Занятие на тему «Биологическая карусель»

Биологическая карусель

Урок биологии 10 класс Отработка навыков умения решать цитологические задачи

Значение игр в урочной деятельности переоценить невозможно. Они не только способствуют активизации деятельности учащихся при изучении материала, но и тренируют память, стимулируют умственную способность, развивают внимание и познавательный интерес к предмету. Преимущественно коллективная, групповая форма деятельности, в основе которой лежит соревновательный аспект, обеспечивает эмоционально-приподнятую обстановку воспроизведения знаний, делает процесс обучения более легким, эмоциональным. Учащиеся получают удовольствие от самого процесса деятельности, легче усваивают сложный материал.

В данной статье предлагаю вниманию игру «Биологическая карусель».

Методика проведения игры Карусель взята у учителей математики лицея-интерната, которые ежегодно проводят Математическую карусель.

Игру «Биологическая карусель» провожу в 10 классе в конце изучения темы «Обмен веществ и энергии» с целью закрепления умения решать цитологические задачи. Или на первых уроках в 11 классе для актуализации знаний за курс 10 класса. В этом случае задачи по теме Метаболизм дополняются задачами по теме «Размножение и развитие организмов». Подобная форма стимулирует умственную деятельность учащихся, способствует более быстрой адаптации к образовательному процессу после каникул, позволяет включить в работу каждого учащегося.

 

Общее описание игры

Биологическая карусель – командное соревнование в решении задач. Оптимальный состав команды – 3 человека. Всего в классе образуется 6 – 7 команд.

Всем командам, участвующим в карусели, предлагаются одни и те же задачи по одной в строгом порядке. Задачи оформляются на отдельных листах, там же предусмотрено место для написания ответа. Для каждой группы задания оформляются на листах своего цвета - это позволяет быстрее подводить итоги и не ошибаться при внесении баллов в итоговую таблицу.

Командам необходимо решать задачи и предоставлять ответ жюри. Для успешной игры не обязательно решить много задач. Важно дать много верных ответов подряд.

Столы для игры необходимо расставить таким образом, чтобы команды сидели изолированно друг от друга, при этом оставались проходы для передвижения игроков, которые приносят ответы жюри и получают новые задачи. На каждый стол необходимо положить таблицу генетического кода.

Для жюри необходим отдельный стол с компьютером для внесения результатов в итоговую таблицу, которая проецируется на экране. При отсутствии проектора итоговую таблицу можно оформить на большом листе бумаги, и результаты записывать в ходе игры.

Итоговая таблица

 

Ход игры

Во время игры команды получают задачу, решают ее и дают ответ. Независимо от результата (верный он или нет), команда получает следующую задачу. И так далее. Все задачи напечатаны на отдельных листах бумаги по количеству команд, там же предусмотрено место для написания ответа.

Всем командам предлагается одинаковый набор задач. Задачи даются в одинаковом порядке. Первую задачу все команды получают одновременно. Каждая команда решает задачи в своем темпе. Время на решение каждой задачи не ограничено, определено только общее время проведения карусели.

Процесс решения для команды заканчивается, если она прошла все задачи, или, если закончилось время проведения игры.

 

Подведение итогов игры

Проверку решения задач и подсчет баллов производят учащиеся, не вошедшие в состав команд. Задача считается решенной, если правильно даны все требуемые ответы. Места распределяются в конце игры согласно количеству набранных баллов. Если команды имеют равное количество баллов, то выше ставится та, у которой больше верных ответов.

 

Начисление баллов

Первая задача стоит 3 балла. Если к задаче дан верный ответ, то команда получает ее стоимость, а следующая задача будет стоить на 1 балл больше. То есть за первую задачу команда получит 3 балла, за вторую, при верном решении, – 4 балла, за третью – 5 баллов и так далее.

Если на задачу дан неверный ответ, то команда получает за решение 0 баллов, а следующая задача будет стоить на 3 балла меньше, но не менее 3 баллов. Например, для команды стоимость 1 задачи была 3 балла, поэтому стоимость задача № 2: 3+1=4 балла. Она решена неверно. Следующая стоит 4 – 3 =1 балл, но т.к. это меньше 3 баллов, то задача стоит 3 балла.

Если команда за 3 первые задачи набрала 3 + 4 + 5 = 12 баллов, то получает задачу № 4, стоимостью 6 баллов. Если она ее решает неверно, то за нее ничего не получает, остается 12 баллов. Следующая задача для этой команды будет стоить 6 – 3 = 3 балла.

Команда должна стремиться давать как можно больше верных ответов подряд. Выигрышны длинные цепочки из верных ответов.

Ниже приведен примерный набор задач для игры «Биологическая карусель».

 

Задача 1. В трансляции участвовало 46 молекул т-РНК. Определите количество аминокислот, входящих в состав образующегося белка, а также число триплетов и нуклеотидов в гене, который кодирует этот белок.

Ответ. 46 аминокислот, 46 триплетов,  138 нуклеотидов.

 

Задача 2. В молекуле ДНК содержится  21% гуанина. Определите, сколько (в %) в этой молекуле содержится других нуклеотидов.

Ответ. Ц = 21%, А = 24%, Т = 24%.

 

Задача 3. Сколько нуклеотидов содержит участок ДНК, в котором запрограммирован белок инсулин из 51 аминокислоты? Какова длина этого гена?

Ответ. 153 – нуклеотида входит в кодирующую цепь ДНК;

в двух цепях этого фрагмента ДНК содержится 306 нуклеотидов;

длина этого участка ДНК составит: 0,34 Нм х 153= 52,02 Нм.

 

Задача 4. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГАУГАГУАЦУУЦААА. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированную в этом фрагменте. Также напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК.

Ответ. Асп-глу-тир-фен-лиз; 5 т-РНК.

Антикодоны т-РНК: ЦУА, ЦУЦ, АУГ, ААГ, УУУ.

Фрагмент ДНК: ЦТАЦТЦАТГААГТТТ.

 

Задача 5. Фрагмент одной из нуклеотидных цепей ДНК имеет последовательность: ГЦЦГААТЦЦГТТАГГАГЦЦААТАГ. Укажите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК. Определите длину этого участка ДНК. Сколько водородных связей поддерживают этот участок ДНК?

Ответ. 2 цепь: ЦГГЦТТАГГЦААТЦЦТЦГГТТАТЦ;

длина – 8,16 нм; 61 водородная связь.

 

Задача 6. Фрагмент ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов ТТАГЦЦГАТЦЦГ. Установите нуклеотидную последовательность т-РНК, которая синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта т-РНК, если третий триплет соответствует антикодону т-РНК. Для решения задания используйте таблицу генетического кода.

Ответ. т-РНК: ААУЦГГЦУАГГЦ; антикодон: ЦУА;

кодон и-РНК: ГАУ; аминокислота асп.

 

Задача 7. В диссимиляцию вступило 10 молекул глюкозы. Определите количество АТФ после гликолиза, после энергетического этапа и суммарный эффект диссимиляции.

Ответ. После гликолиза –  20 АТФ. После энергетического этапа диссимиляции 360 АТФ. Суммарный эффект диссимиляции равен 360+20=380 АТФ.

 

Задача 8. Фрагмент и-РНК имеет следующее строение: ГЦУААУГУУЦУУУАЦ. Определите антикодоны т-РНК и последовательность аминокислот, закодированных в этом фрагменте. Напишите фрагмент молекулы ДНК, на котором была синтезирована эта и-РНК. Для решения используйте таблицу генетического кода.

Ответ. Фрагмент ДНК: ЦГАТТАЦААГАААТГ.

Антикодоны т-РНК: ЦГА, УУА, ЦАА, ГАА, АУГ.

Аминокислотная последовательность: ала-асн-вал-лей-тир.

 

Задача 9. Фрагмент молекулы и-РНК состоит из 87 нуклеотидов. Определите число нуклеотидов двойной цепи ДНК, число триплетов матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах всех т-РНК, которые участвуют в синтезе белка. 

Ответ. Двойная цепь ДНК содержит 87 х 2 = 174 нуклеотида.

Матричная цепь ДНК содержит 87: 3 = 29 триплетов

В антикодонах всех т-РНК содержится 87 нуклеотидов.

 

Задача 10. Участок одной из двух цепей молекулы ДНК содержит 300 нуклеотидов с аденином (А), 100 нуклеотидов с тимином (Т), 150 нуклеотидов с гуанином (Г) и 200 нуклеотидов с цитозином (Ц). Какое число нуклеотидов с А, Т, Г и Ц содержится в двухцепочечной молекуле ДНК? Сколько аминокислот должен содержать белок, кодируемый этим участком молекулы ДНК? 

Ответ. В двуцепочечной ДНК А – 400 , Т – 400 , Г – 350 , Ц – 350. В одной цепи 750 нуклеотидов, 250 триплетов. Кодирует 250 аминокислот.

 

Задача 11. Известно, что все виды РНК синтезируются на ДНК-матрице. Фрагмент молекулы ДНК, на которой синтезируется участок центральной петли тРНК, имеет следующую последовательность нуклеотидов: ЦТТАЦГГГЦАТГГЦТ. Установите нуклеотидную последовательность участка тРНК, который синтезируется на данном фрагменте, и аминокислоту, которую будет переносить эта тРНК в процессе биосинтеза белка, если третий триплет соответствует антикодону тРНК. 

Ответ. ДНК: ЦТТ АЦГ ГГЦ АТГ ГЦТ;

тРНК: ГАА УГЦ ЦЦГ УАЦ ЦГА;

кодон на иРНК -  ГГЦ  аминокислота - Гли

 

Задача 12. Белок состоит из 100 аминокислот. Установите, во сколько раз молекулярная масса участка гена, кодирующего данный белок, превышает молекулярную массу белка, если средняя молекулярная масса аминокислоты — 110, а нуклеотида — 300.Ответ поясните.

Ответ. Участок ДНК тяжелее, чем кодируемый им белок,
в 8 раз (90 000/11 000).

 

Задача 13. В биосинтезе полипептида участвовали тРНК с антикодонами УУА, ГГЦ, ЦГЦ, АУУ, ЦГУ. Определите нуклеотидную последовательность участка каждой цепи молекулы ДНК, который несет информацию о синтезируемом полипептиде, и число нуклеотидов, содержащих аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц) в двуцепочечной молекуле ДНК.

Ответ. Участок одной из цепей ДНК: ТТА ГГЦ ЦГЦ АТГ ЦГТ;

состав второй цепи ДНК: ААТ ЦЦГ ГЦГ ТАА ГЦА;

число нуклеотидов: А-7, Т-7, Г-8, Ц-8.

 

Задача 14. В цикл Кребса вступило 6 молекул ПВК. Определите количество АТФ после энергетического этапа, суммарный эффект диссимиляции и количество молекул глюкозы, вступившей в диссимиляцию.

Ответ. 3 молекулы глюкозы. Количество АТФ после гликолиза — 6 молекул, после энергетического этапа – 108 молекул, суммарный эффект диссимиляции 114 молекул АТФ.

 

Задача 15. Сколько нуклеотидов содержит участок ДНК (обе цепи), в котором запрограммирован белок из 520 аминокислот? Какую он имеет длину (расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм)? Какое время понадобиться для синтеза этого белка, если скорость передвижения рибосомы по и-РНК составляет 6 триплетов в секунду?

Ответ. Нуклеотидов в двух цепях: 520 х 3 х 2 = 3120;

длина гена: 1560 х 0,34 = 530,4 нм;

время синтеза: 1560 : 6 = 260 с (4,3 мин).

 

Задача 16. В результате мутации во фрагменте молекулы белка аминокислота треонин (тре) заменилась на глутамин (глн). Определите аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ. 

Ответ. иРНК ГУЦАЦАГЦГАУЦААУ; нормальный белок вал-тре-ала-иле-асн. После мутации фрагмент молекулы белка будет иметь состав вал-глн-ала-иле-асн. Глутамин кодируется кодонами ЦАА и ЦАГ, следовательно, мутированная иРНК будет ГУЦЦААГЦГАУЦААУ или ГУЦЦАГГЦГАУЦААУ

 

Задача 17. Определите массу образованного при фотосинтезе кислорода, если при этом процессе синтезировано 45 г глюкозы. Молекулярная масса глюкозы равна 180. Молекулярная масса кислорода – 32.

Ответ. Уравнение реакции: 6СО2+6Н2О=С6Н12О6 +6О2

Образуется 48 г кислорода.

 

Задача 18. Определите массу образованной при фотосинтезе глюкозы, если на это израсходовано 88 г углекислого газа. Молекулярная масса глюкозы равна 180. Молекулярная масса углекислого газа – 44.

Ответ. 6СО2+6Н2О=С6Н12О6 +6О2 3Х=(180*88)/264=60.

Образуется 60 г глюкозы

 

Задача 19. Гормон окситоцин имеет белковую природу. В про­цессе трансляции его молекулы участвовало 9 молекул тРНК. Определите число аминокислот, входящих в состав синтетического белка, а также число триплетов и нуклео­тидов, которые кодируют этот белок.

Ответ. Аминокислот – 9; триплетов ДНК – 9; нуклеотидов – 27.

 

Задача 20. Молекула иРНК содержит 21 нуклеотид. Определите общее число нуклеотидов на фрагменте двухцепочечной молекулы ДНК, число триплетов на матричной цепи ДНК и число нуклеотидов в антикодонах тРНК.

Ответ: Двойная цепь ДНК содержит 42 нуклеотида; на матричной цепи ДНК 7 триплетов; в антикодонах ДНК содержится 21 нуклеотид.

 

Задача 21. В результате диссимиляции в клетках образовалось 5 моль молочной кислоты и 27 моль углекислого газа. Определите: а) сколько всего молей глюкозы израсходовано?; б) сколько из них подверглось только неполному и сколько полному расщеплению?; в) сколько АТФ при этом синтезировано и сколько энергии аккумулировано; г) сколько молей кислорода израсходовано на окисление образовавшейся при этом молочной кислоты?

Ответ. Неполному расщеплению подверглось 2,5 моль глюкозы;

полному окислению подверглось 4,5 молекул глюкозы;

всего израсходовано 2,5 + 4,5 = 7 молекул глюкозы;

Образовалось 5 + 4,5х 38 = 176 Кдж энергии. Аккумулирована в виде химической связи. Израсходовано 27 молекул.

 

Литература

Муртазин Г. М. Задачи и упражнения по общей биологии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981. – 192 с.

Задачи по цитологии на ЕГЭ по биологии // Подготовка к ЕГЭ и олимпиадам. Образовательная компания ЕГЭ-студия [сайт]. – режим доступа: http://ege-study.ru/materialy-ege/materialy-po-biologii/

Решение задач по цитологии // Сдать ГИА и ЕГЭ по биологии про 100: персональный сайт Бушуевой Екатерины [сайт] – режим доступа: http://biologiapro100.ru/reshenie-zadach-po-citologii/

https://neznaika.pro/index.php