Спираль жизни

Занятие на тему «Нуклеиновые кислоты»

Полностью публикация приведена в формате PDF:Скачать/Просмотреть(Для просмотра необходима программа Adobe Reader или ее произвольный аналог).

Задачи:

Образовательные:

сформировать знания об особой роли нуклеиновых кислот в живой природе – хранении и передаче наследственной информации;

охарактеризовать особенности строения молекул нуклеиновых кислот как биополимеров;

раскрыть механизм удвоения ДНК, роль этого механизма в передаче наследственной информации;

продолжить углубление знаний о проявлении общебиологической закономерности – взаимосвязи строения и функций биологических полимеров.

Воспитательные:

воспитать чувство значимости открытия нуклеиновых кислот для человечества;

показать на примере открытия ДНК взаимосвязь многих наук.

Развивающие:

учить умению анализировать, делать выводы, правильно выстраивать алгоритм своих действий при решении задач.

Оборудование: системный блок, мультимедийная приставка, клавиатура, мышь.

Используемые ресурсы:

Учебник «Общая биология 10-11» под редакцией В.Б.Захарова, С.Г.Мамонтова, Н.И.Сонина.

Книга А.С. Спирин, «Биосинтез белков, мир РНК и происхождение жизни».

Электронный учебник общей биологии http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookTOC.html.

Коллекция электронных микрофотографий на сайте www.denniskunkel.com.

Пояснения

Программа PowerPoint предоставляет широкие возможности для интеграции информации, представленной в любом виде: текст органично может сочетаться с графикой, здесь можно демонстрировать анимацию и видеофрагменты, а также звуковую информацию. Все это важно в преподавании биологии, где без наглядного материала не обойтись.

Обычные бумажные носители информации уже не могут конкурировать с электронными ресурсами. При помощи последних можно создать реальный облик изучаемого объекта, тем более что в курсе «Общая биология» есть ряд сложных для понимания и представления тем. Одни трудны сложностью протекания процессов (репликация, фотосинтез и так далее), другие сложно представить в связи с тем, что происходили многие миллионы лет назад (развитие жизни на Земле).

В теме «Нуклеиновые кислоты» наиболее сложным для понимания является структура ДНК и процесс репликации. Известно много учебных моделей ДНК, но наиболее удачна и интересна, на мой взгляд, та, которую можно воссоздать при помощи программы визуализации молекул RasMol V2.7.

Ученику предоставлена возможность при помощи вращения модели ознакомиться с общим планом строения молекулы, освоить сложную структуру нуклеотида (рис. 1-3). Такая наглядность помогает оперативно усвоить строение и принципы, на основе которых выстраивается вся молекула ДНК.

Для объяснения различных процессов лучше использовать видеофрагменты или, что, на мой взгляд, более приемлемо и удобно, анимацию – готовую или созданную самостоятельно с помощью программы Flach. Причем можно разрабатывать наглядность как самому, так и подключая к этому творчеству учеников. Подвижные компьютерные модели помогают детям визуально представить изучаемый процесс, понять его сущность и предназначение в естественной картине мира.

Анимация репликации ДНК демонстрирует всю многогранность этого уникального процесса, тем самым облегчая труд учителя и активизируя познание учеников. Для лучшего усвоения материала после рассказа и пояснения учителя ученики могут попробовать озвучить видеофрагмент или анимацию.

Ход урока

Повторение пройденного материала по вопросам, представленным на экране:

Вспомните, какие полимерные соединения клетки мы уже изучили?

Какие полимерные соединения называют периодическими и непериодическими?

Как вы думаете, какое значение для человека имеет изучение структуры ДНК?

При помощи гиперссылки учитель подтверждает правильные ответы учеников (рис. 4-6).

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строению и функциям (рис. 7).

В 1869 году швейцарский биохимик Фридрих Мишер (рис. 8) из остатков клеток, содержащихся в гное, выделил вещество, в состав которого входили азот и фосфор. Ученый назвал его нуклеином (от лат. nucleus – ядро), полагая, что оно содержится лишь в ядре клетки. Позднее, в 1889 году, небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой.

Вспомните, какую общую характеристику ДНК мы давали в 9-м классе? Развитие каких методов и технологий позволило определить и изучить структуру ДНК?

Примерные ответы: это полимерная молекула, обладающая огромной молекулярной массой. Определение размеров молекулы ДНК стало возможным только после широкого распространения методов электронной микроскопии в послевоенные годы.

Химический состав нуклеиновых кислот был изучен в начале ХХ века немецким химиком Альбрехтом Косселем. Было установлено, что при полном гидролизе они расщепляются до пуриновых и пиримидиновых оснований (рис. 9-11).

Что объединяет все азотистые основания?

Учитель обращает внимание на то, что это гетероциклические соединения. Отличия: у ДНК – азотистое основание тимин, у РНК – урацил.

При щадящем гидролизе нуклеиновых кислот получились нуклеозиды, в частности дезоксирибоза, связанная с пуриновыми и пиримидиновыми основаниями посредством атома азота (рис. 12). Как стало известно, соединяясь с молекулой фосфорной кислоты, они образуют более сложные вещества – нуклеотиды, которые являются мономерами нуклеиновых кислот ДНК и РНК.

Повторите строение нуклеотида, выполнив задание на повторение №1, на рабочей карте, находящейся на столах.

Ученики сверяют выполненное задание, выведенное на экран с компьютера учителя (рис. 13).

Изучением структуры и свойств молекулы ДНК занимался целый ряд ученых. Большой вклад в изучение структуры ДНК внес американский ученый Эдвин Чаргаф.

Правило комплементарности появляется на рис. 14.

Розалинда Франклин, используя рентгенографический метод, доказала, что ДНК представляет собой двойную спираль (рис. 15).

На основе вышеизложенных исследований, Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику в 1953 году 28 февраля удалось построить макет двойной структуры ДНК. Окончательно основные параметры ДНК установил в 1954 году английский биохимик Александер Тодд (рис. 16-18).

Ученики наблюдают процесс репликации, просматривая анимационный и видеоматериал (рис. 19).

Также они знакомятся со свойствами и функциями РНК (рис. 20-22).

В конце урока ученикам предлагается заполнить сравнительную таблицу. Для этого им необходимо определить параметры для сравнения (можно использовать подсказки-гиперссылки, расположенные в нижнем левом углу (рис. 23).

Домашнее задание: повторить строение и свойства ДНК и РНК, используя учебник и конспект урока.

Всеволод КУРБАТОВ,

учитель биологии школы №13

Псков