А.Г. АНДРЕЕВ,
зав. отделом МОУ ДОД «Дворец детского
(юношеского) творчества»,
г. Всеволожск, Ленинградская обл.
Смотр знаний по теме: «Основы
цитологии» в курсе общей биологии
Зачетное занятие
Цель занятия: дать независимую
комплексную оценку знаний, умений и навыков
учащихся по теме: «Основы цитологии».
Демонстрационное оборудование:
– печатные таблицы из серии таблиц по
общей биологии (выпуск II): «Схема строения клетки
бактерии и синезеленой 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
7-го 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».
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.
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, полоски
фильтровальной бумаги, два коробка спичек,
лучина, кипелка, терка, 5 тарелок.
Смотр знаний проводится на сдвоенном
уроке (продолжительность 90 мин).
ХОД ЗАНЯТИЯ
Пост № 1 (теоретический). Ученики
отвечают на теоретические вопросы по темам:
– клеточная теория;
– жидкостно-мозаичная модель строения мембраны;
– теория «руки и перчатки» в ферментативном
катализе;
– матричный синтез белка на примере
транскрипции или трансляции;
– хемоосмотическая теория преобразования
энергии на примере митохондриальных мембран;
– теория симбиогенеза в происхождении клеточных
структур.
Пост № 2 (лабораторно-практический).
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
результатов изучения готовых микропрепаратов
«Бактериальная клетка» и «Животная клетка»
дайте характеристику (основные черты сходства и
различия) прокариот и эукариот.
Карточка № 3. Докажите опытным
путем, что в концентрированных растворах вакуоли
теряют воду.
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 молекулы белков содержат пептидные
(амидные) связи.
Пост № 3 (решение задач). 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
иРНК, синтезированный на указанном фрагменте
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 олигопептида, который кодируется иРНК
следующего состава:
–Г–Ц–Ц–Ц–Г–Ц–А–А–У–А–Г–У–.
Укажите антикодоны тРНК, участвующие в синтезе
данного олигопептида.
Задача 4. Белок рибонуклеаза
состоит из 124 аминокислот. Какое количество
нуклеотидов и какую длину имеет определяющая его
молекула ДНК, если расстояние между двумя
соседними нуклеотидами в спирализованной
молекуле ДНК (измеренное вдоль оси спирали)
составляет 0,34 нм?
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
тополя в процессе фотосинтеза за 5 весенне-летних
месяцев поглощает около 44 кг 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
учащихся, которые хорошо рисуют. Эту работу
следует оценить. Таблица «Схема синтеза АТФ в
митохондриях» изготавливается по рис. 80 учебника
общей биологии [1, с. 166].
Таблица «Эволюционное развитие
органического мира» изготавливается либо по
рисунку цветной вкладки ко второй главе с. 42
вышеуказанного учебника, или по рис. 201 из
учебника для углубленного изучения биологии [2, с.
322]. Таблица «Схема ферментативного расщепления
субстрата» делается по рисунку из книги «От
пекарни до биофабрики» [3, с. 31].
В этих же пособиях вы найдете все
необходимые комментарии к таблицам и,
соответственно, эту информацию должны изложить
учащиеся при ответе с их использованием. Не очень
удачно во многих учебных пособиях излагается
сама клеточная теория. Я предлагаю клеточную
теорию излагат в лекционной форме, а учащиеся в
это время заполняют таблицу «Современные
положения клеточной теории» (табл. 1). На смотре
знаний они устно воспроизводят содержание этой
таблицы, используя печатные пособия.
Таблица 1. Современные положения клеточной
теории
Направления теории |
Формулировка положения |
Примеры доказательств |
Печатные пособия |
Определение понятия «клетка» |
Это элементарная единица
строения и функционирования организма |
Внеклеточных форм жизни нет.
Вирусы являются лишь подтверждением теории, т.к.
размножаются только 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,
размножением |
Клетке как основному элементу
живой системы присущи все атрибуты жизни |
«Тип простейшие» |
Образование |
Клетки возникают только путем
деления или слияния ранее существующих клеток |
Ограниченность материальных и
энергетических ресурсов неклеточной среды
делает вероятность самопроизвольного
возникновения клетки бесконечно малой |
«Одноклеточная зеленая
водоросль хламидомонада» |
Эволюция |
Все организмы на Земле
произошли от одного общего одноклеточного
предка |
Любой многоклеточный организм
возникает и развивается из одной клетки –
зиготы. Анализ геномов клеток различных видов
указывает на их родственную связь |
«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 вид,
приведенный в таблице 2.
Таблица 2. Работа учащихся по карточкам
№ карточки |
Правильные действия ученика |
Правильный выбор
оборудования и объектов |
1 |
Учащиеся готовят
микропрепарат листа мха мниума, рассматривают
его при 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 лоток, стакан с
водой, пипетка, скальпель, пинцет, препаровальные
иглы, микропрепарат «Животная клетка» и побеги
мха мниума |
2 |
Учащиеся рассматривают
микропрепарат «Животная клетка» при 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 клеток в устной форме |
Микроскоп, микропрепараты
«Животная клетка» и «Бактериальная клетка» |
3 |
Учащиеся готовят
микропрепарат из покровной ткани луковицы лука
репчатого, рассматривают его при малом
увеличении и делают рисунок группы из двух-трех
клеток. Затем с помощью фильтровальной бумаги
удаляют воду из микропрепарата, добавляют
насыщенный раствор соли, наблюдают явление
плазмолиза и делают рисунок группы клеток |
Микроскоп, предметное и
покровное стекла, лабораторный лоток, 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» при
большом увеличении и делают рисунки увиденных
клеток |
Микроскоп, предметное и
покровное стекла, лабораторный лоток, 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 при малом увеличении для нахождения
наилучшей клетки для ее установки в центре поля,
заменяют воду на 3% раствор нитрата серебра, а на
покровное стекло наносят вазелиновое масло.
Рассматривают клетку листа при большом
увеличении с помощью иммерсионной системы
микроскопа и делают рисунок хлоропласта |
Иммерсионный микроскоп,
предметное и покровное стекла, лабораторный
лоток, стакан с водой, пипетка, скальпель, пинцет,
препаровальные иглы, побег мха мниума, 3% раствор
нитрата серебра |
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 картофеля для получения сока и
собирают его в пробирку. В другую пробирку
сливают растворы едкого натра и медного купороса
до получения гидроксида меди II. Приливают к
полученному гидроксиду картофельный сок и, если
реакция идет медленно, 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 должны быть
результатом работы ученика над задачей.
Можно использовать и другие типы задач
[4–6]. Целесообразно заранее прорешать задачи по
молекулярной биологии и провести практикум, но
рассматривать не все работы, входящие в состав
смотра знаний. Большую помощь в проведении
практикумов окажут пособия [7–8].
Задача 1
Дано: фрагмент блокирующей цепи
ДНК: –А–А–Т–Ц–Г–Т–Г–Ц–Ц–. Найти: иРНК.
Рассуждение. иРНК 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:
бДНК:–А–А–Т–Ц–Г–Т–Г–Ц–Ц–,
кДНК: –Т–Т–А–Г–Ц–А–Ц–Г–Г–,
иРНК: –А–А–У–Ц–Г–У–Г–Ц–Ц–. |
Задача 2
Дано: общее количество нуклеотидов
равно 474, из них Т = 13%. Найти: долю нуклеотидов А и
Ц, количество 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,
количество нуклеотидов : 3 = кол-во аминокислот (n).
Решение. Т = 13%, значит, А = 13%. (Г+Ц) = 100%
– (А+Т) = 74%. Ц = 74% : 2 = 37%.
474 нуклеотида : 3 = 158 аминокислот.
Ответ: А = 13%, Ц = 37%, кол-во
аминокислот белка = 158. |
Задача 3
Дано: иРНК:
–Г–Ц–Ц–Ц–Г–Ц–А–А–У–А–Г–У–. Найти:
тРНК, аминокислоты.
Рассуждение. Генетический код
триплетен, т.е. каждая аминокислота в белке
зашифрована тремя нуклеотидами. По принципу
комплементарности между молекулами иРНК и тРНК
имеется соответствие А=У, а Г=Ц.
Решение и ответ:
иРНК:
–Г–Ц–Ц–Ц–Г–Ц–А–А–У–А–Г–У–,
тРНК: –Ц–Г–Г–Г–Ц–Г–У–У–А–У–Ц–А–,
аминокислоты белка:
–аргинин–аланин–лейцин–серин–. |
Задача 4
Дано: рибонуклеаза (124
аминокислоты), r = 0,34 нм. Найти: кол-во нуклеотидов
и длину ДНК.
Рассуждение. По условию задачи
белок состоит из 124 мономеров. Каждый мономер в
белке кодируется тремя нуклеотидами,
следовательно, кДНК содержит в три раза больше
мономеров. Зная их число и r нуклеотида, найдем
общую длину ДНК.
Решение: 124/3 = 372, но молекула ДНК –
двойная спираль, значит 372/2 = 744.
0,34/372 = 126,48 нм или, примерно, 1,3/10–4 мм.
Ответ: двойная спираль ДНК,
отвечающая за синтез рибонуклеазы, состоит из 744
нуклеотидов, а ее длина равна 126,48 нм, или,
примерно, 1,3/10–4 мм. |
Задача 5
Дано: n(С6Н12О6) = 5
молей, из них 2 моля расщеплено кислородом. Найти:
n(С3Н6О3); n(АТФ); n(О2).
Рассуждение. Кислородное
расщепление глюкозы идет по следующему
уравнению:
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
2/6 = 12 молей.
2. В ходе гликолиза из 3 молей глюкозы по уравнению
реакции образуется 2/3 = 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 молей
глюкозы образовалось 78 молей АТФ.
Ответ: n(С3Н6О3) = 6
молей; n(АТФ) = 78 молей; n(О2) = 12 молей. |
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:
6Н2О + 6СО2 = С6Н12О6 + 6О2.
Зная массу углекислого газа, можем найти его
количество (n) по формуле: n = m/M, а по уравнению
фотосинтеза определить количество других
веществ. Затем определить объем и массу искомых
веществ по формулам: V = n/Vm; m = M/n.
Решение: n(СО2) = 44 кг : (44/10–3
кг/моль) = 1000 моль.
n(СО2) = n(Н2О) = n(О2), а n(С6Н12О6)
= n(СО2) : 6.
V(Н2О) = V(О2) = 1000 моль / 22,4 л/моль = 22 400 л.
m(С6Н12О6) = 1000 моль : 6 / 180 г/моль =
166,4/180 = 29 952 г, или примерно 30 кг.
Ответ: V(Н2О) = 22 400 л; V(О2) =
22 400 л; m(С6Н12О6) = 30 кг. |
Литература
1. Полянский Ю.И., Браун А.Д., Верзилин
Н.М. и др. Общая биология. Учебник для 9–10 кл. ср.
шк/ Под ред. Ю.И. Полянского. 17-е изд., перераб. – М.:
Просвещение, 1987.
2. Высоцкая Л.В., Глаголев С.М., Дымшиц
Г.М. и др. Общая биология. Учеб. для 10–11 кл. с
углубл. изучением биологии/Под ред. В.К. Шумного и
др. 4-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
3. Реннеберг Р., Реннеберг И. От
пекарни до биофабрики:/Пер. с нем. – М.: Мир, 1991.
4. Соколовская Б.Х. 120 задач по
генетике (с решениями): Для школьников, лицеистов
и гимназистов. – М.: Центр РСПИ, 1991.
5. Муртазин Г.М. Задачи и упражнения
по общей биологии. Учебное пособие для учащихся
9–10 классов. – М.: Просвещение, 1972.
6. Семенцова В.Н. Зачеты,
промежуточный контроль и самоконтроль в курсе
общей биологии в IX (X)–X (XI) классах. Метод.
рекомендации. – Л.: ЛГИУУ,1988.
7. Пуговкин А.П., Пуговкина Н.А., Михеев
В.С. Практикум по общей биологии. Пособие для
учащихся 10–11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.:
Просвещение, 2002.
8. Яковлева А.В. Лабораторные и
практические занятия по биологии. Общая
биология: 9 кл. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003.
|