Методическая разработка конспекта урока "Строение и функции ДНК"
методическая разработка (11 класс) по теме

Тема урока: Строение и функции ДНК 

Цель урока: сформировать понятие о ДНК –  как носителе наследственной информации, ее строении и функциях.

Задачи урока: 

1. Образовательные: формировать знания о строении и свойствах молекулы нуклеиновой кислоты - ДНК, как биополимере, мономером которого являются дезоксирибонуклеотиды. Познакомить учащихся с принципом комплементарности и правилом Чаргаффа, антипараллельностью молекул ДНК. Раскрыть роль нуклеиновых кислот в живой природе. Изучить историю открытия нуклеиновых кислот. Научить решать задачи по молекулярной биологии на принцип комплементарности.

2. Развивающие: развивать учебные умения: работать с учебной и справочной литературой, логично излагать материал; работать с информацией: самостоятельно вести поиск источников (справочные издания на печатной основе, ресурсы Интернета); проводить анализ и обработку информации. Обобщать и систематизировать знания по теме, делать выводы, устанавливать причинно-следственные связи, работать со схемами, таблицами, опорными конспектами, тестами. Развивать умение корректного ведения диалога и дискуссии. Формировать исследовательские умения: определять цели, этапы и задачи работы, осуществлять фиксирование и анализ фактов или явлений.

3. Воспитательные: формировать ключевые компетенции  ученика в процессе его собственной деятельности, ориентировать его деятельность на уроке на творческое начало, формировать интерес к биологии и научное мировоззрение учащихся при раскрытии закономерностей строения нуклеиновых кислот как основном носителе наследственной информации. Воспитывать у учащихся культуру общения и труда в ходе беседы, просмотра презентации, фильма, выполнения заданий; критическую и объективную самооценку знаний.

Основные понятия: молекулярная биология, мономеры, регулярные и нерегулярные полимеры, ген, нуклеотид, ДНК, РНК, антипараллельность, комплементарность, правило Чаргаффа.

Тип урока – изучение нового материала с использованием компьютерной презентации, традиционный урок.

Материалы и оборудование: мультимедийный комплекс (компьютер, проектор, экран); презентация  и видеофрагмент «Нуклеиновые кислоты», пространственная модель ДНК.

Ход урока:

Дополнительная информация:

1. Фридрих Мишер родился в 1844 году в Базеле, умер в 1895 году в  Давосе.  Швейцарский физиолог, гистолог и биолог. В 1869 году Мишер открыл ДНК. Вначале это новое вещество получило название нуклеин, а позже, когда Мишер определил, что оно обладает кислотными свойствами, вещество получило название нуклеиновая кислота.. Фридрих Мишер проводил также исследования в области строения и состава ядер в желтке куриного яйца, физиологии спинного мозга, состава сперматозоидов и образа жизни рейнского лосося, изменения в химическом и анатомическом составе разных органов во время аварий, движений при дыхании, отношения между высотой над морем и составом крови.
2. 1944 год - начало «эры ДНК». Ещё в 1928 г. наш соотечественник биолог Николай Кольцов высказал предположение: должна существовать некая «наследственная молекула» – гигантская, состоящая из отдельных групп. Первый шаг к подтверждению этой гипотезы был сделан в 1944 г. Американские учёные Освальд Эвери, Колин Маклауд и Маклин Маккарти искали объяснение результатам эксперимента другого исследователя – Ф. Гриффита, осуществлённого в 1928 г. Ф.Гриффит работал с двумя штаммами бактерий-пневмококков. С первыми бактериями сравнительно легко справляется иммунная система, а вот у вторых есть полисахаридная оболочка, которая защищает их – подцепив таких бактерий, легко умереть от пневмонии… что и происходило с мышами, которых экспериментатор заражал этими бактериями. Но вот – он ввёл мышам те самые бактерии, предварительно убив их нагреванием, а одновременно – безопасные бактерии. По отдельности ни то, ни другое не убивало мышей – а тут они умерли… почему? Видимо, было в убитых бактериях что-то, что изменило природу безопасных бактерий, превратив их в опасных… Что это было? Может быть, белки? Вот это и пытался выяснить О. Эвери. Смесь, содержащая убитые бактерии, последовательно обрабатывалась веществами, разрушающими белки, полисахариды, другие вещества… Но всё это никак не влияло на результат, но стоило разрушить химическим путём дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) – и трансформации не происходило. Так вот она – наследственная молекула! Вот так и родилась молекулярная генетика – наука, возникшая на стыке классической генетики и молекулярной биологии, главной задачей которой стало исследование химической природы гена, а также того, как гены регулируют синтез белка, как изменяется их структура (т.е. происходят мутации).
3. Начало этой истории можно принять за шутку. "А мы только что открыли секрет жизни!" – сказал один из двоих мужчин, вошедших в кембриджский паб 28 февраля 1953 года. И эти люди, работавшие в лаборатории неподалеку, нисколько не преувеличивали. Одного из них звали Френсис Крик, а другого – Джеймс Уотсон. Джеймс Уотсон - американский биохимик. Уотсон интересовался генетикой и получил степень доктора за диссертацию о влиянии рентгеновских лучей на размножение бактериофагов. Он проводил изучение биохимических свойств ДНК бактериофага. Но ему хотелось узнать больше об истинной структуре молекул ДНК, о которых так увлеченно говорили генетики. В Кембридже он и познакомился с Френсисом Криком, физиком, интересовавшимся биологией. Начиная с 1952 года, основываясь на ранних исследованиях Чаргаффа, Уилкинса и Розалинд Франклин, Крик и Уотсон решили попытаться определить химическую структуру ДНК. В результате они смогли предложить гипотезу о структуре ДНК, согласно которой она представлялась составленной из двух полинуклеотидных нитей, соединенных водородными связями и закрученных друг относительно друга. Открытие двуспиральной структуры произошло после того, как Морис Уилкинс показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалинд Франклин. На этом снимке они четко узнали признаки спирали и направились в лабораторию, чтобы проверить все на объемной модели. Уотсон вырезал из картона четыре вида макетов нуклеотидов – гуанина (G), цитозина (C), тимина (T) и аденина (A) – и стал раскладывать их на столе. И тут он обнаружил, что аденин соединяется с тимином, а гуанин – с цитозином по принципу "ключ-замок". Именно таким образом соединяются между собой две нити спирали ДНК, то есть напротив тимина из одной нити всегда будет находиться аденин из другой, и ничто иное. Гипотеза Уотсона и Крика так просто объясняла большинство загадок о функционировании ДНК как генетической матрицы, что она буквально сразу была принята генетиками и экспериментально доказана. «Наша структура, – писали Уотсон и Крик, – состоит, таким образом, из двух цепочек, каждая из которых является комплементарной по отношению к другой». В феврале 1953 года Крик и Уотсон сделали сообщение о структуре ДНК. Месяцем позже они создали трехмерную модель молекулы ДНК, сделанную из шариков, кусочков картона и проволоки. Модель позволила другим исследователям отчетливо представить репликацию ДНК. Две цепи молекулы разделяются в местах водородных связей наподобие открытия застежки-молнии, после чего на каждой половине прежней молекулы ДНК происходит синтез новой. Последовательность оснований действует как матрица, или образец, для новой молекулы. Крик и Уотсон завершили создание модели ДНК в 1953 году, а через девять лет совместно с Уилкинсом они получили Нобелевскую премию 1962 года по физиологии и медицине «за открытия, касающиеся молекулярной структуры нуклеиновых кислот и их значения для передачи информации в живых системах».