Конспект урока «ДНК, РНК – основа наследственности» по химии для 10 класса

Урок по теме:

ДНК, РНК – основа наследственности.

10 класс.

Разработана учителями г. Новый Уренгой:

• учитель химии МБОУ СОШ№16 Батырова Раиля Бадртдиновна

• учитель химии МБОУ СОШ № 7 Маковская Людмила Петровна

Тема: ДНК, РНК – основа наследственности.

Цели урока: обобщение и углубление знаний учащихся о строении и функциях нуклеиновых кислот; рассмотреть эволюцию представлений о строении ДНК, развить познавательный интерес, реализуя межпредметные связи курсов химии, биологии, истории.

Задачи урока:

образовательные.

• Проследить историю одного из самых блестящих открытий человеческого разума.

• Рассмотреть виды нуклеиновых кислот, места их локализации в клетке и их функции.

• Сформировать знание о строении ДНК, отдельного нуклеотида, соединение мономеров в цепь, основанную по принципу комплементарности.

Развивающие: развивать умения сравнивать, оценивать, составлять кластеры, развитие воображения, логическое мышление, внимание и память.

Воспитывающие: воспитывать дух соревнования, коллективизма, точность и быстроту ответов; осуществлять эстетическое воспитание.

Методы и методические приемы: рассказ с элементами беседы, демонстрация, а также приемы «Корзина идей, понятий, имен…» и «Составление кластера» (технология критического мышления).

Оборудование: рисунки учебника, таблицы, модель ДНК, компьютер.

Итак, мы фактически уже покорили вершину курса ор­ганической химии. На преды­дущих занятиях познакоми­лись с самыми сложными по строению и функциям в жи­вых организмах молекулами — белками. Теперь ясна причи­на разнообразия живой мате­рии — это связано с разнооб­разием белков, которое в свою очередь объясняется почти безграничным числом сочета­ний двадцати аминокислот.

Но вот парадокс. Несмот­ря на столь широкое разнообразие белковых форм жиз­ни, на нашей планете встре­чаются существа, удивительно схожие между собой целым рядом признаков. Мы при­выкли называть их родствен­никами.

Если вы хорошо знаете свою родословную (кстати, до какого колена вы можете ее проследить?), то наверняка обнаружите ряд сходств меж­ду собой и своими предками, даже отдаленными. А в арис­тократических семействах (там, где они уцелели) это сде­лать особенно легко, ведь аристократы традиционно придают значение генеалогии. Известно, например, что в королевской династии Габсбур­гов характерная форма верх­ней губы передавалась от по­коления к поколению чуть ли не тысячу лет.

Явление наследственности для нас столь обычно, что мы удивляемся ему скорее по привычке. Восклицая при виде новорожденного: "Ах, как он похож на мать (бабуш­ку, прабабушку и т. д.)", — мы в действительности больше удивились бы отсутствию это­го сходства.

Между тем наследствен­ность — одно из самых заме­чательных и необычных свойств жизни. Действитель­но, почему при том, что ве­роятность случайного копиро­вания белков близка к нулю, белковые структуры различ­ных организмов могут быть так похожи? Живые организ­мы состоят из клеток. Клет­ка — это набор так или иначе организованных веществ. Та­ким образом, всякая функция живого организма может быть приписана какому-либо ве­ществу или группе веществ (исключая, видимо, тайну са­мой жизни). Мы уже узнали на предыдущих уроках, сколь разнообразны функции бел­ков в организме. Но тогда и функция наследственности должна быть привязана к ка­кому-то веществу. Вот только к какому?

Итак, тема сегодняшнего урока «Нуклеиновые кислоты».

Технология критического мышления.

Первый этап – вызов.

На этапе вызова применяем прием

«Корзина идей, понятий, имен…»

Этот прием позволяет выяснять, что знают или думают ученики по обсуждаемой теме урока. На доске рисуем корзину, в которую собираем все то, что учащиеся знают об изучаемой теме.

Учитель: что вам известно о нуклеиновых кислотах из учебного и жизненного опыта?

Учащиеся каждой группы вспоминают и записывают в тетради все, что знают по этой теме (работа групповая, 3 минуты).

Проводится обмен информация и каждая группа по очереди называет какой-то один факт, не повторяя ранее сказанного другими группами (составляется список идей).

Учитель кратко, в виде тезисов заносит все сведения в корзину (без комментариев), даже если они ошибочны.

Далее в ходе урока эти разрозненные в сознании учащихся сведения, понятия связываются в логические цепи, а ошибки исправляются по мере освоения новой информации.

Список идей по теме «Нуклеиновые кислоты».

• Нуклеиновые кислоты – биополимеры.

• Они бывают 2 – х видов: РНК и ДНК.

• Хранят и передают наследственную информацию.

• Их впервые обнаружили в ядрах клеток, поэтому их так назвали.

• Углеводы у них разные: рибоза и дезоксирибоза.

• Рибоза и дезоксирибоза – моносахариды.

• Второй этап – осмысление. На данном этапе учащиеся:

• Получают новую информацию;

• Осмысливают ее;

• Соотносят с уже имеющимися знаниями.

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные органические соединения. Они состоят из углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота.

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1869 году швейцарским врачом Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, бактериях, грибах и вирусах (презентация).

В природе существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые, или ДНК, и рибонуклеиновые, или РНК. Название произошло от углевода, входящего в состав нуклеиновых кислот. Молекула ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.

Строение ДНК.

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 году американским биологом Д. Уотсоном и английским ученым Ф. Криком. История открытия этого вещества и, следовательно, механизма наследственности является едва ли не самым ярким достижением науки XX века.

Весенним утром 1953 года Ф. Крик вбежал в лабораторию со словами: «Это не просто спираль. Это двойная спираль!» И как в сказке все сразу стало ясно. Жена Ф. Крика в этот же день набросала рисунок спирали, состоящей из 2-х переплетающихся витков. Этот эскиз и вошел в статью Уотсона и Крика, опубликованную в журнале «Nature» 25 апреля 1953 года.

В этой статье они предлагали модель двухцепочечной спирали ДНК, похожей на винтовую лестницу, ступеньками которой являются комплементарные пары А-Т, Г-Ц. «Перилами» лестницы служат молекулы сахара дезоксирибозы, а соединяются нуклеотиды в цепочку при помощи фосфорной кислоты.

Уникальный случай: статья, совершившая переворот в науке, состояла всего из 900 слов и помещалась на одной странице.

Механизм копирования наследственной информации объяснялся новой моделью с такой ясностью и казался таким очевидным, что почти не встретил возражений.

В 1962 году Уотсон, Крик за свое открытие были удостоены Нобелевской премии по медицине.

У модели два достоинства. Она проста и красива. Она однозначно объясняет копирование наследственной информации в процессе роста организма. Красота ее в том… А впрочем, посмотрите на нее сами (демонстрация модели).

Ученик.

Существует красивая древняя легенда. Рассказывают, что когда-то в давние времена человек имел неразделенную природу, мужское и женское начало сочеталось в нем гармонично. Но в наказание за прегрешения Создатель мира рассек человека надвое, разделив на женщину и мужчину. С тех пор и бродят мужчины и женщины в поисках утраченной половинки, утраченной гармонии. Нечто подобное происходит при репликации ДНК. Каждый раз в процессе митоза гармония утрачивается, чтобы затем восстановиться вновь. Модель жизни в миниатюре!

Молекула ДНК состоит из 2-х правозакрученных спиральных цепочек полинуклеотидов. Недавно была открыта левозакрученная ДНК. РНК состоит из одной спирально закрученной полинуклеотидной цепочки. Полинуклеотидная цепь ДНК состоит из нуклеотидов. А что является структурными компонентами нуклеотидов?

В состав любого нуклеотида ДНК входит одно из четырех азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г). Они отличаются только азотистыми основаниями, которые попарно имеют близкое химическое строение: Ц (цитозин) подобен Т (тимин), (они относятся к пиримидиновым основаниям). А и Г по размерам несколько больше, чем Т и Ц. В ДНК входят нуклеотиды только четырех видов. Как объединяются две поленуклиетидные цепи в единую молекулу ДНК? (приложение – кластер).

Между азотистыми основаниями нуклеотидов разных цепей образуются водородные связи (между А и Т – две, а между Г и Ц – три). При этом А соединяется водородными связями только с Т, а Г – с Ц. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название правила Чаргаффа. Благодаря этому свойству последовательность в другой, т.е. цепи ДНК являются как бы зеркальными отражениями друг друга. Такое избирательное соединение нуклеотидов называется комплементарностью и это свойство лежит в основе самосборки новой полинуклеотидной цепи ДНК на базе исходной. Помимо водородных связей в стабилизации структуры двойной спирали участвуют и гидрофобные взаимодействия.

Чем отличаются составы нуклеотидов ДНК и РНК? (на основе кластера, который по заданию учителя ученик составил дома), учащиеся отмечают особенности молекулы РНК.

Рибонуклеиновая кислота (РНК), также линейный полимер, но гораздо более короткий. Основания РНК комплементарны основаниям ДНК, но в молекуле РНК одно основание тимин (Т) – заменено на урацил (У) и вместо дезоксирибозы использована просто рибоза, имеющая на один атом кислорода больше. Кроме того, РНК – одноцепочечная структура.

Виды РНК: и – РНК

т – РНК

р – РНК

Функции: Биосинтез белка.

Тест (отвечая на вопросы теста, и выбрав правильный ответ, вы получите ключевое слово).

ТЕСТ

(Отвечая на вопросы теста, и выбрав правильный ответ, вы получите ключевое слово).

1. Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?
А. тимин

Н. урацил

П. гуанин

Г. цитозин

Е. аденин

2. Если нуклеотидный состав ДНК - АТТ-ГЦГ-ТАТ - , то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК?

А. ТАА-ЦГЦ-УТА

К. ТАА-ЩГ-УТУ

У. УАА-ЦГЦ-АУА

Г. УАА-ЦГЦ-АТА

3. В каком случае правильно указан состав нуклеотида ДНК?
А. рибоза, остаток фосфорной кислоты, тимин

И. фосфорная кислота, урацил, дезоксирибоза

К. остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

Г. остаток фосфорной кислоты, рибоза, гуанин

4. Какую из функций выполняет и-РНК?

А. перенос аминокислот на рибосомы

Л. снятие и перенос информации с ДНК

В. формирование рибосом

Т. все перечисленные функции

5. Мономерами ДНК и РНК являются?

Б. азотистое основание

У. дезоксирибоза и рибоза

Л. азотистое основание и фосфорная кислота

Е. нуклеотиды

6. В каком случае правильно названы все отличия и –РНК от ДНК?
Ш. одноцепочная, содержит дезоксирибозу, хранение информации
Ю. двуцепочечная, содержит рибозу, передает информацию

О. одноцепочная, содержит рибозу, передает информацию

Г. двуцепочная, содержит дезоксирибозу, хранит информацию

7. Прочная ковалентная связь в молекуле ДНК возникает между:

В. нуклеотидами

И. дезоксирибозами соседних нуклеотидов

Т. остатками фосфорной кислоты и сахара соседних нуклеотидов

8. Какая из молекул РНК самая длинная?

А. т-РНК

К. р-РНК

И. и-РНК

9. В реакцию с аминокислотами вступает:

Д. т-РНК

Б. р-РНК

А. и-РНК

Г. ДНК

Ключевое слово (нуклеотид).

Задание: составить синквейн.

ДНК: - хранит, передает

- длинная, спиралеобразная, закрученная

-1953 год Нобелевская премия

- полимер

Третий этап – рефлексия.

• Что показалось трудным?

• Что в изученном для вас самое главное?

• Какие новые мысли, чувства у вас появились?

• Чтобы вы хотели посоветовать учителю?

• Успехи ваши и в чем?

Домашнее задание:

1. Подготовиться к тестовой проверке заданий по § 28.

2. Из дополнительных источников записать в тетради:

-сведения о пуриновых и пиримидиновых основаниях в ДНК.

-«правило Чаргаффа».