Элективный курс по биологии "Молекулярные основы жизни" 2-й год обучения 11 класс

Рабочая программа элективного курса

по биологии

«Молекулярные основы жизни»

11а класс

(2 год)

 

                                         

 

Составитель рабочей программы:      Арзамасцева Л.Н.

учитель биологии

высшей  категории

 

Пояснительная записка

Актуальность курса. Биохимия является базовой составляющей современной физико-химической биологии. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет здоровье как состояние «полного физического, духовного и социального благополучия, которое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий». Со строго биохимической точки зрения организм можно считать здоровым, если многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток и во внеклеточной среде, обеспечивают его максимальную жизнеспособность и поддерживают физиологически нормальное состояние. Знание биохимии необходимо для решения проблем сохранения здоровья, выяснения причин различных болезней и поиска путей их эффективного лечения.

Данный элективный курс основывается на курсе «Биохимия», предложенном А.С. Коничевым и А.П. Коничевой, но отличается от последнего меньшим объемом теоретического материала и наличием большого количества лабораторных и практических работ. Курс рассчитан на 68 часов (10 и 11 класс). В программу включены разделы, касающиеся характеристики основных классов соединений, входящих в состав живой материи, обменных процессов, а также такие важные разделы биохимии, как изучение ферментов, витаминов, гормонов.

В содержании программы отражены научно-практические задачи биохимии, тесно связанные с актуальными вопросами биохимической экологии, что отражает современную тенденцию естественнонаучного образования.

Многие вопросы, включенные в данный курс, не рассматриваются в школьной программе или изучаются фрагментарно.

Цели курса: расширить и систематизировать знания учащихся о структуре и функциях белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, полученные в курсах общей биологии и органической химии; познакомить с современными достижениями и перспективными направлениями развития биохимии.

Задача курса: создание условий для формирования и развития у учеников:

– теоретических знаний и практических умений в области биологического эксперимента, позволяющих исследовать явления природы;

– интереса к изучению биологии и проведению эксперимента;

– умения самостоятельно приобретать и применять знания;

– творческих способностей, умения работать в группе, вести дискуссию, отстаивать свою точку зрения.

В процессе реализации данной программы учащиеся приобретают следующие конкретные умения:

– наблюдать и изучать явления и свойства веществ;

– описывать результаты наблюдений;

– выдвигать гипотезы;

– отбирать необходимое оборудование для проведения эксперимента;

– выполнять измерения;

– представлять результаты измерений в виде таблиц и графиков;

– интерпретировать результаты эксперимента;

– делать выводы;

– обсуждать результаты эксперимента, участвовать в дискуссии.

Перечисленные умения формируются на основе следующих знаний:

– цикл познания в естественных науках: факты, гипотеза, эксперимент, теория;

– роль эксперимента в познании;

– соотношение теории и эксперимента в познании;

– правила пользования химическим оборудованием.

Формы проведения занятий:

– лабораторные работы, наглядно отражающие биохимические закономерности,

включают в себя формулирование цели работы, постановку задачи, перечень оборудования, описание хода работы, запись наблюдений, вопросы для проверки

освоения материала;

– решение биохимических задач, связанных с реальными жизненными ситуациями, проблемами здоровья человека;

– лекции;

– дискуссии;

– «круглые столы»;

– создание компьютерной презентации Power Point;

– работа с Интернетом, СМИ.

Усвоив материал этого элективного курса, ученик должен знать:

– элементный состав клетки;

– неорганические и органические вещества клетки;

– свойства воды и ее роль в клетке.

Ученик должен уметь:

Охарактеризовать следующие термины и понятия, объяснить взаимосвязь между ними:

– полимеры, мономеры;

– углеводы, моносахариды, дисахариды, полисахариды;

– липиды, жиры, глицерин, жирная кислота;

– аминокислота, полипептид, белок;

– катализатор, фермент, активный центр;

– нуклеиновая кислота, нуклеотид;

– АТФ, ГТФ, ЦТФ, ТТФ, УТФ, РНК, ДНК;

– конформация, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры;

– ренатурация, денатурация.

— объяснять значение микро-, макро- и ультрамикроэлементов в клетке

— мутагены и основы мутагенеза;

— механизмы рекомбинации;

— характеризовать область исследований генной инженерии и способы передачи генетической информации;

— объяснять механизм обратной транскрипции и его применение.

В 11 классе на изучение курса отводится 1 час в неделю (34 часа в год)

 

 

Структура курса

№

Тема раздела

Кол-во часов по авторской программе

Кол-во часов  по рабочей программе

1

Введение

1

1

2

Молекулярные основы мутагенеза

7

7

3

Механизмы рекомбинации

5

5

4

Регуляция активности генов

5

5

5

Умеренные и вирулентные вирусы

5

5

6

Способы обмена генетической информацией

3

3

7

Обратная транскрипция и ее биологическое значение

2

2

8

Генная инженерия.

3

3

9

Молекулярные механизмы канцерогенеза.

3

3

Итого:

34

34

Содержание курса

1. Введение -1 час

Вводное занятие. Задачи работы в текущем году. План работы. Обмен информацией о новостях науки. Молекулярная гене­тика и ее проблемы. Основные «белые пятна» в молекулярной ге­нетике. Перспективы молекулярной генетики.

2. Молекулярные основы мутагенеза — 7 часов

Теория плеоморфизма, мономорфизма и диссоциации у микроорганизмов. Флюктуационный тест. Опыт Ньюкомба. Метод отпечатков. Открытие мутаген­ного действия радиации. УФ-света, рентгеновских лучей, химических мутагенов. Классификация мутаций: — спонтанных и индуциро­ванных— по молекулярному механизму: замены оснований, деле­нии, дупликации. По фенотипическому выражению: прямые, обратные и супрессорные. Специфичность мутагенеза. Мутагенное действие ДНК. Мутагены и окружающая среда. Методы индика­ции мутагенов.

3. Механизмы рекомбинации- 5 часов

Классификация типов рекомби­нации:     гомологичная, сайт-специфическая, незаконная. Нереципрокность результатов кроссинговера при скрещивании фаговых частиц. Гипотезы «Копирование с переменной матриц» и «Раз­рыв-воссоединение». Опыт с фагом лямбда. Серия опытов япон­ских авторов с фагом Т-4. Схема рекомбинации на современном уровне—объединение двух гипотез. Ферменты рекомбинации. Рекомбинация на изолированных молекулах ДНК бактерий и фагов.

4. Регуляция активности генов-5 часов

Развитие представлений о ге­не как единице функции. Эволюция понятия «ген». Явление ре­прессии и индукции в синтезе белков. Понятие о структурных генах и генах-регуляторах. Явление сцепленности генетических локусов, контролирующих родственные биохимические реакции. Понятия об опероне. Схема строения оперона: промотор, опера­тор, структурная часть, терминатор.

5. Умеренные и вирулентные вирусы — 5 часов

Лизогения. Понятие с вирулентных и умеренных фагах. Основные свойства лизогенных бактерий — способность продуцировать свободный фаг прирост  культуры и устойчивость при повторном заражении фагом — иммунитет. Общая схема лизогении. Профаг. Взаимоотношения

  



  

профага с хромосомой хозяйской клетки: хромосомная и внехромосомная локализация. Зиготная индукция. Репрессор. Мутации в гене, контролирующем синтез репрессора. Вирулентные мутанты умеренных фагов. Проблема происхождения вирусов.

6. Способы обмена генетической информацией между клетками — 3 часа

          Трансдукция — перенос наследственной информации между клет­ками с. помощью фаговых  частиц. Общая и специфическая транс­дукция.

Конъюгация. Особенности переноса генетического материала при конъюгации. Явление сексдукции. Понятие об эписомах. Осо­бенности генетического анализа у грибов и актиномицетов.

Трансформация — перенос информации от клетки к клетке свободной ДНК. Распространенность трансформации. Интеграция генетического материала при трансформации.

7. Обратная транскрипция и ее биологическое значение — 2 часа

От­крытие обратной транскрипции и идентификация фермента. РНК- зависимой ДНК-полимеразы. Обратная транскрипция у вирусов и в клетках высших организмов.

8. Генная инженерия — 3 часа

Генетическая энзимология — главный инструмент для создания гибридных ДНК. Способы получения индивидуальных генов. Понятие о векторных ДНК. Способы кло­нирования гибридных ДНК- Проблема биологического риска в генной инженерии. Достижения и перспективы генной инженерии.

9. Молекулярные механизмы канцерогенеза- 3 часа

Проблема конт­роля клеточного деления. Объяснение термина «рак». Культура клеток. Контактное угнетение; злокачественный рост как след­ствие утраты этого свойства. Индукция опухолей. Канцерогенные агенты. Вирусно-генетическая теория рака. Проблемы и перспек­тивы молекулярно-генетического подхода к решению проблем канцерогенеза. Канцерогены и окружающая среда. Методы инди­кации канцерогенов.

 

Экскурсии и встречи с учеными.

Экскурсии в научно- исследовательские институты соответствующего профиля и встре­чи с коллективами ученых.

Обзоры научной периодики. Обзоры, которые проводят учащиеся по новостям науки, опубликованным в журналах «Успехи современной биологии», «Наука и жизнь», «Природа», «Химия и жизнь».

Приложение

Примерные темы для рефератов и докладов

1.      Молекулярные основы наследственности.

2.      Ферменты клеточной белоксинтезирующей системы. Механиз­мы регуляции активности генов у прокариотов. Структурные осно­вы функционирования рибосом. Эписомы.

3.      Лизогения (теоретические и практические аспекты исследова­ния).

4.      Умеренные и вирулентные вирусы.

5.      Структура и функции ДНК.

6.      Свойства генетического кода.

7.      Микроорганизмы — объект для генетических исследований.

8.      Обратная транскрипция и ее биологическое значение.

9.      Эволюция понятия о гене.

10.  Химический мутагенез.

11.  Перспектива использования достижений молекулярной ге­нетики.

12.  Достижения и проблемы генной инженерии.

13.  Генетика микроорганизмов и сельское хозяйство.

14.  Генетика микроорганизмов и медицина.

15.  Молекулярно-генетические подходы к проблеме причин и способов лечения рака.

16.  Проблемы общей генетики и истории генетики.

17.  Проблемы и перспективы использования гетерозиса.

18.  Н. И. Вавилов — выдающийся советский генетик-селек­ционер.

 

Календарно-тематический план элективного курса "Молекулярные основы жизни"

11 класс

 

№

 

Тема

Сроки проведения по плану

Скорректированные сроки

Введение — 1час

1

1

Молекулярная гене­тика и ее проблемы.

01-03.09.

Молекулярные основы мутагенеза — 7 часов

2

1

Теория плеоморфизма, мономорфизма и диссоциации у микроорганизмов. Флюктуационный тест. Опыт Ньюкомба. Метод отпечатков

05.-10.09.

3

2

Открытие мутаген­ного действия радиации. УФ-света, рентгеновских лучей, химических мутагенов.

12-17.09.

4

3

Классификация мутаций: — спонтанных и индуциро­ванных— по молекулярному механизму: замены оснований, деле­нии, дупликации.

19-24.09.

5

4

По фенотипическому выражению: прямые, обратные и супрессорные.

26-01.10.

6

5

Специфичность мутагенеза. Мутагенное действие ДНК.

03-08.10.

7

6

Мутагены и окружающая среда.

17-22.10.

8

7

Методы индика­ции мутагенов.

24-29.10.

Механизмы рекомбинации- 5 часов

9

1

Классификация типов рекомби­нации: гомологичная, сайт-специфическая, незаконная.

31-05.11.

10

2

Нереципрокность результатов кроссинговера при скрещивании фаговых частиц.

07-12.11.

11

3

Гипотезы «Копирование с переменной матриц» и «Раз­рыв-воссоединение». Опыт с фагом лямбда. Серия опытов япон­ских авторов с фагом Т-4.

14-19.11.

12

4

Схема рекомбинации на современном уровне—объединение двух гипотез.

28-03.12.

13

5

Ферменты рекомбинации. Рекомбинация на изолированных молекулах ДНК бактерий и фагов.

05-10.12.

Регуляция активности генов-5 часов

14

1

Развитие представлений о ге­не как единице функции. Эволюция понятия «ген».

12-17.12.

15

2

Явление ре­прессии и индукции в синтезе белков.

19-24.12.

16

3

Понятие о структурных генах и генах-регуляторах.

26-31.12.

17

4

Явление сцепленности генетических локусов, контролирующих родственные биохимические реакции.

09-14.01.

18

5

Понятия об опероне. Схема строения оперона: промотор, опера­тор, структурная часть, терминатор.

16-21.01.

Умеренные и вирулентные вирусы — 5 часов

19

1

Лизогения. Понятие с вирулентных и умеренных фагах.

23-28.01.

20

2

Основные свойства лизогенных бактерий

30-04.02.

21

3

устойчивость при повторном заражении фагом — иммунитет.

06-11.02.

22

4

Профаг. Взаимоотношения 



 

 





 

 

профага с хромосомой хозяйской клетки

13-18.02.

23

5

Проблема происхождения вирусов

27-04.03.

Способы обмена генетической информацией между клетками — 3 часа

24

1

Трансдукция

06-11.03.

25

2

Конъюгация.

13-18.03.

26

3

Трансформация

20-25.03.

7. Обратная транскрипция и ее биологическое значение — 2 часа

27

1

От­крытие обратной транскрипции и идентификация фермента. РНК- зависимой ДНК-полимеразы.

27-01.04.

28

2

Обратная транскрипция у вирусов и в клетках высших организмов.

03-08.04.

8. Генная инженерия — 3 часа

29

1

Генетическая энзимология — главный инструмент для создания гибридных ДНК

17-22.04.

30

2

Способы получения индивидуальных генов. Понятие о векторных ДНК.

24-29.04.

31

3

Проблема биологического риска в генной инженерии. Достижения и перспективы генной инженерии.

01-06.05.

9. Молекулярные механизмы канцерогенеза- 3 часа

32

1

Проблема конт­роля клеточного деления. Объяснение термина «рак». Культура клеток.

08-13.05.

33

2

Контактное угнетение; злокачественный рост как след­ствие утраты этого свойства. Индукция опухолей.

15-20.05.

34

3

Канцерогенные агенты. Вирусно-генетическая теория рака. Проблемы и перспек­тивы молекулярно-генетического подхода к решению проблем канцерогенеза. Канцерогены и окружающая среда. Методы инди­кации канцерогенов.

22-27.05.

Итого: 34 часа

 

 

 

 

Литература

1. Агол В.И., Богданов А.А. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. – М.: Высшая школа, 1989.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 2002.

3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т 1–3. – М.: Мир, 1990.

4. Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. – М.: Медицина, 2000.

5. Ерохин Ю.М. Сборник задач и упражнений по химии (с дидактическим материалом): Учеб. пособие для студентов сред. проф. учеб. заведений / Ю.М. Ерохин, В.И. Фролов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003, с. 252–260.

6. Элективный курс «биохимия», 10 класс, авторы: А.С. Коничев, А.П. Коничева

допущено Министерством образования и науки РФ, М, «Дрофа», 2006.

7. Ленинджер А. Биохимия. Т. 1–3. – М.: Мир, 1985.

8. Мари Р. и др. Биохимия человека. – М.: Мир, 1993.

9. Макаров К.А. Химия и здоровье. – М.: Просвещение. 1985.

10. Программы элективных курсов. Биология. 10–11 классы. Профильное обучение/ Авт.-составители В.И. Сивоглазов, В.В. Пасечник. – M.: Дрофа, 2005.

11. Пуговкин А.П. Практикум по общей биологии: пособие для учащихся 10–11 классов общеобразовательных учреждений / А.П. Пуговкин, Н.А. Пуговкина. – М.: Просвещение, 2002.

12. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1999.

13. Северин Е.С. Биохимия. Учебни. -2-е изд. испр.-М.; ГЕОТАР-МЕД.-2004-784с.

14. Филлипович Ю.Б. Основы биохимии. – М: Агар Флинта, СПб.: Лань, 1999.