Методичні рекомендації "Застосування прийомів ейдетики та мнемотехніки при вивченні будови нуклеїнових кислот"

ЗАСТОСУВАННЯ ПРИЙОМІВ ЕЙДЕТИКИ ТА МНЕМОТЕХНІКИ ПРИ ВИВЧЕННІ БУДОВИ НУКЛЕЇНОВИХ КИСЛОТ

1. Застосування опорного конспекту при вивченні будови та функцій нуклеїнових кислот.

Збереження, передача та реалізація спадкової інформації — це найголовніші процеси життєдіяльності клітини, що є основою спадковості. Згідно навчальної програми  з біології для 9 класу спочатку вивчається будова та функції біомолекул (Тема 1. Хімічний склад клітини), а потім процеси життєдіяльності клітини, в яких вони беруть участь (Тема 4. Збереження та реалізація спадкової інформації). 

На першому уроці  вивчення будови нуклеїнових кислот учні отримують шаблон опорного конспекту, який опрацьовують та заповнюють протягом наступних уроків та виконання домашніх завдань (див. додаток А). Опорний конспект містить завдання, в яких теоретичні відомості, обов’язкові для запам’ятовування, подані фрагментарно і потребують доопрацювання. Це дає можливість вчителю використати деякі з них як вправи на етапі закріплення вивченого матеріалу безпосередньо під час уроку, а деякі – як домашнє завдання. Виконання завдань потребує аналізу інформації,її осмислення, та унеможливлює механічне запам’ятовування, що сприяє розумінню суті біологічних процесів, які відбуваються у клітині.

Розглянемо для прикладу виконання вправ 1 та 2 (додаток А).

Вправа 1. Види нуклеїнових кислот.

Схема відображає класифікацію видів нуклеїнових кислот. Прочитавши інформацію про функції нуклеїнових кислот, учні повинні здогадатися про який вид нуклеїнової кислоти йде мова та вписати назву.

Вправа 2. Схема будови нуклеотиду.

Позначте на рисунку складові частини нуклеотиду:1- вуглевод; 2- залишок нітратної основи; 3- залишок ортофосфатної кислоти.

Виконуючи це завдання, учні навчаються розпізнавати типові схематичні зображення складових частин нуклеотиду та усвідомлюють, що нуклеїнові кислоти являються біополімерами.

Здатність до самоподвоєння ДНК( реплікація) — є однією із головних її властивостей. Цей процес відбувається за принципом комплементарності нуклеотидів (правило Чаргаффа). Для полегшення його запам’ятовування  учням пропоную мнемотичний прийом:

АнТон ЦиГан (А=Т, Ц=Г).

Одразу ж виконуємо в опорному конспекті  вправу 3для закріплення розуміння принципу комплементарності. Але запис пропоную робити кольоровим чорнилом або олівцем, щоб новосинтезований ланцюг візуально відрізнявся від материнського .

А – Т

Т – А

Г-Ц       Г- Ц

А- Т            А -Т

Т- А                Т  -А

Ц- Г                   Ц - Г

Ц- Г                        Ц- Г

Г- Ц                            Г -Ц

Т- А                                Т-А

 Г-Ц                                    Г -Ц

Учні виконують вправу самостійно у опорному конспекті, а перевірка здійснюється через малюнок у презентації. Як правило, більшість учнів успішно виконують це завдання. Після цього пропоную учням уважно подивитися на запис і з’ясувати, чим відрізняються ліва та права частини рисунка. Більшість учнів одразу відзначають, що вони однакові. Різниця ж полягає в тому, що один ланцюг материнської ДНК, а інший — новозбудований (синтезований). Таким чином учні майже самостійно прийшли до розуміння  напівконсервативності процесу реплікації.

Реалізацію спадкової інформації з дотриманням поетапності процесів у клітині відображає схема, яка представлена в опорному конспекті:

ДНК   ^{транскрипція}       і-РНК     ^{трансляція}       білок (пептид)

Під час розповіді пояснюємо, що синтез РНК (транскрипція) відбувається як копіювання одного з ланцюгів ДНК за принципом комплементарності нуклеотидів. Але в РНК немає Тимідилового нуклеотиду (Т). Тому згідно  принципу комплементарності цей процес схематично можна зобразити так:

ДНК → і-РНК

       А  →  У  ( Т )

Т  →   А

Г  →  Ц

Ц  →  Г

Особливо необхідно звернути увагу на те , що варто запам’ятати:

 в РНК немає Тимідилового нуклеотиду. Для цього пропоную мнемонічний прийом:

РиНоК не має Тиші.    (в РНК немає Т)

РаНоК не має Темряви.

Замість Тигра Альбіноса —  буде Удав Альбінос.

Згідно навчальної програми процес трансляції детально вивчається пізніше (тема 4. Збереження та реалізація спадкової інформації). Але вже на цьому етапі доцільно сформувати в учнів первинне, але цілісне уявлення про процеси передачі спадкової інформації, а саме кількісні співвідношення структурних частин біомолекул, які беруть участь у кодуванні та передачі спадкової інформації (триплетність генетичного коду). Для візуалізації цього процесу вже знайому схему доповнюємо інформацією: 1 амінокислоту білкової молекули  кодує 1 триплет і-РНК (3 нуклеотиди), які є копією дволанцюгового фрагменту ДНК із 6 (3+3) нуклеотидів.

ДНК  ^{транскрипція}    і-РНК  ^{трансляція}      білок (пептид)

^{(3+3)нуклеотиди                 3 нуклеотиди                                 1 амінокислота}

Учні самостійно додають запис до схеми у опорному конспекті.

2. Застосування методу графічних імпровізацій при розвязуванні задач з молекулярної біології.

Для практичного застосування теоретичних відомостей про будову нуклеънових кислот пропоную розв’язати задачу разом з учнями, продемонструвавши при цьому зразок оформлення розв’язку.

Задача 1. В одному ланцюзі ДНК кількість аденілових нуклеотидів становить 18%, кількість тимідилових – 22%,гуанілових – 34%, цитидилових – 26%. Користуючись правилом Чаргаффа, визначте процентний вміст нуклеотидів у цілій (дволанцюговій) молекулі ДНК.

Приклад оформлення задачі:

Відповідь: у цілій (дволанцюговій) молекулі ДНК аденілових нуклеотидів–20%, тимідилових – 20%, гуанілових – 30%, цитидилових – 30%. 

Після складання та запису короткої умови задачі учні, користуючись правилом Чаргаффа, легко визначають вміст нуклеотидів у другому ланцюзі ДНК. А далі не знають, що робити. Традиційний запис розв’язку часто не зрозумілий учням, особливо чому треба ділити на 2, і вони намагаються просто запамятати його. Щоб уникнути цього, я пропоную зобразити схематично будову ДНК, яка складається з двох ланцюгів (малюємо дві паралельні лінії однакової довжини). На одному з ланцюгів відрізками позначаємо процентний вміст кожного типу нуклеотидів згідно умови задачі. Логічно припустити, що у другому ланцюзі містяться комплементарні нуклеотиди з відповідною кількістю (у %) згідно правилу Чаргаффа. При цьому не буде зайвим нагадати мнемотичний прийом:

А=Т, Г=Ц    ( АнТон ЦиГан )

 Сумарно вміст усіх нуклеотидів у кожному ланцюзі становить по 100%, тоді у дволанцюговій  молекулі ДНК вміст нуклеотидів становитиме 200%. Але це нонсенс, цього не повинно бути, оскільки суперечить правилам математики. Щоб отримати 100% логічно буде поділити на 2, а отже і суму нуклеотидів кожного типу теж треба ділити на 2. Завдяки схематичному зображенню, традиційний запис розв’язку стає зрозумілим і логічним.

Задача 2 з опорного конспекту (додаток А) є збіркою типових завдань, які зустрічаються в окремих задачах з молекулярної біології. Для її розв’язання пропоную скористатися графічним малюнком з задачі1 та схемою з опорного конспекту про реалізацію спадкової інформації. Учні  розв’язують пункт 1 задачі 2 самостійно у зошиті, а потім перевіряємо, відтворивши запис розв’язку на дошці. Після цього клас ділиться на міні-групи (двоє учнів за однією партою), кожна з яких виконує свою частину задачі – окремий пункт задачі. Як показує практика, це не займає багато часу. При наповненості класу 30 учнів однакове завдання виконують 5 міні-груп. Під час перевірки учні, які виконували однакові завдання, оцінюють правильність розв’язку, а за потреби виправляють або доповнюють.Таким чином усі учні залучені до роботи, є активними, а не пасивно спостерігають і списують з дошки.

ДОДАТОК А

НУКЛЕЇНОВІ КИСЛОТИ

Опорний конспект

Історична довідка.

1869 р.- ___________________відкрив ДНК, виділивши її із ядер лейкоцитів.

1950 р.-___________________ встановив закономірності кількісного вмісту нітратних основ у молекулі ДНК:  А+Г = Т+Ц  (А=Т, Ц=Г).

В подальшому цю закономірність назвали_____________________________.

1953 р.-___________________________  запропонували   просторову модель ДНК, згідно якої два полінуклеотидних ланцюга сполучаються водневими зв‛язками згідно принципу комплементарності і антипаралельності.

За розшифровку структури ДНК                                                                       в 1962 році були удостоєні Нобелевскої премії з фізіології та медицини

 ( разом з Морісом Уілкінсом).

Вправа 1. Види нуклеїнових кислот.

Розгляньте уважно схему. Впишіть назви відповідних видів нуклеїнових кислот.

Вправа 2.  Схема будови нуклеотиду.

Позначте цифрами на рисунку складові частини нуклеотиду:1- вуглевод; 2- залишок нітратної основи; 3- залишок ортофосфатної кислоти.

Вправа 3.  Реплікація ДНК.

Користуючись правилом Чаргаффа  (А=Т, Ц=Г), допишіть комплементарні нуклеотиди.

АнТон ЦиГан                                 А – Т

Т – А

Г – Ц

А-      -Т

Т-            -А

Ц-                  - Г

Ц-                        - Г

Г-                              -Ц

Т-                                  - А

Вправа 4.  Порівняйте будову ДНК та РНК, заповніть таблицю.

Задача 1. В одному ланцюзі ДНК кількість аденілових нуклеотидів становить 18%, кількість тимідилових – 22%, гуанілових – 34%, цитидилових – 26%. Користуючись правилом Чаргаффа, визначте процентний вміст нуклеотидів у цілій (дволанцюговій) молекулі ДНК.

Задача 2. Фрагмент молекули ДНК містить 440 гуанілових нуклеотидів, що складає 22% від загальної їх кількості. Визначте:

1)  вміст (у%) та кількість інших нуклеотидів  даного фрагмента.

2)  масу даного фрагмента ДНК.

3)  довжину даного фрагмента ДНК.

4)  довжину і-РНК, що є транскрипційною копією даного фрагмента.

5)  масу і-РНК, що є транскрипційною копією даного фрагмента.

6)  кількість амінокислот у білку, що кодується даним фрагментом ДНК.

7)  масу білкової молекули, закодованої даним фрагментом ДНК.

Візьміть до уваги: маса нуклеотиду – 345, довжина нуклеотиду – 0,34 нм, маса амінокислоти - 100