Метапредметный урок по биологии

Клименко Е.А., к.б. н., учитель биологии МОУ гимназии № 24, г. Калуга

Стратегии выживания: путь от хаоса к порядку.

Предметная тема: Эволюция 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 ее 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 приемы 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 вперед. Тогда она пустила вперед 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 все – возникает из пустоты этого круга, из окружности, точнее даже, из нефритового кольца, которые 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 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, Вааилона и всех народов, населявших восточные горы и область между Тигром и Ефратом, хаос – 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» так же 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 традиция хаос – начало всего.

Современная теория эволюции: вначале был Большой взрыв, возникла Вселенная, в которой начался процесс упорядочивания вещества и образования галактик, звездных систем 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. Словно 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 и 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 две 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 ее глазами ученых – физиков или литераторов. Кратко записать по 5 основных положений. Сделать вывод о том, что такое ДНК?

1-я группа. Физики.

1. Состояние – твердое – 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:

ГЛАЗА ГОЛУБЫЕ. ВОЛОСЫ РУСЫЕ. ХАРАКТЕР НОРДИЧЕСКИЙ.

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.

НАПОЛЕНКОСИЛТРАВУПОЛЯКИПЕЛИСОЛОВЬЯМИ.

В языке встречаются фразы – перевертыши.

ИСКАТЬТАКСИ.

НАЖАЛКАБАННАБАКЛАЖАН.

РИСЛИНГСГНИЛСИР.

В ДНК чаще встречаются перевертыши, 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

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

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

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

Получение непохожих организмов путем 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 в виду в тексте, представленном в начале урока?

Генетический код (ДНК).

Этап 3. Раковые заболевания.

Что произойдет, 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 месте 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 три пункта сходны с особенностями функционирования стволовых клеток. Только стволовая клетка, прибыв в нужное место, подчиняется воле целого и становится клеткой этого органа, а раковая живет 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 смогу сделать с 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 собрались вместе, они не смогли бы упасть на землю. Порядок есть и у гор, и у рек, в организации клетки и принципах передачи генетической информации. В природе все уравновешенно, 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 поддерживать беседу? Способен ли я на настоящие, искренние чувства, могу ли не лицемерить? 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 еще 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 живет, 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 ограниченна тем, насколько каждый человек любит самого себя».

 Список использованной литературы:

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

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

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

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