Тип учебного занятия: зачетное занятие.
Вид учебного занятия: cмотр знаний по теме “Основы цитологии”.
Цель занятия: дать независимую комплексную оценку знаний, умений и навыков учащихся по теме “Основы цитологии”.
Комплекс средств обучения:
1. Демонстрационное оборудование:
- печатные таблицы: из серии таблиц по общей биологии (выпуск II) - “Схема строения клетки: бактериальной и сине-зеленой водоросли (по данным электронного микроскопа)”, “Вирусы”, “Генетический код”, “Биосинтез белка”; таблица “Клетка” из серии таблиц по анатомии человека; таблица “Одноклеточная зеленая водоросль хламидомонада” из серии таблиц по биологии для VII класса; таблицы “Тип простейшие” и “Тип Хордовые. Класс Земноводные. Лягушка” из серии таблиц по зоологии (вып. 1);
- самодельные таблицы: “Жидкостно-мозаичная модель мембраны”, “Схема ферментативного расщепления субстрата”, “Схема синтеза АТФ в митохондриях”, “Эволюционное развитие органического мира”.
- натуральные объекты: плоды рябины или соплодия шиповника, мох – мниум, сырой картофель 10 клубней, вареный картофель 5 клубней, луковицы лука репчатого 5 штук; микропрепараты: “Бактериальная клетка”, “Животная клетка”, “Покровная ткань листа”.
2. Лабораторное оборудование: 4 микроскопа обычных и один с иммерсионной системой, предметные и покровные стекла, 6 скальпелей, 6 пинцетов, 12 препаровальных игл, 5 стаканов с водой, склянка с вазелиновым маслом (для иммерсионной системы микроскопа), спиртовка, пробиркодержатель, 10 штативов для пробирок с двумя пробирками в каждом, 6 лабораторных лотков.
3. Химические реактивы и принадлежности: стакан с насыщенным раствором поваренной соли, 5% раствор медного купороса, 3% раствор перекиси водорода, 10% раствор едкого натра, 3% раствор нитрата серебра, бутыль с эфиром, полоски фильтровальной бумаги, 2 коробка спичек, лучина, кипелка, терка, 5 тарелок.
Структура занятия:
| Этапы процесса обучения | Деятельность субъектов процесса обучения | Время |
| Организационный момент | 1. Приветствие учителя биологии,
представление учителей-ассистентов. 2. Постановка цели занятия. 3. Изготовление учащимися зачетных карточек. |
3 минуты |
| Инвариантный этап | Проведение инструктажа о ходе занятия. | 2 минуты |
| Контроль и самоконтроль | Проведение контроля знаний, умений и навыков по трем постам. | 80 минут |
| Подведение итогов | 1. Выставление оценок из зачетных
карточек в сводную ведомость. 2. Самоанализ. |
5 минут |
Основное содержание:
Пост № 1 (теоретический). На этом посту ученики отвечают такие теоретические вопросы как: клеточная теория, жидкостно-мозаичная теория строения мембран, теория “руки и перчатки” ферментативного расщепления субстрата, теория матричного синтеза белка на примере транскрипции или трансляции, теория хемоосмотического преобразования энергии на примере митохондриальных мембран, теория симбиогенеза клеточных структур.
Пост № 2 (лабораторно-практический). На этом посту ученики проводят лабораторные работы по карточкам заданиям.
Карточка № 1. Докажите экспериментально, что клетки растительного и животного организма имеют общий план строения.
Карточка № 2. На основании готовых микропрепаратов “Бактериальная клетка” и “Животная клетка” дайте характеристику (основные черты сходства и отличия) прокариот и эукариот.
Карточка № 3. Докажите опытным путем, что более концентрированный раствор оттягивает воду из вакуоли.
Карточка № 4. Практически докажите, что клетки растительного организма имеют разные типы пластид.
Карточка № 5. Приготовьте препарат, позволяющий рассмотреть тонкое строение хлоропласта, объясните увиденное.
Карточка № 6. Докажите опытным путем, что в клетках клубня картофеля имеются ферменты.
Карточка № 7. Докажите опытным путем, что первичная структура белка образована пептидными (амидными) связями.
Пост № 3 (решение задач). На этом посту ученики решают задачи по молекулярной биологии.
Задача № 1. Фрагмент блокирующей цепи ДНК имеет следующий состав:
-А-А-Т-Ц-Г-Т-Г-Ц-Ц-
Какую последовательность будет иметь фрагмент и-РНК, образовавшейся с указанного фрагмента ДНК?
Задача № 2. В лаборатории изучен химический состав фрагмента молекулы ДНК, который состоит из 474 нуклеотидов и содержит 13% тиминовых нуклеотидов. Определите количество адениновых и цитозиновых нуклеотидов и количество аминокислот в белке, который может быть синтезирован из этого фрагмента ДНК.
Задача № 3. Используя таблицу генетического кода, определите аминокислотный состав полипептида, который кодируется и-РНК следующего состава:
-Г-Ц-Ц-Ц-Г-Ц-А-А-У-А-Г-У- .
Укажите антикодоны т-РНК участвующих в синтезе данного полипептида.
Задача № 4. Белок рибонуклеаза состоит из 124 аминокислот. Какое количество нуклеотидов и длину имеет определяющая его молекула ДНК, если расстояние между двумя соседними нуклеотидами в спирализованной молекуле ДНК (измеренное вдоль оси спирали) составляет 3,4 Ао.
Задача № 5. В процессе энергетического обмена произошло расщепление 5 молей глюкозы, из которых кислородному расщеплению подверглось только 2 моля. Определите:
- Сколько молей молочной кислоты при этом образовалось?
- Сколько молей углекислого газа при этом образовалось?
- Сколько молей АТФ при этом синтезировано?
- Сколько молей молекулярного кислорода израсходовано на окисление образовавшегося углекислого газа?
Задача № 6. Одно 25-летнее дерево-тополь в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних месяцев поглощает около 44 килограммов углекислого газа. Определите:
Сколько литров воды потребовалось тополю поглотить из почвы при минеральном питании, чтобы ассимилировать такое количество углекислого газа?
Какой объем кислорода был выделен в атмосферу тополем за это время?
Сколько килограммов глюкозы было синтезировано за это время?
Методические рекомендации по организации и проведению занятия
Для ответов на теоретические вопросы ученики используют таблицы, некоторые необходимо изготовить самостоятельно силами тех учащихся, которые хорошо рисуют. Эту работу следует оценить. Таблица “Схема синтеза АТФ в митохондриях” изготавливается по рисунку № 80 учебника общей биологии [1, стр. 166].
Таблица “Эволюционное развитие органического мира” изготавливается либо по рисунку цветной вкладки ко второй главе стр.42 вышеуказанного учебника, или по рисунку № 201 из учебника с углубленным изучением биологии [2, стр. 322]. Таблица “Схема ферментативного расщепления субстрата” делается по рисунку из книги: “От пекарни до биофабрики” [3, стр. 31]. В нашем исполнении эта таблица может выглядеть так, как это показано в приложении № 2. Таблица “Жидкостно-мозаичная модель мембраны” является авторской и приведена в приложении №1. В этих же пособиях вы найдете все необходимые комментарии к таблицам и соответственно эту информацию должны изложить учащихся при ответе с их использованием. Не очень удачно во многих учебных пособиях излагается сама клеточная теория. Автором статьи клеточная теория излагается в лекционной форме, а учащиеся в это время заполняют таблицу: “Современные положения клеточной теории”, которая состоит из трех граф. На смотре знаний они устно воспроизводят содержание этой таблицы, используя печатные пособия.
| Направления теории | Формулировка положения | Примеры доказательств | Использование печатных пособий |
| опреде- ление понятия “клетка” |
Это элементарная единица строения и функционирования организма. | Внеклеточных форм жизни нет. Вирусы являются лишь подтверждением, т.к. размножаются, только паразитируя в клетках. | “Вирусы” |
| гомология | Клетки всех организмов гомологичны, т.е. сходны по своему составу и строению. | Все клетки от внешней среды отделены оболочкой, внутри заполнены цитоплазмой, которая в своем составе имеет белки, жиры, углеводы и минеральные соли. | “Клетка” |
| функции | Клетка характеризуется обменом веществ, движением, развитием. | Клетке, как особой форме материи, присущи свойства самой материи. | “Тип простейшие” |
| образование | Клетки возникают только путем деления или слияния ранее существующих клеток. | Опыты по получению клеток из предковой среды не увенчались успехом. | “Одноклеточная зеленая
водоросль хламидомонада” |
| эволюция | Все организмы на Земле произошли от одного общего одноклеточного предка - уркариота. | Любой многоклеточный организм возникает и развивается из одной клетки - зиготы. | “Тип Хордовые. Класс Земноводные. Лягушка” |
В помощь учителю-ассистенту, оценивающему работу учащихся на посту № 2, выдается карта, в которой отражаются те действия, которые должен произвести ученик в ходе работы над карточкой-заданием. Она может иметь следующий вид:
| № карточки | Правильные действия ученика | Правильный выбор
оборудования и объектов |
| 1 | Учащиеся готовят микропрепарат листа мха-мниума, рассматривают его на малом увеличении и делают рисунок одной из его клеток. Далее рассматривают готовый микропрепарат “Животная клетка”, делают рисунок одной из увиденных клеток. Дают ассистенту аргументированные ответы. | Микроскоп, предметное и покровное стекла, лабораторный латок, стакан с водой, пипетка, скальпель, пинцет, препаровальные иглы, микропрепарат “Животная клетка” и побеги мха-мниума. |
| 2 | Учащиеся рассматривают микропрепарат “Животная клетка” на малом увеличении и делают рисунок одной из его клеток. Далее рассматривают готовый микропрепарат “Бактериальная клетка”, делают рисунок одной из увиденных клеток. Дают ассистенту сравнительную характеристику в устной форме. | Микроскоп, микропрепараты “Животная клетка” и “бактериальная клетка”. |
| 3 | Учащиеся готовят микропрепарат из покровной ткани луковицы лука репчатого, рассматривают его на малом увеличении и делают рисунок группы клеток (2-3). Затем с помощью фильтровальной бумаги заменяют воду в микропрепарате на насыщенный раствор соли, наблюдают явление плазмолиза и делают рисунок группы клеток. | Микроскоп, предметное и покровное стекла, лабораторный латок, стакан с водой, пипетка, стакан с насыщенным раствором поваренной соли, скальпель, пинцет, препаровальные иглы, луковица лука репчатого, полоски фильтровальной бумаги. |
| 4 | Учащиеся готовят микропрепарат из мякоти плода рябины или соплодия шиповника, рассматривают его и микропрепарат “Покровная ткань листа” на большом увеличении и делают соответствующие рисунки увиденных клеток. | Микроскоп, предметное и покровное стекла, лабораторный латок, стакан с водой, пипетка, скальпель, пинцет, препаровальные иглы, плоды рябины или соплодия шиповника, микропрепарат “Покровная ткань листа”. |
| 5 | Учащиеся изготавливают микропрепарат из листа мха-мниума, рассматривают его на малом увеличении для нахождения наилучшей клетки для ее постановки в центре поля, заменяют воду на 3% раствор нитрата серебра, а на покровное стекло наносят вазелиновое масло. Рассматривают клетку листа на большом увеличении с помощью иммерсионной системы микроскопа и делают рисунок хлоропласта. | Иммерсионный микроскоп, предметное и покровное стекла, лабораторный латок, стакан с водой, пипетка, скальпель, пинцет, препаровальные иглы, побег мха-мниума, 3% раствор нитрата серебра, бутыль с эфиром. |
| 6 | Учащиеся вырезают из сырого и вареного картофеля кусочки и кладут их в пробирки, заливают раствором перекиси водорода. Поджигают лучину и гасят ее, а затем подносят к пробирке, из которой выделяются пузырьки газа. Дают ассистенту аргументированные ответы по наблюдаемому явлению. | Штатив с пробирками, скальпель, лучина, 3% раствор перекиси водорода, сырой и вареный клубни картофеля, кипелка. |
| 7 | Учащиеся натирают на терке сырой клубень для получения картофельного сока и собирают его в пробирку. В другую пробирку сливают растворы едкого натра и медного купороса до получения гидрооксида меди II. Приливают к полученному гидрооксиду картофельный сок и если реакция идет медленно, то подогревают пробирку до получения фиолетовой окраски раствора. | Штатив с пробирками, спиртовка, терка, 5% раствор медного купороса, 10% раствор едкого натра, сырой клубень картофеля, пробиркодержатель, тарелка. |
В помощь учителю-ассистенту, оценивающему работу учащихся на посту № 3, выдаются карточки, в которых отражаются примерные решения и ответы, которые должен произвести ученик в ходе работы над задачей. Они могут иметь следующий вид:
| Задача № 1. Дано: б-ДНК : -А-А-Т-Ц-Г-Т-Г-Ц-Ц-. Найти: и-РНК. Рассуждение: и-РНК синтезируется с кодирующей цепи ДНК, которая нам не дана, а дана ее замыкающая – блокирующая часть. По принципу комплементарности в молекуле ДНК А = Т, а Г = Ц. В молекуле РНК нет Т, а есть его аналог У. Решение и ответ: б-ДНК: -А-А-Т-Ц-Г-Т-Г-Ц-Ц- к-ДНК: -Т-Т-А-Г-Ц-А-Ц-Г-Г- и-РНК: -А-А-У-Ц-Г-У-Г-Ц-Ц-. |
| Задача № 2. Дано: общее количество нуклеотидов равно 474, из них Т = 13%. Найти % число нуклеотидов А и Ц, n аминокислот белка. Рассуждение: По принципу комплементарности в молекуле ДНК А=Т, а Г=Ц. Следовательно (А + Т) + (Г + Ц) = 100%. Генетический код триплетен, т.е. каждая аминокислота в белке зашифрована тремя нуклеотидами, следовательно n нуклеотидов : 3 = n аминокислот белка. Решение: Т = 13%, то и А = 13%. (Г + Ц) = 100% - (А + Т) = 74%. Ц = 74%:2 = 37%. 474 нуклеотида:3=158 аминокислот Ответ: А = 13%, Ц = 37%, n аминокислот белка = 158. |
| Задача № 3. Дано: и-РНК: -Г-Ц-Ц-Ц-Г-Ц-А-А-У-А-Г-У-. Найти: т-РНК, аминокислоты. Рассуждение: Генетический код триплетен, т.е. каждая аминокислота в белке зашифрована тремя нуклеотидами. По принципу комплементарности между молекулами и-РНК и т-РНК имеется соответствие А=У, а Г=Ц. Решение и ответ: и-РНК: -Г-Ц-Ц-Ц-Г-Ц-А-А-У-А-Г-У- т-РНК: -Ц-Г-Г-Г-Ц-Г-У-У-А-У-Ц-А- аминокислоты белка: -Аргинин-Аланин-Лейцин-Серин - |
| Задача № 4. Дано: рибонуклеаза (124 аминок-ты), r = 3,4 Ао. Найти: n нуклеотидов и длину ДНК. Рассуждение: По условию задачи белок состоит из 124 мономеров. Каждый мономер в белке кодируется тремя нуклеотидами, следовательно, к-ДНК содержит в три раза больше мономеров. Зная их n и r нуклеотида найдем общую длину ДНК. Решение: 124 х 3 = 372, но молекула ДНК- двойная спираль, значит 372 х 2 = 747. 3,4 Ао х 372 = 1264,8 Ао или 1,3 х 10-4 мм. Ответ: двойная спираль ДНК отвечающая за синтез рибонуклеазы состоит из 747 нуклеотидов, а ее длина равна 1264,8 Ао или 1,3 х 10-4 мм. |
| Задача № 5. Дано: n(С6Н12О6) = 5моль, из них 2 моля расщеплено кислородом. Найти: n(С3Н6О3) -?; n(АТФ) -?; n(О2) -?. Рассуждение: кислородное расщепление глюкозы идет по следующей формуле – С6Н12О6 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 = 42Н2О + 6СО2 + 36АТФ, а гликолиз – С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 = 2Н2О + 2АТФ + 2С3Н6О3. Решение: 1. Для расщепления 2 молей глюкозы кислородом, его по уравнению реакции необходимо 2 х 6 = 12 молей. 2. В ходе гликолиза из 3 молей глюкозы по уравнению реакции образуется 2 х 3 = 6 молей молочной кислоты. 3. По уравнениям реакций, при гликолитическом расщеплении 3 молей глюкозы образуется 6 молей АТФ, а при кислородном расщеплении 2 молей глюкозы образуется 72 моля АТФ. Итого из 5 моль глюкозы образовалось 78 молей АТФ. Ответ: n(С3Н6О3) -6 моль; n(АТФ) -78 моль; n(О2) -12 моль. |
| Задача № 6. Дано: m(СО2) = 44 кг; M(СО2) = 44 г/моль; M(Н2О) = 18 г/моль; Vm= 22,4 л/моль; M(С6Н12О6) = 180 г/моль; M(О2) = 32 г/моль. Найти: V(Н2О) - ?; V(О2) - ?; m(С6Н12О6) = ?. Рассуждение: Общее уравнение фотосинтеза имеет следующий вид – 6 Н2О + 6 СО2 = С6Н12О6 + 6 О2. Зная массу углекислого газа, можем найти его количество вещества (n) по формуле: n = m / M, а по уравнению фотосинтеза определить n других веществ. Затем определить объем и массу искомых веществ по формулам: V = n х Vm ; m = M х n. Решение: 1. n (СО2) = 44 кг : 44 х 103 кг/моль = 1000 моль. По формуле n (СО2) = n(Н2О) = n(О2), а n(С6Н12О6) = n (СО2) : 6. V(Н2О) = V(О2) = 1000 моль х 22,4 л/ моль = 22400 литров. m(С6Н12О6) = 1000 моль : 6 х 180 г/моль = 166,4 х 180 = 29952 грамм или примерно 30 кг. Ответ: V(Н2О) – 22400 л.; V(О2) - 22400 л.; m(С6Н12О6) = 30 кг. |
Кроме указанных типов задач, могут использоваться и другие, исчерпывающую информацию можно найти в следующих пособиях: 120 задач по генетике [4], задачи и упражнения по общей биологии [5] и зачеты и промежуточный контроль в курсе общей биологии [6]. Целесообразно до проведения смотра знаний организовать практикум решения задач по молекулярной биологии и лабораторный практикум, при условии, что на уроках рассматривались не все работы входящие в состав смотра знаний. Данный практикум может быть оформлен в виде элективного курса для учащихся естественнонаучного профиля школы. Большую помощь в проведении практикумов окажут следующие пособия: практикум по общей биологии [7], лабораторные и практические занятия по биологии [8]. С другой стороны приведенные работы требуют серьезной материально-технической базы кабинета, если же такой базы нет, то необходимо отказаться от этих работ на смотре знаний и ограничится их меньшим числом.
Список использованной литературы
- Общая биология: Учебник для 9-10 кл. сред. шк. / Ю.И. Полянский, А.Д. Браун, Н.М. Верзилин и др.; под ред. Ю.И. Полянского. – 17-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1987.
- Общая биология: Учеб. для 10-11 кл. с углубл. изучением биологии в шк. / Л.В. Высоцкая, С.М. Глаголев, Г.М. Дымшиц и др.; Под ред. В.К. Шумного и др. – 4-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
- Реннеберг Р., Реннеберг И. От пекарни до биофабрики: Пер. с нем. – М.: Мир, 1991.
- Б.Х. Соколовская 120 задач по генетике (с решениями): Для школьников, лицеистов и гимназистов. – М.: Центр РСПИ, 1991.
- Г.М. Муртазин Задачи и упражнения по общей биологии: Учебное пособие для учащихся IX-X классов. – М.: Просвещение, 1972.
- В.Н. Семенцова Зачеты и промежуточный контроль и самоконтроль в курсе общей биологии в IX (X) – X (XI) классах: Методические рекомендации. – Л.: ЛГИУУ,1988.
- Практикум по общей биологии: Пособие для учащихся 10-11 кл. общеобразоват. учреждений / А.П. Пуговкин, Н.А. Пуговкина, В.С. Михеев. – М.: Просвещение, 2002.
- А.В. Яковлева Лабораторные и практические занятия по биологии: Общая биология: 9 кл. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003.