Виртуальное объединение учителей биологии Куединского района

Виртуальная мастерская «Разработка компетентностного урока биологии»

 

  «По-настоящему об уровне цивилизации говорят не переписи населения, не размеры городов, не собранный урожай - нет, о нем говорят качества человека, которого производит страна».

Р.У. Эмерсон

 Уходит эпоха «образования на всю жизнь». На смену приходит новая эпоха, принцип которой «образование длиною в жизнь», эпоха, которая востребовала человека с иными качествами. Что же именно, какие качества и какие способности необходимы человеку современности и ближайшего будущего? – вот в чем вопрос. Это вопрос общечеловеческий. Это человек предприимчивый и творческий, самостоятельный и ответственный. Он способен видеть и решать проблемы автономно, а также в команде, готов и способен постоянно учиться новому, как в жизни, так и на рабочем месте. Он самостоятельно и при помощи других находит и применяет нужную информацию и т.д. и т.п. Все вышеперечисленные свойства и качества необходимы любому человеку и в любой профессиональной деятельности. Они называются – ключевыми компетентностями.

         В Концепции модернизации образования заложен компетентностный подход, разработчиками которого являются ведущие деятели педагогики Болотов В. А., Сериков В.В. Причин для этого несколько. Основная причина: необходимость усиления ориентации школы на изменившиеся условия жизни современного общества и, в особенности, сферы труда.

Немецкий педагог А. Дистервег почти 200 лет назад писал: «Ученик проходит в несколько лет дорогу, на которую человечество употребило тысячелетия. Однако его следует вести к цели не с завязанными глазами, а зрячим: он должен воспринимать истину не как готовый результат, а должен её открыть. Учитель должен руководить этой экспедицией открытий, следовательно, присутствовать не только в качестве простого рассказчика. Но ученик должен напрягать свои силы, ему ничто не должно доставаться даром. Дается только тому, кто стремится».1

   Как  добиться того, чтобы каждый учащийся действительно стал  активным участником «экспедиции открытий»?

  Безусловно, таких возможностей в учебно-воспитательном процессе немало. Это  современные подходы к отбору содержания учебного материала,   методов обучения,  разнообразных  форм организации познавательной деятельности, формирование познавательного интереса учащихся. Но, к сожалению, используя всё это,  мы не всегда получаем те результаты, которых ожидаем.

    Понятно, что ребёнку усвоить в полном объёме всё многообразие школьного материала крайне затруднительно, поэтому важно научить детей мыслить, самостоятельно действовать, ориентироваться в различных ситуациях, знать подходы к решению проблем. Учебный предмет «биология» открывает для этого много возможностей.

   Мастерство учителя заключается не в том, чтобы доступно и наглядно объяснить ученику тот или иной материал, а именно в умении создать такую учебную ситуацию, когда у школьника появляется потребность в знании этого материала, и в этих условиях организовать деятельность детей по самостоятельному добыванию знаний. Процесс обучения это не столько процесс «перекачки знаний», сколько процесс управления состоянием ученика, процесс создающий условия для формирования познавательных процедур, следствием которых и являются приобретаемые знания. Деятельность первична – знание вторично.

   При составлении плана урока необходимо продумывать, какими методами воспользоваться, чтобы задания имели не только учебное, но и жизненное обоснование, и чтобы учащиеся знали, зачем мы это делаем.

   Стараться отказываться от таких некомпетентностных форм и методов учебной работы, как монолог учителя, фронтально-индивидуальный опрос, информирующая беседа, самостоятельная индивидуальная работа учащихся с учебником по данным заданиям и др.

   Алгоритм построения учебного занятия в системе компетентностного образования может включать в себя три основных этапа:

1-й этап – целеполагание. Определяется место учебного занятия, устанавливаются цели и основные задачи. ученик сам ставит цель (участвует в постановке цели, а, следовательно, учитель организует ситуацию постановки, понимания и принятия цели учащимися как собственной учебной задачи ». Сформулировать цель деятельности – трудная задача для многих взрослых людей, а для учащегося тем более. Поэтому можно сформулировать цель и сначала написать ее карандашом, а затем (в процессе работы) вернуться и откорректировать ее, написав окончательный вариант. Ещё один принцип компетентностного подхода - диагностичность (измеримость) целей урока, что предполагает ответ на вопросы: «Что должен научиться делать ученик?» и «Как я, учитель, делаю это сам?»  Ученик должен понимать, что все, что он сегодня делал можно перенести на другой объект и изучать его тем же способом, что и означает развитие надпредметных умений.

2-й этап – проектирование и его компетентная интерпретация. На нём происходит:

1.     Разделение содержания учебного занятия на составляющие компетенции:

·         теория – понятия, процессы, формулы, личности, факты и т.п.;

·         практика – умения и навыки, отрабатываемые при изучении данной темы, практическое и оперативное применение знаний к конкретным ситуациям;

·         воспитание – нравственные ценности, категории, оценки, формирование которых возможно на основе материала данной темы;

2.     Установление связей внутри содержания (этапы формирования компетенции, определение логики нового содержания образования);

3.     Прогнозирование форм предъявления этапов, при которых формируются компетенции, и результатов их происхождения.

3-й этап – выбор формы организации учебно-познавательной деятельности. Компетентностный подход ориентирован на организацию учебно-познавательной деятельности посредством моделирования разнообразных ситуаций в различных сферах жизнедеятельности личности. При данном подходе отдаётся предпочтение творческому уроку, основная задача которого в отличие от традиционного урока – организовать продуктивную деятельность. Основные характеристики творческого урока:

Исследовательский метод и вид деятельности;

Отсутствие строгого плана, допущение ситуативности в структуре урока;

Многообразие подходов и точек зрения;

Самопрезентация и защита творческого продукта, а не внешний контроль.

   Предоставление возможности выбора пути, траектории освоения центральным моментом в организации обучения в духе компетентностного подхода является поиск и освоение таких форм обучения, в которых акцент ставится на самостоятельной и ответственной учебной деятельности самих учащихся. Таких форм в мировом опыте несколько. Это различные формы открытого, проектного и проблемно-ориентированного обучения. Общий знаменатель всех форм обучения, направленных на развитие или формирование ключевых компетенций можно сформулировать так: это смещение акцента с односторонней активности учителя на самостоятельное учение, ответственность и активность самих учеников.

   При выборе методов обучения для реализации компетентностного подхода, особое внимание мы уделяем тем методам, которые способствуют включению обучающихся в активную деятельность и развитию инициативы и ответственности. Происходит переосмысление позиций учителя, который становится в большей степени «координатором» и «наставником», чем непосредственным источником знаний. Изменение профессиональной позиции педагога приводит к тому, что ученик выступает как партнёр в процессе обучения.

     При проведении занятий важную роль играет «открытая познавательная позиция», которая предполагает особый тип к познавательным явлениям. В открытой познавательной позиции индивидуальное умозрение отличается вариативностью и разнообразием субъективных способов осмысления одного и того же события, явления. Чтобы сформировать открытую познавательную позицию, на практических занятиях, мы отбираем методы, способствующие:

- восприятию и осознанию учащимися различных взглядов на одно и тоже явление, событие;

- использование множества вариативных способов описания и анализа одного и того же явления, события;

- синтезированию в ходе обсуждения различных позиций и мнений относительно решения проблемы;

- появление различных идей и неоднозначных суждений.

    При всем многообразии форм организации учебной деятельности, которые можно использовать при развитии ключевых компетентностей, преимущественными могут считаться те, что ориентированы на самостоятельность ученика, где явно может быть представлен «продукт» работы, который может быть оценен учителем и аудиторией.

    Преимущественными формами проявления самостоятельности ученика в учебной деятельности разработчики считают следующие формы: анализ текста и обобщение информации, обсуждение, создание текста, выступление (презентация).

В качестве универсальной формы организации обучения может выступать блочно-модульная технология, где объективно существует возможность реализации компетентностного подхода.

   Учебный план распределяется таким образом, чтобы каждая тема содержала несколько принципиально важных «модулей»:

-ориентационно-мотивационный модуль (ориентировка в содержании темы, распределение индивидуальных заданий, постановка вопросов для поиска информации, вопросы и форма итогового контроля),

-блок самостоятельной работы с учебной литературой и учебным содержанием темы (учитель здесь выступает в роли консультанта, наставника),

-практические занятия с материалом курса (для естественных наук – лабораторные занятия, для гуманитарных – дискуссии или игровое моделирование),

-модуль контроля (итоговое тестирование, опрос, устный экзамен).

   Кроме того, должно быть отведено время для публичной презентации итогов самостоятельных исследований учеников (или они вводятся в содержание дискуссий и лабораторных занятий).

    Развитие компетенций и личностных качеств находится в прямой зависимости от приемов применяемых учителем в соответствии с поставленной целью.

   Основные методы обучения:

- методы активного обучения (деловые игры, ролевые игры, дискуссии и т.д.);

- метод проблемного обучения (беседа, проблемная лекция, проблемный семинар);

- методы активизации творческого мышления, например мозговой штурм;

- модернизированные традиционные методы обучения;

- методы взаимообучения (коллективного, группового и парного обучения).

Необходимо помнить, что нет универсальных приёмов формирования и развития ключевых компетенций и личностных качеств.

  Таким образом, центральным моментом в организации обучения в духе компетентностного подхода является поиск и освоение таких форм обучения, в которых акцент ставится на самостоятельной и ответственной учебной деятельности самих учащихся.

   Меняются формы и методы организации занятий – обучение приобретает деятельностный характер, акцент делается на продуктивную работу в малых группах, развитие самостоятельности и ответственности.

4-й этап – подбор методов и форм обучения (какими учебно-практическими действиями знание преобразуется в способ деятельности).

   На заключительном, 5-м этапе, учитель подбирает диагностический инструментарий (первичный, промежуточный, итоговый) для проверки уровней освоения компетенции, а также процедур анализа и коррекции.

    Что даёт компетентностный подход?

-Согласованность целей обучения, поставленных педагогами, с собственными целями учащихся, т.к. самостоятельность школьников с каждым годом возрастает.

-Подготовку учеников к сознательному и ответственному обучению в дальнейшем,

-Подготовку учащихся к успеху в жизни.

-Повышает степень мотивации учения.

-Не в теории, а на практике обеспечивает единство учебного и воспитательного процессов, когда учащиеся понимают значимость собственного воспитания и собственной культуры для его жизни.

Учитель должен уметь:

Сам должен быть самостоятельным, инициативным, ответственным.

Понимать, какие умения потребуются ученикам в жизни.

Связывать изучаемый материал с повседневной жизнью и с интересами учащихся, характерными для их возраста.

Закреплять знания и умения в учебной и во внеурочной практике.

Планировать урок с использованием всего разнообразия форм и методов учебной работы, и, прежде всего, всех видов самостоятельной работы (групповой и индивидуальной), диалогических и проектно-исследовательских методов.

В совершенстве использовать метод «Создание ситуации успеха».

Оценивать продвижение класса в целом и отдельных учеников не только по предмету, но и в развитии тех или иных жизненно важных качеств.

Оценивать достижения учащихся не только отметкой-баллом, но и содержательной характеристикой.

Видеть пробелы не только в знаниях, но и в готовности к жизни.

Учитель должен понимать:

Стабильности в мире уже не будет, нужно быть постоянно готовым к любым неожиданностям,

Строить сегодняшнее и завтрашнее поведение на основе вчерашних знаний и вчерашнего опыта невозможно,

Рекомендации учителям для формирования компетенций:

- нельзя подавлять интуицию обучаемого, часто бывают ситуации, когда учащийся высказывает догадку, предположение и получает порицание учителя. Учащегося необходимо поощрять за попытку использовать интуицию.

- необходимо формировать у обучаемых уверенность в своих силах, веру в свою способность решить задачу. Тот, кто не верит в себя, уже обречён на не успех.

- опора на положительные эмоции (удивления, радости, переживание успеха, юмор).

- необходимо стимулировать стремление у учащихся к самостоятельному выбору целей, задач и средств решения. Человек, не привыкший действовать самостоятельно, брать на себя ответственность за принятые решения, теряет способность к творческой деятельности.

- использовать задачи открытого типа, когда отсутствует одно верное решение.

 - необходимо шире применять проблемные методы обучения, которые стимулируют установку на самостоятельное или с помощью преподавателя открытие нового знания.

- вести совместную исследовательскую деятельность с учениками. Это возможно только в том случае, когда решается задача, ответ на который не знает ни ученик, ни учитель.

Уважаемые коллеги, предлагаю вашему вниманию урок.

 

Презентация урока

Полное название урока

Нуклеиновые кислоты. Хранители важной информации

( биология, 10 класс)

Преамбула - Каждый белок организма имеет свою уникальную последовательность аминокислот, определяющую его конформацию и позволяющую ему выполнять надлежащую функцию. Но откуда же клетка знает, в какой последовательности необходимо соединять аминокислоты, чтобы получить, скажем, функциональную молекулу АТФ-синтетазы? Дело в том, что информация о первичной структуре всех белков клетки записана в так называемом генетическом материале. Физическим носителем этой информации в клетках является молекула ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты. 

Требования к учащимся – учащиеся должны знать:

·     особенности молекулы ДНК, позволяющие выполнять функцию кодирования генетической информации;

·     принцип матричного синтеза как механизма передачи информации;

·     владеть  алгоритмом решения задач по молекулярной биологии.

Аннотация урока.

   На данном уроке  ребята вы узнаете особенности молекулы ДНК, позволяющие выполнять функцию кодирования генетической информации, узнаете как изменения в наследственных молекулах  отражаются в нашей жизни, на нашем здоровье,  вы узнаете как функции биомолекул связаны  с ее структурой.

 

Цель урока

·     Сформировать знание о НК как информационных молекулах.

·     Выяснить,какие функции должны выполнять биомолекулы, образующие «минимальную» клетку, показать как функции биомолекулы связаны с ее структурой.

·     Познакомить с принципом матричного синтеза как основой размножения живых организмов.

Программа урока

Учебный предмет и класс     Биология 10 класс

Изучаемая тема (раздел, курс). Нуклеиновые кислоты  Раздел Химический состав клетки

Основная цель педагога по отношению к индивидуальной самореализации учеников при изучении данной темы::  Помочь осознать изменения в наследственных молекулах для жизни и здоровья человека, помочь отработать приемы запоминания по сравнению, развитие мыслительных, коммуникативных, организационных, информационных компетенций..

Главная проблема урока.   Как в клетке хранится информация?

Круг реальных объектов действительности, предлагаемых учащемуся для изучения.   Нуклеиновые кислоты

Этапы урока по минутам. 

1 этап

Целеполагание

 

5 мин

2 этап

Создание учеником субъективного образовательного продукта (СОП)        

30 мин

Рефлексия

10 мин

 

Задания.

 1 задание

Хронология открытий

Составьте краткий перечень открытий, связанных с изучением нуклеиновых кислот   различными учёными.

2 задание

Прочитайте текст, ответьте на проблемный вопрос.

 

Задание ученикам по рефлексии их деятельности.

Рефлексия «Трактат» или  «Классическая».

 

Представьте, что у Вас есть возможность написать трактат будущим школьникам. В трактате опишите ваши основные достижения и результаты, дайте наставления, «советы бывалого»..., попытайтесь определить способы и виды деятельности, благодаря которым Вам удалось решить проблемы и достигнуть своих результатов. Какое из заданий застало Вас врасплох? Почему? Что я понял(а), чему научился (лась)? Посоветуйте, как избежать Ваших ошибок. Какие знания Вы добыли во время обучения? Какие рекомендации и пожелания по добыче знаний Вы дадите будущим ученикам?

 

Формы контроля и оценки результатов урока.

Задания с открытым ответом, проблемные вопросы, задания на установление последовательности и взаимосвязи

Контрольно-оценочное задание по определению уровня компетентности ученика.

Тест «Нуклеиновые кислоты»

Комплект задач

Задание на дом.

Домашнее задание на выбор. Выбирается любое задание.

Составьте суждения по изученному  тексту (ссылка)

Придумайте и оформите кроссворд по теме.

Составьте синквейн.

 

Методика занятий

Урок проводится в оргдеятельностном режиме. Участники в собственной деятельности осваивают тему урока.

 

По окончании урока вы будете знать:

·       особенности молекулы ДНК, позволяющие выполнять функцию кодирования генетической информации;

·       принцип матричного синтеза как механизма передачи информации;

·       владеть  алгоритмом решения задач по молекулярной биологии

·       отработаете  приемы запоминания по сравнению, разовьете мыслительные, коммуникативные, организационные, информационные навыки, научитесь производить рефлексию собственной деятельности

 

Тема урока

"История изучения нуклеиновых кислот. Строение и функции нуклеиновых кислот ".

 

Здравствуйте, ребята.  Я рада вас приветствовать. Желаю вам творческих успехов, терпения, покорения всех задуманных вершин, реализации всех целей.

Задание № 1 "Сформулируй цель»

Цели задания: формулировка каждым учащимся целей при изучении темы. Их сравнительный анализ с целями: а) других учащихся; б) учителя.

Формулировка вопросов к теме занятия. Ответы на вопросы других учащихся.

Алгоритм выполнения задания

1.     Составьте свои собственные цели по изучению темы нашего урока.

1.1. Сформулируйте свои вопросы к теме урока.

1.2. Сравните вопросы, сформулированные Вами, с вопросами одноклассников. Насколько сильно они отличаются от Ваших вопросов?

1.3. Выберите те из вопросов других ребят , на которые вы можете дать ответ уже сейчас.

 

Задание №2  «История изучения  нуклеиновых кислот».

Цель задания:

Установить этапы исследований, которые привели к созданию модели молекул нуклеиновых кислот

Алгоритм выполнения задания

 1.     Внимательно прочитайте текст  приложения №1  «История изучения нуклеиновых кислот»

2.     Составьте краткий перечень открытий, связанных с изучением нуклеиновых кислот   различными учёными.

3.     Проанализируйте опыт группы  исследователей под руководством Теодора Эйвери,    какой контроль вы могли бы предложить в описанном  эксперименте?

Задание № 3.  «Строение и функции нуклеиновых  кислот»

Цель:  овладеть  знаниями о строении нуклеотидов, как они могут соединяться, об основных особенностях строения ДНК и РНК, о биологической роли ДНК и РНК.

Алгоритм выполнения задания

1.     Прочитайте приложение № 2.

2.     С помощью схемы разберитесь, как образуется фосфодиэфирная связь.

3.     Назовите не менее трёх особенностей структуры молекулы ДНК.

4.     Запишите математическое выражение:

А) количество функций ДНК умножить на количество разных нуклеотидов.

Б) Количество возможных триплетов разделить на число разных нуклеотидов

Задание № 4  «Сравнение ДНК и РНК»

Цель:  сравнивать, находить взаимосвязи состава, структуры и функций молекул ДНК и РНК.

 Алгоритм выполнения задания

 

1.     Прочитайте модуль №2.

2.     Подберите признаки для сравнения ДНК и РНК.

3.     Составьте таблицу.

4.     Сделайте вывод.

Контрольно-оценоченое задание на проверку освоения познавательных компетенций.

Тест «Нуклеиновые кислоты»

Комплект задач

Задание на дом.

Домашнее задание на выбор. Выбирается любое задание.

Составьте суждения по изученному  тексту .

Придумайте и оформите кроссворд по теме.

Составьте синквейн.

Рефлексия «Классическая»

1.                Каковы были Ваши цели перед занятием и насколько их удалось реализовать?

2.                 Перечислите трудности, с которыми Вы столкнулись: а) при изучении темы (раздела); б) при ответе на открытые задания.

3.                  Каким образом Вы преодолевали трудности? За счет чего?

4.                 Каков главный результат для Вас лично при изучении темы?

5.                 Чему Вы научились лучше всего?

6.                 Что Вам удалось больше всего при изучении темы и почему?

7.                 Что не получилось и почему?

8.                 Опишите динамику Ваших чувств и настроений при изучении темы.

 

Приложение №1 История изучения нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты — это крупные нерегулярные гетерополимерные соединения. Они впервые были обнаружены в 1869 году швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером в ядрах клеток крови (отсюда их название: nucleus — означает ядро).   В 1889 году Альтман ввёл термин – нуклеиновая кислота.  Первые детальные исследования нуклеиновых кислот были проделаны Альбрехтом Косселем, который в 80-х годах позапрошлого столетия выделил из нуклеиновых кислот так называемые  азотистые основания  -  гетероциклические ароматические соединения, включающие атомы азота. Кессель выделил две группы азотистых оснований: пурины и Коссель выяснил причину подагры («боли в ногах» в дословном переводе), которая возникает в результате отложения в суставах нуклеина. Он обнаружил в нуклеине вещество желтого цвета, производное мочевой кислоты. Оказалось, что это гуанин, впервые выделенный в 1858 г. А.Штрекером из перуанского гуано – помета птиц, ценного азотного удобрения.
     Коссель также выделил из клеток тимуса тимин и аденин. Позже из клеток тимуса выделили четвертое соединение. Оно получило название «цитозин» от греческого слова «цито» – клетка.
В 1910 г. он получил Нобелевскую премию за открытия в области медицины.   В 1924 году Р. Фельген разработал методы цитологического распознавания ДНК и РНК. Оказалось, что фуксин избирательно связывается с ДНК. Ранее считалось, что ДНК свойственна только животным клеткам. Фельген обнаружил ДНК в ядрах клеток растений. Он цитологически показал, что ДНК локализирует в ядрах клеток, а РНК – в цитоплазме. В 1936 году А. Н. Белозёрским и Н. И. Дубровской ДНК в чистом виде была выделена из ядер растений. В 1934 году Т. Касперссон, используя специфику поглощения ДНК ультрафиолетового цвета, показал связь молекул ДНК с хромосомами.   Хаймарстен и Касперссон обнаружили, что молекулы ДНК обладают большим молекулярным весом, превышающим вес молекул белка. В это же время В. Стэнли, Ф. Боуден и Н. Пири, исследуя растительные вирусы, пришли к заключению, что все вирусы содержат нуклеиновую кислоту. В свете этого они считали возможным придать нуклеиновым кислотам значение генетического материала.Эти открытия стимулировали глубокий интерес к молекулам ДНК и их генетической роли. Несколько позднее — в 20-х годах прошлого столетия, русский ученый, работавший в Америке, Фабус Арон Теодор Левин показал, что каждое азотистое основание в молекуле нуклеиновой кислоты связано с углеводом — рибозой, или дезоксирибозой, и остатком фосфорной кислоты. Таким образом было обнаружено, что нуклеиновые кислоты состоят из мономерных блоков, названных Левиным нуклеотидами.  

    Рибозу вначале получил синтетическим путем немецкий химик Э.Фишер, удостоенный за изучение сахаров Нобелевской премии по химии в 1902 г. При исследовании ее структуры, он обнаружил, что в состав ее молекулы входят пять атомов углерода, и этот сахар очень похож на арабинозу – сахар, выделенный из гуммиарабика, или «арабской смолки», добываемой из эфироносов, произрастающих на Арабском Востоке. Несколько изменив название арабинозы, Фишер назвал новый сахар рибозой.
В 1909 г. Левену удалось выделить рибозу из нуклеина. На выделение дезоксирибозы у него ушло еще 20 лет!   То, что нуклеиновые кислоты являются носителями наследственной информации в клетке, стало понятно не сразу. До 40-х годов прошлого века было принято считать, что абсолютно все функции, включая наследственную, в живых системах выполняют белки. Однако, в 1944 году группой исследователей под руководством Теодора Эйвери было показано, что экстракт нуклеиновых кислот из клеток пневмококков, способных заражать животных пневмонией, в состоянии делать неболезнетворных пневмококков также заразными. Это продемонстрировало тот факт, что белки не являются хранителями и переносчиками наследственной информации.    Когда ученым стало понятно, что именно ДНК отвечает за наследственность, встал другой вопрос. Дело в том, что при делении одной материнской клетки каждая из двух дочерних клеток в точности повторяет морфологию и физиологию своей предшественницы. Это означает, что материнская и дочерние клетки обладают абсолютно одинаковым набором генетической информации. А этого условия невозможно добиться без удвоения генетического материала. В результате стало ясно, что молекула ДНК обладает способностью к репликации — удвоению. Какие структурные особенности позволяют ДНК удваиваться, стало понятно не сразу.

           Началось все с того, что Эрвин Чаргафф доказал, что в молекуле ДНК число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых. Конкретнее, количество А равно количеству Т, а Г = Ц. Сам Чаргафф не смог объяснить такой феномен.

          Еще одна странность, связанная со структурой ДНК была обнаружена в ходе рентгеноструктурного анализа этого полимера. В результате исследований, проведенных в лаборатории Мориса Уилкинса его сотрудницей Розалинд Франклин, выяснилось, что по форме молекула ДНК должна быть правильной спиралью.

   Как объяснить все факты о структуре и функциях ДНК одной моделью, придумали двое молодых ученых: физик Френсис Крик и орнитолог Джеймс Уотсон. Логика их заключалась в том, что число пуринов может быть равно числу пиримидинов в том случае, если ДНК состоит не из одной цепи, а из двух. При этом в одной цепи напротив пурина обязательно должен находиться пиримидин, и наоборот. Это объясняет закономерность, выявленную Чаргаффом.

Также Уотсон и Крик доказали, что если расположить две цепочки ДНК рядом друг с другом так, что тимин окажется напротив аденина, а гуанин — напротив цитозина, то эти цепочки смогут закрутиться друг относительно друга и сформировать правильную двойную спираль. Это и является самым значимым их открытием. Дело в том, что такая модель позволяет по одной последовательности точно восстановить другую, парную ей последовательность!

  Именно эта особенность позволяет живым клеткам осуществлять репликацию своего генетического материала. Белки, которые осуществляют удвоение ДНК точно «знают», что напротив А нужно поставить Т, а напротив Г — Ц. Получается, что двойную спираль ДНК можно расплести и достроить каждую из цепочек новой цепью, используя свободно находящиеся в цитоплазме и ядре клеток нуклеотиды. А это позволит в свою очередь передать одну из молекул ДНК в одну дочернюю клетку, а другую — в другую!

     Принцип соответствия нуклеотидов друг другу Уотсон и Крик назвали принципом комплементарности, а две цепи ДНК, расположенные в молекуле друг напротив друга — комплементарными цепями. За описание структуры молекулы ДНК Уотсон, Крик и Уилкинс в 1962 году, спустя девять лет после самого открытия, были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. 1953 год считается годом рождения новой науки — молекулярной биологии.

«Мы предлагаем вашему вниманию структуру ДНК, имеющую некоторые основные свойства, которые представляют значительный биологический интерес...» Так начиналась статья Уотсона и Крика в номере международного научного журнала «Nature» от 27 апреля 1953 г. 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.

 Приложение №2 «Строение и функции нуклеиновых кислот»

Источник: bannikov.narod.ru/nukleotid.html

Нуклеиновые кислоты - природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной(генетической) информации в живых организмах.

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

ДНК — представляет собой двухцепочечный биологический полимер, мономерами которого являются нуклеотиды, содержащие одно из азотистых оснований, дезоксирибозу и остаток фосфорной кислоты. Полинуклеотидные цепи молекулы ДНК антипараллельны и соединены друг с другом водородными связями по принципу комплиментарности. Двойная спираль, открытая в 1953г. Уотсоном и Криком, содержит шаг размером 3,4 нм, включающем 10 пар комплементарно связанных оснований.

ДНК состоит из Нуклеотидов: пуриновых оснований аденина(А) и гуанина (Г) и пиримидиновых оснований цитозина(Ц) и тимина(Т). РНК состоит изтех же оснований с различием лишь в то, что у РНК вместо тимина присутствует урацил(У). (Тимин отличается от урацила наличием метильной группы (-СН3), которой нет в урациле)

нуклеотид - вещество, состоящее из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты.

Пуриновые основания

 

 

Пиримидиновые основания

 

 

 

Э. Чаргафф обнаружил, что количество пуринового основания аденина (А) равно количеству пиримидинового основания тимина (Т), т. е. А = Т. Сходным образом количество второго пурина — гуанина (Г) всегда равно количеству второго пиримидина—цитозина (Ц),т. е. Г = Ц. Таким образом, число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, количество аденина равно количеству тимина, а гуанина — количеству цитозина. Такая закономерность получила название правил Чаргаффа.

Картина полностью прояснилась в 1953 г., когда американский биохимик Дж. Уотсон и английский физик Ф. К р и к, исследуя структуру молекулы ДНК, пришли к выводу, что сахарофосфатный остов находится на периферии молекулы ДНК, а пуриновые и пиримидиновые основания — в середине. Причем последние ориентированы таким образом, что между основаниями из противоположных цепей могут образоваться водородные связи. Из построенной ими модели выявилось, что какой-либо пурин в одной цепи всегда связан водородными связями с одним из
пиримидинов в другой цепи. Такие пары имеют одинаковый размер по всей длине молекулы. Не менее важно то, что аденин может спариваться лишь с тимином, а гуанин только с цитозином. При этом между аденином и тимином образуются две водородные связи, а между гуанином и цитозином три. Противоположные последовательности и соответствующие полинуклеотидные партнеры называются комплементарными. Хотя водородные связи, стабилизирующие пары оснований, относительно слабы, каждая молекула ДНК содержит так много пар, что в физиологических условиях (температура, рН) комплементарные цепи никогда самостоятельно не разделяются.

 

Функция у ДНК одна - хранение генетической информации

РНК - также полимер, мономерами которой являются нуклеотиды. РНК представляет собой однонитевую молекулу. Она построена таким же образом, как и одна из цепей ДНК. Нуклеотиды РНК очень близки, хотя и не тождественны, нуклеотидам ДНК. Их тоже четыре и они состоят из азостистого основания, пентозы и фосфорной кислоты. Три азотистых основания совершенно такие же, как в ДНК: — Аденин, Гуанин и Цитозин. Однако вместо Тимина у ДНК, в РНК присутствует близкий к нему по строению пиримидин - урацил. Различие между ДНК
и РНК существует также в характере углевода: в нуклеотидах ДНК углевод — дезоксирибоза, у РНК — рибоза

В отличие от ДНК, содержание которой в клетках конкретных организмов относительно постоянно, содержание РНК сильно в них колеблется. Оно заметно повышено в клетках, в которых происходит синтез белка.

Функции РНК

По выполнению функций выделя-ют несколько видов РНК.


Транспортная РНК(т-РНК). Молекулы т-РНК самые короткие: они состоят всего из 80—100 нуклео-тидов. Молекулярная масса таких частиц равна 25—30 тыс. Транспортная РНК в основном содержится в цитоплазме клетки. Функция состоит в переносе аминокислот в рибосомы, к месту синтеза белка. Из общего содержания РНК клетки на долю т-РНК приходится около 10%.


Рибосомная РНК (р-РНК). Это самые крупные РНК в их молекулы входит 3—5 тыс. нуклеотидов, соответственно их молекулярная масса достигает 1,0—1, 5 млн. Рибосомная РНК составляет существенную часть структуры рибосомы. Из общего содержания РНК в клетке на долю р-РНК приходится около 90%.

Информационная РНК (и-РНК), или матричная (м-РНК). Содержится в ядре и цитоплазме. Функция ее состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится примерно 0,5—1% от общего содержания РНК клетки.

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

 

 

молекулы ДНК

 
Национальный фонд подготовки кадров. Проекты в сфере информатизации образования.
Курс подготовлен по технологии «Веб-Конструктор для образования».
Hosted by uCoz