«Тема: Программирование задач из курса общей биологии. Репликация ДНК. Предмет: Информатика и ИКТ Учитель: Наумова Алиса Ивановна, МОУ “Тверской ...»

Всероссийский фестиваль “Педагогический проект”

Номинация: Краткосрочные педагогические проекты. Творческая работа

Тема: Программирование задач из курса общей биологии. Репликация ДНК.

Предмет: Информатика и ИКТ

Учитель: Наумова Алиса Ивановна, МОУ “Тверской лицей”, г. Тверь

Класс: 10-й естественно - научного профиля

Актуальность данной работы состоит в том, что в ней достаточно наглядно показаны один из вариантов использования межпредметных связей и рефлексивных методов на уроках информатики.

Цели:

закрепить пройденный теоретический материал по программированию “Символьные переменные”;

повторить материал по биологии “Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК”;

научить составлять программы на языке Turbo Pascal с использованием символьных переменных и циклов;

Задачи:

Подобрать соответствующую литературу по биологии и информатике.

Разработать постановочную часть:

дать четкую формулировку задачи;

определить исходные и промежуточные данные;

описать способы получения результата.

Написать программу (исходный модуль) с комментариями.

Подготовить проверочные тесты;

Проверить правильность решения задачи на компьютере в среде программирования Turbo Pascal (при необходимости провести корректировку исходного модуля или тестов);

Оформить работу в приложениях Word (текстовый файл) и PowerPoint (авторское медиаприложение);

Использовать рефлексивные методы решения и контроля поставленных задач на этапе актуализации знаний, умений, навыков и при подведении итогов (учащиеся должны провести самоанализ и самооценку проделанной работы).

Ожидаемые результаты:

Комплексное применение на практике знаний, умений и навыков по двум школьным дисциплинам: информатика и биология.

Умение работать в группах для достижения совместного результата деятельности.

Развитие логического мышления и реализация творческих возможностей.

Пример выполненной работы

Тема: Репликация (удвоение) ДНК.

Задание: Участок ДНК имеет следующий состав нуклеотидов:

АГТАЦГГЦАТГТАГЦ. Напишите нуклеотидный состав дочерних ДНК, образовавшихся в результате репликации исходного фрагмента ДНК. Полученный результат выдать на экран компьютера.

Словесное описание алгоритма:

Принцип комплементарности, лежащей в основе структуры ДНК, позволяет понять, как синтезируются новые молекулы ДНК незадолго перед делением клетки. Этот синтез обусловлен замечательной способностью молекулы ДНК к удвоению и определяет передачу наследственных свойств от материнской клетки к дочерним.

Двойная спираль ДНК под влиянием фермента начинает с одного конца раскручиваться, и на каждой цепи из находящихся в окружающей среде свободных нуклеотидов собирается новая цепь. Сборка новой цепи в точном соответствии с принципом комплементарности. Против А встает Т, против Г - Ц, против Ц - Г, против Т –А. В результате вместо одной молекулы ДНК возникают две молекулы такого же точно нуклеотидного состава, как и первоначальная. Одна цепь в каждой вновь образовавшейся молекуле ДНК происходит из первоначальной молекулы, а другая синтезируется вновь.

Схематическое изображение процесса репликации, цифрами отмечены: (1) запаздывающая нить, (2) лидирующая нить, (3) ДНК-полимераза (Pol), (4) ДНК-лигаза, (5) РНК-праймер, (6) праймаза, (7) фрагмент Оказаки, (8) ДНК-полимераза (Pol), (9) хеликаза, (10) одиночная нить со связанными белками, (11) топоизомераза.

Исходный модуль программы на языке Turbo Pascal:

program replik;

uses crt;{подключить модуль работы с экраном}

var dnk, dnkd: array[1..30] of char;

k,i:integer;

beginclrscr;{очистить экран}

writeln (‘Репликация ДНК’);

writeln;

write(‘Введите структуру ДНК:’);

i:=1;{идентификация переменных}

k:=1;

while not eoln do

beginread (dnk[i]);{заполнить исходный массив ДНК}

i:=i+1;

k:=k+1;

end;

for i:=1 to k-1 do

begin

case dnk[i] of{сформировать массив дочерней ДНК}

‘А’: dnkd[i]:=’Т’;

‘Ц’: dnkd[i]:=’Г’;

‘Т’: dnkd[i]:=’А’;

‘Г’: dnkd[i]:=’Ц’;

end;

end;

writeln;

writeln(‘Исходная ДНК:’);

write(‘…-’);

for i:=1 to k-1 do

write (dnk[i],’-’);{распечатать исходный массив}

write(‘…’);

writeln(‘Дочерняя ДНК:’);

write(‘…-’);

for i:=1 to k-1 do

write (dnkd[i],’-’);{распечатать сформированный массив}

write(‘…’);

while not keypressed do;

end.

Выполнение программы:

Репликация ДНК

Введите структуру ДНК: АГТАЦГГЦАТГТАГЦ

Исходная ДНК:

…- А-Г-Т-А-Ц-Г-Г-Ц-А-Т-Г-Т-А-Г-Ц-…

Дочерняя ДНК:

…- т-ц-а-т-г-ц-ц-г-т-а-ц-а-т-ц-г-…

Контроль и самопроверка знаний:

Критерии:

После выполнения и сдачи задания учениками проводится анализ проделанной работы, при этом определяется степень самостоятельности решения:

умение обосновать и сформулировать методы решения задачи;

степень раскрытия задания;

качество оформления.

Список использованной литературы и интернет - ресурсов

Бородин П. М., Общая биология, Учебник для 10-11 классов, Москва, 2006 г.

Культин Н., Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi, Учебник, Дюссельдорф – Киев – Москва - Санкт – Петербург, 2001 г.

Попов В. Б., Turbo Pascal для школьников версия 7.0, Учебное пособие, Москва, 1998г.

Репликация – http://ru.wikipedia.org.

Современное образование – http://neuch.org/thought/refleksiya-na-uroke.