Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная  школа № 22 г. Южно - Сахалинска

Обсуждено на МО учителей Естественных наук Протокол  №     от               2017 г.

Рассмотрено на МС школы Протокол №    от                  2017 г.

Утверждаю: Директор школы:                                Л.Г. Тамонов «       »                             2017 г.

Учебная программа элективного курса

Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни

10-11 КЛАСС (хим-био)

на 2017-2018 учебный год

Составитель:  Разволяева Н.В.,

                                                                                                         учитель биологии

                                                                                                  высшей квалификационной                              

                                                                                                                    категории

г. Южно-Сахалинск, 2017

         Предлагаемый курс предназначен для учащихся 10 - 11 классов химики-биологического профиля. Данный курс дополняет содержание профильного курса общей биологии, и базируется на знаниях, полученных при изучении биологических и химических дисциплин в классах средней школы по общеобразовательным программам. 

Ведущее место в содержании курса отводится более глубокому изучению основ биологической химии, молекулярно-генетического и клеточного уровней организации жизни. Таким образом, тип курса можно определить как межпредметный. 

Основной целью курса является создание условий для специализированной подготовки учащихся старших классов, развития их творческого потенциала, подготовка к поступлению в ВУЗы данного профиля. Программа позволяет ученикам реализовать свои потребности и выяснить правильность выбора специализации.

 В соответствии с учебным планом элективный курс проводится в 10 классе хим-био профиля по 1 часу в неделю, в 11 классе  хим-био профиле по 0,5 часа , т.е. 1 раз в 2 недели. Всего 51 час (34 часов в 10 классе и в 11 классе- 17 часов).

Задачи курса:

-расширение и углубление теоретических знаний биологии на молекулярно-генетическом и клеточном уровнях организации жизни, являющихся основой функционирования живых систем, установление морфофункциональной связи структур клетки и их функций; выявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности; 
-углубление и конкретизация знаний структурной биохимии, как основы понимания внутриклеточных потоков вещества, энергии и информации;
- развитие аналитических способностей и исследовательских навыков учащихся, 
- развития умения осуществлять информационный поиск и умения применять на практике полученные знания;

-формирование у учащихся целостной научной картины мира и понятия о биологии как активно развивающейся науке.

Структура курса слагается из четырех логически связанных между собой глав. Содержание глав соответствует современному состоянию общебиологических наук, и затрагивает одни из самых важных вопросов для формирования биологического мировоззрения.

Последовательное развертывание материала курса обеспечивает связь между ранее полученными и вновь приобретаемыми знаниями, а также позволяет установить тесные межпредметные связи с такими дисциплинами как химия и физика.

Изучение курса начинается со знакомства с понятием жизнь, как особым природным явлением, что особенно важно для формирования научной картины мира. Глубокое знакомство с системой органического мира и историей систематики дает представление о филогенетических связях всех живых форм жизни. Кроме того, время, отведенное на изучение содержания первой главы, необходимо, для того, чтобы учащиеся имели возможность подготовится к восприятию следующей главы, изучение которой требует теоретических знаний по органической химии.

Центральное место в курсе занимает глава II "Клетка ― элементарная единица живого". Традиционно знакомство с клеткой  начинается с изучения ее химического состава. Новизна заключается в глубине подачи информации, важное место уделяется изучению строения органических молекул, связи строения и свойств, а также связь строения с биологической ролью белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Следует указать на важность изучения темы посвященной ферментам, как биологическим катализаторам. При изучении данной темы особое внимание необходимо уделить лабораторному практикуму, для понимания функционирования ферментов, и подкрепления теоретических знаний осуществляется практическими.

При изучении организации клетки важно уделить внимание выявлению морфофункциональной связи структур клетки и их функций, а также внутриклеточным связям между структурами, так как это важно для изучения следующей главы.

Новизна в изучении клеточного метаболизма и его функции представлена знакомством с химизмом важнейших процессов биосинтеза, дыхания и процессов реализации наследственной информации. Подробное изучение организации генетического материала в клетках и типов деления клетки необходимо как основа изучения отдельных разделов: "Генетика" и "Эволюция" в 11 классе.

Для повышения уровня мотивации обучения, а также для приобретения практических навыков программой предусматривается выполнение ряда лабораторных работ, которые проводятся после подробного инструктажа и ознакомления учащихся с установленными правилами техники безопасности. Необходимо отметить, что для проведения некоторых предусмотренных программой курса лабораторных работ необходимо специальное оборудование, имеющееся в химической лаборатории.

Данный курс предусматривает  работу с дополнительной литературой, проведение лекционных, семинарских и дискуссионных занятий, а также проектную деятельность. Проектной деятельности отводится важная роль, так как именно эта деятельность повышает интерес учащихся к освоению новыми знаниями, позволяет развить коммуникативные способности.

Предусматривается поэтапное осуществление контроля знаний различными методами и в разных формах: тестовые работы, защита рефератов, обобщающие семинары, подготовка устных сообщений, изготовление моделей и наглядных пособий и другие. Результаты выполнения лабораторных работ представляются в виде отчетов с рисунками, схемами, таблицами, графиками и выводами.

Формой подведения итогов  заключительная конференция по теме: "Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности".

Ожидаемые результаты.

В качестве основного образовательного эффекта ожидается повышение познавательного интереса и раскрытие творческого потенциала, а также социализация обучаемых, их интеграция в профильное образовательное поле.

Эффективность реализации курса диагностируется  на всех этапах следующими методами: наблюдение уровня мотивации, темпов развития аналитических способностей и исследовательских навыков и процесса формирования общенаучной и биологической картины мира у учащихся, а также сопоставление данных, полученных в ходе наблюдений и анализ успешности поступления выпускников в ВУЗы биологического и медицинского профиля.

Содержание изучаемого курса

Глава I. Жизнь как особое природное явление

Тема: Общая характеристика жизни ( 3 ч).

 
    Введение: цели и задачи курса, краткая характеристика содержания и практической деятельности, форм обратной связи. 
         Понятие жизнь: виталистическая, механистическая, метаболическая, организационная, информационная и эволюционная трактовки.

Свойства жизни. Иерархическая система. Уровни организации жизни.

 Понятие об элементарной единице и элементарном явлении уровней организации жизни. Проявление главных свойств жизни на разных уровнях ее организации.
Методическое обеспечение: демонстрации  схем, отражающих многоуровневую организацию живого; портреты или изображения ученых (Аристотель,  Тревиранус, А. Лавуазье, И.П. Павлов, Ф. Энгельс, А.И. Опарин, В.И. Вернадский и др.).
Дискуссионное занятие "Мир самого сложного – жизнь ?"

Тема : Система живой природы (3ч). 

Систематика, ее задачи, разделы: таксономия, номенклатура.

Современные принципы классификации. Основные таксономические единицы, применяемые в системе растений и животных.

Краткая история развития систематических взглядов на живую природу.

Современные направления развития систематики: кладистическая систематика, численная систематика, кариосистематика, хемосистематика, геносистематика.
Методическое обеспечение: демонстрация  схемы живой природы Аристотеля, К., Линнея. Ш. Боне, Ж.-Б. Ламарка, А.Л. Тахтаджяна, портреты ученых.

Тема : Современная макросистематика (3 ч).

Примеры систем живых организмов А.Л. Тахтаджяна и Л. Маргелиса.

Понятие об империях. Систематическое положение вирусов.

Прокариоты и эукариоты, принципиальные отличия их организации.

Понятие о царствах организмов клеточного строения.
Методическое обеспечение: раздаточный материал: натуральные объекты, гербарий, комнатные растения, чучела и модели животных и грибов, фотографии и таблицы организмов. 
Демонстрации  схем, отражающих филогенетические отношения основных групп живых организмов; схем и таблиц, характеризующих строение, видовое разнообразие и распространение живых организмов в биосфере. 

Глава II. Клетка ― элементарная единица живого

Тема: Химические компоненты клетки (5 ч)

   Элементы, содержащиеся в живых клетках. Вода, строение и свойства.

 Биологическое значение воды. Значение неорганических солей в клетке.
Органические вещества в клетке. 
    Углеводы, строение свойства, и биологическая роль. Моносахариды: альдозы и кетозы; оптическая изомерия. Дисахариды. Полисахариды: крахмал, гликоген, целлюлоза, каллоза, инулин. Соединения близкие к полисахаридам: хитин, гликопротеины и гликолипиды.
     Липиды, строение свойства, и биологическая роль. Воска, фосфолипиды, стероиды и терпены, липопротеины и гликолипиды.
      Белки. Строение и классификация аминокислот. Свойства аминокислот. Связи аминокислот в молекулах белка: пептидная, ионная, дисульфидная, водородная.         Образование простых пептидов.

        Уровни организации белковой молекулы: первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура. Понятие об α-спирали и β-структуре (складчатый слой).   Классификация белков по составу, структуре и функциям.

Физико-химические свойства белков. Денатурация и ренатурация. Сложные белки и их биологическое значение. 
        Нуклеиновые кислоты. Структура ДНК Уотсона и Крика. Функции ДНК.

Строение  и функции РНК разных типов. АТФ.

   
Тема : Ферменты ― биологические катализаторы (4 ч).

  Катализ и энергия. Строение и свойства ферментов. Активный центр. Механизм действия ферментов: гипотеза Фишера, гипотеза Кошланда.

Кофакторы ферментов. Скорость ферментативных реакций и ее зависимость от условий: концентрация фермента, концентрация субстрата, температура, рН.

Ингибирование ферментов: обратимое и необратимое.

   Классификация ферментов. Значение ферментов и энзимологии в биологии и медицине. 
Методическое обеспечение: реактивы и оборудование для проведения лабораторных работ,  демонстрации  схем, иллюстрирующих различные гипотезы активного центра, классификацию ферментов, ингибирование ферментов, графики зависимости скорости ферментативных реакций и активности ферментов от различных факторов. 
Лабораторные работы: "Гидролиз крахмала под действием амилазы слюны"; "Разложение мочевины в присутствии уреазы сои"; "Распределения каталазы в намоченных семенах гороха и влияние температуры на активность этого фермента"; "Зависимость активности фермента от рН, на примере амилазы слюны".
Обобщающий семинар: «Язык современной биологии – язык энзимов».

Тема:  Типы  клеточной организации (6ч). 
          Прокариотическая, эукариотические растительная и животные клетки по данным электронной микроскопии.

Поверхностный аппарат клеток и цитоскелет: плазматическая мембрана, цитоскелет, надмембранные структуры. Связь строения поверхностного аппарата с выполняемыми функциями: рецепция, транспорт, клеточные контакты.  
             Метаболический аппарат цитоплазмы, связь ультраструктуры и функции: ЭПС, митохондрии, пластиды, рибосомы, Аппарат Гольджи, лизосомы.  Взаимодействие мембранных структур в клетке.
           Ядерный аппарат: ядерная оболочка, поровые комплексы и плотная пластинка (ламина), кариоплазма, хроматин. Структурная организация хроматина: нуклеосомная нить, хроматиновая фибрилла, интерфазная хромонема, метафазная хромосома. Особенности пространственной организации генетического материала в прокариотической клетке.
   Лабораторные работы:  "Наблюдение за движением цитоплазмы в растительной клетке", 
"Изучение морфологии и подсчет хромосом на временных препаратах из корешков кормовых бобов" .

Глава III.  Клеточный метаболизм и его функции

Тема: Внутриклеточный поток вещества и энергии (6 ч).
     Фотосинтез. Общая схема процесса, суммарное уравнение. Фотосинтетические пигменты: хлорофиллы, каротиноиды, фикобилины ― строение, спектры, поглощения значение. Понятие о фотосистемах. 

        Биохимия фотосинтеза. Световая фаза: циклическое и нециклическое фотофосфорилирование, фотолиз воды.

        Темновая фаза. Цикл Кальвина.
         Значение фотосинтеза в биосфере.
   Хемосинтез и его значение в биосфере.
           Биологическое окисление. Общая характеристика анаэробного и аэробного дыхания. Углеводы, белки и липиды как дыхательный субстрат.
Бескислородный этап дыхания ― гликолиз: локализация в клетке, химизм, конечные продукты, энергетический выход, значение. Применение различных типов брожения в промышленности и быту человека. 
             Кислородный этап дыхания: образование ацетил-коэнзима А. Значение ацетил-КоА в обмене веществ. Цикл Кребса: локализация в клетке, химизм, конечные продукты, значение. Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование. Синтез АТФ на мембране митохондрий. Суммарный  энергетический эффект  аэробного этапа.
     Методическое обеспечение: реактивы и оборудование для проведения лабораторных работ, демонстрации  схемы строения хлорофилла и других пигментов, спектра поглощения различных типов хлорофилла, схемы превращения веществ  в клетке и в биосфере, схемы взаимодействия белков, жиров и углеводов в организме человека. 
       Лабораторные работы: "Выделение пигментов растений и их изучение"; 
"Выявление продуктов фотосинтеза и исследование условий необходимых для их образования";


Тема: Внутриклеточный поток информации (4ч).

      Репликация ДНК. Принципы репликации. Репликативная вилка. Ферменты репликации. Этапы биосинтеза ДНК. Репарация ДНК.
      Синтез иРНК на матрице ДНК. Генетический код. Транскрипция. Транскрипционный аппарат. Этапы транскрипции. Процессинг эукариотической иРНК. 
Трансляция. Белоксинтезирующая система. Транспортные РНК. Рибосомы. Активирование АК. Этапы биосинтеза белков. Посттрансляционные преобразования белков.
Методическое обеспечение: реактивы и оборудование для проведения лабораторной работы, демонстрации  презентации «Биосинтез белка».
Лабораторная работа: "Гигантские хромосомы в слюнных железах личинок комара хирономуса (мотыль)".

Глава IV. Закономерности существования клетки во времени
Тема: Способы деления клетки (6ч).
       Жизненный цикл клетки.  Интерфаза, ее периоды и значение.

       Митоз. Центриоли и образование веретена деления. Фазы митоза: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.  Цитокинез. Митоз в растительных и животных клетках. Значение митоза: генетическая стабильность, рост (гиперплазия), бесполое размножение, регенерация и замещение клеток в физиологических и патологических условиях. Особенности деления клеток прокариот.
      Мейоз. Значение мейоза для процесса  полового размножения и генетической из-менчивости. Фазы мейоза: профаза I (лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез), метафаза I, анафаза I, телофаза I, интеркинез, профаза II, метафаза II, анафаза II, телофаза II. Сходства и различия между митозом и мейозом.
        Методическое обеспечение: реактивы и оборудование для проведения лабораторной работы, демонстрации  фигур митотического деления клетки в корешке лука и схемы; схем регенерации тканей у растений и животных; схемы развития нормальных и опухолевых клеток; схемы мейотического деления, таблицы «Сходства и различия между митозом и мейозом».
Лабораторные работы: " Митоз в клетках корешка лука",
"Изучение мейоза в пыльниках цветковых растений".

            Подготовка к итоговой конференции (4 ч)

Работа с индивидуальными проектами. Выбор темы проекта.

Подборка информационной составляющей проекта.

Работа над экспериментальной  частью проекта.

Работа с презентационной частью.

Итоговая конференция (3  ч): "Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности".
Методическое обеспечение. Примерные темы выступлений: 
1) «Роль биологических мембран в метаболических процессах клетки» 
2) «Значение клеточного дыхания. Взаимосвязь строения митохондрий с процессами клеточного дыхания»
3) «Взаимосвязь фотосинтеза с определенными клеточными структурами. Роль фотосинтеза для всего живого»
4) «Поток информации. Роль ядра. Значение ДНК в хранении и  реализации генетической информации»
5) «Поток информации. Роль рибосом  в реализации наследственной информации»
6) «Гомеостаз ― обязательное условие существования открытых биологических систем»
7) «Целостность и дискретность систем живой природы, на примере эукариотической клетки»
Рефлексия по итогам конференции(1 час).

Отработка изученного материала в решении молекулярных задач (2час).
Итоговый зачет по теме элективного курса. (1час)

Тематическое планирование

№	Наименование  раздела, темы	Количество часов	В т.ч. на лабораторные и практические, контрольные работы
1	Общая характеристика жизни	3
2	Система живой природы.	3
3	Современная макросистематика	3
4	Химические компоненты клетки	5
5	Ферменты – биологические катализаторы	4	1
6	Прокариоты и эукариоты.	2
7	Растительная клетка. Животная клетка	2	1
8	Животная клетка	2	1
9	Внутриклеточный поток вещества и энергии	2	1
10	Реакции ассимиляции в клетке. Реакции диссимиляции в клетке	2	1
11	Внутриклеточный поток информации	3
12	Хранение наследственной информации и передача наследственной информации	3
Итого 34 часов
1 1ткласс
13	Хромосомная теория наследственности	1
14	Генетическое определение пола у животных. Генетическое определение пола у человека	2	1
15	Митоз. Амитоз. Партеногенез	3	1
16	Мейоз	3	1
17	Подготовка к итоговой конференции	3
18	Конференция «Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности»	1
19	Рефлексия	1
20	Подготовка к зачету	2
21	Итоговый зачет	1
Итого ( 11 класс)- 17 час
Итого  (10, 11 класс)- 51 час

Формы и виды текущего контроля и промежуточной аттестации

Эффективность реализации курса диагностируется  на всех этапах следующими методами: наблюдение уровня мотивации, темпов развития аналитических способностей и исследовательских навыков и процесса формирования общенаучной и биологической картины мира у учащихся, а также сопоставление данных, полученных в ходе наблюдений и анализ успешности поступления выпускников в ВУЗы биологического и медицинского профиля.

Формой подведения итогов  заключительная конференция по теме: "Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности".

№	Тема	Форма или вид текущего контроля, промежуточной аттестации	Тема
1	Общая характеристика жизни
2	Система живой природы.
3	Современная макросистематика
4	Химические компоненты клетки
5	Ферменты – биологические катализаторы
6	Прокариоты и эукариоты.	Индивидуальный проект	Целостность и дискретность систем живой природы, на примере эукариотической клетки
7	Растительная клетка. Животная клетка	Индивидуальный проект	Взаимосвязь фотосинтеза с определенными клеточными структурами. Роль фотосинтеза для всего живого
8	Животная клетка	Индивидуальный проект	Роль биологических мембран в метаболических процессах клетки
9	Внутриклеточный поток вещества и энергии	Индивидуальный проект	Гомеостаз ― обязательное условие существования открытых биологических систем
10	Реакции ассимиляции в клетке. Реакции диссимиляции в клетке	Индивидуальный проект	Значение клеточного дыхания. Взаимосвязь строения митохондрий с процессами клеточного дыхания
11	Внутриклеточный поток информации	Индивидуальный проект	Поток информации. Роль рибосом  в реализации наследственной информации
12	Хранение наследственной информации и передача наследственной информации	Индивидуальный проект	Поток информации. Роль ядра. Значение ДНК в хранении и  реализации генетической информации
Итого 34 часов
11  класс
13	Хромосомная теория наследственности
14	Генетическое определение пола у животных. Генетическое определение пола у человека
15	Митоз. Амитоз. Партеногенез
16	Мейоз
17	Подготовка к итоговой конференции
18	Конференция «Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности»	Конференция	Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности
19	Рефлексия
20	Подготовка к зачету
21	Итоговый зачет	Зачет	Молекулярно-генетический и клеточный уровни организации жизни

Требования  к уровню подготовки обучающихся

Данный курс предусматривает  работу с дополнительной литературой, проведение лекционных, семинарских и дискуссионных занятий, а также проектную деятельность. Проектной деятельности отводится важная роль, так как именно эта деятельность повышает интерес учащихся к освоению новыми знаниями, позволяет развить коммуникативные способности.

Предусматривается поэтапное осуществление контроля знаний различными методами и в разных формах: тестовые работы, защита рефератов, обобщающие семинары, подготовка устных сообщений, изготовление моделей и наглядных пособий и другие. Результаты выполнения лабораторных работ представляются в виде отчетов с рисунками, схемами, таблицами, графиками и выводами.

Критерии и нормы знаний обучающихся

В качестве основного образовательного эффекта ожидается повышение познавательного интереса и раскрытие творческого потенциала, а также социализация обучаемых, их интеграция в профильное образовательное поле.

Рекомендуемая литература

1.       Акимов С.И. и др. Биология в таблицах, схемах, рисунках. Учебно-образовательная серия. - М: Лист-Нью, 2010. – 1117с.

2.       Биология: Справочник школьника и студента/Под ред. З.Брема  и И.Мейнке; Пер. с нем. – 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2008, с.243-244.

3.       Болгова И.В. Сборник задач по общей биологии с решениями для поступающих в вузы. - М: ОО «ОНИКС 21 век», «Мир и образование», 2006. – 134с.

4.       Борзова З.В, Дагаев АМ. Дидактические материалы по биологии: Методическое пособие. (6-11 кл) -  М: ТЦ «Сфера», 2005. – 126с.

5.       Егорова Т.А., Клунова С.М. Основы биотехнологии. – М.: ИЦ «Академия», 2009. – 122с.

6.       Лернер Г.И. Общая биология (10-11 классы): Подготовка к ЕГЭ. Контрольные и самостоятельные работы/ Г.И.Лернер. – М.: Эксмо, 2011. – 240с.

7.       Маркина В.В. Общая биология: учебное пособие/ В.В.маркина, Т.Ю. Татаренко-Козмина, Т.П. Порадовская. – М.: Дрофа, 2008. – 135с.

8.       Нечаева Г.А., Федорос Е.И. Экология в экспериментах: 10 – 11 классы: методическое пособие. – М.: Вентана-Граф, 2011. – 254с.

9.       Новоженов Ю.И. Филетическая эволюция человека.– Екатеринбург, 2005. – 112с.

10.   Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Симонова Л.В. Биология: 10 класс: методическое пособие: базовый уровень/И.Н.Пономарева, О.А.Корнилова, Л.В.Симонова; под ред.проф.И.Н.Пономаревой. – М.: Вентана-Граф, 2008. – 96с.

11.   Сивоглазов Н.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. Общая биология. Базовый уровень. 10 – 11 класс. – М.: Дрофа, 2005. – 354с.

   Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение                                    средняя общеобразовательная школа №22 г.Южно-Сахалинска

СОГЛАСОВАНО

Заместитель директора:___________ ______________

(подпись) (расшифровка)

_______________ 2016 г.

Календарно-тематическое планирование

элективного курса «Молекулярно-генетический и клеточный уровень организации жизни»

10 класс

учитель Н.В.Разволяева

 количество часов:

10 класс- 34 часа

   Планирование составлено на основе рабочей программы

Разволяевой Н.В..   

Утверждено директором школы:  приказ №______ от «___» _________2016 г

№	Содержание занятий	Кол-во час	Дата	Корректир
	Глава I. Жизнь как особое природное явление (5ч).
1.1	Общая характеристика жизни	2
1.2	Система живой природы	1
1.3	Современная макросистематика	2
	Глава II. Клетка ― элементарная единица живого (15 ч).
2.1	Химические компоненты клетки	5
2.2	Ферменты ― биологические катализаторы	4
2.3	Типы  клеточной организации	6
	Глава III.  Клеточный метаболизм и его функции (10ч).
3.1	Внутриклеточный поток вещества и энергии	5
3.2	Внутриклеточный поток информации	4
3.3	Проектная деятельность: создание динамической модели "Информационный поток в эукариотической	1
Глава IV. Закономерности существования клетки во времени (3ч).
	Способы деления клетки (3ч).	3
	Итоговая конференция (1ч): "Проявление единства организации клетки и ее жизнедеятельности".	1