Методическая разработка занятия. Тема "Нуклеиновые кислоты"

Севастопольское государственное бюджетное образовательное учреждение

профессионального образования

«Севастопольский медицинский колледж имени Жени Дерюгиной»

Учебно-методическая разработка занятия

Учебная дисциплина «Биология»

Тема «Нуклеиновые кислоты»

Курс: 1

Специальность: 34.02.01 Сестринское дело

Количество учебных часов: 2

1. Актуальность темы

Знание о строении нуклеиновых кислот позволяет понять механизм реализации наследственности в признаки организма, согласно теории 1 ген – 1 РНК – 1 фермент – 1 признак, а также регуляцию процессов жизнедеятельности клеток в их онтогенезе, которая осуществляется на основе наследственной информации, материальным носителем которой является молекула ДНК.

Молекулярно-биологические представления о строении и функционировании генов позволяют медработникам усвоить процессы нормальной жизнедеятельности человека, а также нарушении кодирования информации, которые сопровождаются болезненными явлениями организма.

2. Цели занятия

а) Образовательные (обучающие) цели

Знать:

- химический состав, строение, основные свойства, функции дезоксирибонуклеиновой
кислоты (ДНК);

- строение, виды, функции рибонуклеиновой кислоты (РНК);

- структуру, биологические функции аденозинтрифосфата (АТФ)

Уметь:

- владеть терминологией темы;

- давать сравнительную характеристику ДНК и РНК;

- анализировать, оценивать и обобщать сведения

б) Развивающие цели:

- развитие познавательных способностей и активности студентов;

- формирование умения сравнивать биологические объекты;

- формирование умения осуществлять поиск и использовать необходимую информацию

в) Воспитательная:

- воспитание интереса к своей будущей профессии

2.1 Формирование общих компетенций:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации.

3. Содержание темы занятия

План

- нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК.

- доказательства генетической роли ДНК.

- ДНК – химический состав, молекулярное строение, локализация в клетке.

- редупликация ДНК как механизм самовоспроизведения на молекулярном уровне;

- функции ДНК

- строение РНК, её виды: иРНК; тРНК; рРНК.

Функция РНК – реализация наследственной информации;

- функции нуклеиновых кислот в обеспечении наследственности и изменчивости как

важнейших функций клетки;

- сравнение ДНК и РНК

- АТФ – единый и универсальный источник энергии в клетке. Химический состав и
функции АТФ

4. Организационно-деятельностная структура занятия

5. Конспект изучаемой темы (прилагается)

6. Материалы методического обеспечения занятия:

6.1. Материалы контроля домашнего задания:

А) карточки с биологическим диктантом;

Б) карточки с индивидуальными заданиями;

В) тесты конечного уровня знаний по теме органические вещества клетки.

6. 2. Вопросы актуализации опорных знаний (в течение занятия):

а) актуализация опорных знаний по вопросам исходного контроля:

- Какова роль нуклеиновых кислот?

- Какие виды нуклеиновых кислот вы знаете?

- Что вы знаете о функции ДНК?

- Что вы знаете о функции РНК?

- Что такое мономеры и полимеры?

- Что вам известно об АТФ?

- В каких процессах она необходима?

- Где АТФ синтезируется в клетке?

б) иллюстрированный материал:

Презентация «Нуклеиновые кислоты»

Слайды: «Строение ДНК и РНК», «Редупликация ДНК»,

«Модель молекулы ДНК», «Строение нуклеотидов РНК»,

«Виды РНК», «Сравнение ДНК и РНК», «Строение молекулы АТФ»

6. 3. Материалы методического обеспечения основного этапа занятия:

а) презентация занятия (прилагается);

6. 4. Материалы контроля для заключительного этапа:

- кто первый открыл нуклеиновые кислоты;

- доказательства генетической роли ДНК;

- модель ДНК Уотсона - Крика;

- строение нуклеотидов ДНК, их типы;

- каковы принципы соединения нуклеотидов в молекуле ДНК;

- перечислите функции ДНК;

- механизмы репликации ДНК;

- перечислите виды РНК;

- какая функция РНК?

- какие особенности строения АТФ?

- где образуется АТФ.

6. 5. Материалы к самостоятельной работе обучающихся по теме занятия:

а) внеаудиторная самостоятельная работа обучающихся:

- Методические рекомендации к самостоятельной работе «Нуклеиновые кислоты»

- макет таблицы «Сравнительная характеристика ДНК И РНК

Задание 1. Заполнить таблицу «Сравнительная характеристика ДНК и РНК»

Задание 2. Заполнение словаря биологических терминов

7. Оборудование: компьютер, проектор, экран, презентация.

Программные средства, с помощью которых создан дидактический материал – Microsoft Office PowerPoint.

Слайды: «Строение ДНК и РНК», «Репликация ДНК»

«Модель молекулы ДНК».

7. Материалы домашнего задания студентов по теме лекции: Методические рекомендации к самостоятельной работе по стр. 16-22. СМК, 2014 г.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /

[Н. В. Чебышев, Г. Г. Гринева, Г. С. Гузикова и др.]; под редакцией академика Чебышева. – 9-е изд., – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 448 с.

2.Биология: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/ [В. М. Константинов, А. Г. Резанов, Е. О. Фадеева; под ред. В. М.

Константинова. – 8-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия»,

2014. 320 с.

3. Биология. Современный курс. 3-е изд., испр. и доп. / Под ред. А.Ф. Никитина. - СПб.: СпецЛит, 2008. - 494с

4. Биология. 10-11 классы: учеб. Для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. носителе: базовый уровень / Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко, Т. В. Иванова. – М. : Просвещение, 2014. – 127 с.

Дополнительная:

1. Беляев Д.К. Общая биология: учеб. для 10-11 кл. общеобразоват. учрежд. /Д.К.Беляев, П.М. Бородин, Н.Н. Воронцов и др. – 4-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 2004. – 304с.

2. Биология. В 2-х книгах. / Под редакцией профессора В.Н. Ярыгина. Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника для студентов медицинских специальностей. М: «Высшая школа». 2001.

3. Гребенник Л.А. Тесты по биологии: пособие для учащихся и абитуриентов /Л.А. Гребеник и др. Под ред. В.П. Иванова. – Ростов н/Д: Феникс, 2006. – 283с.

4. Козлова Т.А. Биология в таблицах. 6-11 классы: справочное пособие /авт-сост. Т.А.Козлова, В.С. Кумченко. – 7-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2005. – 234с.

5. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Общая биология. Для средних специальных учебных заведений. – М.: «Академия (совместно с ВШ)». 2001.

Интернет-ресурсы

1. Методическая служба. Электронные ресурсы по биологии

http://metodist.lbz.ru/iumk/biology/er.php

2. Мультиурок сайты учителей https://multiurok.ru/biogen/

3. Газета «Биология» издательского дома Первое сентября http://bio.1september.ru

4. Презентации по биологии http://mirbiologii.ru/

5. Вся биология – современная биология, научные обзоры, новости науки

http://www.sbio.info/

Приложение 1

Краткое содержание темы занятия

Тема «Нуклеиновые кислоты»

Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Нуклеиновые кислоты – это важнейшие биополимеры, определяющие основные свойства живого.

Впервые они были описаны в 1869 г. швейцарским биохимиком Ф. Миллером, которые он выделил из остатков клеток, содержащихся в гное. Своё название они получили от лат. «нуклеус» - ядро. Эти вещества обладают слабыми кислотными свойствами.

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов, различающиеся по составу, строениями и функциями. Одна из них содержит углеводный компонент дезоксирибозу и названа дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Другая содержит рибозу (углеводный компонент) и названа рибонуклеиновой кислотой (РНК).

ДНК входят в состав ядер, есть в митохондриях, в пластидах, в центриолях.

РНК входит в состав ядрышек, рибосом и свободно находятся в цитоплазме (т-РНК).

ДНК

ДНК – полимер, мономерами которого являются нуклеотиды – химические соединения трёх веществ: азотистого основания, углевода (дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты.

Строение нуклеотида ДНК

Азотистое основание ---------- Углевод моносахарид -------- Остаток фосфорной кислоты
дезоксирибоза H₂РO₄⁺

Аденин ----------- адениловый нуклеотид

Гуанин ------------ гуаниловый нуклеотид

Цитозин ---------- цитидиловый нуклеотид

Тимин ------------- тимидиловый нуклеотид

В состав ДНК входит четыре вида нуклеотидов, которые отличаются друг от друга своим азотистым основанием. Различают пуриновые основания (производные пурина) – аденин и гуанин. И пиримидиновые основания (производные пиримидина) – цитозин и тимин. Нуклеотидный состав ДНК впервые количественно проанализировал американский биохимик Э. Чаргафф. Он обнаружил, что количество аденина равно количеству тимина, а гуанина – количеству цитозина.

Такая закономерность получила название правила Чаргаффа.

Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи, через фосфатную группу образуется ковалентная связь между углеводом вышележащего нуклеотида с остатком фосфорной кислоты нижележащего нуклеотида.

В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик выяснили, что молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из двух нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями.

Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью. Особенностью структуры ДНК является то, что против азотистого основания А в одной цепи лежит азотистое соединение Т в другой цепи, а против азотистого основания Ц всегда расположено азотистое основание Г. Причём между А одной цепи и Т в другой – образуется две Н-связи, а между Г и Ц – три. Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется принципом комплементарности, т.о. принцип комплементарности – способность азотистых оснований образовывать друг с другом водородные связи.

Схематически строение молекулы ДНК можно изобразить так:

Н-СВЯЗИ

остаток --- углевод ---------- А ===== Т – углевод ----- остаток

Н₃РО₄ Н₃РО₄

остаток --- углевод ---------- Г ===== Ц – углевод ----- остаток

Н₃РО₄ Н₃РО₄

остаток --- углевод ---------- Ц ===== Г – углевод ----- остаток

Н₃РО₄ Н₃РО₄

остаток --- углевод ---------- Т ===== А – углевод ----- остаток

Н₃РО₄ Н₃РО₄

Принцип комплементарности лежит в основе редупликации (самоудвоения) молекулы ДНК.

Репликация

Под действием фермента дезоксирибонуклеазы (или хеликазы) двойная спираль ДНК начинает раскручиваться и выпрямляться на две одинаковые цепочки. К этим цепочкам подходят имеющиеся в ядре нуклеотида и, под действием фермента ДНК – полимеразы, из них собирается вторая цепочка

Дезоксирибонуклеаза

разрушает H-связи

ДНК – полимераза

синтезирует новую цепь

Т – А – Т – А

Г – Ц – Г – Ц

Г – Ц – Г – Ц

Ц – Г – Ц – Г

А – Т – А – Т

Ц – Г – Ц – Г

Ц – Г – Ц – Г ДНК – полимераза

Т – А – Т – А синтезирует новую цепь

Сборка новой цепи идёт в точном соответствии с принципом комплементарности. В результате, вместо одной молекулы ДНК образуется две молекулы ДНК того же нуклеотидного состава.

Следовательно, порядок нуклеотидов в «старой» цепочке ДНК как бы является матрицей для синтеза «новой». Такие реакции называются реакциями матричного синтеза; они характерны только для живых организмов.

Основные функции ДНК:

1. Хранение наследственной информации;

2. Самовоспроизведение;

3. Передача наследственной (генетической) информации в клетке.

РНК – рибонуклеиновая кислота

РНК – полинуклеотид, но в отличие от ДНК – РНК – одноцепочная структура. РНК, как и ДНК строится из четырёх типов нуклеотидов, однако состав нуклеотидов несколько отличается (вместо тимина у ДНК в РНК присутствует близкий ему по строению – урацил, остальные три нуклеотида (аденин, гуанин, цитозин) – неизменны. Углевод в нуклеотидах РНК – рибоза.

Нуклеотид РНК:

Азотистое основание--------- Углевод (моносахарид) ---------- Остаток фосфорной кислоты

рибоза

Аденин

Гуанин

Цитозин

Урацил

Различают три типа РНК. Все они участвуют в биосинтезе белка, т.е. в реализации наследственной информации.

1. Информационная РНК (и-РНК) – переносит информацию о первичной структуре белка из ядра в цитоплазму на рибосому.

2. Рибосомная РНК (р-РНК) – входит в состав рибосом.

3. Транспортная РНК (т-РНК) – приносит аминокислоты к месту синтеза белка (рибосомам). т-РНК образует структуры, напоминающие по форме клеверный лист.

В клетке имеется столько же разных т-РНК, сколько кодонов, шифрующих аминокислоты. На вершине т-РНК имеется последовательность трёх нуклеотидов – антикодон, функция которого узнать свой кодон на и-РНК.

Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит своего рода матрицей.

Функция РНК – участвует в биосинтезе белка, т.е. в реализации наследственной информации.

АТФ – аденозинтрифосфорная кислота. Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены ещё два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении органического фосфата.

В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и выделяется энергия (40 кдж). При отщеплении ещё одного остатка фосфорной кислоты от АДФ, образуется АМФ (аденозинмонофосфорная кислота с выделением энергии).

Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов, т.е. для всех процессов жизнедеятельности.

АТФ – универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключённая в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ.

Основной синтез АТФ происходит в митохондриях.