Ґендерно чутливий STEM-урок «Нуклеїнові кислоти. Роль нуклеїнових кислот як носія спадкової інформації»

Гендерно чутливий STEM-урок «Нуклеїнові кислоти. Роль нуклеїнових кислот як носія спадкової інформації»

Мета уроку:

навчальна: розширити знання учнів про різноманіття органічних сполук на прикладі  нуклеїнових кислот; ознайомити учнів зі складом і будовою нуклеїнових кислот; формувати уявлення про матеріальну єдність світу та діалектичні положення про організацію речовини «від простого до складного» на прикладі нуклеїнових кислот; розкрити біологічну роль нуклеїнових кислот.

розвиваюча: розвивати пам’ять, увагу, логічне мислення, мову, уміння порівнювати та узагальнювати, систематизувати набуту інформацію.

виховна: виховувати гендерну культуру та гендерну рівність, розуміння цінності всіх живих організмів і природи в цілому, формувати науковий світогляд, інтерес до предмета

Компетентності, які формуються в учнів:

	Предмет	Теми (з програми)	Компетентності (знання, уміння, навички), які формуються в учнів
S	Біологія	Нуклеїнові кислоти. Роль нуклеїнових кислот як носія спадкової інформації	Формувати розуміння біологічної ролі нуклеїнових кислот та уявлення про матеріальну єдність світу, діалектичні положення  організації речовини «від простого до складного» на прикладі нуклеїнових кислот
T	Технологія	Основи проектування, матеріалознавства та технологія обробки	Застосовувати знання і навички з технологій у реальних життєвих ситуаціях та виконувати практичні завдання, наближені до життя
R	Мови	Фонетика Морфологія Будова слова	Спілкуватися та грамотно висловлювати думку державною мовою
E	Основи здоров’я	Здоров’я і безпека	Берегти здоров’я та формувати навколо себе безпечне життєве середовище
A	Мистецтво	Сучасне мистецтво (поп-арт)	Здійснювати самостійну пошукову діяльність прикладів сучасного мистецтва, формувати естетичний смак
M	Математика	Обчислення за формулами. Математичні обчислення	Здатність учнів застосовувати свої знання та обчислювальні навички в реальних життєвих ситуаціях

 

Тип уроку: комбінований урок засвоєння знань, умінь, навичок і творчого застосування їх на практиці.

 

«Гендерна  рівність є не лише метою самою по собі. Вона є передумовою  подолання бідності, сприяння сталому розвитку та впровадженню ефективного  управління»

Генеральний секретар ООН Кофі Аннан

Хід уроку

І. Організаційних момент.

Привітання вчителя і учнів. Побажання гарного настрою, позитивного спілкування, активної роботи.

II. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності учнів

Повторимо основні моменти із попередньої теми.

Ваше завдання: коротко, швидко, чітко, по черзі дати відповідь на поставлені запитання:

1. Що таке ферменти?

2. Наведіть приклади ферментів.

3. Які властивості мають ферменти?

4. Яка роль ферментів для організму?

5. Які фактори впливають на активність ферментів?

III. Мотивація навчальної діяльності.

Однією із важливих характеристик живих організмів є здатність до розмноження.

При статевому розмноженні кожен нащадок отримує від материнського та батьківського організмів певну спадкову інформацію. Функцію збереження і передачі спадкової інформації виконують хімічні речовини-нуклеїнові кислоти. Отже, тема нашого уроку – «Нуклеїнові кислоти».

IV. Засвоєння нового матеріалу.

1. Нуклеїнові кислоти. (Розповідь вчителя з використанням презентації)

Нуклеїнові кислоти — найважливіші органічні сполуки, що зумовлюють можливість існування й розвитку всіх живих організмів. Вони відіграють головну роль у збереженні й реалізації генетичної інформації. Часто зображення моделі нуклеїнової кислоти  використовують у арт-митці та дизайнери (Представлення презентації учнів «Нуклеїнові кислоти і арт-дизайн).

Нуклеїнові кислоти були відкриті в середині 60-х рр. ХІХ ст. швейцарським ученим Фрідріхом Мішером. Хімічний склад нуклеїнових кислот остаточно було встановлено лише наприкінці 30-х рр. ХХ ст., а їхню будову — значно пізніше ученими Джеймсом Вотсоном і Френсісом Кріком, за що в 1953 р. вони були нагороджені Нобелівською премією.

Ця коротка історія великого відкриття містить ще одне ім’я: Розалінд Франклін.

 

Розалінд Франклін народилася 1920 року в Лондоні. Навчалася в школі Святого Павла та коледжі Ньюнгем Кембриджського університету. Основні  праці науковиці пов’язані з рентгеноструктурним аналізом будови ДНК. Двоспіральна модель будови ДНК, запропонована Вотсоном і Кріком, базувалася на даних, отриманих Розалінд Франклін. На жаль, Розалінд мала онкологічне захворювання й померла 1958 року у віці 37 років. Згідно із заповітом Нобеля, премії його імені не вручаються посмертно. Саме із цієї причини науковиця не була висунута на здобуття Нобелівської премії 1962 року, яку вручили за відкриття структури та з’ясування значення ДНК. Утім внесок дослідниці в з’ясування структури ДНК був оцінений багатьма науковими установами світу, і навіть проект 2012 року з онлайн-освіти в галузі біоінформатики, програмування й молекулярної біології був названий Rosalind на честь Розалінд Франклін

Нуклеїнові кислоти — це біополімери, макромолекули яких складаються з багаторазово повторюваних ланок — нуклеотидів.

Молекула нуклеотиду складається із:

- вуглеводу (пентози – рибози або дезоксирибози);

- залишків ортофосфатної кислоти;

- нітрогеновмісної основи (аденін А, тимін Т, урацил У, цитозин Ц, гуанін Г).

Залежно від виду пентози та нітрогеновмісних основ, розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнову (ДНК) та рибонуклеїнову (РНК).

2. Молекули ДНК та РНК (Розповідь учителя, демонстрація результатів учнівських проектів з моделювання молекули ДНК, заповнення таблиці )

 

Вченими було з’ясовано, що молекула ДНК складається із двох ланцюгів, які утримуються за допомогою водневих зв’язків. Причому, вони виникають між нітратними основами, ніби доповнюючи одна одну таким чином, що, не дивлячись на різні розміри нуклеотидів, відстані між ланцюгами залишаються однаковими. Це досягається за рахунок утворення різної кількості водневих зв’язків (між А і Т -2, між Г і Ц -3), така закономірність була названа комплементарністю. Отже, чітка відповідність нуклеотидів у двох ланцюгах молекули ДНК називається комплементарністю.

Цю закономірність виявив у 1950 році американський вчений українського походження Ервін Чаргафф, який встановив, що кількісно число нуклеотидів, що містять різні нітратні основи, у молекулі ДНК можна описати так:

А=Т, Г=Ц, а також А+Г=Т+Ц.

На честь вченого така закономірність була названа правилом Чаргаффа, вона лежить в основі роз’язування задач на визначення кількісного нуклеотидного складу молекули ДНК. Переконаємося в цьому(Учитель демонструє спосіб розв’ування задачі з використанням правила Чаргаффа).

Задача.  В лабораторії вивчали фрагмент молекули ДНК. Виявили, що він складається  із 40 нуклеотидів і містить 9 аденілових нуклеотидів. Визначте процентний вміст кожного виду нуклеотидів у даному фрагменті ДНК.

Розв’язання:  

1) Складаємо пропорцію:  40 нуклеодидів це 100%, а 9 нуклеотидів - ? таким чином розраховуємо:  А(%) = 40 * 9 / 100 = 22,5%.

2) Якщо за правилом Чаргаффа  А + Г = Ц + Т, то у %  А+Г= 50%, отже вміст гуанілових нуклеотидів складає:  Г(%)= 50% - А(%), тобто  Г(%)= 50-22,5=27,5%

3) За принципом компліментарності А=Т, а Г=Ц

Відповідь: А=Т= 22,5%, а Г=Ц=27,5%

Проблемні питання: чи існує інший математичний спосіб роз’язання задачі? Запропонуйте його план, перевірте результати. Чи можливо створити комп’ютерну програму-калькулятор, яка б швидко вираховувала кількісний склад нуклеотидів у молекулі ДНК? (Зацікавленість учнів дозволить визначити тему проекту на наступний урок)

Заповнення порівняльної таблиці «Будова нуклеїнових кислот» (робота в групах)

Особливості будови нуклеїнових кислот	ДНК	РНК
Кількість ланцюгів	2	1
Нуклеотиди	А,Г,Т,Ц	А,Г,У,Ц
Комплементарність	А-Т, Г-Ц	А-У, Г-Ц
Пентоза	Дезоксирибоза	Рибоза
Локалізація	Ядро, хлоропласти, мітохондрії	Ядро, цитоплазма, рибосоми, хлоропласти, мітохондрії
Функції	Збереження спадкової інформації	іРНК  -  переносить спадкову інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга; тРНК - транспортує амінокислоти до місця синтезу білкових молекул; рРНК – синтез білкових молекул.

 

V. Узагальнення і закріплення знань.

Тестові завдання

1. Мономерами ДНК і РНК є:

а) амінокислоти, б) нітратні основи, в) нуклеотиди.

2. Назвіть пентозу, що входить до складу РНК:

а) рибоза, б) дезоксирибоза, в) глюкоза.

3. Т-РНК виконує функцію:

а) формування рибосом, б) транспортну, в) перенесення спадкової інформації.

4. Назвіть нітратну основу, комплементарну Гуаніну:

а) Аденін, б) Тимін, в) Цитозин, г) Урацил.

5. Назвіть ім’я науковиці, яка зробила вагомий внесок у з’ясування структури ДНК:

а) Марія Складовська-Кюрі, б) Розалінд Франклін, в) Ґрейс Гоппер,

г) Ольга Ґонзалес-Санабрія

VI. Підбиття підсумків уроку.

Технологія «Незакінчені речення»

Учні працюють з відкритими реченнями, наприклад:

— На сьогоднішньому уроці для мене найважливішим відкриттям було…

— Урок важливий, тому що…

— Мені сподобалося…

— Мені не сподобалося…

— Від наступного уроку я чекаю…

Мотивація і оцінювання учнів.

VII.  Домашнє завдання.

Опрацювати параграф 7.

Дати відповіді на запитання с. 36.

Підготувати проект «Нуклеотидний калькулятор».

Підготуватися до практичної роботи № 1, ст. 38.