Интегрированный урок «Моделирование вирусов с помощью online - программы Virus Particle Explorer и модульного оригами», 10-11 класс

Автор: Малюта Анна Михайловна, преподаватель биологии и химии ГПОУ «Макеевского профессионально-технического училища сферы услуг» Донецкой области.
Описание работы: разработка урока предназначена для учащихся 10-11 классов, студентов СПО. Представленная работа позволяет моделировать вирусные капсиды с помощью компьютерных и бумажных моделей, актуализирует навыки работы с онлайновыми программами в информационной среде Интернете.

Цель: сформировать представление о многообразии вирусов, изучая особенности вирусов, как неотъемлемую часть живой природы.
Задачи:
образовательные: познакомить студентов с историей открытия вирусов, изучить особенности строения вирусов, свойства и их размножение, рассмотреть основные вирусные заболевания человека, животных и растений.
воспитательные: воспитывать интерес к научным знаниям, формировать культуру здорового образа жизни и ответственное отношение к своему здоровью.
развивающие: развивать коммуникативные навыки при работе в группах, познавательный интерес к научной картине мира, совершенствовать навыки работы посредством информационно-коммуникативных технологий.
Базовые понятия: вирус, бактериофаг, неклеточное строение, облигатный паразитизм, клетка-хозяин, капсид, суперкапсид, ДНК, РНК, гликопротеиды, липопротеиды, арбовирусы, базальная пластинка, белковые нити, плазмодесмы, пиноцитоз, фагоцитоз, модульное оригами, кусудамы.
Методы: поисковые (Внимание! Секретные территории «Древний Египет скрывает тайны»), наглядные (презентация «Таинственный микромир или 3D - моделирование вирусов посредством online – программы Virus Particle Explorer и модульного оригами», видеоролики «Проникновение бактериофага в бактерию», «Мульт зарядка»), словесно - репродуктивные (физкультурно-психологическая пауза, беседа, объяснение), практические (решение элементарных задач по трансляции, практическая работа «Моделирование вирусов с помощью online - программы Virus Particle Explorer и модульного оригами»).
Тип урока: комбинированный.
Межпредметные связи: биология, химия, физика, информатика и ИКТ.
Оборудование и материалы: Биология: учебн. для 11 кл. общеобразоват. учеб. заведений.: базовый уровень /Д.К. Беляев, П.М.Бородин, Г.М. Дымшиц.— М.: Просвещение, 2016. —224 с.: ил., персональный компьютер, доска, мультимедийный проектор, презентация Power Point, видеоролик «Мульт зарядка», видеоролик «Проникновение бактериофага в бактерию».
Методическая цель: активизация познавательной деятельности студентов на уроках биологии посредством применения инновационных технологий обучения.І. Организационный момент (1 мин).
Приветствие, отмечание отсутствующих.
Физкультурно-психологическая пауза.
Преподаватель: Скрестите руки на груди и посмотрите, какая рука оказалась сверху. Если правая рука - значит, у вас доминирует аналитический склад ума, если левая – то гуманитарный склад ума. Поднимите, пожалуйста, руки те, у кого преобладает аналитический склад ума, и те, кто выяснил, что у него гуманитарный склад ума.
Какой вывод мы можем сделать из данной психологической паузы?
(Вывод: при таком оптимальном сочетании аналитического склада ума и гуманитарного мы должны усвоить новую тему на «отлично»)
ІІ. Актуализация опорных знаний студентов (5 мин).
Решение элементарных задач по трансляции:
Участок гена имеет такую последовательность нуклеотидов: ТТТ - ТАЦ – АЦА – ТГТ. Определите последовательность нуклеотидов и-РНК и последовательность аминокислот в белковой молекуле, которая синтезируется под контролем этого гена.

ІІІ. Мотивация учебной деятельности студентов (3 мин).
Внимание! Секретные территории «Древний Египет скрывает тайны»
16 февраля 1923 года ознаменовалось важнейшим открытием. Впервые в истории археологам удалось найти могилу древнеегипетского фараона Тутанхамона. Поиски группы археологов завершились успехом. Мир был на пороге сенсации.
Через несколько месяцев после этого события при загадочных обстоятельствах умер организатор экспедиции. Следом произошло еще несколько смертей участников вскрытия гробницы.

Преподаватель: Как вы думаете, каковы причины этого? Какие будут предположения? (Вирусы)
Верно, основной причиной гибели членов экспедиции был вирус!
IV. Изучение нового учебного материала (19 мин).
Объяснение преподавателя с элементами беседы.
За окном январь, многие из нас уже переболели, а кому-то только предстоит простуда и кашель. Врач посмотрит на вас профессиональным взглядом и скажет: «это вирус»! А что такое вирус? Чем отличается вирус от бактерий? Как подружиться с вирусом?

Сегодня на уроке, тема которого «Таинственный микромир или 3D - моделирование вирусов посредством online - программы Virus Particle Explorer и модульного оригами», мы постараемся ответить на эти и другие вопросы. Мы познакомимся с открытием вирусов, изучим особенности строения, свойства и их размножение.

Открытие вирусов
Вирусы были открыты в 1892 году Д.И. Ивановским случайно.

Он, изучая мозаичную болезнь табака, обнаружил в листьях больных растений инфекционное начало, которое с легкостью проходило через фильтр, задерживающий бактериальные клетки. Листья здоровых растений заболевают мозаичной болезнью, если в них внести фильтрат.
Аналогичные выводы в 1898 году сделал голландский микробиолог М. Бейеринк. Он высказал предположение, что мозаичную болезнь табака вызывают фильтрующие вирусы.
Размеры вирусов составляют от 15-2000 нм у растений, а у животных - 450 нм. Их микроструктуру можно увидеть только в электронный микроскоп, который изобрели в 30-е годы 20 века.
И что самое важно: мы знаем, как противостоять бактериям с помощью антибиотиков. А вот на вирусы они не действуют. Поэтому в 2014 году в Западной Африке произошла крупнейшая вспышка вируса лихорадки Эбола.

Вирус поражает человека, приматов и парнокопытных. Передача вируса происходит через прямой контакт с кровью или биологическими жидкостями, а также через микротравмы кожи. Заболевание начинается остро, с сильной слабости, острой головной боли, болей в мышцах, диареи, болей в животе. Позднее проявляется сухой кашель и колющие боли в грудной клетке, развивается обезвоживание организма, рвота. Появляется геморрагическая сыпь. В 40-50% случаев начинаются кровотечения из желудочно-кишечного тракта, носа, десен. В июле 2015 года ВОЗ сообщило об успешных тестах эффективной вакцины VSV-EBOV против лихорадки Эбола.
В 1917 году Феликс Д'эрелль выделил бактериофаги-вирусы бактерий. Но о них чуть позже.
Свойства вирусов
На основе многолетних исследований были определены такие свойства вирусов:
• неклеточное строение;
• облигатный паразитизм;
• отсутствие собственного роста и обмена веществ;
• отсутствие проявлений жизнедеятельности вне клетки-хозяина;
• использование органелл клетки-хозяина для синтеза новых вирусных частиц.
Строение вирусов
Вирусы - неклеточные формы жизни (организм не состоит из клеток). Вирусы имеют сравнительно простое строение.

Простой вирус состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), составляющей сердцевину вируса, и белковой оболочки (капсид).
Сложный вирус состоит из нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), капсида (белковой оболочки) и суперкапсида (липопротеидов и гликолипидов).
ДНК- и РНК-содержащие вирусы
Вирусы по содержанию нуклеиновых кислот деляться на ДНК-содержащие и РНК-содержащие.
РНК-содержащие вирусы
К РНК-содержащим вирусам относят вирус гриппа, кори, краснухи, свинки, ВИЧ, Зика. Также существует специфическая группа вирусов – арбовирусы (переносятся членистоногими).
Стремительно распространяется по миру эпидемия лихорадки Зика. Вспышки новой болезни зарегистрированы в Азии, Африке, в Америке. Пробрался вирус уже и в Европу.

Зика: что мы знаем об этом вирусе? Как уберечься от вируса? Вирус Зика передается человеку через укусы комаров рода Aedes, которые обитают в экваториальных и тропических лесах. После заражения резко поднимается температура, возникает тошнота и мигрень, развивается конъюктивит и появляется болезненная сыпь. ВОЗ официально объявила эпидемию лихорадки Зика. Только в 2016 году в Бразилии лихорадкой переболели 1,5 млн человек и количество зараженных продолжает расти. Вакцины против лихорадки не существует.
ДНК-содержащие вирусы
ДНК-содержащие вирусы вызывают папиллому человека, герпес, гепатит В.
ДНК-содержащие вирусы поражают также растения (золотая мозаика бобов, полосатость у кукурузы).
Бактериофаги
Среди вирусов есть наши друзья. Их называют бактериофагами. Это сложные вирусы, которые разрушают бактериальные клетки.

Морфологически у бактериофага выделяют головку и хвостовой отросток. Головка состоит из капсида и расположенной в нем ДНК или РНК. Хвостовой отросток включает воротничок, стержень, окруженный сократительным чехлом, и базальную пластинку с шипами и нитями.
Размножение вирусов
У растений вирусы проникают через повреждение клеточных стенок посредством плазмодесм (тяжей).
У животных и человека вирусы проникаю в клетку с помощью пино- и фагоцитоза.
Рассмотрим механизм проникновение вируса внутрь бактериальной клетки на примере бактериофага Т4 E-coli. После присоединения вируса к клеточной стенке бактерии чехол хвостового отростка сокращается. Обнажающийся при этом цилиндрический стержень «прокалывает» клеточную стенку и нуклеиновая кислота впрыскивается в бактерию.
(Демонстрация видеоролика «Проникновение бактериофага в бактерию»).



Физкультурная минутка (демонстрация видеоролика «Мульт зарядка»).
V. Обобщение и систематизация материала (15 мин).
Преподаватель. Инструктаж по ТБ.
Моделирование капсидов вирусов – выполняется группами. Часть групп работает за компьютерами, другая – на обычных рабочих местах.Тема занятия: «Моделирование вирусов с помощью online - программы Virus Particle Explorer и модульного оригами».
Цель: научиться моделировать вирусные капсиды с помощью компьютерных и бумажных моделей, актуализировать навыки работы с онлайновыми программами, продолжить формирование навыков поиска информации в Интернете.
Материалы и оборудование: персональный компьютер с ОС MS Windows XP, локальная сеть, мультимедийный проектор, принтер и фотобумага, ножницы, клей, 1–2 набора карточек с фрагментами поверхности вируса, развертки вирусов, бумага для оригами и другие средства моделирования.
Ход работы
Компьютерная группа №1.
Моделирование вирусов с помощью online - программы Virus Particle Explorer
1. Откройте сайт Virus Particle Explorer (рис. 1).

2. Откройте сайт PDB и найдите с помощью
опции «Поиск» белки вирусов. Запишите в текстовом редакторе идентификационный код молекулы (PDB ID), например 2CAS (рис.2).

3. Вернитесь на сайт PDB и введите идентификационный код молекулы (PDB ID), например 2CAS в поле текстового ввода Enter (рис 3).

4. Изучите, каким образом осуществляется моделирование (рис 4,5). Полученный результат представьте в виде скриншота.

Компьютерная группа № 2.
Моделирование вирусов с помощью модульного оригами
Кусудама — объемное сферическое тело, сконструированное из бумажных цветов.

Основой кусудамы является правильный многогранник (куб, додекаэдр или икосаэдр).
Кусудамы – шары модульного оригами, которые могут наглядно иллюстрировать строения капсидов вирусов посредством модулей-заготовок.
Найдите в сети Интернет схемы таких кусудам и соберите фрагмент капсида вируса с помощью модулей.


VI. Рефлексия.

VI. Сообщение домашнего задания (1 мин).
1. I вариант (облегченный) выучить §20 с 92-97, записать биологические термины в тетрадь.
2. II вариант (средней сложности) просмотреть на сайте и написать отзывы в рабочей тетради о научно-фантастическом триллере «Угроза заражения» (2013г)
3. III вариант (сложный) провести мини-исследование: «Почему то, что поражает компьютерные программы, так же назвали вирусом?» Результаты исследования оформить в рабочей тетради.
Литература
а) использованная преподавателем:
1. Правда или красивая легенда о фараонах. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:
2. Юмашева О. А. Открытый урок «Вирусы – таинственная загадка природы». [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: .
3. Что такое вирус? Популярная наука с Анной Урманцевой. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:
4. Неклеточные формы жизни. Вирусы и бактериофаги. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: .
5. Зика пришла на смену Эболе. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:
6. Козленко А.Г. Моделируем вирусы, или три компьютера на 25 человек. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:
7. Сделай сам своими руками. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL:.
б) рекомендованная студентам:
1. Беляева Д.К., Дымщица Г.М. Общая биология: базовый уровень. 10-11 классы. – Москва Просвещение, 2010
2. Сивоглазов В.И., Агафонова И.Б., Захарова Е.Т. Общая биология 10- 11 классы. – М.: Дрофа, 2010
3. Федеральный центр информационно - образовательных ресурсов [Электронный ресурс]: Учебно-методические материалы.- Режим доступа

Скачать эту работу

Скачать эту презентацию

Рекомендуем посмотреть:

Экологическая игра в 6 классе. Сценарий Ваза в технике оригами Конспект урока-исследования по биологии для 9 класса Сценарий досугового экологического мероприятия, посвященного Дню эколога, 7-11 класс

Похожие статьи:

Внеклассное мероприятие по биологии 6-7 класс

Конспект урока биологии для 5 класса по УМК Вахрушев А.А. в рамках ФГОС

Конспект урока биологии в 8 классе

Мастер-класс. Изготовление макета инфузории-туфельки

Конспект урока биологии для 7 класса