Scenariusz zajęć „Kwas deoksyrybonukleinowy”

BIOLOGIA, III etap edukacyjny

Temat: Kwas deoksyrybonukleinowy.

Treści kształcenia

Podstawa programowa: Punkt (8.2) [uczeń] przedstawia strukturę podwójnej helisy DNA i wykazuje jej rolę w przechowywaniu informacji genetycznej i powielaniu (replikacji) DNA.

Cele zoperacjonalizowane

Nabywane umiejętności

Kompetencje kluczowe

• kompetencje informatyczne

• myślenie matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne

• porozumiewanie się w języku ojczystym

• umiejętność uczenia się

Etapy lekcji

1. Wstęp:

Zapoznanie uczniów z tematem.

Podczas krótkiej dyskusji uczniowie zastanawiają się czym jest informacja genetyczna i jaką pełni rolę w życiu komórki.

2. Przebieg zajęć:

Nauczyciel w rozmowie kierowanej wymienia miejsca występowania DNA w komórce zwierzęcej, roślinnej, bakteryjnej.

Uczniowie wskazują na schematach budowy komórki zwierzęcej, roślinnej oraz bakteryjnej struktury zawierające DNA.

Nauczyciel omawia budowę nukleotydu jako podstawowej jednostki strukturalnej kwasów nukleinowych.

Nauczyciel prezentuje ilustrację interaktywną „Helisa DNA”. Uczniowie odtwarzają ilustrację interaktywną na swoich komputerach. Wyjaśniają nazwę „kwas deoksyrybonukleinowy”.

Nauczyciel prezentuje model cząsteczki DNA. Uczniowie wskazują na modelu elementy budowy DNA.

Uczniowie dzielą się na dwa zespoły: „Odkrywcy DNA” i „Badacze DNA”. Korzystając z dostępnych źródeł informacji (książki, encyklopedia, Internet) zespół Odkrywców DNA opracowuje historię odkrycia cząsteczki DNA i jej struktury, Badacze DNA ustalają funkcje DNA i wymieniają przykłady procesów w których uczestniczy DNA.

Uczniowie w dyskusji wspólnie z nauczycielem na podstawie zebranych informacji opracowują mapę mentalną charakteryzującą DNA.

Nauczyciel przedstawia film animowany „Replikacja DNA”.

Krótka pogadanka na temat semikonserwatywnego charakteru replikacji DNA.

Uczniowie dokonują obserwacji.

Instrukcja przeprowadzenia obserwacji (np. w ramach zadania domowego)

1. Opis teoretyczny omawianego zjawiska: Żywe komórki cebuli zawierają zarówno cząsteczki DNA i RNA w jądrach komórkowych. Zastosowana w doświadczeniu metoda wytrącania kwasów nukleinowych pozwala na zaobserwowanie ich gołym okiem. Izolacja opiera się na cechach chemicznych kwasów nukleinowych. Roztwór soli kuchennej i detergentu powoduje rozpad błon komórkowych i pozostałych błon wewnątrzkomórkowych komórek cebuli. Inkubacja otrzymanej mieszaniny w temperaturze 60Indeks górny 0⁰C przyspiesza proces rozpadu błon oraz denaturuje enzymy, które mogłyby szybko strawić DNA. Dodatkowo ochładzanie hamuje aktywność enzymów degradujących DNA. Miksowanie prowadzi do mechanicznego rozbijania tkanek i zniszczenia struktur ścian komórkowych. Stężony etanol powoduje wytrącenie DNA z roztworu wodnego. Otrzymane kłaczki są agregacjami kwasów nukleinowych, a nie pojedynczymi cząsteczkami.

2. Ustalenie celu i obiektu prowadzonych badań: Celem obserwacji jest wyizolowanie materiału genetycznego z cebuli.

3. Sposób przygotowania obserwacji (czas, miejsce itd.): Obserwacje są prowadzone w trakcie lekcji lub po lekcjach w ramach zadania domowego. Doświadczenie można przeprowadzić w warunkach domowych. W tym celu uczeń potrzebuje: świeżą cebulę, 10 ml nieskoncentrowanego detergentu (np. płyn do mycia naczyń), 4g soli kuchennej, 90ml wody, 10ml 95% alkoholu z zamrażalnika, filtr do kawy i lejek, nóż do krojenia, pojemnik na „zupę cebulową”, pojemnik do podgrzania naczynia z mieszaniną, mikser, szklana probówka, lód.

4. Sposób przeprowadzenia obserwacji: Uczeń postępuje według instrukcji. Rozpuszcza sól kuchenną w wodzie, następnie roztwór przelewa do naczynia z detergentem i delikatnie miesza. Obiera cebulę i kroi na drobna kostkę. Kawałki cebuli zalewa roztworem soli z detergentem. Naczynie z „zupą cebulową” najpierw ogrzewa w temperaturze ok. 60Indeks górny 0⁰C przez 10 minut, a następnie ochładza okładając lodem. Otrzymaną mieszaninę miksuje mikserem przez 3 sekundy. W kolejnym naczyniu umieszcza filtr do kawy i delikatnie przesącza mieszaninę. Przesącz przelewa do probówki i ostrożnie dodaje podobną objętość zimnego etanolu. Alkohol i przesącz utworzą widoczne warstwy. DNA cebuli wytrąca się z przesączu do warstwy alkoholu w postaci kłaczków.

5. Inne informacje, np. analiza obserwacji, sposób wyciągania wniosków, karta pracy, drzewka decyzyjne, formularze itd.: Uczeń zapisuje wynik swoich obserwacji, robi schematyczny rysunek, wyjaśnia konieczność zastosowania roztworu soli, detergentu, schłodzonego alkoholu podczas izolacji DNA z cebuli.

3. Podsumowanie:

Uczniowie korzystając z internetowej aplikacji „Build a DNA molecule”

http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/dna/builddna/ utrwalają regułę komplementarności zasad azotowych.

Środki dydaktyczne

• materiały multimedialne: ilustracja interaktywna „Helisa DNA”

• materiały multimedialne: film animowany „Replikacja DNA”

• źródła w Internecie: aplikacja „Build a DNA molecule” http://learn.genetics.utah.edu/content/begin/dna/builddna/

• schematy budowy komórki zwierzęcej, roślinnej, bakterii

• model DNA

• komputery połączone z Internetem

• cebula

• 10 ml nie skoncentrowanego detergentu (np. płyn do mycia naczyń)

• 4g soli kuchennej

• 90ml wody

• 10ml 95% alkoholu z zamrażalnika

• lód

• filtr do kawy i lejek

• nóż do krojenia

• pojemnik na „zupę cebulową”

• pojemnik do podgrzania naczynia z mieszaniną

• mikser

• szklana probówka

• notatnik, długopis

Metody nauczania

• ćwiczenia laboratoryjne

• dyskusja

• metoda aktywizująca – mapa mentalna

• obserwacja

• pogadanka

• pokaz

• rozmowa kierowana

Formy pracy

• grupowa

• indywidualna

• zbiorowa

Zadanie dla chętnych

Zastanów się jakie mogą być konsekwencje zakłóceń procesu replikacji DNA.

Dodatkowe propozycje wykorzystania

Multimedialne zasoby edukacyjne wykorzystywane w tym scenariuszu nadają się również do wykorzystania na IV etapie edukacyjnym w zakresie nauczania biologii.

R1Pf7KpDcRqn3