Диссертация (1173358), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

По ходу обсуждения теоретической части учащимся задаются вопросы:Сколько генов у человека?Почему количество генов у человека и маленького круглого червя Caenorhabditiselegans примерно одинаковое?Что записано в гене?Сколько у ДНК составных частей?Для создания белка нужен фрагмент молекулы ДНК, зачем его переписывать наРНК? В чём будут сложности с переписыванием информации с длиннойдвуспиральной цепи ДНК?Что обозначает три-штрих конец?Что мы можем собрать из азотистых оснований и аминокислот?Когда было сильнее ультрафиолетовое излучение, сейчас или тогда? Почему?При выполнении экспериментального практикума решается несколько задач. Прирешении первой задачи утверждается, что всё живое состоит из белков, и эта гипотезаэкспериментально подтверждается или опровергается. Для подтверждения гипотезыпроводится химическая реакция, обнаруживающая белки.Вторая задача практикума – изучить при помощи модельного конструктора процесссинтеза белка — транскрипцию, а затем трансляцию.

Компоненты, необходимые дляпроведения экспериментально-практической работы, представлены в таблице 5:Таблица 5 — Компоненты, необходимые для выполнения экспериментальногопрактикума «Вторая нуклеиновая»79Компоненты, входящие в учебный набор Дополнительныекомпонентыи«Вторая нуклеиновая»принадлежности, не входящие в набор, нонеобходимыедляпроведенияэкспериментального практикума «Втораянуклеиновая»Макет с красной овальной РНК– СалфеткиполимеразойНабор из 40 пар оснований для ДНК–цепи Ёршик для пробирокНабор из 40 оснований для РНК–цепиКуриные яйцаПробирки объёмом 15 млПроекторНаклейки на пробирки «белки»КомпьютерПробирка с измельчёнными сухими ДоскадрожжамиПробирка с измельчённым сухиммотылёмПробирка с измельчёнными кошачьимиволосамиПробирка с мёдомПробирка с измельчёнными сухимияблокамиСтеклянные палочкиПерчаткиШтатив для пробирокФлакон с раствором В (реактивБредфорда)Флакон с раствором Б (10% растворедкого натра)Входное тестирование по теме «Вторая нуклеиновая» состоит из тестов с открытымтипом ответа.

При проведении итогового теста в состав учебно-методическогокомплекта входят задания с выбором ответа, с кратким ответом, задания на соответствиеи работу с текстом и задания с открытым типом ответа, рассчитанные на профильныйуровень подготовки учащихся. Они затрагивают вопросы по теоретической частиматериала и по методике проведённого эксперимента.80Цель экспериментального практикума «Геномы и баги» — знакомство сцентральной догмой биологии, а также понимание процесса мутации.

Для достиженияцели необходимо решают задачи:освоить процесс транскрипции;изучить процесс переноса аминокислот;изучить строение рибосом;освоить процесс трансляции;изучить генетический код;понять, что такое мутации.Термины и понятия, которыми учащиеся должны легко оперировать для лучшегопонимания предстоящего практикума: ген, нуклеотид, ДНК, РНК, ферменты,аминокислоты, белки.Изучаемые понятия: белок, фермент, репликация, молекула ДНК, рибосома,трансляция,генетическийкод,свойствагенетическогокода,мутация.Экспериментальный практикум предназначен для учащихся 10 – 11 классов и можетбыть выполнен при изучении тем: «Химический состав клетки. Нуклеиновые кислоты»,«Биосинтез белка», «Изменчивость», «Генетика».

Практикум рассчитан на дваакадемических часа.При обсуждении теоретической части учащиеся знакомятся с историей открытияпроцесса передачи наследственной информации, вспоминают, что такое ген и как геныкодируют продукцию белков. Выполняя задания, выясняют, что:1.код триплетен — состоит из трёх букв;2.в распоряжении мало слов (всего 20-21), а триплетов — 64;3.есть слова, означающие окончание фраз;4.один триплет кодирует одну аминокислоту;5.белки состоят из аминокислот.По ходу выполнения практикума задаются вопросы промежуточного контроля:81Что такое ген?Что записано в генах?Посмотрите на таблицу и подумайте, сколько в ней слов.Какова особенность кода?Во сколько раз аминокислот в белке меньше, чем букв, кодирующих белок, в иРНК?При выполнении экспериментальной части практикума решается ряд задач, перваяиз которых — получить иРНК и соединить тРНК с соответствующими аминокислотами.Вторая задача — собрать белковую цепь по последовательности иРНК, используя тРНКи аминокислоты.

Задание выполняется под руководством учителя. Третья задача —посмотреть, что будет, если перепись данных пройдёт неправильно.Подготовка к экспериментальной части: первые две экспериментальные задачипроводятся в группах по два человека.

Для каждой пары учитель подготавливает наборрасходных материалов. Компоненты, необходимые для проведения экспериментальнопрактической работы, представлены в таблице 6:Таблица 6 – Компоненты для выполнения экспериментального практикума «Геномы ибаги»Компоненты, входящие в учебный набор «Геномы ибаги»Карточки с таблицамиНабор нуклеотидовAUGUGUGAGAUACAUUGGCCAAGACACUGUUAGАминокислотыТранспортные РНКПоле для трансляцииДополнительныекомпонентыипринадлежности,невходящие в набор, нонеобходимыедляпроведенияэкспериментальногопрактикума «Геномы ибаги»КомпьютерБумагаПроектор82Стоп РНКПоследовательность цепочки для игрыТаблицы для игрыСоставные части рыбы из пенокартонаТестирование по практикуму «Геномы и баги» состоит из входного тестирования иитогового тестирования.

Входное тестирование проводится в формате «верю – не верю».Цель экспериментального практикума «Секвенирование» – познакомить учащихсяс процессом расшифровки генетического кода, применением полученной информации огенетическом коде в разных ситуациях, понять и освоить методологию разных типовсеквенирования. Для достижения цели необходимо решить задачи:ввести общее понятия генетического кода, репликации ДНК, флуоресцентныхметок, секвенирования;объяснить различия в прочтениях длинных и коротких фрагментов ДНК;ввести термин «перекрытие» фрагментов ДНК;вспомнить поэтапно процесс репликации ДНК.Термины и понятия, которыми учащиеся должны легко оперировать для лучшегопонимания предстоящего практикума: репликация ДНК, фрагменты ДНК, ген, геном,генетический код, праймер, 3’ и 5’ — концы цепей ДНК, репликация.Изучаемые понятия: молекула ДНК, генетическая информация, двойная спираль,особенности строения ДНК, правило Чаргаффа, расшифровка генома, сборкарасшифрованного генома, секвенирование, антипараллельность, флуоресцентная метка,остановка цепи, перекрытие.

Экспериментальный практикум предназначен дляучащихся 11 классов в качестве дополнения к урокам общей биологии. Практикумрассчитан на два академических часа.Секвениврование – определение генетического кода, его расшифровка. Зачемможет понадобиться знание кода ДНК? Для того, чтобы понять, как его можно83использовать, учащимся напоминают, что ДНК уникальна для каждого организма исхожа между родственниками. Эти свойства могут быть использованы:1.для установления индивидуальностиa.для установления родства;b.в криминалистике.2.для определения видов живых организмовa.филогенетика – узнавание родства определенных видов;b.археология – обычно недавняя археология.С другой стороны, ДНК – это код, по которому можно узнать свойство организма –отсюда появляются и другие применения.3.диагностика заболеваний и предрасположенностей к ним;4.биосинтез веществ;5.получение ГМО.Практическое задание по этой теме связано с решением криминалистическойзадачи методом анализа генетических данных.

За основу взят роман Агаты Кристи«Рождество Эркюля Пуаро». До начала решения задачи, рассматриваются различныеметоды секвенирования, учащиеся выполняют небольшие практические задачи.Обсуждается проблема сборки геномов, ошибки ассемблинга и методы их исправления,наличие повторов и неопределённость в их расположении.Во время обсуждения уместно задавать учащимся вопросы на пониманиеосваиваемого материала:Где в клетке содержится ДНК? Из чего состоит ДНК?Из чего состоят нуклеотиды?Всё живое стоит из клеток?В клетке есть ядро?Одинаковые ли ДНК у разных людей?Какова суммарная длина молекулы ДНК в клетке человека?84Может ли ДНК копироваться неправильно?Какие буквы стоят друг напротив друга?Как вы думаете, сколько нуклеотидов содержится в организме человека?Сколько букв в коде ДНК?Для чего нам может быть нужно секвенирование?Какие основные свойства у ДНК?Какие основные участники в процессе репликации?Перечислите основные этапы секвенированияПри помощи чего достигается сборка секвенированных фрагментов?Экспериментальную часть практикума стоит предварить лёгкими заданиями:1.Сколько различных вариантов последовательности из 2х нуклеотидов?2.Сколько вариантов последовательности из 5 нуклеотидов?3.А из 100?Предлагается вернуться к началу практикума — к криминалистическомурасследованию убийства Симеона Ли с применением методов геномного анализа.

Внаши дни такое преступление легко раскрыть при помощи секвенирования,проанализировав ДНК, оставленную убийцей на месте преступления, и ДНК всехподозреваемых. Учащимся представляются модели фрагментов последовательностейДНК подозреваемого, потерпевшего, либо образцы с места преступления. Учащимсянеобходимо собрать из 9 геномных фрагментов последовательность, длиной в 70нуклеотидов, пользуясь следующими правилами/подсказками:1.чтобы найти последовательности, ищите идентичные пересечения междупоследовательностями.2.длина получившегося маркера должна составлять 70 нуклеотидов.3.чем больше пересечение, тем вероятнее, что оно — правильное.4.пересечения меньше 3 нуклеотидов, скорее всего, неверные.85После того, как все команды собрали последовательности, необходимо свериться спредоставленной библиотекой ДНК подозреваемых и всех тех, кто был рядом во времяпреступления.

Идентифицировать личность можно по определённым позициям: 3, 24,53. После того, как правильно собрана последовательность необходимо выписатьнуклеотиды из этих позиций на доску. Компоненты, необходимые для проведенияэкспериментально-практической работы, представлены в таблице 7:Таблица7–Компонентыдлявыполненияэкспериментальногопрактикума«Секвенирование»Компоненты, входящие в учебный набор Дополнительныекомпонентыи«Секвенирование»принадлежности, не входящие в набор, нонеобходимыедляпроведенияэкспериментальногопрактикума«Секвенирование»комплект (9 шт.) пластиковых моделей с доскапоследовательностямиДНКподозреваемых — на каждую рабочуюгруппу (2 чел.)карточки с описанием персонажейкомпьютеркарточки с заданиямипроекторбиблиотека(«базаданных») бумагапоследовательностейДНКподозреваемыхкарандашиТестирование проводится в формате входного и итогового теста.

Время проведениявходного тестирования – 3 мин. Итоговый тест проводится в формате теста с выборомответа, на работу с текстом и тестов с закрытым типом ответов. Время проведения теста– 15 мин.Цель экспериментального практикума «Великое расселение человека» – научитьсяиспользовать ДНК для восстановления хронологии событий, произошедших тысячи,миллионы, миллиарды лет назад, используя ДНК живущих сегодня организмов, в86частности для понимания как древний человек расселялся по Земному шару. Длядостижения цели необходимо решить задачи:вспомнить строение молекулы ДНК;научиться находить отличия между двумя схожими последовательностями;научиться понимать филогенетические деревья;познакомиться с принципом максимальной бережливости;изучить миграцию человека, с помощью эволюционных деревьев.Термины и понятия, которыми учащиеся должны легко оперировать для лучшегопонимания предстоящего практикума: ДНК, популяция, мутации.Изучаемые понятия: молекулярные часы, эволюционное дерево, предковая линия,последний общий предок, геном, скорость накопления мутаций.

Характеристики

Список файлов диссертации