SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU JAKĄ BUDOWĘ MA DNA SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Karty pracy. 1. Karta pracy 1. 2. Karta Pracy 2. IV. Odpowiedzi do kart pracy. 1. Odpowiedzi do kart pracy 1. 2. Odpowiedzi do karty pracy 2. V. Praca domowa. 1
I. WPROWADZENIE. Ciekawa lekcja to taka, która prowokuje ucznia do zadawania pytań. Dlatego tak ważne jest odejście od tradycyjnej formy prowadzenia lekcji, która może się wydawać uczniom mało atrakcyjna. Zalecane jest wprowadzanie nowych metod dydaktycznych jakimi są technologie informacyjne, do których uczniowie mają łatwy dostęp w szkole i w domu. Wykorzystanie multimediów umożliwia przedstawienie wielu procesów, które dotychczas były w sferze wyobraźni ucznia. Korzystanie z tego typu metod może zaktywizować ucznia nie do końca zainteresowanego danym zagadnieniem, a dla ambitnego stanowi źródło cennych informacji. Poziom nauczania: gimnazjum i liceum Przedmiot: Biologia. Dział programowy: Dziedziczność i zmienność genetyczna. Chemiczne podstawy życia. Temat: DNA - związek chemiczny, którego struktura decyduje o możliwości zapisywania i powielania informacji. Cele lekcji: Główny: Poznanie budowy i roli DNA w organizmie żywym. Cele szczegółowe: poznawcze uczeń: - definiuje pojęcia: prawoskrętna helisa, superskręt helisy, chromosom, histon, nukleosom - zna sposób upakowania DNA w komórce - umie opisać proces replikacji semikonserwatywnej DNA kształtowanie określonych umiejętności uczeń: - potrafi zastosować komputer do poszerzania wiedzy z wykorzystaniem informacji zawartej w Internecie 2
- analizuje sposób upakowania DNA - potrafi wyjaśnić na czym polega replikacja semikonserwatywna DNA - umie skonstruować model DNA - umie wyizolować DNA*( gdy pracą domową jest izolacja DNA) wychowawcze- uczeń: - ma świadomość biologicznej roli jaką odgrywa DNA w życiu każdego organizmu - jest przekonany o możliwości wykorzystania komputera do rozwiązywania problemów z dziedziny biologii II. CZĘŚCI LEKCJI. 1. Część wstępna. - nauczyciel przedstawia plan pracy na lekcji - rozdaje uczniom karty pracy - prosi o uważne obejrzenie filmu 3
2. Część realizacji. Zagadnienie Cele edukacyjne Czynności nauczyciela Czynności ucznia Proponowane procedury osiągnięcia celów Proponowane środki dydaktyczne 4
Budowa i rola DNA - wskazanie DNA jako związku najbardziej popularnego w masowej świadomości ludzi - akcentuje fakt, że struktura DNA została poznana dopiero 60 lat temu - analizowanie budowy DNA na podstawie filmu - film dotyczący budowy i funkcji DNA - poznanie parametru DNA występującego w jądrze komórkowym jakim jest długość - poznanie kiedy i kto odkrył DNA - wyjaśnienie na czym polega prawoskrętność helisy DNA - podaje adres strony na której znajduje się film - prosi o uzupełnianie karty pracy nr 1 podczas projekcji filmu - wyjaśnia budowę helisy DNA - przełącza się na stronę internetową podaną przez nauczyciela - uzupełnia kartę pracy - opisuje na czym polega prawoskrętność helisy DNA - uzupełnianie karty pracy dotyczącej budowy DNA - karty pracy wykonane na podstawie filmu - instrukcja dotycząca izolacji DNA metodą domową (jeśli wybieramy ten rodzaj pracy domowej) - omówienie sposobu upakowania DNA w jądrze komórkowym - prosi o odtworzenie tej części filmu, która dotyczy upakowania DNA - analizuje treści zawarte w filmie dotyczące upakowania DNA - wyjaśnienie pojęcia: superskręt DNA, nukleosom - podaje z jakich elementów składa się nukleonom - zapisuje elementy wchodzące w skład nukleosomu - wskazanie roli histonów w procesie upakowania DNA - wyjaśnienie roli chromosomów w podziale komórkowym - omawia budowę chromosomu - wykonuje rysunek chromosomu i oznacza jego poszczególne elementy - definicja pojęcia: replikacja semikonserwatywna - wyjaśnienie na czym polega reguła komplementarności - wyjaśnia jakie znaczenia ma struktura DNA w przekazywaniu informacji genetycznej - prosi o wykonanie zadań z karty pracy nr 2 - uzupełnia kartę pracy nr 2 - kontroluje pracę uczniów 3. Część podsumowująca. Nauczyciel : - podsumowuje informacje uzyskane przez uczniów na lekcji 5
- analizuje i ocenia ich pracę - wskazuje, że dopiero poznanie struktury DNA umożliwiło wyjaśnienie jego roli i funkcji - zadaje i wyjaśnia pracę domową III. KARTY PRACY 6
Karta pracy 1. 1. W miejscu X wpisz ile razy długość całego DNA człowieka jest większa od odległości Ziemi do Słońca. 7
2. Na podstawie filmu uzupełnij dane dotyczące: średnicy jądra komórkowego i długości DNA zawartego w jądrze komórkowym. 3. Uzupełnij zdania. Superskondensowany DNA występuje w komórce przed procesem.., przybiera wtedy postać.. Powielanie DNA zachodzi w procesie replikacji. 4. Zaznacz poprawną odpowiedź. Strukturę DNA odkryli i opisali: a. J. Watson i A. Smith b. J. Smith i F. Crick c. J. Watson i F. Crick d. J. Watson i F. Wells 8
Karta pracy 2. 1. Na schemacie zaznaczono następujące elementy: jądro komórkowe, helisa DNA, chromosom, superskręt DNA, nukleosom. Przyporządkuj danej cyfrze odpowiedni element. 9
2. Wskaż, w którym przypadku komórka przygotowuje się do podziału. Swoją odpowiedź uzasadnij. A. B. 3. Rysunek przedstawia nukleosom z histonem pośredniczącym H1. Podaj ile białek histonowych znajduje się w nukleosomie. 10
4. Proces powielania DNA w komórce nosi nazwę replikacji DNA. W procesie tym komórki potomne mają taką samą ilość materiału genetycznego co komórki macierzyste. Rysunek przedstawia replikację DNA. a. wyjaśnij dlaczego proces replikacji DNA ma charakter semikonserwatywny b. podaj ile cząsteczek DNA powstanie jeśli proces replikacji zajdzie 5 razy c. spróbuj zaproponować uniwersalny wzór umożliwiający obliczenie liczby cząsteczek DNA, zakładając, że replikacja zaszła n- razy d. sformułuj dwa wnioski dotyczące replikacji DNA 11
5. Schemat przedstawia regułę komplementarności zasad. Korzystając z powyższego rysunku dopisz nić komplementarną do podanej. 3`ATTGCGCATGCCAT 5` 12
IV. ODPOWIEDZI DO KART PRACY. 1. Odpowiedzi do karty pracy 1. 1. W miejscu X wpisz ile razy długość całego DNA człowieka jest większa od odległości Ziemi do Słońca. 2. Na podstawie filmu uzupełnij dane dotyczące: średnicy jądra komórkowego i długości DNA zawartego w jądrze komórkowym. 13
3. Uzupełnij zdanie. Superskondensowany DNA występuje w komórce przed procesem jej podziału przybiera wtedy postać chromosomów. Powielanie DNA zachodzi w procesie replikacji semikonserwatywnej. 4. Strukturę DNA odkryli i opisali: a. J. Watson i A. Smith b. J. Smith i F. Crick c. J. Watson i F. Crick d. J. Watson i F. Wells 2. Odpowiedzi do karty pracy 2. 1. Na schemacie zaznaczono następujące elementy: jądro komórkowe, helisa DNA, chromosom, superskręt DNA, nukleosom. Przyporządkuj danej cyfrze odpowiedni element. 14
1- Jądro komórkowe, 2- chromosom, 3- superskręt, 4- nukleosom, 5- helisa DNA Uwaga: jeśli w punkcie 4 wskazujemy tylko białko, wówczas należy w opisie umieścić słowo histon 2. Wskaż, w którym przypadku komórka przygotowuje się do podziału. Swoją odpowiedź uzasadnij. 15
A. B. Do podziału przygotowuje się komórka B, ponieważ widać wyraźnie wyodrębnione chromosomy. Natomiast w komórce A DNA występuje w formie rozluźnionej. 3. Rysunek przedstawia nukleosom z histonem pośredniczącym H1. Podaj ile białek histonowych znajduje się w nukleosomie. W nukleosomie występuje 8 białek histonowych. 4. Proces powielania DNA w komórce nosi nazwę replikacji DNA. W procesie tym komórki potomne mają taką samą ilość materiału genetycznego co komórki macierzyste. Rysunek przedstawia replikację DNA. 16
a. wyjaśnij dlaczego proces replikacji DNA ma charakter semikonserwatywny Jest to sposób replikacji cząsteczki DNA; w nowej cząsteczce DNA (po replikacji) jedna nić pochodzi ze starej cząsteczki DNA, a druga (nowa) nić jest dobudowana na zasadzie komplementarności. b. podaj ile cząsteczek DNA powstanie jeśli proces replikacji zajdzie 5 razy 32 c. spróbuj zaproponować uniwersalny wzór umożliwiający obliczenie liczby cząsteczek DNA, zakładając, że replikacja zaszła n- razy 2 n, gdzie n= liczba podziałów d. sformułuj 2 wnioski dotyczące replikacji DNA np. 1. W procesie replikacji z 1 cząsteczki DNA powstają 2 identyczne kopie. 2. Każda nowo powstała cząsteczka DNA ma 1 nić pochodzącą ze starej cząsteczki DNA, druga natomiast jest dobudowana na zasadzie komplementarności. 5. Schemat przedstawia regułę komplementarności zasad. 17
Korzystając z rysunku dopisz nić komplementarną do podanej. 3`ATTGCGCATGCCAT 5` 5`TAACGCGTACGGTA3` V. PRACA DOMOWA 18
Zadanie do wykonania w grupach. Zespoły nie powinny przekraczać 4 osób. Czas na realizację 2-3 tygodnie. Praca domowa nr 1 Na podstawie wiadomości zdobytych na lekcji skonstruujcie model przestrzenny DNA. Praca domowa nr 2 Na podstawie wiadomości zdobytych na lekcji wykonajcie animację komputerową cząsteczki DNA. Praca domowa nr 3 Na podstawie instrukcji, dokonajcie izolacji DNA. Każdy krok dokumentujcie zdjęciem. Uzyskane wyniki przedstawcie w postaci prezentacji multimedialnej. Izolacja DNA metodą domową Wykorzystane składniki i przyrządy do przeprowadzenia doświadczenia: 100 ml wody 1 łyżeczka soli kuchennej 1 łyżeczka soku z kiwi 1 łyżeczka płynu do mycia naczyń lejek papierowy ręcznik kuchenny Blender ewentualne tarka kostki lodu jabłko do izolacji DNA denaturat miernik elektryczny ( niekonieczny) 19
Wykonanie: Przygotowanie roztworu lizującego czyli uwalniającego zawartość komórek: do 100 ml wody dodać: - 1 łyżeczkę soli - 1 łyżeczkę soku z kiwi - na koniec 1 łyżeczkę płynu do mycia naczyń Jabłko obrać i rozdrobnić przy użyciu Blendera, tarki do warzyw lub drobno pokroić. Wymieszać 50 ml roztworu lizującego z 3 łyżeczkami otrzymanej papki owocowej. Uzyskany roztwór ogrzewać przez 20 min. (w temp. 60-65 st. C). Utrzymanie odpowiedniej temperatury kontrolować za pomocą miernika elektrycznego. Jeśli nie ma miernika wodę doprowadzić do wrzenia i odczekać 5-6 minut. W ciągu 20 minut dolewać wrzątek w małej ilości. Następnie roztwór chłodzić przez 15 min. w lodzie. Umieszczamy naczynie z roztworem w miseczce z lodem. Do czystego naczynia przefiltrować schłodzony roztwór przez ręcznik papierowy lub papierowy filtr do kawy włożony do lejka Do przefiltrowanego roztworu dodać dwie objętości denaturatu i wstawić do zamrażarki na 15 min. W efekcie końcowym uzyskujemy DNA (w roztworze wytrąca się coś w postaci kłaczków) 20