Метапредметный урок. Стратегии выживания: путь от хаоса к порядку, 9 класс


Автор: Клименко Елена Александровна, учитель биологии Муниципального общеобразовательного учреждения №Гимназия № 24» города Калуги, кандидат биологических наук

Е-mail: klimenkolena@mail.ru



Метапредметный урок.

Стратегии выживания: путь от хаоса к порядку.

Предметная тема: Эволюции клетки, ДНК.

Урок предназначен для учащихся 9 класса, изучивших тему строение и химический состав клетки.


Цель урока:

Сквозь призму философской категории хаос и порядок рассмотреть наиболее важные аспекты эволюции и функционирования клеток, спроецировать полученные знания на оценку и корректировку собственной позиции по отношению к окружающим, собственной жизни и здоровью

Задачи:

  1. Показать, что изменение стратегий выживания клетки в ходе её эволюции – путь от хаоса к порядку, показать важность понимания категорий порядок, хаос, свобода для формирования научной картины мира.

  2. Способствовать формированию у учащихся такого подхода к изучению предметов и явлений, который предусматривает изучение их с разных точек зрения, основываясь на методические приёмы различных наук.

  3. Способствовать формированию способности проводить аналогии между предметами и явлениями, выявлять общие закономерности и частные различия.

  4. Помочь учащимся в выработке собственных мировоззренческих взглядов.

  5. Способствовать формированию стремления к здоровому образу жизни, Уважительному отношению к себе и окружающим.



Притча о порядке

Однажды голова одной змеи поссорилась со своим хвостом. Хвост говорит голове: «Я должен быть впереди». Голова отвечает: «Всегда я была впереди. Почему же вдруг должно быть иначе?» В результате голова как всегда оказалась впереди. Хвост же обвился вокруг дерева, и голова не могла двинуться вперёд. Тогда она пустила вперёд хвост. Не успев даже далеко уйти, змея тут же свалилась в огненную яму и там сгорела.

Некоторые вещи в этом мире всегда остаются незыблемыми.

Тема сегодняшнего урока: «Хаос и порядок». Что вы понимаете под понятиями хаос и порядок?



В «Теогонии» Гесиода мы видим, что хаос породил всех богов, то есть из хаоса происходят все известные нам греческие божества — от громовержца Зевса до Гекатонхейров, имеющих много форм.

В Китае хаос изображали в виде круга или яйца, из которого возникает всё — возникает из пустоты этого круга, из окружности, точнее даже, из нефритового кольца, которое вы много раз видели в музеях.

В Древней Индии говорится о великих циклах хаоса — Пралайях либо Маха-Пралайях. В течение Маха-Пралайи спит жизнь, спит все, и, согласно древним книгам, не существует ни моря, ни земли, ни звездного неба. Более древние тибетские тексты, например созданная еще до Будды Книга Дзиан, говорят о том же. Вначале не существовало ничего, все было в состоянии ожидания.

В представлении жителей древнего Шумера, Вавилона и всех народов, населявших восточные горы и область между Тигром и Евфратом, хаос — это некий огромный предмет или большой диоритовый камень, который возник из черных, неведомых вод, и этим водам невозможно дать определение.

Вы знаете также, что в библейском Ветхом Завете, который христиане заимствовали у евреев, говорится, что вначале ничего не было, и Бог создал землю и небеса.

Даже народы доколумбовой Америки, для нас немного экзотические и малоизвестные, и в «Пополь-Вухе», и в «Чилам Баламе» также упоминают хаос как исток всех вещей; во всех дошедших до нас книгах и кодексах хаос описывается как противоположность космосу, то есть порядку, который должен возникнуть.


В древних традициях хаос — начало всего.

Современная теория эволюции: вначале был Большой взрыв, возникла Вселенная, в которой начался процесс упорядочивания вещества и образования галактик, звездных систем и т. д.


Итак, мы видим, что все народы во все времена и по всей Земле задавали себе тот важнейший вопрос, который волнует сегодня и нас с вами: что такое хаос, что такое порядок, что мы можем узнать о них, насколько это важно для нас, как применить это в жизни?


Цитата. (Эпиграф) Сначала было слово. Слово обратило в свою веру доисторическое море и с его помощью стало беспрерывно копировать себя. Слово нашло способ трансформировать химические соединения таким образом, чтобы зациклить и зафиксировать слабые завихрения в беспрерывном потоке энтропии, зародив жизнь. Слово преобразовало безжизненную и пустынную поверхность планеты в цветущий рай. И, наконец, слово вызрело в хитроумную штуковину – мозг человека, который оказался способен постичь это самое слово. Метт Ридли.



Этап 1. Класс разбивается на 2 группы – физиков и лириков.

В группах – задание: Выбрать стратегию поведения

1 группа) в случае, если для выживания тебе приходится надеяться только на себя;

2 группа) в случае, если ты являешься частью сообщества, в котором гибель некоторых членов группы может привести к гибели всего сообщества. 3 мин.

Можно предложить использовать продолжение фразы: для того, чтобы выжить я должен……

Записать на доске в 2 столбика


Обсуждение – 3 мин.

Вывод: существует 2 модели поведения – коллективистическая и индивидуалистическая.


Вопросы учителя:

Какую стратегию поведения должна использовать клетка?

В зависимости от того, является она частью одноклеточного или многоклеточного организма.


Давайте посмотрим на эволюцию клетки с точки зрения изменения модели поведения.


4,5 – 7 млрд. лет назад образование Земли

3,5 млрд. лет назад — появление клеток без ядер

2 млрд. лет назад появление клеток с ядром.

720 млн. лет назад – появление многоклеточных организмов.


Эволюция клеток как отдельных организмов шла более 2 млрд. лет

Клетки учились жить друг с другом 500 млн. лет

Как часть многоклеточного организма они живут 700 млн. лет


Какие структуры должны были максимально измениться в клетке, чтобы новая стратегия поведения закрепилась и передавалась из поколения в поколение?

Появление ДНК и было тем отправным моментом, который привел к образованию живого и упорядочиванию материи.


Этап 2 ДНК

А что вы знаете о ДНК?

Это взгляд специалистов какой области знаний? Химики, биологи.

Для полного представления о предмете необходимо рассмотреть его со всех сторон.

Сегодня мы рассмотрим клетку глазами физиков и лириков.


Группы получают тексты для работы.

Задание:

Выявить характерные особенности ДНК рассматривая её глазами ученых – физиков или литераторов. Кратко записать по 5 основных положений. Сделать вывод о том, что такое ДНК.


1-я группа. Физики.

1. Состояние – твёрдое тело – апериодический кристалл

2. Прозрачность – прозрачна как стекло

3. Проводимость – изолятор

4. Способность поглощать УФ лучи – поглощает, чувствительна

5. Особенности плавления – плавится в широком интервале температур


Вывод: ДНК – это физическое тело с особыми свойствами.



2-я группа. Литераторы.


Информация в ДНК записана в виде 64 триплетов, которые кодируют 21 аминокислоту. Эти кодоны можно представить в виде букв.

Тогда мы сможем прочитать код так:

ГЛАЗАГОЛУБЫЕ.ВОЛОСЫРУСЫЕ.ХАРАКТЕРНОРДИЧЕСКИЙ.


Удивительными можно считать следующие факты: на одном и том же участке ДНК может быть записана информация о двух белках.

Как же это может быть? Представьте себе, в руки вам попала книга, в которой промежутков между словами нет, а слова разделяются стрелками. Сверху строк стоят одни стрелки, а внизу — другие.

НАПОЛЕОНКОСИЛТРАВУПОЛЯКИПЕЛИСОЛОВЬЯМИ.

В языке встречаются фразы – перевёртыши.

ИСКАТЬТАКСИ

НАЖАЛКАБАННАБАКЛАЖАН

РИСЛИНГСГНИЛСИР

В ДНК чаще встречаются перевёртыши, которые читаются одинаково в каждой из цепей в противоположном направлении.

ГААТТЦ

ЦТТААГ


Сходства ДНК и письменности, языка.

  1. Возможность передачи информации (наличие символов, шифра)

  2. Материальные носители информации – ДНК и звук. Ген не является признаком так же, как и слово не является предметом, который оно обозначает (произвольность знаков). Слово наделяем смыслом мы, ген реализуется посредством белка.

Звук – слово – предложение

Нуклеотид – ген – хромосома


  1. Открытость – в развитом языке слова могут комбинироваться в сколь угодно длинные предложения и сочетания, как и гены в хромосомах.

  2. Неизбежное накопление случайных ошибок – мутации ДНК, новые формы слова в языке (внесение некоторых новых слов в словарь)

  3. Новое – результат слияния информации из 2 и более источников.

Получение непохожих организмов путём размножения (слияние информации), в науке новые идеи рождаются на стыке наук, в головах людей, получивших информацию как минимум из 2 источников.


Вывод: Последовательность нуклеотидов ДНК – это такой же канал информации как письменность, язык. Оба канала информации имеют первостепенное значение для человечества. ДНК служит для передачи информации об особенностях функционирования организма, письменность – о знаниях и культурных ценностях, накопленных человечеством.



Вопрос — Какое слово имелось ввиду в тексте, представленном в начале урока?

Генетический код (ДНК)


Этап 3. Раковые заболевания.

Что произойдёт, если наследственная информация изменится настолько, что заставит клетку вернуться к индивидуалистической модели выживания.

Рак.

Видео.

Как ведут себя раковые клетки?


Особенности поведения раковой клетки (беседа с учениками)

  1. Способна к неограниченному самовоспроизведению

  2. Способна жить и размножаться в любом место организма

  3. Способна перемещаться на большие расстояния


4. Не реагирует на сигналы, поступающие от других клеток и организма в целом. В ней обнаружены мутации генов «социального» поведения.

Первые 3 пункта сходны с особенностями функционирования стволовых клеток. Только стволовая клетка прибыв в нужное место подчиняется воле целого и становится клеткой этого органа, а раковая живёт самостоятельной жизнью.

Вывод: Рак – это аномальная регенерация.


Как вы думаете, как соотносятся понятия хаос и свобода? Если каждый делает то, что хочет, это свобода? Хаос?

Когда каждый делает что хочет, это еще не свобода. Это хаос.

Мы все дорожим тем, что имеем от природы, и не хотим это портить. Мы хотим, чтобы брови были у нас над глазами, а не под ними, чтобы зубы были во рту, а пальцы — на руке. Что я могу сделать пальцами, растущими на затылке? Разве что почесать голову. То есть нам нужно, чтобы все было на своем месте. Все мое тело, тело каждого из вас, тело любого человека — лучший пример воплощения порядка и гармоничной системы. Все эти особенности закреплены в молекуле ДНК. Друзья мои, порядок — это не есть нечто суровое, жесткое, застывшее. Часто, говоря о порядке, мы тут же представляем себе человека с кнутом, обычно в форме, и несчастных, что покорно бредут рядом с ним. Нет, это не есть порядок. Вы видели, как летят птицы? Как летят дрофы, гуси, другие большие птицы — беспорядочно или организованно? Несомненно, организованно. И если бы маленькие частицы снега не собирались вместе, они бы не смогли упасть на землю. Порядок есть и у гор, и у рек, в организации клетки и принципах передачи генетической информации. В природе все уравновешено, что лишний раз доказывает нам важность этой системы порядка, порядка глубинного, основополагающего, а не из страшных историй про людей в форме. Нет, порядок состоит не в том, чтобы носить сапоги или носить туфли. Это нечто гораздо более глубокое.

Порядка нет и в том, как мы питаемся: чаще всего мы не садимся за стол, а перекусываем на ходу, чтобы не терять драгоценное время. Система «быстрого питания» в виде разделения на повседневное и праздничное меню прочно вошла в наш быт: обычно мы едим чуть ли не стоя, а когда к нам приходят гости, мы готовим лишь чтобы вместе посидеть за столом.

С чего начать путь к порядку? Индивидуально — начиная с того, чтобы познавать себя, учиться различать, где начинается и где заканчивается моя физическая, психическая, часть. Где я, кто я? Что я могу? Какие способности уже развиты, а какие еще не проявлены? Могу ли я играть на пианино, могу ли писать картины, ваять статуи или умею просто-напросто читать, ходить, играть в футбол, — на что же я все-таки годен? На что способен психологически? Могу ли поддержать беседу? Способен ли я на настоящие, искренние чувства, могу ли не лицемерить? Мы не сделаем мир лучше лозунгами на стенах. Сначала мы должны стать лучше сами и попытаться заразить своим примером родственников, друзей, одноклассников, а значит, совершить настоящее открытие, вновь встретившись со своим Я.

Что нужно сделать, чтобы сообщество наших клеток выжило?


  1. Организм имеет систему защиты от этих клеток — снаружи иммунная система, которая следит за количеством клеток, внутри специальные белки — стражи генома (в их обязанности входит обнаружение нарушений в генетическом аппарате клетки, остановка ее деления и исправление этих нарушений и, если последнее оказывается невозможным, быстрое и безболезненное уничтожение клетки, представляющей опасность для организма — апоптоз).

  2. Чтобы выжить, необходимо клетки уничтожить, не допустить дальнейшего роста. Т.е. необходима операция, химиотерапия и облучение.

  3. Что ещё может помочь?

Влюбленность – молодой человек с 4 стадией рака, оставалось жить 1-2 недели, встретил любимую, рак отступил на 2 года,

Вера – молитва изменяет структуру воды (снежинки), мужчина с неоперабельным раком уже 3 года живёт, после обретения Веры,

Психологический настрой (ощущение «нужности», наличие благородной цели) – после операции выжил благодаря тому, что почувствовал себя нужным внучке.


И вот тут мы переходим к еще одной загадке, решить которую вполне возможно смогут не биологи и физики, а литераторы. Как нематериальное может принять участие в изменении стратегии выживания вполне материальных «взбунтовавшихся» клеток?


Какие взгляды и мировоззренческие позиции помогут выжить человечеству?

Уважение ближнего, вера, любовь, совесть.

На западе сейчас очень практикуется выражение «Полюби самого себя!» Всех мастей психотерапевты во всех вариантах рассматривают это выражение и советуют любить себя. Сами решайте, правы они или нет…


А вот Блаженный Августин говорил: «Любовь к ближнему ограничена тем, насколько каждый человек любит самого себя».


Список использованной литературы.

  1. Франк-Каменецкий М. Д. Век ДНК – М.: КДУ, 2004. – 240с.: ил.

  2. Э. МакКонки Геном человека. – М.: Техносфера, 2008. – 288с.: ил.

  3. Ридли. М. Геном: автобиография вида в 23 главах. – М. : Эксмо, 2009. – 432с.: ил.

  4. Клаг Уильям С., Камминге Майкл Р. Основы генетики. – М.: Техносфера, 2009. – 896с.:ил.

Интернет-ресурсы.

1. www.newacropol.ru/study/intro/dop_filhistory/haos/

Хорхе Анхель Ливрага, основатель международной философской школы «Новый Акрополь» ПОРЯДОК И ХАОС. Лекция
















Задание для учеников

1 группа

Задание № 1.

Разработайте стратегию поведения существа, в случае, если для выживания ему приходится надеяться только на себя.

Закончите предложение:

Для того чтобы выжить я должен……









Задание № 2.

Выберите из текста и кратко запишите 6 свойств ДНК с точки зрения физиков по плану:


1. Состояние (твёрдое, жидкое, газообразное)

2. Прозрачность

3. Проводимость

4. Растворимость в воде

5. Способность поглощать УФ лучи

6. Особенности плавления


Физики. Она похожа на оконное стекло

Физики нанялись изучением ДНК не только потому, что понимали важность проверки всех деталей ее структуры. Молекула ДНК привлекла их внимание и сама по себе.

ДНК похожа на твердое тело. Пары оснований уложены в ней как в кристалле. Но это кристалл линейный, как бы одномерный — каждая пара оснований имеет только двух соседей.

Кристалл ДНК — апериодический (не регулярный), так как последовательность пар оснований нерегулярна, как нерегулярна последовательность букв в осмысленном тексте книги. Но подобно буквам в печатном шрифте, пары оснований А Т и Г Ц имеют одинаковые размеры как в ширину, так и в высоту.

Конечно же, кристалл совершенно нового типа, одномерный кристалл страшно заинтриговал физиков. ДНК не полупроводник и, уж подавно, не сверхпроводник. Она оказалась обыкновенным изолятором, вроде оконного стекла. Да она и прозрачна, как стекло. Водный раствор ДНК (а в воде она растворяется очень хорошо) просто прозрачная жидкость. Этим сходство со стеклом не заканчивается. Обычное стекло, в том числе и оконное, прозрачно для видимого света и очень сильно поглощает ультрафиолетовые лучи. ДНК тоже поглощает в этой части спектра. Но, в отличие от стекла, которому ультрафиолетовые лучи не вредны, ДНК к ним очень чувствительна.

Ультрафиолетовые лучи настолько губительны для молекулы ДНК, что клетка выработала в ходе эволюции специальную репарирующую систему, которая залечивает повреждения, нанесенные этими лучами. Что же это за повреждения?

Если фотон поглотится тимином или цитозином, причем не любым, а тем, который соседствует в цепи с другим таким же нуклеотидом, поглощенная энергия не успевает еще превратиться в тепло и два соседних пиримидина вступают в химическую реакцию. Этот процесс особенно эффективен, если по соседству оказываются два тимина. Результат — новое химическое соединение, называемое фотодимером тимина Т◊Т.

Специальные ферменты вырезают это уродство в 1 из цепей и достраивают её по другой.

Если же в результате мутации репарирующая система выйдет из строя — это настоящее бедствие. Иногда рождаются дети с дефектом, который называется ксеродерма пигментозум. Они совершенно не могут быть на свету — их кожа покрывается язвами, которые постепенно переходят в злокачественные опухоли. Таких детей не удается спасти, даже тщательно оберегая их от солнца. Вообще прямыми опытами на животных показано, что тиминовые димеры могут вызывать рак.

Выходит, загорать — это действительно совсем не невинное занятие. Конечно, мы не можем отказать себе в этом удовольствии, но не следует перегружать репарирующую систему.

Она плавится, но не так, как лед

И все-таки те, кто ждал от молекулы ДНК необычных физических свойств, были вознаграждены. Одномерность и апериодичность кристалла ДНК в полной мере проявляются при его плавлении. Чтобы разобраться в этом, вспомним, почему плавится лед. Лед представляет собой кристалл, построенный из молекул Н2О. В нем царит строгий порядок, при котором молекулы воды связаны друг с другом максимально возможным числом межмолекулярных связей. Некоторые из этих связей рвутся, другие деформируются при переходе воды в жидкое состояние. Что же заставляет воду быть жидкой при температуре выше О °С? Потеряв часть из связей, ослабив другие, молекулы воды приобретают возможность гораздо свободнее двигаться (перемещаться и вращаться, что становится очень выгодным с ростом температуры. При еще большем нагревании молекулы воды ради полной свободы жертвуют последними связями друг с другом — и происходит переход из жидкого в газообразное состояние. Это общая тенденция. С ростом температуры вещества проявляют готовность пожертвовать энергией связи между молекулами ради увеличения энтропии (свободы).

Всё это в полной мере относится и к ДНК — с ростом температуры существование двойной спирали становится невыгодным Межмолекулярные связи, удерживающие две комплементарные цепи друг около друга, рвутся, и из одной двунитевой шмгкулы образуются две однонитевые цепи. Сами нити ДНК порвать простым нагреванием нельзя — связи, соединяющие нуклеотиды в цепочку, настолько прочны, что их можно разрушить либо сильной кислотой, либо порезать ферментами нуклеазами.

Несмотря на аналогию, плавление ДНК принципиально отличается от плавления льда. Отличие состоит в том, что плавление ДНК происходит в широком интервале температур; этот интервал равен нескольким градусам, а плавление льда происходит строго в одной точке на шкале температур. Это так называемый фазовый переход. При таком переходе скачкообразно изменяется фазовое состояние вещества — из твердого оно становится жидким, из жидкого газообразным.

Мы каждый день сталкиваемся с фазовым переходом, когда кипятим чайник. В процессе кипения система вода — пар находится в самой точке фазового перехода — температура чайника ни на йоту не превысит 100 °С, пока не выкипит вся вода. То же самое будет происходить при нагревании льда или снега. Температура растет до О °С, потом рост прекращается, пока весь лед полностью не растает, а затем температура вновь пойдет вверх.

В отличие от фазовых систем, у ДНК температура растет непрерывно, и с ее повышением все новые участки молекул переходят из спирального состояния в расплавленное. Это происходит потому, что участки ДНК обогащенные парами А-Т, плавятся при более низкой температуре, чем участки, обогащенные парами Г-Ц. Поэтому переход в новое состояние происходит не скачком, с ростом температуры, а поэтапно, участок за участком.

Но плавление ДНК — это не просто уникальное физическое явление. Это процесс, который постоянно происходит в клетке.

















2 группа

Задание № 1.

Разработайте стратегию поведения существа, случае, если оно является частью сообщества, в котором гибель некоторых членов группы может привести к гибели всего сообщества.

Закончите предложение:

Для того чтобы выжить я должен……


Задание № 2.

Выберите из текста и кратко запишите 6 свойств ДНК с точки зрения литератора. Выделите 5 сходных черт ДНК и языка как каналов передачи информации.


Для человечества 2 класса информации имеют первостепенное значение.

  1. Канал генетической информации – от последовательности нуклеотидов к последовательности аминокислот в белке и к признаку организма.

Этот канал присущ всей живой природе, возник вместе с жизнью. Он и отличает живое от неживого.

  1. Канал возник вместе с человеком и присущ только человеку. Он отличает человеческое общество от популяций животных. Это язык и его производные – письменность и другие определяемые им явления человеческой культуры.


— В ДНК для передачи информации существует особый шифр – генетический код (последовательная запись нуклеотидов). В языке для передачи информации существует последовательность звуков. Эти шифры могут передаваться из поколения к поколению последовательно копируясь


— В генетическом канале информации материальный носитель информации – ДНК. В ДНК закодирована информация лишь об аминокислотном составе белков, очерёдности и интенсивности их синтеза. Ген не является признаком, он несет информацию о признаке. Т. е. нет гена «голубых глаз», как мы привыкли говорить, всё реализуется через белок.

В лингвистическом канале информации материальным носителем является звук, реализация происходит через слова и предложения. Звучание слов не связано с вкладываемым в них смыслом (как ген не является признаком). С помощью слов можно закодировать сколько угодно информации! Из поколения в поколение накапливаются изменения – новые слова, знания, мифы и т. д. Они подвергаются действию внешней среды – в данном случае – условия, в которых существует популяция, включая отношения! Произвольность знаков – звучание слова не связано со смыслом, об этом можно договориться, так же, как и ген не является признаком..



— В зависимости от необходимости в развитом языке слова могут комбинироваться в сколь угодно длинные предложения и их сочетания, так же, как и гены в молекулах ДНК. Это свойство открытости информационных систем.


— В языке происходит неизбежное накопление случайных ошибок. Изменяется написание слов, меняются ударения. В ДНК происходят изменения слов – генов (так же своего рода ошибки). Эти изменения называют мутациями.


— Все человеческие языки построены со значительной избыточностью – в случае безызбыточности каждая случайная комбинация букв значила бы новое слово. Тогда невозможно было бы пользоваться – 1 ошибка в слове аспирин – получается стрихнин.

В ДНК есть структурные гены – корни слова, они приобретают смысл при взаимодействии со вспомогательными последовательностями (как артикли, приставки, суффиксы)


— У живых организмов – процесс получения новых комбинаций текстов, а следовательно и новых, не похожих на другие организмов – слияние генетической информации при оплодотворении., в языке – новые идеи рождаются на стыке наук, т. е. в головах людей, получивших информацию как минимум из двух источников. Новые образы, методы, технологии, как правило – результат рекомбинантных процессов.

Отличие все-таки есть – язык произносится и должен быть удобен в произношении! Этого не надо для ДНК.


Процессы, происходящие в ДНК и в языке вызваны к жизни и развиваются согласно общим закономерностям, следовательно, феномен, обнаруженный в одном информационном канале вероятен и в другом!!

Английский теоретик Р. Докинз – ввёл понятие мемы (memes) устойчивые элементы культурной деятельности человека (слова, жесты, мелодии, навыки….). Мемофонд цивилизации аналогичен генофонду биологической популяции. Случайно изменяясь при передаче из поколения в поколение и образуя разные сочетания, мемы участвуют в культурной эволюции.!!!





10


Свежие документы:  Урок биологии в 7 классе по теме «Особенности птиц связанные с полётом, или рождённые для полёта»

скачать материал

Хочешь больше полезных материалов? Поделись ссылкой, помоги проекту расти!


Ещё документы из категории Биология: