Document 2563310

Пояснительная записка
Календарно – тематическое планирование элективного курса составлено на основе авторских программ В.В. Асеева «Молекулярные основы
жизнедеятельности клетки» , А.М.Рубцова «Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах» ( Программы элективных курсов.
Биология. Профильное обучение. 10-11 классы. Допущено Министерством образования и науки РФ. Москва. Дрофа.2005).
Программа элективного курса способствует целенаправленной подготовке школьников к единому государственному экзамену и дальнейшему
поступлению в высшие учебные заведения биологического и медицинского профиля.
Элективный курс «Клетки и ткани» (продолжение), начатый в 10 классе, базируется на Программе элективного курса «Молекулярные основы
жизнедеятельности клетки» (В.В.Асеев. Программы элективных курсов по биологии. Допущено Министерством образования и науки РФ. М.: Дрофа,
2005) и частично на Программе элективного курса «Биологические мембраны и транспорт веществ в живых организмах» (А.М.Рубцов, см. там же).
Элективный курс «Клетки и ткани» (продолжение) является логическим продолжением элективного курса 10 класса. Если в 10 классе опора идет на
строение клеток и тканей, то в 11 классе упор делается на процессы жизнедеятельности, происходящие в клетках. В данных программах
рассматриваются вопросы строения и функций биополимеров и молекулярные механизмы таких основополагающих процессов, как хранение и
удвоение генетической информации, биосинтез белка, регуляция работы генов, избирательная локализация синтезированных белков в клеточных
структурах; особенности строения и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем, их роль в обеспечении
жизнедеятельности организмов разных систематических групп. Уделено внимание рассмотрению конкретных примеров: возникновению мембранного
потенциала на плазматической мембране живых клеток. Электрическим явлениям на мембранах возбудимых клеток. Планируется познакомить
школьников с некоторыми заболеваниями, возникающими при нарушении работы мембранных транспортных систем и способами их лечения. Это
позволит учащимся получить общее представление о тех молекулярных механизмах, которые лежат в основе функционирования органов и тканей
живых организмов и человека в частности. Особые акценты делаются на приспособительном характере этих процессов и их роли в эволюции. А также
на использовании методов и результатов молекулярной биологии в других биологических дисциплинах, прежде всего в систематике, медицине и
экологии. Особое внимание уделяется физико-химическим механизмам воздействия макромолекул, лежащим в основе процессов формирования
клеточных структур и функционирования клетки. Рассматривается действие различных факторов, влияющих на эти взаимодействия, на процессы
жизнедеятельности клетки и целого организма, в частности на развитие некоторых заболеваний.
Курс опирается на знание учащимися обязательных учебных предметов и затрагивает многие вопросы, находящиеся на стыке биологии с
другими науками (химия. Физика). Отдельные разделы курса содержат задачи, решение которых позволит учащимся лучше усвоить материал, а также
контролировать степень его усвоения.
Курс рассчитан на 34 часа в 11 классе средней школы.
Цель курса:
Формирование у учащихся понимания физико-химических основ важнейших процессов жизнедеятельности организмов, в первую очередь
явлений наследственности и реализации генетической информации.
Задачи курса:
Углубить и расширить знания учащихся о строении и функциях важнейших биополимеров, механизмах их биосинтеза, роли слабых
межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий в определении структуры живых организмов и протекания важнейших биологических
процессов; об особенностях структурной организации и функционирования биологических мембран и мембранных транспортных систем.
Ознакомить учащихся с возможностями применения методов молекулярной биологии в практической деятельности человека, прежде всего в
медицине.
Познакомить учащихся с разными классами липидов и особенностями строения биологических мембран.
Содержание и календарно-тематическое планирование курса.
№
Тема
1
Введение.
2
Физико-химические основы взаимодействия
молекул.
3
Углеводы.
4
Липиды
5
Аминокислоты.
6
Белки – биологические полипептиды.
7
Функции белков.
8
Нуклеотиды, их строение.
9
Строение и функции ДНК.
10
РНК.
11-12
Реакции матричного синтеза.
13
Транскрипция.
Содержание
Живая клетка как сложный комплекс химических веществ. Низкомолекулярные и
высокомолекулярные вещества. Гомополимеры и гетерополимеры. Многообразие
полимеров. Взаимодействие молекул как основа образования и функционирования
компонентов живых клеток.
Вода, как среда обитания молекул. Её структура и свойства. Осмотические явления.
Водородные связи. Ионные взаимодействия. Гидрофильные и гидрофобные молекулы и
функциональные группы.
Химические формулы углеводов. Моносахариды и полисахариды. Регулярные и
нерегулярные полисахариды. Полимеризация как способ запасания веществ без повышения
осмотического давления.
Липиды – гидрофобные вещества живых организмов. Основные классы липидов. Роль
липидов в построении биомембран.
Строение и свойства аминокислот, их многообразие. Классификация аминокислот.
Пептидная связь. Направления полипептидной связи.
Глобулярные и фибриллярные белки. Уровни структурной организации глобулярных белков.
Роль различных взаимодействий в образовании пространственной структуры белка.
Примеры фибриллярных белков: коллаген, фиброин, кератин.
Многообразие функций белков: каталитическая, структурная, двигательная, транспортная,
защитная, регуляторная, энергетическая. Запасающая.
История открытия нуклеиновых кислот. Строение нуклеотидов. Азотистые основания.
Фосфатные группы. Рибоза и дезоксирибоза. Макроэргическая связь. Роль нуклеотидов в
запасании энергии и восстановительных эквивалентов.
Соединение нуклеотидов в полимеры. Направление полинуклеотидной цепи. Принцип
комплементарности оснований – основа структурной стабильности ДНК и механизмов
матричного синтеза НК. Антипараллельность цепей двойной спирали.
РНК – однонитевой полимер. Образование коротких внутримолекулярных спиралей – основа
пространственной структуры РНК. Основные виды РНК и их функции.
Проблемы синтеза нерегулярных полимеров. Матричный синтез. Комплементарность
оснований – основа матричного синтеза нуклеиновых кислот. Репликация – основа
процессов размножения и роста живых организмов. Проблема расплетания двойной спирали.
Хеликазы и топоизомеразы. Проблема синтеза противоположно направленных цепей,
прерывистый синтез. Завершение синтеза: удаление затравок и сшивание фрагментов.
ДНК – матрица для всех клеточных РНК. Основные отличия биосинтеза РНК от биосинтеза
14
Регуляция транскрипции.
15
Трансляция.
16
Транспортная РНК.
17
Строение и функции рибосом.
18
Работа рибосом.
19
20
Постсинтетические преобразования белков.
Нарушения структуры ДНК.
21
Восстановления структуры ДНК
22-23
Молекулярные механизмы генетической
рекомбинации.
24-25
Методы определения последовательности
ДНК.
Биологические мембраны. Барьерная функция
биологических мембран.
Строение клеток прокариот и эукариот.
26
27
28
29
30
Транспорт низкомолекулярных веществ через
мембраны.
Транспорт веществ через мембрану по
градиенту концентрации.
Транспорт веществ через мембрану против
ДНК. РНК-полимеразы и их свойства. Промоторы, их строение. Терминаторы транскрипции.
Регуляция транскрипции. Операторы и белки-регуляторы. Схема Жакоба-Моно.
Особенности регуляции у эукариот.
Трансляция – перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот. Генетический
код и его свойства. Кодоны. Расшифровка генетического кода. Кодовая таблица.
Универсальность генетического кода.
Структура тРНК, антикодоны. Акцепторный конец т РНК. Реакция активации аминокислот,
роль АТФ, ферменты.
Строение рибосом. Различия в рибосомах прокариот и эукариот. Две субъединицы рибосом.
Функциональные центры рибосом.
Понятие о рамке считывания. Инициация трансляции. Различия инициации иу эукариот и
прокариот. Элонгация полипептидной цепи. Этапы элонгации: связывание тРНК, несущей
аминокислоту, присоединение аминокислоты к растущему пептиду. Перемещение матрицы и
удаление пустой тРНК. Цикличность процесса. Терминация. Терминирующие кодоны,
белковые факторы терминации.
Сворачивание полипептида в глобулу, адресная доставка и созревание синтетического белка.
Факторы, приводящие к нарушениям структуры ДНК: ошибки репликации, действие
химических веществ и радиации. Разрывы цепи, сшивание оснований, изменение оснований,
выщепление оснований. Последствия этих нарушений.
Репарация. Светозависимая репарация тиминовых димеров. Удаление измененных
оснований и вставка правильных. Репарация с удалением протяженного участка одной цепи
и его синтеза по комплементарной цепи.
Обмен участками между молекулами ДНК – основа комбинативной изменчивости.
Гомологичная рекомбинация, условия и схема её протекания, ее роль в обмене участками
между гомологичными хромосомами в мейозе.
Негомологичная рекомбинация, её роль в образовании генов иммуноглобулинов. Подвижные
элементы генома.
Фосфолипиды и их роль в формировании биологических мембран. Амфифильная природа
фосфолипидов. Мембранные белки и их свойства.
Связь липидного состава мембран с условиями обитания организмов. Мембранные
органоиды, их структура и функции. Понятие о внутриклеточной компартментализации.
Специализация клеток и тканей в многоклеточных организмах.
Транспорт низкомолекулярных веществ через мембраны. Растворимость газов в липидах.
Газообмен одноклеточных и многоклеточных организмов с окружающей средой.
Транспорт веществ через мембрану по градиенту концентрации. Простая диффузия.
Облегчённая диффузия.
Транспорт веществ через мембрану против градиента концентрации и его потребности в
31-32
градиента концентрации.
Мембранные транспортные белки.
33-34
Мембранные АТФазы.
энергии. Роль АТФ. Активный и вторично активный транспорт.
Обзор мембранных транспортных белков: каналы. Переносчики, ионные насосы. Ионные
каналы. Их классификация и свойства. Принципы работы каналов и переносчиков.
Структура АТФаз разных классов, механизм их работы. Роль АТФаз в создании на
биологических мембранах ионных градиентов. Использование ионных градиентов во
вторично активном транспорте и регуляции клеточных функций.
Основные требования к знаниям и умениям.
Учащиеся должны знать:
 Особенности химической организации клетки.
 Основные классы органических и неорганических соединений в клетке, их строение и функции.
 Основные этапы биосинтеза белка.
 Роль нуклеиновых кислот в биосинтезе белка.
 Причины и последствия нарушения структуры ДНК, способы и механизмы репарации.
 Особенности структурной организации биологических мембран.
 Связь структуры мембран с выполнением ими барьерной функции.
 Физико-химические основы переноса веществ через мембраны по градиенту и против градиента концентрации.
 Основные типы мембранных транспортных систем и принципы их работы.
 Последствия нарушения работы мембранных транспортных систем и способы их корректировки.
Учащиеся должны уметь:
 Объяснять особенности строения разных классов органических веществ в связи с выполняемыми ими функциями.
 Объяснять особенности строения молекулы воды и связанные с ним функции воды в живых организмах.
 Объяснять особенности структуры биологических мембран, связь структуры с выполняемыми мембранами функциями.
 Владеть терминологией и знать основные понятия в области биохимии и биофизики мембран.
 Ориентироваться в научно-популярной информации.
Рекомендуемая литература:
1. Антонов В.Ф. Мембранный транспорт// Соросовский образовательный журнал. 1997, №6. с.14-20.
2. Болдырев А.А. Введение в биохимию мембран. М.: Высшая школа, 1986.
3. Мари Р. и др. Биохимия человека. М.: Мир, 1993.