Элективный курс по биологии "Молекулярные основы жизни" 2-й год обучения 11 класс
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.
Комментарии (0)
Нет комментариев. Ваш будет первым!