысяч генов

Для сборки молекул белка на рибосомах аминокислоты доставляются молекулами.

1. тРНК
2. иРНК
3. ДНК
4. АТФ

Участок одной из цепей ДНК имеет последовательность нуклеотидов ААТ-АГГ-ЦТГ. Какую последовательность будет иметь соответствующий участок иРНК?

1. УУА-УЦЦ-ГАЦ
2. ААТ-АГЦ-ЦТГ
3. ТТА-ТЦЦ-ГАЦ
4. АТГ-ГТА-ЦЦГ

В молекуле ДНК количество нуклеотидов с гуанином составляет 5% от общего числа. Сколько нуклеотидов с аденином в этой молекуле?

1. 40%
2. 45%
3. 90%
4. 95%

В – уровень повышенной сложности

Какую функцию выполняют в клетке нуклеиновые кислоты?

А. Являются хранителями наследственной информации

Б. Являются составной частью ферментов

В. Переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме

Г. Служат матрицей для сборки полипептидной цепи

Д. Входят в состав клеточных мембран

Ответ (запиши соответствующие буквы в алфавитном порядке)

Установите соответствие между характеристикой молекулы нуклеиновой кислоты и её видом

Характеристика	Вид нуклеиновой кислоты
Имеет форму клеверного листа Состоит из двух спирально закрученных цепей Доставляет аминокислоты к рибосоме Является хранителем наследственной информации В длину достигает несколько сотен тысяч нанометров Имеет самые маленькие размеры из нуклеиновых кислот	А) ДНК Б) тРНК

1	2	3	4	5	6

С – высокий уровень сложности.

1. В пробирку поместили рибосомы из разных клеток, весь набор аминокислот и одинаковые молекулы иРНК и тРНК, создали все условия для синтеза белка. Почему в пробирке будут синтезироваться один вид белка на разных рибосомах?

2. Какая существует зависимость между признаками организма и строением молекул ДНК?

3. В чем состоит роль ДНК в синтезе белка?

4. Общая масса всех молекул ДНК в 46 хромосомах одной систематической клетки человека составляет около 6^. 10^-9 мг. Определите, чему равна масса всех молекул ДНК в клетке, образующейся при овогенезе в телофазе мейоза 1 и мейоза 2.

Рубрика “Знаете ли вы, что “: см. Приложение №2”

Рефлексия. (Оценить по 5-ти балльной системе)

№п/п	Вопросы	Оценка
1	Удовлетворены ли вы результатом своей деятельности на уроке?
2	Появился ли интерес к данной теме?
3	Доступен ли материал урока?
4	Важны ли знания этого урока?
5	Возникла ли атмосфера сотрудничества на уроке?
6	Удовлетворены ли вы уроком?

Д/З