Элективный курс.Клетка
элективный курс по биологии на тему

 «Алые паруса».

Элективный курс: «Клетка – живая система»,

Автор работы: Каменских Ирина Петровна, идентификатор: 218-339-675

ЯНАО, Пуровский район, п. Пурпе ул. Железнодорожная 5-б

МБОУ СОШ № 3 ,п.Пурпе

Purpe_3@mail.ru. тел. 8(34936) 67-340, факс 67-341

Краткая аннотация

Элективный курс: «Клетка – живая система», разработан для учащихся 9 класса естественнонаучного профиля обучения.

Цель курса: изучить особенности клетки как биологической системы клеточного уровня организации жизни.

Элективный курс имеет предметную направленность, рассчитан на 17 часов.

В содержании программы курса две части:

-теоретическая часть – 11 часов.

-практическая часть - 6 часов

В теоретической части раскрывается клеточный уровень организации жизни, рассматриваются основные закономерности биологии клетки.

Практическая часть направлена на развитие общенаучных и экспериментальных умений, необходимых для изучения биологии клетки.

Элективный курс: «Клетка – живая система».

Пояснительная записка

Элективный курс: «Клетка – живая система», разработан для учащихся 9 класса естественнонаучного профиля обучения. Актуальность разработки данного курса обусловлена развитием основ современной биологической науки - клеточного уровня организации жизни. Курс «Клетка – живая система» дополняет и развивает школьный курс биологии, а также является информационной поддержкой выбранного профиля дальнейшего образования и ориентирован на удовлетворение познавательных интересов учащихся.

Цель курса: изучить особенности клетки как биологической системы клеточного уровня организации жизни.

Задачи курса:

1. Рассмотреть основные закономерности биологии клетки.

2. Расширить знания учащихся о современных методах изучения клетки

3.Формировать представления об эволюционной динамике прокариотических и эукариотических клеток.

Элективный курс имеет предметную направленность, рассчитан на 17 часов.

В содержании программы курса две части:

-теоретическая часть – 11 часов.

-практическая часть - 6 часов

В теоретической части раскрывается клеточный уровень организации жизни, рассматриваются основные закономерности биологии клетки. Практическая часть направлена на развитие общенаучных и экспериментальных умений, необходимых для изучения биологии клетки.

В процессе изучения курса предполагается использование вузовской технологии (лекции, семинарские занятия, зачетные занятия, практикумы), проблемный и исследовательский подход в изучении клетки.

В результате изучения программы элективного курса «Клетка - живая система» учащиеся получают возможность:

- Знать:

-определение понятия «клетка» как биологической системы определенного уровня организации  жизни;

-методы изучения клеточного уровня организации жизни;

-основные проблемы взаимоотношения понятий «клетка», «клеточная система», «ткань»;

-основные направления развития современной биологии клеток;

-положения клеточной теории;

-содержание неорганических веществ, их роль в клетке;

-содержание органических веществ их роль в клетке;

-общую организацию эукариотических клеток;

-особенности строения растительных, грибных и животных клеток;

 -общую организацию прокариотических клеток;

-особенности строения клеток бактерий и сине – зеленых водорослей;  

-состав и строение биологических мембран их взаимопревращение;

-поверхностный аппарат прокариотических и эукариотических клеток;

-особенности строения мембранных и немембранных компонентов клетки;

-особенности внешнего и внутреннего обмена веществ и энергии в клетке;

Уметь:

-работать с микроскопом, готовить временный микропрепарат;

-изображать в виде биологического рисунка и давать описание микропрепаратам прокариотических и эукариотических клеток;  

-самостоятельно составлять схемы процессов, протекающих в клетке, и «привязывать» отдельные их этапы к различным клеточным структурам;

-овладеть основными методами культуры клеток;

-пользоваться научно - популярной и периодической литературой;

-составлять рефераты научно - популярных статей, готовить сообщения.

Формы контроля за уровнем усвоения знаний учащихся в процессе реализации курса:

-отчеты по практическим работам;

-творческие работы (сообщения, рефераты, доклады, зачеты);

-опорные конспекты.

Учебно - тематический план.

Содержательная часть программы.

Часть 1. Теоретическая часть.

Тема 1. Общая характеристика клеточного уровня организации жизни

Занятие 1.Лекция. Вводный (1 час).

Цель и задачи курса «Клетка - живая система».

Биология – наука о жизни. Методы биологических наук. Сущность и особенность иерархического принципа. Основные закономерности биологических явлений, уровни организации и свойства жизни. Значение общей биологии в жизни человека.

Занятие 2. Лекция. Клетка – элементарная  биологическая система (1 час)

Клетка: история изучения. Клеточная теория. Методы изучения клеток как биологических систем.

Занятие 3.Семинар. Клеточные структуры и их функции (1 час).

Вопросы для обсуждения. Структурно – функциональная морфология прокариотических клеток. Структурно – функциональная морфология эукариотических клеток. Сравнительная характеристика прокариотических и эукариотических клеток.

Задания.

Охарактеризуйте особенности строения прокариотических клеток.

Почему прокариоты могут выполнять роль моделей различных биологических систем?

Сравните строение прокариотических и эукариотических клеток

Занятие 4. Лекция. Неорганические вещества клетки (1 час).

Вода, ее роль в живых системах. Минеральные соли клетки и их биологическая роль.

Занятие 5.Лекция. Органические вещества клетки (1час).

Белки – основа жизни. Состав и строение белков. Биологическая роль в клетке.

Общая характеристика углеводов и липидов их структура и свойства. Важнейшие представители углеводов и липидов и их биологическая роль. Нуклеиновые кислоты – вещество наследственности. Состав, строение и биологическое значение ДНК и РНК.

Занятие 6.Семинар. Обмен веществ и энергии в клетке (1час).

Вопросы для обсуждения.

Обмен веществ - основная функция жизни. Метаболизм и его особенности. Ферменты как функциональные единицы метаболизма.

Занятие 7. Лекция. Процессы катаболизма в клетке (1 час).

Клеточное питание гетеротрофных организмов. Клеточное дыхание и его виды. Гликолиз. Механизм клеточного дыхания в аэробных условиях. Механизм клеточного дыхания в анаэробных условиях (брожение).

Занятие 8. Лекция. Фотосинтез (1 час).

История развития учения о фотосинтезе. Свойство пигментов. Строение хлоропластов. Физико-химические основы процесса фотосинтеза. Факторы, влияющие на фотосинтез. Хемосинтез и его особенности.

Занятие 9. Семинар. Наследственная информация, ее реализация в клетке (1час).

Вопросы для обсуждения.

ДНК – матрица для синтеза белков. Образование и – РНК на матрице ДНК. Генетический код и его свойства. Роль т – РНК в синтезе белка. Транскрипция, ее механизм и биологическая роль. Генная инженерия, ее успехи, задачи и перспективы.

Занятие 10 . Лекция. Клеточное деление (1 час). 

Хромосомы: индивидуальность, парность, число. Митоз и его механизм. Мейоз и его механизм.

Занятие 11. Лекция. Происхождение клетки (1 час).

Развитие представлений о возникновении жизни на Земле. Гипотезы вечности жизни во Вселенной. Современная теория происхождения жизни.

Часть 2 Практические работы (6 часов).

• Движение цитоплазмы в клетках листа элодеи.
• Свойство полупроницаемой пленки в искусственной клеточке Траубе.
• Обнаружение крахмала и гликогена в тканях организмов.
• Денатурация белков.
• Качественная реакция на белки.

Итоговая ученическая научная конференция (1 час).

Защита учащимися зачетных работ: рефератов, отчетов о практической или научной работе, тематических тестов, зачетов (вид работы и форму ее представления учащиеся выбирают сами).

Примерные темы реферативных работ:

• Уровни организации жизни.

• Основные свойства жизни.

• История изучения биологических мембран.

• Эволюция белков.

• Метаболизм и его особенности.

• История представлений о клеточном дыхании.

• Биосинтез хлорофиллов.

• Излучение и мутации.

Приложение 1

Практическая работа № 1

«Движение цитоплазмы в клетках листа элодеи»

Цель работы - познакомить с явлением движения цитоплазмы как подтверждением жизнедеятельности клетки, в результате чего осуществляется взаимосвязь между органеллами.

Объекты и оборудование. Веточка элодеи, стакан, предметные и покровные стекла, микроскоп, пинцет.

Ход работы.

Для ускорения движения цитоплазмы веточку элодеи необходимо выдержать в течение 15 - 20 минут в теплой воде под настольной лампой (на расстоянии 20 – 30 сантиметров). Учащимся предлагается отделить один лист элодеи и поместить на предметное стекло в каплю воды. Накрыть сверху покровным стеклом. Рассмотреть препарат под большим увеличением. Плавно передвигая препарат, найти клетки, в которых лучше заметно движение цитоплазмы. Цитоплазма движется, увлекая за собой хлоропласты. Их перемещение и заметно в клетках листа под микроскопом. Следует обратить внимание учащихся, что обычно цитоплазма движется медленно и незаметно для глаза.

Практическая работа № 2

«Свойство полупроницаемой пленки в искусственной клеточке Траубе.

Цель работы – познакомить на примере искусственной модели клеточки Траубе со свойствами полупроницаемой пленки.

Оборудование и реактивы. 0,5 М раствор сульфата меди, кристаллический гексацианоферрат (II) калия (желтая кровяная соль) К4 [Fe(CN)6] , стакан, штатив, нитка.

Ход работы.

В стакан наливают на 3/ 4 объема 0,5 М раствор сульфата меди. На дно стакана опускают укрепленный на нитке кристаллик желтой кровяной соли. На поверхности кристалла образуется пленка из гексацианоферрата (II) меди. Возникает искусственная клеточка Траубе. В процессе демонстрации опыта учащимся предлагают проследить за особенностями роста клеточки. На границе жидкости и кристалла за счет реакции образуется осадочная перепонка из гексацианоферрата. (II) меди. В результате того, что концентрация желтой кровяной соли внутри пленки выше, чем снаружи, внутрь клеточки Траубе будет поступать вода. Размеры клеточки будут все время увеличиваться, давая выросты. Увеличение в объеме идет неравномерно, толчками, так как полупроницаемая оболочка разрывается за счет давления, на месте разрыва вновь идет реакция желтой кровяной соли с сульфатом меди и снова образуется пленка.

Практическая работа № 3.

«Обнаружение жира в животных и растительных тканях с помощью качественной реакции».

Цель работы: изучить органические компоненты клетки. Установить зависимость свойств и функций органических веществ от их строения.

Объекты и оборудование: Семена льна, подсолнечника, растительное масло, кусочки жирного мяса, пробирки, штатив, стакан, предметное или часовое стекло, скальпель, 30 миллилитров  спирта, судан III.

Ход работы.

Небольшое количество красителя судана III растворить в 30 миллилитров  спирта в стакане. Приготовленные заранее срезы семян подсолнечника, льна и жирного мяса положить на предметное стекло. Предметные стекла с объектами выставляем на ученические столы, так как обработку срезов тканей красителем учащиеся проводят самостоятельно. При демонстрации опыта в пробирку с растительным маслом добавляем несколько капель спиртового раствора cудана III.  Масло окрашивается в различные оттенки красного цвета, судан III является качественным реактивом на жиры и позволяет идентифицировать его наличие в тканях животных и растений. Далее учащиеся доказывают наличие жира в выданных объектах. Для этого на предметное стекло с выданными объектами нужно капнуть 2-3 капли раствора cудана III.Срезы семян можно слега раздавить, препаровальной  иглой нарушить целостность тканей. При соприкосновении семян с реактивом развивается красное окрашивание.

Практическая работа № 4.

«Обнаружение крахмала и гликогена в тканях организмов» 

Цель работы: изучить органические компоненты клетки, сравнить качественные реакции с I2 на крахмал и гликоген и на основании результатов опыта объяснить отличие двух полисахаридов по строению. Показать зависимость свойств и функций органических веществ от строения.

Объекты и оборудование: пивные дрожжи, сахар, крахмал, картофель, 10%- ный раствор трихлоруксусной кислоты, зеленое яблоко, семена пшеницы, бобы, лед, кварцевый песок, раствор йода в йодистом калии, кристаллизатор, стаканы, воронка Бюхнера, фильтр, марля, колба на 100мл, пробирки, штатив, спиртовка.

Ход работы.

10 грамм пивных дрожжей отмывают от сусла, отфильтровывают и размешивают в 200 мл 20% -ного раствора сахара. Смесь оставляют, на 3 часа при 25 С. Начинается интенсивное брожение, в результате чего в клетках дрожжей накапливается гликоген. Смесь фильтруют на воронке Бюхнера или через марлевый фильтр, остаток растирают с 25 миллилитрами 10%-ного раствора трихлоруксусной кислоты при 0 0С, а затем в кристаллизатор со льдом с добавлением кварцевого песка (5 граммов). Смесь вновь фильтруют, фильтрат сливают в колбу. При высокой концентрации гликогена раствор опалесцирует. Трихлоруксусная кислота способствует осаждению белков. Готовят крахмальный клейстер (негустой), срезы картофеля, зеленого яблока, бобов, семян пшеницы. При демонстрации опыта в две пробирки наливаем по 10 миллилитров раствора гликогена и крахмала. Добавляют 2-3 капли раствора I2 в KI.

В пробирке с гликогеном появляется красно-бурое окрашивание, а с крахмалом – сине–фиолетовое. Крахмал и гликоген относятся к полисахаридам и являются запасными питательными веществами в организмах.

Практическая работа № 5  

«Качественная реакция на белки»

Цель работы: показать различие в аминокислотном составе белков и определить степень их полноценности для питания.

Объекты и оборудование. Пробирки, фильтровальная бумага, яичный белок, мясная вытяжка, желатина, концентрированная азотная кислота, раствор едкого натра или аммиака.

Ход работы. 

К раствору яичного белка прилить концентрированной  азотной кислоты. Жидкость в пробирке нагреть – осадок окрашивается в желтый цвет и растворяется. После охлаждения добавить осторожно раствор аммиака или едкого натра – окраска становится оранжевой. Реакция

обусловлена образованием нитросоединений из ароматических аминокислот. Такую же пробу проводят с белком соединительной ткани – желатиной. Пищевую желатину промывают холодной водой для удаления примесей других белков. Желатина разбухает, ее обжимают между листами фильтровальной бумаги. Небольшое количество растворяют в пробирке с водой при нагревании и проделывают ксантопротеиновую реакцию. Реакция отрицательна, так как желатина не содержит ароматических или циклических аминокислот. Появление иногда слабой окраски может быть обусловлено наличием примесей других белков. На основании опыта можно сделать вывод о различной полноценности белков по аминокислотному составу.

Практическая работа № 6

«Денатурация белков»

Цель работы: исследование причин, вызывающих денатурацию белков.

Объекты и оборудование. Растворы яичного белка, сульфат меди, сульфат аммония, концентрированная азотная кислота, пробирки, штатив, химические стаканы.

Ход работы.

В три стакана наливаем по 20 миллилитров раствора яичного белка. В первый стакан наливают насыщенный раствор сульфата аммония. Жидкость слега перемешивают. Появляется муть от выпавшего в осадок белка. При добавлении воды осадок вновь растворяется. Процесс осаждения белков обратим. Во второй стакан добавляем несколько капель раствора сульфата меди. Выпадает голубой хлопьевидный осадок белка, не растворяющийся в избытке воды.

В данном случае происходит необратимая денатурация белка. В третий стакан добавляют 10 миллилитров концентрированной азотной кислоты. Образуется белый аморфный осадок белка. Концентрированные кислоты вызывают также необратимую денатурацию. В пробирку наливают 10 – 15 миллилитров  белка и нагревают в пламени горелки. Осадок белка появляется еще до того, как жидкость закипит. Белки свертываются – процесс денатурации необратим.

В процессе демонстрации каждого из опытов можно попросить учащихся прокомментировать наблюдаемое явление

Литература

Для учителя

1.С.Н.Рягин. Общая биология. Раздел 1 Клеточный уровень организации жизни: Учебное пособие.- Омск: ООИПКРО, 2001.

2.Биологический энциклопедический словарь /Под ред.М.С.Гияров, - М.:Сов. энциклопедия,1989

3 Биология: Справочник школьника и студента. /Под. Ред.З.Бремя и И.Мейнке; пер. с нем.- И.:Дрофа,1999.

4.Д.П.Викторов. Малый практикум по физиологии растений. М., Высшая школа,1984.

5.Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор. Биология в 3т.-М.: Мир,1998.

6.П.Кемп, К.Армс. Введение в биологию.- М.:Мир,1988.

7.Р.А.Петросова. Проведение химических опытов при изучении органических веществ клетки.

 Журнал «Биология в школе», № 4, 1978.

8.Л.А.Цветков. Эксперимент по органической химии. М., Просвещение, 1973.

9.Ю.Б.Филиппович. Т.А. Егорова и другие. Практикум по общей биохимии. М., Просвещение, 1975.

Для учащихся

1.Б.Г.Володин. И тогда возникла мысль. - М.: Знание, 1985.

2.Е.С.Чукхрай. Молекула, жизнь, организм.- М.: Мир, 1984.

3.Ю.С.Ченцов. Общая цитология.- М.: 1984.