Методическая разработка по биологииХимический состав клетки. Органические вещества. Нуклеиновые кислоты

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕНОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ «БАРАБИНСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Специальность 34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки
Дисциплина «Биология»
Раздел 3. Учение о клетке. Состав клетки, строение, деление, обмен веществ
Тема 3.7. Химический состав клетки. Органические вещества. Нуклеиновые кислоты
2016
Одобрена на заседании цикловой
методической комиссии
Протокол № ______ от _________
Председатель_______________________
Автор: Дъячук Л.В. – преподаватель 1 квалификационной категории
Содержание
1. Методический лист …………………………………………………….. 4
2. Примерная хронокарта занятия ……………………………………….. 7
3. Исходный материал ……………………………………………………. 8
4. Приложение 1 ……………………………………………………… 12
5. Приложение 2 ……………………………………………………… 12
6. Приложение 3.……………… …………………………………….. 14
7. Приложение 4 …………………………………………………. ….. 15
8. Приложение 5 ………………………………………………………. 17
9. Список использованных источников …………………………………18МЕТОДИЧЕСКИЙ ЛИСТ
Вид занятия – комбинированный урок
Продолжительность – 90 мин.
ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ
1. Учебные цели:
- сформировать знания о нуклеиновых кислотах, их строении функциях, о строении и функциях АТФ, раскрыть особую роль нуклеиновых кислот в природе – хранении и передаче наследственной информации.
2. Развивающие цели:
- продолжить формирование умений устанавливать взаимосвязь строения и функций молекул органических веществ в клетке на примере нуклеиновых кислот, организовывать собственную деятельность, осуществлять поиск и использование информации, необходимой для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ
3. Воспитательные цели:
- создавать содержательные и организационные условия для развития самостоятельности в добывании студентами знаний, скорости восприятия и переработки информации, культуры речи, воспитании настойчивости в достижении цели.
МОТИВАЦИЯ
Нуклеиновые кислоты – дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая – (РНК) впервые были выделены из ядра клеток и описаны в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Мишером. Нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация обо всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка. АТФ – источник энергии, необходимой для биологических процессов в клетке.
Знание особенностей строения и функций нуклеиновых кислот позволит будущим медицинским работникам понимать особенности передачи наследственной информации в клетке, разбираться в механизмах возникновения наследственных заболеваний, использовать данную информацию для выполнения профессиональных задач.
Методы обучения – объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, частично – поисковый, использование ИКТ
Место проведения занятия – кабинет биологии, анатомии и генетики
человека с основами медицинской генетики.
Выписка из рабочей программыдисциплины «Биология» для специальности
34.02.01 Сестринское дело базовой подготовки
Тема 3.7.
Химический состав клетки. Органические вещества. Нуклеиновые кислоты Содержание учебного материала 2 Нуклеиновые кислоты, их строение и функции. АТФ. Формирование умения устанавливать взаимосвязи строения и функций молекул органических веществ в клетке. Организация собственной деятельности при повторении учебного материала. 1,2
Лабораторные работы - Практические занятия - Контрольные работы - Самостоятельная работа обучающихся: повторная работа над учебным материалом 1 ПРИМЕРНАЯ ХРОНОКАРТА ЗАНЯТИЯ
п/№ Наименование этапа Время Цель этапа Деятельность Оснащение
преподавателя студентов -1- -2- -3- -4- -5- -6- -7-
Организационный этап 3 мин. Организация начала занятия, подготовка рабочего места студентов Отмечает отсутствующих студентов в журнале Староста называет отсутствующих студентов. Студенты приводят в соответствие внешний вид, готовят рабочие места. Журнал, тетради
Подведение итогов выполнения задания для самостоятельной работы, заданного на предыдущем занятии 2 мин Контроль и коррекция знаний по изученной теме Инструктирует и проводит контроль Слушают, исправляют Журнал, тетради
Приложение 1
Контроль знаний по предыдущей теме 10 мин. Оценка уровня сформированности знаний по теме «Химический состав клетки. Органические вещества. Белки. Жиры. Углеводы» Инструктирует и проводит контроль Индивидуальный опрос Приложение 2
контрольные вопросы.
Мотивационный этап 2 мин. Развитие интереса к новой теме Объясняет студентам важность изучения данной темы Слушают, задают вопросы Методическая разработка теоретического занятия
Цели занятия 2 мин Установка приоритетов при изучении темы Озвучивает цели занятия Слушают, записывают в тетрадь новую тему Методическая разработка теоретического занятия, презентация
Изложение исходной информации 50 мин. Формирование знаний о нуклеиновых кислотах, их строении функциях, о строении и функциях АТФ, раскрытие особой роли нуклеиновых кислот в природе – хранении и передаче наследственной информации. Излагает новый материал Слушают, записывают Выполнение заданий для закрепления знаний 12 мин. Закрепление знаний, формирование умения устанавливать взаимосвязь строения и функций молекул органических веществ в клетке на примере нуклеиновых кислот, организовывать собственную деятельность, осуществлять поиск и использование информации, необходимой для выполнения профессиональных задач, использовать ИКТ Инструктирует и контролирует выполнение заданий, обсуждает правильность ответов Выполняют задания, слушают правильные ответы, после выполнения, вносят коррективы Приложение 3
Задания для самостоятельной работы
Предварительный контроль новых знаний и проверка 9 мин. Оценка эффективности занятия и выявление недостатков в новых знаниях, воспитание настойчивости в достижении цели Инструктирует и проводит контроль Выполняют задания Приложение 4
Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов 1 мин. Формирование и закрепление знаний, развитие умения работать с учебником, конспектом лекции Дает задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов, инструктирует Записывают задание Приложение 5
Исходный материал
Нуклеиновые кислоты представляют собой биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Они были открыты в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов сперматозоидов лосося. Впоследствии нуклеиновые кислоты обнаружили во всех растительных и животных клетках, вирусах, бактериях и грибах.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Различие в названиях объясняется тем, что молекула ДНК содержит пятиуглеродный сахар дезоксирибозу, а молекула РНК— рибозу. Нуклеотиды — структурные компоненты нуклеиновых кислот. В состав каждого нуклеотида входит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (рибоза или дезоксирибоза) и остаток фосфорной кислоты. Существует пять основных азотистых оснований: аденин, гуанин, урацил, тимин и цитозин. Первые два являются пуриновыми; их молекулы состоят из двух колец. Следующие три являются пиримидинами и имеют одно пятичленное кольцо.
В ДНК входят четыре вида нуклеотидов, отличающихся по азотистому основанию в их составе, — аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В молекуле РНК также имеется 4 вида нуклеотидов с одним из азотистых оснований — аденином, гуанином, цитозином и урацилом (У).  Таким образом, ДНК и РНК различаются как по содержанию сахара в нуклеотидах, так и по одному из азотистых оснований.
Молекулы ДНК и РНК существенно различаются по своему строению и выполняемым функциям. Молекула ДНК может включать огромное количество нуклеотидов — от нескольких тысяч до сотен миллионов (поистине гигантские молекулы ДНК удается «увидеть» с помощью электронного микроскопа). В структурном отношении она представляет собой двойную спираль из полинуклеотидных цепей, соединенных с помощью водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов. Благодаря этому полинуклеотидные цепи прочно удерживаются одна возле другой. При исследовании различных ДНК (у разных видов организмов) было установлено, что аденин одной цепи может связываться лишь с тимином, а гуанин — только с цитозином другой. Следовательно, порядок расположения нуклеотидов в одной цепи строго соответствует порядку их расположения в другой. Этот феномен получил название комплементарности (т. е. дополнения), а противоположные полинуклеотидные цепи называются комплементарными. Именно этим обусловлено уникальное среди всех неорганических и органических веществ свойство ДНК — способность к самовоспроизведению или удвоению.
При этом сначала комплементарные цепи молекул ДНК расходятся (под воздействием специального фермента происходит разрушение связей между комплементарными нуклеотидами двух цепей). Затем на каждой цепи начинается синтез новой («недостающей») комплементарной ей цепи за счет свободных нуклеотидов, всегда имеющихся в большом количестве в клетке. В результате вместо одной («материнской») молекулы ДНК образуются две («дочерние») новые, идентичные по структуре и составу друг другу, а также исходной молекуле ДНК. Этот процесс всегда предшествует клеточному делению и обеспечивает передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним и всем последующим поколениям. Процесс самоудвоения ДНК называется репликацией (редупликацией).
Биологический смысл репликации заключается в точной передаче наследственной информации от материнской клетки к дочерним, что и происходит при делении соматических клеток.
Впервые модель молекулы ДНК была предложена в 1953 г. американским ученым Дж. Уотсоном и англичанином Ф. Криком на основе данных Э. Чаргаффа о соотношении пуриновых и пиримидиновых оснований молекул ДНК и результатов рентгеноструктурного анализа, полученных М. Уилкинсом и Р. Франклин. За разработку двухспиральной модели молекулы ДНК Уотсон, Крик и Уилкинс были удостоены в 1962 г. Нобелевской премии.
ДНК — самые крупные биологические молекулы. Их длина составляет от 0,25 (у некоторых бактерий) до 40 мм (у человека). Это значительно больше самой крупной молекулы белка, которая в развернутом виде достигает длины не более 100—200 нм. Масса молекулы ДНК составляет 6x10-12 г.
Функцией ДНК является хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. В ДНК любой клетки закодирована информация обо всех белках данного организма, о том, какие белки, в какой последовательности и в каком количестве будут синтезироваться. Последовательность аминокислот в белках записана в ДНК так называемым генетическим (триплетным) кодом.
Молекулы РНК, как правило, одноцепочечные (в отличие от ДНК) и содержат значительно меньшее число нуклеотидов. Выделяют три вида РНК, различающиеся по величине молекул и выполняемым функциям, — информационную (иРНК), рибосомальную (рРНК) и транспортную (тРНК).
Информационная РНК (и-РНК) располагается в ядре и цитоплазме клетки, имеет самую длинную полинуклеотидную цепь среди РНК и выполняет функцию переноса наследственной информации из ядра в цитоплазму клетки.Транспортная РНК (т-РНК) также содержится в ядре и цитоплазме клетки, ее цепь имеет наиболее сложную структуру, а также является самой короткой (75 нуклеотидов). Т-РНК доставляет аминокислоты к рибосомам в процессе трансляции — биосинтеза белка.
Рибосомальная РНК (р-РНК) содержится в ядрышке и рибосомах клетки, имеет цепь средней длины. Все виды РНК образуются в процессе транскрипции соответствующих генов ДНК.
В любой клетке нашего организма протекают миллионы биохимических реакций. Они катализируются множеством ферментов, которые зачастую требуют затрат энергии. Где же клетка ее берет? На этот вопрос можно ответить, если рассмотреть строение молекулы АТФ – одного из основных источников энергии.
АТФ расшифровывается как аденозинтрифосфат, или аденозинтрифосфорная кислота. Вещество является одним из двух наиболее важных источников энергии в любой клетке. Строение АТФ и биологическая роль тесно связаны. Большинство биохимических реакций может протекать только при участии молекул вещества, особенно это касается пластического обмена. Однако АТФ редко непосредственно участвует в реакции: для протекания любого процесса нужна энергия, заключенная именно в химических связях аденозинтрифосфата.
Строение молекул вещества таково, что образующиеся связи между фосфатными группами несут огромное количество энергии. Поэтому такие связи также называются макроэргическими, или макроэнергетическими (макро=много, большое количество).
Очень важно для клетки поддерживать постоянный уровень содержания аденозинтрифосфата. Особенно это характерно для клеток мышечной ткани и нервных волокон, потому что они наиболее энергозависимы и для выполнения своих функций нуждаются в высоком содержании аденозинтрифосфата.
Аденозинтрифосфат состоит из трех элементов: рибозы, аденина и остатков фосфорной кислоты. К рибозе может присоединиться максимально три остатка фосфорной кислоты. Если их два или только один, то соответственно вещество называется АДФ (дифосфат) или АМФ (монофосфат). Именно между фосфорными остатками заключены макроэнергетические связи, после разрыва которых высвобождается от 40 до 60 кДж энергии. Если разрываются две связи, выделяется 80, реже – 120 кДж энергии. При разрыве связи между рибозой и фосфорным остатком выделяется всего лишь 13,8 кДж, поэтому в молекуле трифосфата только две макроэргические связи (Р ̴ Р ̴ Р), а в молекуле АДФ - одна (Р ̴ Р).
Интересные факты об АТФ:
- В среднестатистической клетке содержится 0,04% аденозинтрифосфата от всей массы. Однако самое большое значение наблюдается в мышечных клетках: 0,2-0,5%.
- В клетке около 1 млрд молекул АТФ.
- Каждая молекула живет не больше 1 минуты.
- Одна молекула аденозинтрифосфата обновляется в день 2000-3000 раз.
-В сумме за сутки организм человека синтезирует 40 кг аденозинтрифосфата, и в каждый момент времени запас АТФ составляет 250 г.
Таким образом, строение АТФ и биологическая роль его молекул тесно связаны. Вещество играет ключевую роль в процессах жизнедеятельности, ведь в макроэргических связях между фосфатными остатками содержится огромное количество энергии. Аденозинтрифосфат выполняет множество функций в клетке, и поэтому важно поддерживать постоянную концентрацию вещества. Распад и синтез идут с большой скоростью, т. к. энергия связей постоянно используется в биохимических реакциях. Это незаменимое вещество любой клетки организма.
Приложение 1.
Контроль и коррекция знаний по изученной теме
Заполнение кластера: Функции белков (эталон ответа)
1777365121920защитная
00защитная
3510915121920каталитическая
0каталитическая
-327660121920регуляторная
регуляторная

161544019621530251401485902606040196215
1939290260985Белки
Белки
3348990222885строительная
0строительная
-43243570485энергетическая
0энергетическая

302514037338026631904781551939290478155130111578105312991513525516154401564005транспортная
транспортная
3463290992505структурная
структурная
-13335621030двигательная
двигательная


Критерии оценки:
Оценка «5» ставится, если правильно заполнена вся схема
Оценка «4» ставится, если допущена 1 ошибка
Оценка «3» ставится, если допущено 2 ошибки
Оценка «2» ставится, если задание не выполнено.
Приложение 2.
Контрольные вопросы по теме
1. Расскажите о строении и функциях углеводов.
2. Какое строение и функции имеют липиды?
3. Опишите строение белков. Какие функции они выполняют?
Критерии оценки за устный опрос (контрольные вопросы):
Оценка "5" ставится, если обучающийся: показывает глубокое и полное знание и понимание материала; полное понимание сущности рассматриваемых понятий, явлений и закономерностей, теорий, взаимосвязей; умеет составить полный и правильный ответ; правильно и обстоятельно отвечает на дополнительные вопросы; допускает не более одного недочёта, который легко исправляет.
Оценка "4" ставится, если обучающийся: показывает знание всего изученного материала; даёт полный и правильный ответ; допускает незначительные ошибки и недочёты; небольшие неточности в формулировке понятий; материал излагает в логической последовательности, допуская негрубую ошибку или два недочёта, которые может исправить.
Оценка "3" ставится, если обучающийся: излагает материал фрагментарно; не всегда последовательно, допускает ошибки при формулировке выводов, ошибки при определении понятий; отвечает неполно на вопросы преподавателя.
Оценка "2" ставится, если обучающийся: не раскрывает основное содержание материала; не делает выводов и обобщений; допускает более двух грубых ошибок, которые не может исправить даже при помощи преподавателя.
Приложение 3.
Задание для самостоятельной работы по новой теме
Заполните таблицу:
Сравнение строения ДНК и РНК
Виды нуклеиновых кислот Нахождение в клетке Нуклеотиды Число цепочек
Углевод Азотистое основание Фосфорная кислота Эталоны ответов:
Сравнение строения ДНК и РНК
Виды нуклеиновых кислот Нахождение в клетке Нуклеотиды Число цепочек
Углевод Азотистое основание Фосфорная кислота ДНК Находится в ядре, митохондриях и хлоропластах, структурный компонент хромосом ДезоксирибозаТимин
АденинЦитозинГуанин Остаток фосфорной кислоты 2 нити спирально обвиваю-
щие
друг друга, закручены вокруг общей оси
РНК Находится в ядрышке, цитоплазме, пластидах, митохондриях, рибосомах Рибоза ЦитозинАденинГуанин
УрацилОстаток фосфорной кислоты Состоит из одной цепи
Приложение 4.
Задания для предварительного контроля знаний
Задание 1.
Выберите правильный ответ:
1. Модель строения молекулы ДНК предложил (-ли) в 1953 г.:
А) Г. Мендель;
Б) Т. Морган;
В) Ф. Крик и Дж. Уотсон;
Г) М. Шлейден и Т. Шванн.
2. Функции ДНК в клетке:
А) один из основных источников энергии;
Б) обеспечивает синтез углеводов и липидов;
В) структурный элемент цитоплазмы;
Г) участвует в хранении и передаче наследственной информации.
3. В состав нуклеотида не входит:
А) азотистое основание;
Б) аминокислота;
В) остаток фосфорной кислоты;
Г) сахар.
4. Между соседними нуклеотидами одной нуклеотидной цепи ДНК формируются связи:
А) водородные;
Б) ковалентные;
В) ионные;
Г) гидрофобные.
5. Химическое соединение, входящее только в состав ДНК и отсутствующее в РНК:
А) азотистое основание;
Б) фосфорная кислота;
В) нуклеотид;
Г) дезоксирибоза.
6. Удвоение молекулы ДНК – это:
А) транскрипция;
Б) редупликация;
В) трансляция;
Г) конъюгация.
7) Транспорт аминокислот в цитоплазме клетки осуществляют:
А) малая субъединица рибосом;
Б) специальный фермент;
В) тРНК;
Г) рРНК.
8) В состав субъединиц рибосом входят молекулы:
А) ДНК;
Б) иРНК;
В) тРНК;
Г) рРНК.
9) Установите соответствие между типами нуклеиновых кислот и их характеристиками:
Характеристика Нуклеиновые кислоты
А) двухцепочечная 1) РНК
Б) одноцепочечная 2) ДНК
В) количество в клетке постоянно
Г) существует три основных вида
Д) входит в состав рибосом
Е) является основой хромосом
Эталоны ответов:
1В; 2Г; 3Б; 4А; 5Г; 6Б; 7В; 8Г;
1 – Б, Г, Д
2 – А, В, Е
Критерии оценки за работу по новой теме:
Оценка «5»: обучающийся набирает 9 баллов (1балл за каждый правильный ответ)
Оценка «4»: обучающийся набирает 6-8 баллов
Оценка «3» не ставится.
Приложение 5.
Задание для самостоятельной внеаудиторной работы студентов
Пользуясь конспектами лекций и материалом учебника [1, с.55-68], повторите изученный материал.
Список использованных источников
1.Биология [Текст]: учеб. для студ. учреждений сред. проф. образования / Н.В. Чебышев, Г.Г.Гринёва, Г.С. Гузикова; под ред. Н.В.Чебышева. – 6-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2011. – 416 с.
2. Биология [Текст]: учебное пособие для учащихся медицинских училищ / Ярыгин В.Н., Волков Н.И., Васильев В.И.; под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Медицина, 1987. – 448 с.: ил.
3.Биология. 11 класс [Текст]: поурочные планы по учебнику В. И. Сивоглазова, И.Б. Агафоновой «Общая биология. 10-11 классы» / сост. Т.В. Зарудняя. – Волгоград: Учитель, 2011. – 127 с.