Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Биология»Содержание №18/2006
Смотр знаний по теме: «Основы цитологии» в курсе общей биологии

Я ИДУ НА УРОК

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:
2О + 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.

 

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru