Муниципальное общеобразовательное учреждение
гимназия № 10
Рассмотрено Согласовано Утверждено
на МО ЕНЦ гимназии
________________ ______________ ____________
Программа
элективного курса
«Введение в молекулярную биологию»
11 класс, 34 часа
Автор ,
учитель биологии
г. Мурманск
2010 г.
Программа
элективного курса «Введение в молекулярную биологию».
11 класс, 34 часа
Программа предназначена для профильных химико-биологических и физико-математических классов. Цель её – более глубокое знакомство с фундаментальными вопросами биологии: молекулярные основы наследственности и изменчивости,
процессы метаболизма клетки и их регуляция, реализация наследственной информации в биологических системах. Программа предполагает использование опорных знаний из курсов физики и химии, формирование у учащихся на этой основе концептуальных идей естественнонаучной картины природы:
- идея материальности мира, идея дискретности мира, идея эволюции мира, идея системности мира.
Учебный материал курса позволит расширить кругозор учащихся, поможет сделать правильный профессиональный выбор. Основная форма занятий - лекция. Помимо теоретического изучения учебного материала необходимы лабораторные занятия, которые помогут формированию прочных знаний и умений по курсу биологии.
Введение – 2 часа.
Молекулярная биология – комплексная наука о физико-химических особенностях макромолекул и связанных с ними процессах в клетке. Методы молекулярной биологии.
Клеточная организация жизни – 8 часов.
Прокариотическая клетка: особенности строения оболочки и мембраны. Нуклеоид, особенности организации генома. Цитоплазма, её органоиды: рибосомы, мезосома, тилакоидные структуры.
Эукариотическая клетка. Мембранный принцип организации клеточных структур. Жидкостно-мозаичная модель мембраны. Цитоскелет клетки, его функции. Мембранные органоиды клетки. Немембранные органоиды клетки. Ядро, нуклеоплазма. Особенности организации хромосом. Гаплоидный и диплоидный наборы. Взаимосвязь компонентов клетки. Единый принцип организации про - и эукариотической клеток.
Лабораторная работа
1. Изучение митотических хромосом на готовых микропрепаратах.
Молекулы генетического аппарата - 16 часов.
Структура белков. Компоненты белков и соединяющие их химические связи. Простые и сложные белки. Размеры и форма белковых молекул. Уровни конформации белковых молекул. Скорость их седиментации. Качественные реакции на белки. Денатурация и ренатурация белков. Функции белков, взаимосвязь структуры и функций белков.
Ферменты, особенности структуры молекул, активный центр фермента, аллостерический центр фермента. Комплекс «фермент-субстрат». Реакционная и субстратная специфичность. Теория «индуцированного наведения» Кошланда. Типы ингибирования: конкурентное и неконкурентное. Классы ферментов.
Лабораторные работы.
2. Разделение белков куриного яйца по их растворимости.
3. Денатурация белков высокой температурой, спиртом.
История открытия ДНК, модель Дж. Уотсона и Ф. Крика. Структура ДНК. Компоненты молекулы и соединяющие их химические связи. Правило Чартгаффа. Принцип комплементарности. Спиральная структура ДНК. Альтернативные формы двойной спирали. Параметры молекулы, разнообразие форм ДНК. Денатурация и ренатурация ДНК. Уровни конформации молекулы ДНК.
Репликация ДНК. Матричная функция ДНК при репликации. Инициация репликации у прокариот и эукариот. Способы репликации. Комплементарное копирование, перенос нуклеотидов ДНК, рост новых цепей ДНК в репликативных вилках. Фрагменты Оказаки. Ферменты, участвующие в репликации, их роль. Терминация репликации, расхождение дочерних спиралей.
Репарация ДНК. Фоторепарация, эксцизионная репарация, репарация неспаренных оснований, рекомбинационная репарация, SOS-репарация. Значение репарации. Рекомбинация ДНК. Способы рекомбинации: трансдукция, транформация.
Структура РНК. Типы РНК и их распространённость. Компоненты молекулы РНК и соединяющие их химические связи. Конформация молекулы РНК. Денатурация и ренатурация РНК. Гибридизация РНК с ДНК.
Аппарат экспрессии генов – 8 часов.
Основные положения процесса экспрессии генов: транскрипции ДНК в РНК. Генетический код. Расшифровка генетического кода. Свойства кода: триплетность, вырожденность, универсальность, специфичность, однонаправленность, непрерывность.
Транскрипция. Синтез РНК на ДНК-матрице: инициация, элонгация, терминация. Ферменты, участвующие в транскрипции.
Процессинг РНК у прокариот. Интроны и экзоны. Сплайсинг. Созревание РНК: полиаденилирование и кэпирование РНК.
Трансляция мРНК у прокариот. Особенности строения рибосом. Р-участок, А-участок рибосомы. Полисомы. Условия инициации. Взаимодействие кодона и антикодона. Элонгация полипептидной цепи. Терминация элонгации. Трансляция мРНК у эукариот.
Регуляция генной экспрессии. Регуляция экспрессии лактозного оперона. Роль белков – регуляторов. Структура оперона. Ингибирование транскрипции и трансляции.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ПОДГОТОВКИ ОБУЧАЮЩИХСЯ.
Обучающиеся должны знать:
- особенности строения клеток про - и эукариот, строение и функции компонентов и органоидов клетки;
- химические особенности строения и биологическую роль белков, структуру и механизм действия ферментов, факторы ингибирования ферментов;
- химические особенности и биологическую роль нуклеиновых кислот, сущность правила Чаргаффа, уровни конформации молекулы ДНК, сущность и механизм репликации ДНК и репарации генетических повреждений, типы репарации, сущность и типы рекомбинации ДНК, типы РНК;
- основные положения процесса экспрессии генов: транскрипции, процессинга и трансляции, свойства генетического кода, структуру оперона.
Обучающиеся должны уметь:
- сравнивать про - и эукариотическую клетки, ДНК и РНК, процессы транкрипции и трансляции;
- устанавливать взаимосвязь между строением и функциями биологических макромолекул;
- решать задачи по молекулярной биологии.
ЛИТЕРАТУРА.
- М. Сингер, П. Берг. Гены и геномы. 2 тома. М., «Мир», 1998 г. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор. Биология, 1 том. М., «Мир», 1990. Энциклопедия «Современное естествознание», том 8. М., МАГИСТР-ПРЕСС, 2000 -Г. Наглядная биохимия. М., «Мир», 2000 г. , . Биологическая химия. М., «Высшая школа», 2000 г. , , . Общая биология. 2 тома. М., МИРОС, 1999 г.
«Введение в молекулярную биологию» 11 класс, 34 часа
ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ.
1 – 2 - Молекулярная биология – комплексная наука о физико-химических особенностях макромолекул.
Клеточная организация жизни.
3 – 4 - Прокариотическая клетка: особенности строения оболочки и мембраны. Нуклеоид, особенности организации генома. Цитоплазма, её органоиды: рибосомы, мезосома, тилакоидные структуры.
5 – 6 - Эукариотическая клетка. Мембранный принцип организации клеточных структур. Жидкостно-мозаичная модель мембраны.
7 – 8 - Цитоскелет клетки, его функции. Мембранные органоиды клетки. Немембранные органоиды клетки.
9 – 10 - Ядро, нуклеоплазма. Особенности организации хромосом. Гаплоидный и диплоидный наборы. Взаимосвязь компонентов клетки. Единый принцип организации про - и эукариотической клеток. Лабораторная работа № 1.
Молекулы генетического аппарата.
11 – 12 - Структура белков. Компоненты белков и соединяющие их химические связи. Простые и сложные белки. Размеры и форма белковых молекул. Уровни конформации белковых молекул. Скорость их седиментации.
13 – 14 - Качественные реакции на белки. Денатурация и ренатурация белков. Функции белков, взаимосвязь структуры и функций белков – лабораторная работа № 2, 3.
15 – 16 - Ферменты, особенности структуры молекул, активный центр фермента, аллостерический центр фермента. Комплекс «фермент-субстрат». Реакционная и субстратная специфичность. Теория «индуцированного наведения» Кошланда. Типы ингибирования: конкурентное и неконкурентное. Классы ферментов.
17 – 18 - История открытия ДНК, модель Дж. Уотсона и Ф. Крика. Структура ДНК. Компоненты молекулы и соединяющие их химические связи. Правило Чартгаффа. Принцип комплементарности. Спиральная структура ДНК.
19 – 20 - Репликация ДНК. Матричная функция ДНК при репликации. Инициация репликации у прокариот и эукариот. Способы репликации.
21 – 22 - Репарация ДНК.
23 – 24 - Рекомбинация ДНК. Типы рекомбинации.
25 – 26 - Структура РНК. Типы РНК и их распространённость. Компоненты молекулы РНК и соединяющие их химические связи. Конформация молекулы РНК. Денатурация и ренатурация РНК. Гибридизация РНК с ДНК.
Аппарат экспрессии генов.
27 – 28 - Основные положения процесса экспрессии генов: транскрипции ДНК в РНК. Генетический код. Расшифровка генетического кода. Свойства кода: триплетность, вырожденность, универсальность, специфичность, однонаправленность, непрерывность.
29 – 30 - Транскрипция. Синтез РНК на ДНК-матрице: инициация, элонгация, терминация. Ферменты, участвующие в транскрипции. Процессинг РНК у прокариот. Интроны и экзоны. Сплайсинг. Созревание РНК: полиаденилирование и кэпирование РНК.
31 – 32 - Трансляция мРНК у прокариот. Особенности строения рибосом. Р-участок, А-участок рибосомы. Полисомы. Условия инициации. Взаимодействие кодона и антикодона. Элонгация полипептидной цепи. Терминация элонгации. Трансляция мРНК у эукариот.
33 – 34 - Регуляция генной экспрессии. Регуляция экспрессии лактозного оперона. Роль белков – регуляторов. Структура оперона. Ингибирование транскрипции и трансляции.
