Рабочая программа элективного курса "Клетки и ткани", 11 класс.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1» п. Пуровск Пуровского района

Рассмотрено Согласовано Утверждаю

на заседании МО учителей Заместитель директора по УВР Директор МБОУ «СОШ №1» п. Пуровск

естественных и общественных ______________Э.Х. Гайнанова ________________________Е.В. Фесенко

дисциплин Приказ № __________________________

Руководитель МО:

_______________Л.Ю. Южакова

Протокол № 1

от «30» августа 2018 г.

Рабочая программа

Элективного курса «Клетки и ткани»

для 11 класса

1 час в неделю (всего 34 часа)

Учитель биологии Л.Ю.Южакова

2018 - 2019 учебный год

1. Пояснительная записка

Календарно – тематическое планирование элективного курса составлено на основе авторских программ В.В. Асеева «Молекулярные основы жизнедеятельности клетки», А.М.Рубцова «Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах» (Программы элективных курсов. Биология. Профильное обучение. 10-11 классы. Допущено Министерством образования и науки РФ. Москва. Дрофа.2013).

Программа элективного курса способствует целенаправленной подготовке школьников к единому государственному экзамену и дальнейшему поступлению в высшие учебные заведения биологического и медицинского профиля.

Элективный курс «Клетки и ткани» (продолжение), начатый в 10 классе, базируется на Программе элективного курса «Молекулярные основы жизнедеятельности клетки» (В.В.Асеев. Программы элективных курсов по биологии. Допущено Министерством образования и науки РФ. М.: Дрофа, 2013) и частично на Программе элективного курса «Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах» (А.М.Рубцов, см. там же). Элективный курс «Клетки и ткани» (продолжение) является логическим продолжением элективного курса 10 класса. Если в 10 классе опора идет на строение клеток и тканей, то в 11 классе упор делается на процессы жизнедеятельности, происходящие в клетках. В данных программах рассматриваются вопросы строения и функций биополимеров и молекулярные механизмы таких основополагающих процессов, как хранение и удвоение генетической информации, биосинтез белка, регуляция работы генов, избирательная локализация синтезированных белков в клеточных структурах; особенности строения и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем, их роль в обеспечении жизнедеятельности организмов разных систематических групп. Уделено внимание рассмотрению конкретных примеров: возникновению мембранного потенциала на плазматической мембране живых клеток. Электрическим явлениям на мембранах возбудимых клеток. Планируется познакомить школьников с некоторыми заболеваниями, возникающими при нарушении работы мембранных транспортных систем и способами их лечения. Это позволит учащимся получить общее представление о тех молекулярных механизмах, которые лежат в основе функционирования органов и тканей живых организмов и человека в частности. Особые акценты делаются на приспособительном характере этих процессов и их роли в эволюции. А также на использовании методов и результатов молекулярной биологии в других биологических дисциплинах, прежде всего в систематике, медицине и экологии. Особое внимание уделяется физико-химическим механизмам воздействия макромолекул, лежащим в основе процессов формирования клеточных структур и функционирования клетки. Рассматривается действие различных факторов, влияющих на эти взаимодействия, на процессы жизнедеятельности клетки и целого организма, в частности на развитие некоторых заболеваний.

Курс опирается на знание учащимися обязательных учебных предметов и затрагивает многие вопросы, находящиеся на стыке биологии с другими науками (химия, физика). Отдельные разделы курса содержат задачи, решение которых позволит учащимся лучше усвоить материал, а также контролировать степень его усвоения.

Цель курса:

Формирование у учащихся понимания физико-химических основ важнейших процессов жизнедеятельности организмов, в первую очередь явлений наследственности и реализации генетической информации.

Задачи курса:

Углубить и расширить знания учащихся о строении и функциях важнейших биополимеров, механизмах их биосинтеза, роли слабых межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий в определении структуры живых организмов и протекания важнейших биологических процессов; об особенностях структурной организации и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем.

Ознакомить учащихся с возможностями применения методов молекулярной биологии в практической деятельности человека, прежде всего в медицине. Познакомить учащихся с разными классами липидов и особенностями строения биологических мембран.

2. Учебно-тематический план.

3. Содержание курса Общее количество часов — 34 Введение (1ч) Живая клетка как сложный комплекс химических веществ. Низкомолекулярные вещества — источник энергии и мономеры для построения полимеров. Высокомолекулярные вещества (макромолекулы), их многообразие. Гомополимеры и гетерополимеры. Многообразие полимеров (теоретические аспекты). Взаимодействие молекул как основа образования и функционирования компонентов живых клеток. Демонстрация схем строения биологической мембраны, гомополимеров и гетерополимеров.

Физико-химические основы взаимодействия молекул (1 ч)

Вода как среда обитания молекул живого, ее структура и свойства: (Осмотические явления. Слабые нековалентные связи — основа формирования структуры биополимеров и их взаимодействий. Водородные связи: принципы образования, энергия связи, группы, образующие водородные связи. Кооперативность водородных связей. Ионные взаимодействия: физические основы, ионогенные группы биополимеров. Нековалентные взаимодействия веществ с водой, гидрофильные и гидрофобные молекулы и функциональные группы. Гидрофобные взаимодействия веществ в водной среде). Демонстрация схем образования водородных связей в воде: осмотического давления раствора, помещенного в коллодиевый мешочек; таблиц групп, участвующих в образовании ионных и водородных связей.

Углеводы и липиды (2 ч)

Углеводы: (химические формулы углеводов. Моносахариды и полисахариды. Гомополисахариды и гетеролисахариды. Разветвленные полисахариды. Регулярные и нерегулярные полисахариды. Полимеризация как способ запасания веществ без повышения осмотического давления. Важнейшие запасные полисахариды: крахмал, гликоген, инулин. Жесткие линейные цепи полисахаридов — основа механических структур живых организмов. Целлюлоза, хитин, муреин, полисахариды соединительной ткани животных). Демонстрация таблиц с формулами важнейших моно- и полисахаридов. Липиды — гидрофобные вещества живых организмов. Основные классы липидов. Роль липидов в построении биомембран. Демонстрация таблиц с формулами триглицеридов, фосфолипидов и холестерина, схемы строения биомембран.

Аминокислоты и белки (3 ч)

Строение и свойства аминокислот, их многообразие. Аминокислоты, входящие в состав белков, их классификация. Пептидная связь. Число вариантов полипептидов. Направление полипептидной цепи. Белки — биологические полипептиды. Демонстрация таблиц с формулами аминокислот и дипептида. Глобулярные и фибриллярные белки. Уровни структурной организации молекул глобулярных белков. Роль различных взаимодействий в образовании пространственной структуры белка. Фибриллярные белки как компоненты механических структур живых организмов. Примеры фибриллярных белков: коллаген, фиброин, кератин. Демонстрация таблиц с первичной, вторичной, третичной и четвертичной структурой белка, с тройной спиралью коллагена и с перекрученными спиралямикератина. Многообразие функций белков. Каталитическая функция белков. Ферменты, их отличия от химических катализаторов. Структурные белки. Механохимическая (двигательная) функция белков. Участие белков в транспорте: пассивный перенос и активный транспорт веществ через мембраны. Роль белков в системах защиты и напа​дения: антитела, токсины. Белки — регуляторы процессов (гормоны и их рецепторы; репрессоры и активаторы генов; модификация ферментов). Белки как источник энергии. Запасные белки. Лабораторная работа Качественные реакции на белки. Каталитическая активность ферментов Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты (3 ч) История открытия нуклеиновых кислот. Строение нуклеотидов: (рибоза и дезоксирибоза, азотистые основания, фосфатные группы, их число и место их присоединения. Моно-, ди- и трифосфаты. Макроэргическая связь. Роль нуклеотидов в запасании энергии и восстановительных эквивалентов). Демонстрация таблиц с формулами пентоз, азотистых оснований, АТФ, НАДФ. Соединение нуклеотидов в полимеры. Направление полинуклеотидной цепи. Два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК. Длины цепей природных нуклеиновых кислот. Доказательства генетической функции ДНК. ДНК — двойная спираль: история открытия. Принцип комплементарности оснований — основа структурной стабильности ДНК и механизмов матричного синтеза НК. Антипараллельность цепей в двойной спирали. Демонстрация схемы межнуклеотидных связей и комплементарных пар оснований и рисунка модели двойной спирали ДНК. РНК — однонитевой полимер. Образование коротких внутримолекулярных спиралей — основа пространственной структуры РНК. Основные виды РНК. Матричная (информационная) РНК — переносчик информации от ДНК к месту синтеза белка. Транспортная РНК — активатор и переносчик аминокислот. Рибосомные РНК — организатор места синтеза белка. Другие виды РНК, их функции. Демонстрация рисунка двух уровней структуры тРНК: плоскостной (клеверный лист) и пространственной (L-форма).

Биосинтез нуклеиновых кислот (4 ч) Проблема синтеза нерегулярных полимеров. Матричный синтез. Комплементарность оснований — основа матричного синтеза нуклеиновых кислот. Биосинтез ДНК (репликация) — основа процессов роста и размножения живых организмов. ДНК-полимеразы, их свойства. Проблема расплетания двойной спирали. Хеликазы и топоизомеразы. Начало синтеза, РНК-затравки. Проблема синтеза противоположно направленных цепей, прерывистый синтез. Завершение синтеза: удаление затравок и сшивание фрагментов. Демонстрация таблицы со схемой репликативной вилки. Биосинтез РНК (транскрипция). ДНК — матрица для синтеза всех клеточных РНК. Основные отличия биосинтеза РНК от биосинтеза ДНК: копирование отдельных участков, а не всей молекулы, считывание лишь одной из двух цепей, замена тимина на урацил. РНК-полимеразы, их свойства. Промоторы, их строение у прокариот и эукариот. Терминаторы транскрипции. Демонстрация схемы структуры гена и биосинтеза РНК. Регуляция транскрипции. Операторы и белки-регуляторы. Схема Жакоба—Моно. Особенности регуляции транскрипции у эукариот. Демонстрация схемы регуляции по Жакобу и Моно.

Биосинтез белка (4 ч) Трансляция — перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Проблема кодирования двадцати аминокислот четырьмя основаниями. Генетический код, его свойства. Кодоны. Расшифровка генетического кода. Кодовая таблица. Универсальность генетического кода — доказательство единого происхождения всех живых организмов и основа для пересадки генов. Демонстрация таблицы генетического кода, выработка навыков перевода нуклеотидных последовательностей в белковые. Структура тРНК, антикодоны. Акцепторный конец тРНК. Реакция активации аминокислот, роль АТФ, ферментов. Строение рибосом, различия в рибосомах прокариот и эукариот. Две субъединицы рибосом. Функциональные центры рибосом. Демонстрация схемы строения рибосомы и ее функциональных центров. Понятие о рамке считывания. Необходимость точного (до нуклеотида) начала и окончания синтеза белка. Инициация трансляции. Различия инициации у прокариот и эукариот. Элонгация (удлинение) полипептидной цепи. Этапы элонгации: связывание тРНК, несущей активированную аминокислоту, присоединение аминокислоты к растущему пептиду, перемещение матрицы и удаление «пустой» тРНК. Цикличность процесса. Окончание синтеза (терминация). Терминирующие кодоны, белковые факторы терминации. Демонстрация схемы работы рибосомы. Сворачивание полипептида в глобулу, адресная доставка и созревание синтезированного белки (модификации аминокислот, удаление служебных последовательностей).

Нарушения структуры ДНК и их исправление (2 ч) Факторы, приводящие к нарушениям структуры ДНК: ошибки репликации, действие химических веществ и радиации. Различные виды нарушений структуры ДНК: разрывы цепи, сшивание оснований, изменение оснований (неправильные пары), выщепление оснований. Последствия этих нарушений. Демонстрация таблицы действия различных физических факторов на ДНК и схемы реакций оснований с азотистой кислотой. Восстановление структуры ДНК — репарация. Светозависимая репарация тиминовых димеров. Удаление измененных оснований и вставка правильных. Репарация с удалением протяженного поврежденного участка одной цепи и его синтеза по комплементарной цепи. Демонстрация схем трех механизмов репарации.

Молекулярные механизмы генетической рекомбинации (2ч) Методы определения последовательности ДНК, их использование в науке и практике (2 ч) Метод расщепления по одному из оснований. Метод синтеза с терминирующими нуклеотидами. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — метод размножения избранных последовательностей ДНК. Предсказание аминокислотных последовательностей белков по их генам. Сравнение последовательностей ДНК как метод определения родства, идентификации личности, обнаружения генетических заболеваний, наличия возбудителей заболеваний в окружающей среде. Использование последовательностей ДНК в систематике организмов и исследованиях популяций. Демонстрация схем методов определения последовательностей ДНК и ПЦР.

Структура биологических мембран (5ч) Представления о разных классах липидов. Фосфолипиды, их роль в формировании биологических мембран. Разные классы фосфолипидов. Амфифильная природа фосфолипидов. Строение клеток прокариот и эукариот. Мембранные органоиды, их структура и функции. Понятие о внутриклеточной компартментализации. Специализация клеток и тканей в многоклеточных организмах.

Транспорт веществ через мембраны (5ч) Транспорт низкомолекулярных веществ через мембраны. Растворимость газов в липидах. Газообмен одноклеточных и многоклеточных организмов с окружающей средой. Проницаемость мембран для воды и низкомолекулярных соединений. Транспорт веществ через мембрану по градиенту концентрации. Простая диффузия. Облегченная диффузия. Транспорт веществ через мембрану против градиента концентрации и его потребности в энергии. Роль АТФ. Активный и вторично-активный транспорт.

4. Требования к уровню подготовки учащихся

Учащиеся должны знать:

• Особенности химической организации клетки.

• Основные классы органических и неорганических соединений в клетке, их строение и функции.

• Основные этапы биосинтеза белка.

• Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка.

• Причины и последствия нарушения структуры ДНК, способы и механизмы репарации.

• Особенности структурной организации биологических мембран.

• Связь структуры мембран с выполнением ими барьерной функции.

• Физико-химические основы переноса веществ через мембраны по градиенту и против градиента концентрации.

• Основные типы мембранных транспортных систем и принципы их работы.

• Последствия нарушения работы мембранных транспортных систем и способы их корректировки.

Учащиеся должны уметь:

• Объяснять особенности строения разных классов органических веществ в связи с выполняемыми ими функциями.

• Объяснять особенности строения молекулы воды и связанные с ним функции воды в живых организмах.

• Объяснять особенности структуры биологических мембран, связь структуры с выполняемыми мембранами функциями.

• Владеть терминологией и знать основные понятия в области биохимии и биофизики мембран.

• Ориентироваться в научно-популярной информации.

5. Учебно-методическое обеспечение.

1. В.В. Асеев «Молекулярные основы жизнедеятельности клетки», А.М.Рубцова «Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах» (Программы элективных курсов. Биология. Профильное обучение. 10-11 классы. Допущено Министерством образования и науки РФ. Москва. Дрофа.2013).

2. Интернет – сайт http://journal.jssep/rssj/ru - сайт Соросовского образовательного журнала.

Список литературы

1. Антонов В.Ф. Мембранный транспорт// Соросовский образовательный журнал. 2007, №6. с.14-20.

1. Болдырев А.А. Введение в биохимию мембран. М.: Высшая школа, 2006.

2. Мари Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 2003.

6. Календарно-тематический план.

11