Informacija

1.3: Struktura DNK - Biologija

1.3: Struktura DNK - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eksperimenti navedeni u prethodnim odjeljcima dokazali su da je DNK genetski materijal, ali se u to vrijeme vrlo malo znalo o njegovoj strukturi.

Chargaffova pravila

Kada Watson i Crick 1940-ih za određivanje strukture DNK, već je bilo poznato da se DNK sastoji od niza četiri različite vrste molekula, zvanih baze ili nukleotidi: adenin (A), citozin (C), timin (T), gvanin (G). Watson i Crick su također znali Chargaffova pravila, koji su bili skup opažanja o relativnoj količini svakog nukleotida koji je bio prisutan u gotovo svakom ekstraktu DNK. Chargaff je primijetio da je za bilo koju danu vrstu brojnost A bila ista kao T, a G bila je ista kao C. To je bilo bitno za Watson & Crickov model.

Dvostruka spirala

Koristeći proporcionalne metalne modele pojedinačnih nukleotida, Watson i Crick su zaključili strukturu za DNK koja je bila u skladu s Chargaffovim pravilima i podacima rendgenske kristalografije koji su dobiveni (uz određene kontroverze) od druge istraživačice Rosalind Franklin. U slavnom Watsonu i Cricku dvostruka spirala, svaki od dva lanca sadrži baze DNA povezane kovalentnim vezama na šećerno-fosfatnu okosnicu (slika 1.8, 1.9). Budući da je jedna strana svake molekule šećera uvijek povezana s suprotnom stranom sljedeće molekule šećera, svaki lanac DNK ima polaritet: oni se nazivaju 5' (5-prime) kraj i 3' (3-prime) kraj, u skladu s nomenklaturom ugljika u šećerima. Dvije niti dvostruke spirale ulaze antiparalelni (tj. u suprotnim) smjerovima, pri čemu je kraj od 5’ jednog pramena uz kraj od 3’ drugog pramena. Dvostruka spirala ima a dešnjak twist, (umjesto zaokreta lijevom rukom koji je često pogrešno predstavljen u popularnim medijima). Baze DNK protežu se od okosnice prema središtu zavojnice, s parom baza iz svakog lanca koje tvore vodikove veze koje pomažu da se dva lanca drže zajedno. U većini uvjeta, dvije niti su blago pomaknute, što stvara glavni utor na jednoj strani dvostruke spirale, a manji utor na drugoj. Zbog strukture baza, A može tvoriti vodikove veze samo s T, a G može tvoriti vodikove veze samo s C (zapamtite Chargaffova pravila). Za svaki lanac se stoga kaže da je komplementaran drugom, pa tako svaki lanac također sadrži dovoljno informacija da djeluje kao predložak za sintezu drugog. Ova komplementarna redundantnost važna je za replikaciju i popravak DNK.

Kako ova molekula, DNK, može sadržavati genetski materijal?


Dvostruka spirala DNK

Dvostruku spiralnu strukturu DNK svijetu su predstavili Watson i Crick, a identificirana je korištenjem tehnika difrakcije rendgenskih zraka kako bi se otkrila trodimenzionalna struktura DNK. Iako je globalno prihvaćena struktura poznata kao Watsonov i Crickov model strukture DNK, jedna važna osoba izostavljena iz povijesnog učenja o otkriću DNK je Rosalind Franklin. Podaci ove britanske biofizičarke bili su kritični za rad Watsona, Cricka i Wilsona, što bi im donijelo Nobelovu nagradu za ovo otkriće. Franklin nije imala pravo na nagradu, prvo zato što je umrla prije nominacije (koja se ne dodjeljuje posthumno), a drugo zato što tijekom tog vremena nije bilo neuobičajeno da žene budu zanemarene u znanostima i da njihov doprinos nije propisno priznat i priznat. Doista, njihovo otkriće ovisilo je o rendgenskoj snimci koju je Franklin napravio, a Crick je kasnije napisao u pismu da je “podatke koji su nam stvarno pomogli da dobijemo strukturu uglavnom dobila Rosalind Franklin”.

Različiti postulati ovog modela razmatraju se u nastavku.

1. DNK se sastoji od dva polinukleotidna lanca

DNK je polimer nukleotida. Ovi nukleotidi su raspoređeni u obliku dva lanca.

Dvostruka spirala DNK ima dva utora

Dva polinukleotidna lanca nisu simetrična. Kada se dva pramena namotaju jedan oko drugog, ostaju razmaci u obliku utora. U dvostrukoj spirali DNK prisutne su dvije vrste žljebova.

  • Glavni žlijeb: To je najširi žlijeb koji mjeri oko 22 Angstroma jedinice.
  • Manji žljebovi: Širina ovog utora je manja od širine glavnog žlijeba. Mjeri oko 12 Angstroma jedinica.

Ovi žljebovi u dvostrukoj spirali DNA pružaju prostor za pričvršćivanje enzima i transkripcijskih faktora, itd.


Molekularna biologija stanice. 4. izdanje.

Biolozi su 1940-ih imali poteškoća u prihvaćanju DNK kao genetskog materijala zbog prividne jednostavnosti njegove kemije. Poznato je da je DNK dugačak polimer sastavljen od samo četiri tipa podjedinica, koje kemijski nalikuju jedna drugoj. Početkom 1950-ih, DNK je prvi put ispitana analizom difrakcije rendgenskih zraka, tehnikom za određivanje trodimenzionalne atomske strukture molekule (o kojoj se govori u 8. poglavlju). Rani rezultati difrakcije rendgenskih zraka pokazali su da se DNK sastoji od dva lanca polimera umotana u spiralu. Opažanje da je DNK dvolančano bilo je od ključnog značaja i pružilo je jedan od glavnih tragova koji su doveli do Watson-Crickove strukture DNK. Tek kada je predložen ovaj model, postao je očigledan potencijal DNK za replikaciju i kodiranje informacija. U ovom odjeljku ispitujemo strukturu molekule DNA i općenito objašnjavamo kako ona može pohraniti nasljedne informacije.


1.3: Struktura DNK - Biologija


Podrška na zahtjev

800-863-3496, opt. 1, opt. 1
Pon-pet 6:00 – 22:00
Ili nam pošaljite e-mail: [email protected]

Resursi

Dodatne informacije


Tehničke usluge

Ured za sigurnost UEN-a
801-585-9888

Centar za tehničke usluge (TSSC)
800-863-3496
Imenik osoblja

Projekti

Mrežne grupe

Mrežni alati

Informacija

Eccles Broadcast Center
101 Wasatch Drive
Salt Lake City, UT 84112

(800) 866-5852
(801) 585-6105 (fax)

UEN Upravljanje

Uprava
(801) 585-6013
Organizacijski grafikon

Nastavne usluge
(800) 866-5852
Organizacijski grafikon

Tehničke usluge
(800) 863-3496
Organizacijski grafikon

Uvod
Znanost je način spoznavanja, proces stjecanja znanja i razumijevanja prirodnog svijeta. Znanstveni temeljni kurikulum stavlja naglasak na razumijevanje i korištenje vještina. Učenici bi trebali biti aktivni učenici. Nije dovoljno da studenti čitaju o znanosti, oni se moraju baviti znanošću. Trebali bi promatrati, ispitivati, ispitivati, formulirati i testirati hipoteze, analizirati podatke, izvješćivati ​​i ocjenjivati ​​nalaze. Studenti, kao znanstvenici, trebaju imati praktična, aktivna iskustva tijekom nastave u nastavnom planu i programu prirodoslovlja.

Znanstvena jezgra opisuje što bi studenti trebali znati i moći raditi na kraju svakog kolegija. Razvila ga je, kritizirala, pilotirala i revidirala zajednica učitelja znanosti iz Utaha, sveučilišnih znanstvenih edukatora, stručnjaka Državnog ureda za obrazovanje, znanstvenika, stručnih nacionalnih konzultanata i savjetodavnog odbora koji predstavlja široku raznolikost ljudi iz zajednice. Jezgra odražava trenutnu filozofiju znanstvenog obrazovanja koja je izražena u nacionalnim dokumentima koje su razvila Američka udruga za unapređenje znanosti i Nacionalne akademije znanosti. Ova znanstvena jezgra ima podršku Udruge učitelja znanosti Utaha. Core odražava visoke standarde postignuća u znanosti za sve učenike.

Organizacija znanstvene jezgre
Jezgra je osmišljena da pomogne učiteljima u organizaciji i izvođenju nastave. Elementi jezgre uključuju sljedeće:

  • Svaka razina razreda počinje kratkim opisom predmeta.
  • NAMENJENI ISHODI UČENJA (ILO) opisuju ciljeve za znanstvene vještine i stavove. Nalaze se na početku svakog razreda i sastavni su dio Jezgre koju treba uključiti kao dio nastave.
  • ZNANSTVENA MJERILA opisuju znanstveni sadržaj koji bi studenti trebali znati. Svaka razina razreda ima tri do pet znanstvenih mjerila. MOR i mjerila se presijecaju u standardima, ciljevima i pokazateljima.
  • STANDARD je široka izjava onoga što se od učenika očekuje da razumiju. Pod svakim standardom navedeno je nekoliko ciljeva.
  • CILJ je fokusiraniji opis onoga što učenici trebaju znati i biti sposobni učiniti po završetku nastave. Ako su učenici svladali ciljeve povezane s određenim standardom, smatra se da su svladali taj standard na toj razini razreda. Za svaki je cilj opisano nekoliko pokazatelja.
  • INDIKATOR je mjerljiva ili vidljiva radnja učenika koja omogućuje prosuđivanje je li učenik svladao određeni cilj. Pokazatelji nisu zamišljeni kao aktivnosti u učionici, ali mogu pomoći u usmjeravanju nastave u učionici.
  • ZNANSTVENI JEZIK STUDENTI TREBAJU KORISTITI je popis pojmova koje bi učenici i nastavnici trebali integrirati u svoje uobičajene svakodnevne razgovore o znanstvenim temama. Ovo nisu popisi vokabulara koje bi učenici trebali naučiti napamet.

U razvoju znanstvene jezgre korišteno je sedam smjernica

Odražava prirodu znanosti: znanost je način spoznavanja, proces stjecanja znanja i razumijevanja prirodnog svijeta. Jezgra je dizajnirana za izradu integriranog skupa Namjeranih ishoda učenja (ILO) za studente.

Kao što je opisano u ovim MOR-ima, studenti će:

  • Koristite znanstveni proces i vještine razmišljanja.
  • Manifestirati znanstvene interese i stavove.
  • Razumjeti važne znanstvene koncepte i principe.
  • Učinkovito komunicirajte koristeći znanstveni jezik i razmišljanje.
  • Pokazati svijest o društvenim i povijesnim aspektima znanosti.
  • Razumjeti prirodu znanosti.

Koherentan: Jezgra je dizajnirana tako da, gdje god je to moguće, prirodoslovne ideje koje se poučavaju u određenoj razini razreda imaju logičku i prirodnu povezanost jedna s drugom i s onima iz ranijih razreda. Također su uloženi napori da se odaberu teme i vještine koje se dobro integriraju jedna s drugom i s drugim predmetnim područjima primjerenim razini razreda. Osim toga, postoji artikulacija znanstvenih koncepata, vještina i sadržaja prema gore. Ova spirala ima za cilj pripremiti učenike za razumijevanje i korištenje složenijih znanstvenih koncepata i vještina dok napreduju kroz svoje znanstveno učenje.

Razvojno primjereno: Core uzima u obzir psihološku i socijalnu spremnost učenika. Gradi se od konkretnih iskustava do apstraktnijih razumijevanja. Jezgra opisuje prirodoslovni jezik koji bi učenici trebali koristiti koji je primjeren njihovoj razini razreda. Opsežniji vokabular ne treba isticati. U prošlosti su mnogi odgajatelji možda pogrešno mislili da učenici razumiju apstraktne pojmove (kao što je priroda atoma) jer su ponavljali odgovarajuća imena i rječnik (kao što su "elektron" i "neutron"). Jezgra se odupire iskušenju da opiše apstraktne koncepte na neprikladnim razinama razreda, radije se usredotočuje na pružanje iskustava s konceptima koje učenici mogu istražiti i razumjeti u dubini kako bi izgradili temelj za buduće znanstveno učenje.

Potiče dobre nastavne prakse: Nemoguće je ostvariti punu namjeru Srži predavanjima i da studenti čitaju iz udžbenika. Znanstvena jezgra naglašava upite studenata. Vještine znanstvenog procesa središnje su u svakom standardu. Dobra znanost potiče učenike na stjecanje znanja bavljenjem prirodom: promatranjem, ispitivanjem, istraživanjem, stvaranjem i testiranjem hipoteza, uspoređivanjem predviđanja, evaluacijom podataka i priopćavanjem zaključaka. Core je osmišljen kako bi potaknuo nastavu s učenicima koji rade u kooperativnim grupama. Nastava bi trebala povezati nastavu sa svakodnevnim životom učenika. Core usmjerava iskustvenu nastavu znanosti za sve učenike, a ne samo za one koji su tradicionalno uspjeli u nastavi prirodoslovlja.

Sveobuhvatan: Znanstvena jezgra ne pokriva sve teme koje su tradicionalno bile u nastavnom planu i programu prirodoslovlja, ali pruža sveobuhvatnu pozadinu u znanosti. Naglašavajući dubinu, a ne širinu, Core nastoji osnažiti učenike umjesto da ih zastraši zbirkom izoliranih i zaboravljivih činjenica. Učitelji mogu slobodno dodavati povezane koncepte i vještine, ali se od njih očekuje da podučavaju sve standarde i ciljeve navedene u Jezgri za njihovu razinu razreda.

Korisno i relevantno: Ovaj se kurikulum izravno odnosi na potrebe i interese učenika. Utemeljen je u prirodnom svijetu u kojem živimo. Relevantnost znanosti za druge poduhvate omogućuje učenicima da prenesu vještine stečene nastavom prirodoslovlja u druge školske predmete iu svoje živote izvan učionice.

Potiče dobre prakse ocjenjivanja: postignuće učenika u skladu sa standardima i ciljevima u ovoj Jezgri najbolje se procjenjuje korištenjem različitih instrumenata ocjenjivanja. Svrha ocjenjivanja treba biti jasna učitelju dok se planira, provodi i evaluira. Testovi uspješnosti posebno su prikladni za ocjenjivanje studentskog ovladavanja znanstvenim procesima i vještina rješavanja problema. Učitelji bi trebali koristiti različite pristupe ocjenjivanja u učionici u kombinaciji sa standardnim instrumentima ocjenjivanja kako bi informirali svoje podučavanje. Promatranje učenika uključenih u prirodoslovne aktivnosti vrlo je preporučljivo kao način procjene vještina učenika kao i stavova u znanosti. Priroda pitanja koja postavljaju studenti daje važan dokaz o razumijevanju i interesu učenika za znanost.

Osnovni kurikulum biologije ima dva primarna cilja: (1) učenici će cijeniti i koristiti znanost kao proces stjecanja znanja na temelju vidljivih dokaza i (2) radoznalost učenika će se održavati dok razvijaju i usavršavaju sposobnosti povezane sa znanstvenim istraživanjem. .

Tema
Biološka jezgra ima tri glavna koncepta za fokus nastave: (1) strukture u svim živim bićima nastaju kao rezultat nužnih funkcija. (2) Interakcije organizama u okolišu određuju se biotičkim i abiotičkim sastavnicama okoliša. (3) Evolucija vrsta događa se tijekom vremena i povezana je s okolišem u kojem vrsta živi.

Upit
Studenti biologije trebali bi osmišljavati i izvoditi eksperimente te vrednovati istraživanje kao temeljni znanstveni proces. Treba ih poticati da zadrže otvoren i propitujući um, da postavljaju vlastita pitanja o objektima, događajima, procesima i rezultatima. Trebali bi imati priliku planirati i provoditi vlastite eksperimente, te doći do vlastitih zaključaka dok čitaju, promatraju, uspoređuju, opisuju, zaključuju i donose zaključke. Rezultate njihovih eksperimenata treba usporediti radi razumnosti s više izvora informacija. Treba ih poticati da koriste rasuđivanje dok primjenjuju biološke koncepte na svoje živote.

Dobra prirodoslovna nastava zahtijeva praktična znanstvena istraživanja u kojima je ispitivanje učenika važan cilj. Učitelji bi trebali pružiti priliku svim učenicima da iskuse mnoge stvari. Učenici bi trebali istražiti žive organizme iz svakog kraljevstva. Laboratorijska istraživanja trebaju biti česte i značajne komponente nastave biologije. Učenici bi trebali uživati ​​u znanosti kao procesu otkrivanja i razumijevanja prirodnog svijeta.

Relevantnost
Biologija Temeljni koncepti trebaju biti integrirani s konceptima i vještinama iz drugih područja kurikuluma. Vještine čitanja, pisanja i matematike treba naglasiti kao sastavni dio nastave prirodoslovlja. Osobna važnost znanosti u životima učenika važan je dio pomaganja učenicima da vrednuju znanost i treba je naglasiti na razini ovog razreda. Razvijanje učeničkih vještina pisanja u prirodoslovlju trebao bi biti važan dio prirodoslovne nastave u biologiji. Učenici bi trebali redovito pisati opise svojih zapažanja i eksperimenata. Laboratorijski časopisi učinkovit su način da se naglasi važnost pisanja u znanosti.

Pružanje mogućnosti studentima da steknu uvid u karijere vezane za prirodoslovlje doprinosi relevantnosti znanstvenog učenja. Biologija studentima pruža priliku da istraže karijere u genetici, biotehnologiji, upravljanju divljim životinjama, znanosti o okolišu i mnogim područjima medicine.

Lik
Vrijednost poštenja, integriteta, samodiscipline, poštovanja, odgovornosti, točnosti, pouzdanosti, ljubaznosti, suradnje, obzirnosti i timskog rada treba biti naglašena kao sastavni dio znanstvenog učenja. Oni se odnose na brigu o živim bićima, sigurnost i brigu za sebe i druge te brigu o okolišu. Iskrenost u svim aspektima istraživanja, eksperimentiranja, prikupljanja podataka i izvješćivanja bitna je komponenta znanosti.

Nastavni resursi
Ova jezgra je dizajnirana uz pomoć American Association for the Advancement of Science Projekt 2061: mjerila za znanstvenu pismenost i Nacionalne akademije znanosti Nacionalni standardi znanstvenog obrazovanja kao vodiči za određivanje odgovarajućeg sadržaja i vještina.

Sigurnosne mjere
Praktična priroda učenja prirodoslovlja povećava potrebu za učiteljima da koriste odgovarajuće mjere opreza u učionici i na terenu. Pravilno rukovanje i odlaganje kemikalija ključno je za sigurnu učionicu. Kemija opisana u biologiji može se postići korištenjem sigurnih kemikalija za kućanstvo i mikrokemijskih tehnika. Važno je da svi učenici razumiju pravila za sigurnu učionicu.

Prikladna uporaba živih bića u prirodoslovnoj učionici
Važno je održavati sigurno, humano okruženje za životinje u učionici. Aktivnosti na terenu trebaju biti dobro osmišljene i koristiti prikladne i sigurne prakse. Zbirke učenika treba raditi pod vodstvom nastavnika s pažnjom na utjecaj na okoliš. Broj i veličinu uzoraka uzetih za zbirke treba uzeti u obzir u svjetlu obrazovne koristi. Neke organizme ne treba uzimati iz okoliša, već ih treba promatrati i opisivati ​​pomoću fotografija, crteža ili pisanih opisa koji će biti uključeni u zbirku učenika. Učitelji se moraju pridržavati objavljenih smjernica za pravilnu uporabu životinja, opreme i kemikalija u učionici. Ove smjernice dostupne su na početnoj stranici Utah Science.

Najvažniji cilj
Nastava prirodoslovlja trebala bi njegovati i graditi učeničku radoznalost i osjećaj čuđenja. Učinkovita prirodoslovna pouka uključuje učenike u ugodna iskustva učenja. Nastava prirodoslovlja trebala bi biti jednako uzbudljivo iskustvo za učenika kao što je otvaranje stijene i uočavanje fosila, praćenje i tumačenje rodovnika ili promatranje utjecaja neke kemikalije na otkucaje srca dafnije. Znanost nije samo za one koji su tradicionalno uspjeli u ovoj temi, a nije samo za one koji će odabrati karijere vezane za znanost. U svijetu brzog širenja znanja i tehnologije, svi učenici moraju steći vještine koje će im trebati da razumiju i funkcioniraju odgovorno i uspješno u svijetu. Core pruža vještine u kontekstu koji studentima omogućuje da iskuse radost bavljenja znanošću.

Predviđeni ishodi učenja za znanost o zemaljskim sustavima, biologiju, kemiju i fiziku

Namjeravani ishodi učenja (ILO) opisuju vještine i stavove koje bi učenici trebali naučiti kao rezultat nastave prirodoslovlja. Oni su bitan dio znanstvenog jezgra kurikuluma i nastavnicima pružaju standard za evaluaciju učenja učenika u prirodoslovlju. Nastava bi trebala uključivati ​​značajna znanstvena iskustva koja dovode do razumijevanja učenika koristeći ILO.

Glavna namjera nastave prirodoslovlja u Utahu je da će učenici cijeniti i koristiti znanost kao proces stjecanja znanja na temelju vidljivih dokaza.

Do kraja nastave prirodoslovlja u srednjoj školi učenici će moći:

  1. Koristite znanstveni proces i vještine razmišljanja
    1. Promatrajte objekte, događaje i obrasce i bilježite i kvalitativne i kvantitativne informacije.
    2. Koristite usporedbe kako biste lakše razumjeli opažanja i pojave.
    3. Procijenite, sortirajte i slijedite podatke prema zadanim kriterijima.
    4. Odaberite i koristite odgovarajuće tehnološke instrumente za prikupljanje i analizu podataka.
    5. Planirati i provoditi eksperimente u kojima učenici mogu:
      • Identificirajte problem.
      • Formulirajte istraživačka pitanja i hipoteze.
      • Predvidjeti rezultate istraživanja na temelju prethodnih podataka.
      • Identificirajte varijable i opišite odnose među njima.
      • Planirajte postupke za kontrolu nezavisnih varijabli.
      • Prikupite podatke o ovisnim varijablama.
      • Odaberite odgovarajući format (npr. grafikon, grafikon, dijagram) i upotrijebite ga za sažetak dobivenih podataka.
      • Analizirajte podatke, provjerite njihovu točnost i izradite razumne zaključke.
      • Pripremiti pismena i usmena izvješća o istragama.
    6. Razlikovati činjenične izjave i zaključke.
    7. Razviti i koristiti klasifikacijske sustave.
    8. Izradite modele, simulacije i metafore za opisivanje i objašnjenje prirodnih fenomena.
    9. Koristite matematiku kao preciznu metodu za prikaz odnosa.
    10. Formirajte alternativne hipoteze za objašnjenje problema.
    1. Dobrovoljno čitajte i proučavajte knjige i druge materijale o znanosti.
    2. Postavljajte pitanja o objektima, događajima i procesima na koja se može odgovoriti znanstvenim istraživanjem.
    3. Održavajte otvoren i propitujući um prema idejama i alternativnim stajalištima.
    4. Prihvatite odgovornost za aktivno pomaganje u rješavanju društvenih, etičkih i ekoloških problema povezanih sa znanošću i tehnologijom.
    5. Procijenite znanstveno povezane tvrdnje u odnosu na dostupne dokaze.
    6. Odbaciti pseudoznanost kao izvor znanstvene spoznaje.
    1. Znati i objasniti znanstvene informacije određene za predmet koji se proučava.
    2. Razlikujte primjere i ne-primjere pojmova koji su poučavani.
    3. Primijeniti načela i koncepte znanosti kako bi objasnili različite pojave.
    4. Riješite probleme primjenom znanstvenih principa i postupaka.
    1. Navedite relevantne podatke koji podržavaju njihove zaključke i zaključke.
    2. Koristite precizan znanstveni jezik u usmenoj i pisanoj komunikaciji.
    3. Koristite pravilan engleski u usmenim i pisanim izvještajima.
    4. Koristite referentne izvore za dobivanje informacija i citirajte izvore.
    5. Koristite matematički jezik i razmišljanje za prenošenje informacija.
    1. Navedite primjere kako znanost utječe na ljudski život.
    2. Navedite primjere kako je tehnološki napredak utjecao na napredak znanosti i kako je znanost utjecala na napredak tehnologije.
    3. Razumjeti kumulativnu prirodu znanstvenog znanja.
    4. Prepoznajte doprinose znanstvenom znanju koje su dale i žene i muškarci.
    1. Znanost je način saznanja koji koriste mnogi ljudi, a ne samo znanstvenici.
    2. Shvatite da znanstvena istraživanja koriste različite metode i ne koriste uvijek isti skup postupaka, shvatite da ne postoji samo jedna "znanstvena metoda."
    3. Znanstvena otkrića temelje se na dokazima.
    4. Shvatite da su znanstveni zaključci probni i stoga nikad konačni. Shvaćanja temeljena na ovim zaključcima podložna su reviziji u svjetlu novih dokaza.
    5. Shvatite da se znanstveni zaključci temelje na pretpostavci da prirodni zakoni danas djeluju kao i u prošlosti i da će tako nastaviti i u budućnosti.
    6. Shvatite upotrebu izraza "theory" u znanosti i da znanstvena zajednica provjerava svaku teoriju prije nego što bude prihvaćena. Ako se otkriju novi dokazi koje teorija ne prihvaća, teorija se općenito modificira u svjetlu ovih novih dokaza.
    7. Shvatite da su različite znanstvene discipline međusobno povezane i da dijele zajednička pravila dokaza za objašnjenje pojava u prirodnom svijetu.
    8. Shvatite da znanstveno istraživanje karakterizira zajednički skup vrijednosti koje uključuju logično razmišljanje, preciznost, otvorenost, objektivnost, skepticizam, ponovljivost rezultata te iskreno i etičko izvještavanje o nalazima. Ove vrijednosti funkcioniraju kao kriteriji u razlikovanju između znanosti i neznanosti.
    9. Shvatite da znanost i tehnologija mogu pokrenuti etička pitanja za koja znanost sama po sebi ne nudi rješenja.

    Temeljni standardi tečaja

    Standard 1
    Učenici će razumjeti da živi organizmi u interakciji jedni s drugima i svojim okolišem.

    Cilj 1
    Sažmite kako energija teče kroz ekosustav.

    1. Rasporedite komponente prehrambenog lanca prema protoku energije.
    2. Usporedite količinu energije u koracima energetske piramide.
    3. Opišite strategije koje koriste organizmi za uravnoteženje energije utrošene na dobivanje hrane s energijom dobivenom hranom (npr. migracija u područja sezonskog obilja, promjena vrste plijena na temelju dostupnosti, hibernacije ili mirovanja).
    4. Usporedite relativnu izlaznu energiju koju organizam troši na dobivanje hrane s energijom dobivenom hranom (npr. kolibri - energija koja se troši lebdeći na cvijetu u usporedbi s količinom energije dobivenom od nektara, kojot - koji juri miševe s energijom dobivenom od hvatanje jednog, energija koja se troši na migraciju ptica na mjesto sa sezonskim obiljem u usporedbi s energijom dobivenom boravkom u hladnoj klimi s ograničenom hranom).
    5. Istražite proizvodnju hrane u različitim dijelovima svijeta (npr. industrijalizirana društva’ veća upotreba fosilnih goriva u proizvodnji hrane, ljudsko zdravlje povezano s prehrambenim proizvodima).

    Cilj 2
    Objasniti odnose između kruženja tvari i organizama.

    1. Koristite dijagrame za praćenje kretanja tvari kroz ciklus (tj. ugljik, kisik, dušik, voda) u raznim biološkim zajednicama i ekosustavima.
    2. Objasnite kako je voda ograničavajući čimbenik u raznim ekosustavima.
    3. Razlikujte zaključke i dokaze u novinama, časopisima, časopisima ili internetskim člancima koji se bave pitanjem vezanim uz ljudski utjecaj na cikluse tvari u ekosustavu i odredite pristranost u članku.
    4. Procijenite utjecaj osobnih izbora u odnosu na kruženje tvari unutar ekosustava (npr. utjecaj automobila na ciklus ugljika, utjecaj na odlagališta prerađene i pakirane hrane).

    Cilj 3
    Opišite kako interakcije između organizama i njihovog okoliša pomažu u oblikovanju ekosustava.

    1. Kategorizirajte odnose među živim bićima prema grabežljivac-plijen, natjecanje i simbiozu.
    2. Formulirajte i testirajte hipotezu specifičnu za učinak promjene jedne varijable na drugu u malom ekosustavu.
    3. Koristite podatke za tumačenje interakcija između biotičkih i abiotskih čimbenika (npr. pH, temperatura, oborine, populacije, raznolikost) unutar ekosustava.
    4. Istražite ekosustav korištenjem znanstvenih metoda kako biste prikupili kvantitativne i kvalitativne podatke koji detaljno opisuju ekosustav.
    5. Istražite i procijenite lokalne i globalne prakse koje utječu na ekosustave.

    Standard 2
    Učenici će razumjeti da se svi organizmi sastoje od jedne ili više stanica koje su izgrađene od molekula, potječu od već postojećih stanica i obavljaju životne funkcije.

    Cilj 1
    Opišite temeljnu kemiju živih stanica.

    1. Navedite glavne kemijske elemente u stanicama (tj. ugljik, vodik, dušik, kisik, fosfor, sumpor, elementi u tragovima).
    2. Identificirajte funkciju četiri glavne makromolekule (tj. ugljikohidrati, proteini, lipidi, nukleinske kiseline).
    3. Objasnite kako svojstva vode (npr. kohezija, prianjanje, toplinski kapacitet, svojstva otapala) doprinose održavanju stanica i živih organizama.
    4. Objasniti ulogu enzima u kemiji stanica.

    Cilj 2
    Opišite tijek energije i tvari u staničnoj funkciji.

    1. Razlikovati autotrofne i heterotrofne stanice.
    2. Ilustrirajte kruženje tvari i protok energije fotosintezom (npr. korištenjem svjetlosne energije za kombiniranje CO2 i H2O za proizvodnju kisika i šećera) i disanja (npr. oslobađanjem energije iz šećera i O2 za proizvodnju CO2 i H2O).
    3. Izmjerite proizvodnju jednog ili više proizvoda fotosinteze ili disanja.

    Cilj 3
    Istražiti građu i funkciju stanica i staničnih dijelova.

    1. Objasnite kako se stanice dijele od postojećih stanica.
    2. Opišite staničnu teoriju i povežite prirodu znanosti s razvojem stanične teorije (npr. izgrađena na prethodnom znanju, korištenje sve sofisticiranije tehnologije).
    3. Opišite kako transport materijala u i iz stanica omogućuje stanicama održavanje homeostaze (tj. osmoza, difuzija, aktivni transport).
    4. Opišite odnos između organela u stanici i funkcija te stanice.
    5. Eksperimentirajte s mikroorganizmima i/ili biljkama kako biste istražili rast i razmnožavanje.

    Standard 3
    Učenici će razumjeti odnos strukture i funkcije organa i organskih sustava.

    Cilj 1
    Opišite građu i funkciju organa.

    1. Dijagram i označavanje strukture primarnih komponenti reprezentativnih organa u biljkama i životinjama (npr. srce - mišićno tkivo, zalisci i komore pluća - dušnik, bronhija, list alveola - vene, stabljika puči - ksilem, floem, korijen kambija - vrh, produljenje, dlačice koža - slojevi, žlijezde znojnice, lojne žlijezde, folikuli dlake jajnici - jajne stanice, folikuli, žuto tijelo).
    2. Opišite funkciju različitih organa (npr. srce, pluća, koža, list, stabljika, korijen, jajnik).
    3. Povezati građu organa s funkcijom organa.
    4. Usporedite građu i funkciju organa u jednom organizmu sa strukturom i funkcijom organa u drugom organizmu.
    5. Istraživanje i izvješće o tehnološkom razvoju u vezi s organima.

    Cilj 2
    Opišite odnos strukture i funkcije organskih sustava u biljkama i životinjama.

    1. Povezati funkciju organa s funkcijom organskog sustava.
    2. Opišite strukturu i funkciju različitih organskih sustava (tj. probava, disanje, cirkulacija, zaštita i podrška, živčani) i kako ti sustavi doprinose homeostazi organizma.
    3. Ispitajte odnose organskih sustava unutar organizma (npr. disanje do cirkulacije, listovi do korijena) i opišite odnos strukture i funkcije u odnosu.
    4. Povezati tkiva koja čine organe sa strukturom i funkcijom organa.
    5. Usporedite strukturu i funkciju organskih sustava u jednom organizmu sa strukturom i funkcijom u drugom organizmu (npr. probavni sustav piletine do ovce, reproduktivni sustav paprati do breskve).

    Postoje predvidljivi obrasci nasljeđivanja. Seksualno razmnožavanje povećava genetsku varijabilnost vrste. Aseksualna reprodukcija daje potomstvo koje ima isti genetski kod kao i roditelj.

    Standard 4
    Učenici će razumjeti da se genetske informacije kodirane u DNK prenose s roditelja na potomstvo spolnim i aseksualnim razmnožavanjem. Osnovna struktura DNK je ista u svim živim bićima. Promjene u DNK mogu promijeniti genetsku ekspresiju.

    Cilj 1
    Usporedite spolno i aseksualno razmnožavanje.

    1. Objasniti značaj mejoze i oplodnje u genetskoj varijaciji.
    2. Usporedite prednosti/nedostatke spolnog i aseksualnog razmnožavanja s preživljavanjem vrsta.
    3. Formulirati, braniti i podržavati perspektivu bioetičkog pitanja povezanog s namjernim ili nenamjernim kromosomskim mutacijama.

    Cilj 2
    Predvidjeti i protumačiti obrasce nasljeđivanja kod spolno razmnožavajućih organizama.

    1. Objasnite Mendelove zakone segregacije i neovisnog asortimana i njihovu ulogu u genetskom nasljeđu.
    2. Demonstrirajte moguće rezultate rekombinacije u organizmima koji se spolno razmnožavaju koristeći jedan ili dva para kontrastnih osobina u sljedećim križanjima: dominantnost/recesivna, nepotpuna dominacija, kodominacija i spolno vezana svojstva.
    3. Povežite Mendelova načela sa suvremenom praksom uzgoja biljaka i životinja.
    4. Analizirati bioetička pitanja i razmotriti ulogu znanosti u određivanju javne politike.

    Cilj 3
    Objasnite kako su struktura i replikacija DNK bitni za nasljeđe i sintezu proteina.

    1. Use a model to describe the structure of DNA.
    2. Explain the importance of DNA replication in cell reproduction.
    3. Summarize how genetic information encoded in DNA provides instructions for assembling protein molecules.
    4. Describe how mutations may affect genetic expression and cite examples of mutagens.
    5. Relate the historical events that lead to our present understanding of DNA to the cumulative nature of science knowledge and technology.
    6. Research, report, and debate genetic technologies that may improve the quality of life (e.g., genetic engineering, cloning, gene splicing).

    Standard 5
    Students will understand that biological diversity is a result of evolutionary processes.

    Objective 1
    Relate principles of evolution to biological diversity.

    1. Describe the effects of environmental factors on natural selection.
    2. Relate genetic variability to a species’ potential for adaptation to a changing environment.
    3. Relate reproductive isolation to speciation.
    4. Compare selective breeding to natural selection and relate the differences to agricultural practices.

    Cilj 2
    Cite evidence for changes in populations over time and use concepts of evolution to explain these changes.

    1. Cite evidence that supports biological evolution over time (e.g., geologic and fossil records, chemical mechanisms, DNA structural similarities, homologous and vestigial structures).
    2. Identify the role of mutation and recombination in evolution.
    3. Relate the nature of science to the historical development of the theory of evolution.
    4. Distinguish between observations and inferences in making interpretations related to evolution (e.g., observed similarities and differences in the beaks of Galapagos finches leads to the inference that they evolved from a common ancestor observed similarities and differences in the structures of birds and reptiles leads to the inference that birds evolved from reptiles).
    5. Review a scientific article and identify the research methods used to gather evidence that documents the evolution of a species.

    Cilj 3
    Classify organisms into a hierarchy of groups based on similarities that reflect their evolutionary relationships.

    1. Classify organisms using a classification tool such as a key or field guide.
    2. Generalize criteria used for classification of organisms (e.g., dichotomy, structure, broad to specific).
    3. Explain how evolutionary relationships are related to classification systems.
    4. Justify the ongoing changes to classification schemes used in biology.

    These materials have been produced by and for the teachers of the State of Utah. Copies of these materials may be freely reproduced for teacher and classroom use. When distributing these materials, credit should be given to Utah State Board of Education. These materials may not be published, in whole or part, or in any other format, without the written permission of the Utah State Board of Education, 250 East 500 South, PO Box 144200, Salt Lake City, Utah 84114-4200.


    1.3: The Structure of DNA - Biology

    This page, looking at the structure of DNA, is the first in a sequence of pages leading on to how DNA replicates (makes copies of) itself, and then to how information stored in DNA is used to make protein molecules. This material is aimed at 16 - 18 year old kemija studentima. If you are interested in this from a biological or biochemical point of view, you may find these pages a useful introduction before you get more information somewhere else.

    Bilješka: If you are doing biology or biochemistry and are interested in more detail you can download a very useful pdf file about DNA from the Biochemical Society.

    Chemistry students at UK A level (or its various equivalents) should ne waste time on this. The booklet is written for A level biology students, and goes into far more detail than you will need for chemistry purposes.

    A quick look at the whole structure of DNA

    These days, most people know about DNA as a complex molecule which carries the genetic code. Most will also have heard of the famous double helix.

    I'm going to start with a diagram of the whole structure, and then take it apart to see how it all fits together. The diagram shows a tiny bit of a DNA double helix.

    Bilješka: This diagram comes from the US National Library of Medicine. You can see it in its original context by following this link if you are interested.

    Normally I prefer to draw my own diagrams, but my drawing software isn't sophisticated enough to produce convincing twisted "ribbons".

    Exploring a DNA chain

    The sugars in the backbone

    The backbone of DNA is based on a repeated pattern of a sugar group and a phosphate group. The full name of DNA, deoxyribonucleic acid, gives you the name of the sugar present - deoxyribose.

    Deoxyribose is a modified form of another sugar called ribose. I'm going to give you the structure of that first, because you will need it later anyway. Ribose is the sugar in the backbone of RNA, ribonucleic acid.

    This diagram misses out the carbon atoms in the ring for clarity. Each of the four corners where there isn't an atom shown has a carbon atom.

    The heavier lines are coming out of the screen or paper towards you. In other words, you are looking at the molecule from a bit above the plane of the ring.

    So that's ribose. Deoxyribose, as the name might suggest, is ribose which has lost an oxygen atom - "de-oxy".

    The only other thing you need to know about deoxyribose (or ribose, for that matter) is how the carbon atoms in the ring are numbered.

    The carbon atom to the right of the oxygen as we have drawn the ring is given the number 1, and then you work around to the carbon on the CH2OH side group which is number 5.

    You will notice that each of the numbers has a small dash by it - 3' or 5', for example. If you just had ribose or deoxyribose on its own, that wouldn't be necessary, but in DNA and RNA these sugars are attached to other ring compounds. The carbons in the sugars are given the little dashes so that they can be distinguished from any numbers given to atoms in the other rings.

    You read 3' or 5' as "3-prime" or "5-prime".

    Attaching a phosphate group

    The other repeating part of the DNA backbone is a phosphate group. A phosphate group is attached to the sugar molecule in place of the -OH group on the 5' carbon.

    Bilješka: You may find other versions of this with varying degrees of ionisation. You may find a hydrogen attached instead of having a negative charge on one of the oxygens, or the hydrogen removed from the top -OH group to leave a negative ion there as well.

    I don't want to get bogged down in this. The version I am using is fine for chemistry purposes, and will make it easy to see how the DNA backbone is put together. We are soon going to simplify all this down anyway!

    Attaching a base and making a nukleotida

    The final piece that we need to add to this structure before we can build a DNA strand is one of four complicated organic bases. In DNA, these bases are cytosine (C), thymine (T), adenine (A) i guanine (G).

    Bilješka: These are called "bases" because that is exactly what they are in chemical terms. They have lone pairs on nitrogens and so can act as electron pair donors (or accept hydrogen ions, if you prefer the simpler definition). This isn't particularly relevant to their function in DNA, but they are always referred to as bases anyway.

    These bases attach in place of the -OH group on the 1' carbon atom in the sugar ring.

    What we have produced is known as a nukleotida.

    We now need a quick look at the four bases. If you need these in a chemistry exam at this level, the structures will almost certainly be given to you.

    Here are their structures:

    The nitrogen and hydrogen atoms shown in blue on each molecule show where these molecules join on to the deoxyribose. In each case, the hydrogen is lost together with the -OH group on the 1' carbon atom of the sugar. This is a condensation reaction - two molecules joining together with the loss of a small one (not necessarily water).

    For example, here is what the nucleotide containing cytosine would look like:

    Bilješka: I've flipped the cytosine horizontally (compared with the structure of cytosine I've given previously) so that it fits better into the diagram. You must be prepared to rotate or flip these structures if necessary.

    Joining the nucleotides into a DNA strand

    A DNA strand is simply a string of nucleotides joined together. I can show how this happens perfectly well by going back to a simpler diagram and not worrying about the structure of the bases.

    The phosphate group on one nucleotide links to the 3' carbon atom on the sugar of another one. In the process, a molecule of water is lost - another condensation reaction.

    . . . and you can continue to add more nucleotides in the same way to build up the DNA chain.

    Now we can simplify all this down to the bare essentials!

    Bilješka: You will notice that I have drawn the P-O bonds attaching to the two sugar molecules opposite each other in the diagram above. You will also find diagrams where they are drawn at right angles to each other. Which is right?

    Both are right and, equally, both are misleading! The shape of the bonds around the phosphorus atom is tetrahedral, and all of the bonds are at approximately 109° to each other. Whichever way you choose to draw this in 2-dimensions on paper, it still represents the same molecule in reality.

    To take a simpler example, if you draw a structural formula for CH2Cl2 using simple bond notation, you could equally well draw the chlorine atoms at right angles to each other or opposite each other. The molecule would still be exactly the same. This is one of the things you had to learn when you first started drawing structures for organic molecules. If you still aren't sure about this, look again at the page about drawing organic molecules.

    Building a DNA chain concentrating on the essentials

    What matters in DNA is the sequence the four bases take up in the chain. We aren't particularly interested in the backbone, so we can simplify that down. For the moment, we can simplify the precise structures of the bases as well.

    We can build the chain based on this fairly obvious simplification:

    There is only one possible point of confusion here - and that relates to how the phosphate group, P, is attached to the sugar ring. Notice that it is joined via dva lines with an angle between them.

    By convention, if you draw lines like this, there is a carbon atom where these two lines join. That is the carbon atom in the CH2 group if you refer back to a previous diagram. If you had tried to attach the phosphate to the ring by a single straight line, that CH2 group would have got lost!

    Joining up lots of these gives you a part of a DNA chain. The diagram below is a bit from the middle of a chain. Notice that the individual bases have been identified by the first letters of the base names. (A = adenine, etc). Notice also that there are two different sizes of base. Adenine and guanine are bigger because they both have two rings. Cytosine and thymine only have one ring each.

    If the top of this segment was the end of the chain, then the phosphate group would have an -OH group attached to the spare bond rather than another sugar ring.

    Similarly, if the bottom of this segment of chain was the end, then the spare bond at the bottom would also be to an -OH group on the deoxyribose ring.

    Joining the two DNA chains together

    The importance of "base pairs"

    Have another look at the diagram we started from:

    If you look at this carefully, you will see that an adenine on one chain is always paired with a thymine on the second chain. And a guanine on one chain is always paired with a cytosine on the other one.

    So how exactly does this work?

    The first thing to notice is that a smaller base is always paired with a bigger one. The effect of this is to keep the two chains at a fixed distance from each other all the way along.

    But, more than this, the pairing has to be točno . . .

    adenine (A) pairs with thymine (T)

    guanine (G) pairs with cytosine (C).

    That is because these particular pairs fit exactly to form very effective hydrogen bonds with each other. It is these hydrogen bonds which hold the two chains together.

    The base pairs fit together as follows.

    If you try any other combination of base pairs, they won't fit!

    Bilješka: If the structures confuse you at first sight, it is because the molecules have had to be turned around from the way they have been drawn above in order to make them fit. Be sure that you understand how to do that. As long as you were given the structures of the bases, you could be asked to show how they hydrogen bond - and that would include showing the lone pairs and polarity of the important atoms.

    If hydrogen bonding worries you, follow this link for detailed explanations. Use the BACK button on your browser to return here later.

    A final structure for DNA showing the important bits

    Bilješka: You might have noticed that I have shorten the chains by one base pair compared with the previous diagram. There isn't any sophisticated reason for this. The diagram just got a little bit too big for my normal page width, and it was a lot easier to just chop a bit off the bottom than rework all my previous diagrams to make them slightly smaller! This diagram only represents a tiny bit of a DNA molecule anyway.

    Notice that the two chains run in opposite directions, and the right-hand chain is essentially upside-down. You will also notice that I have labelled the ends of these bits of chain with 3' and 5'.

    If you followed the left-hand chain to its very end at the top, you would have a phosphate group attached to the 5' carbon in the deoxyribose ring. If you followed it all the way to the other end, you would have an -OH group attached to the 3' carbon.

    In the second chain, the top end has a 3' carbon, and the bottom end a 5'.

    This 5' and 3' notation becomes important when we start talking about the genetic code and genes. The genetic code in genes is always written in the 5' to 3' direction along a chain.

    It is also important when we take a very simplified look at how DNA makes copies of itself on the next page . . .

    Pitanja za testiranje vašeg razumijevanja

    Ako je ovo prvi skup pitanja koje ste postavili, pročitajte uvodnu stranicu prije nego što počnete. Morat ćete upotrijebiti GUMB NAZAD na svom pregledniku da biste se nakon toga vratili ovdje.


    What is DNA Polymerase 3

    DNA polymerase 3 is the main enzyme involved in prokaryotic DNA replication. DNA polymerase 3 possesses 5’ to 3’ polymerization activity where new nucleotides are added to the growing chain at its 3’ end. The enzyme aids the base pairing of incoming nucleotides with the template strand. The other function of DNA polymerase 3 is proofreading the replicated DNA. DNA polymerase 3 possess 3’ to 5’ exonuclease activity. Hence, this enzyme reads the just added nucleotides, and if there is any mismatch with the template strand, it will be removed and resynthesized. Therefore, DNA polymerase 3 is important in maintaining the stability of the genome.

    Figure 2: DNA polymerase 3

    DNA polymerase 3 holoenzymes is composed of ten subunits, which are arranged into two DNA polymerases. The α subunit is the catalytic subunit. The ε subunit has 3’ to 5’ proofreading activity. The θ subunit has an unknown function. The α subunit is encoded by the dnaE gene. The ε and θ subunits are encoded by the dnaQ and holE genes. The structure of the DNA polymerase 3 is shown in slika 2.


    3.5.4 Explain the process of translation, leading to polypeptide formation.

    Translation is the process through which proteins are synthesized. It uses ribosomes, messenger RNA which is composed of codons and transfer RNA which has a triplet of bases called the anticodon. The first stage of translation is the binding of messenger RNA to the small subunit of the ribosome. The transfer RNA&rsquos have a specific amino acid attached to them which corresponds to their anticodons. A transfer RNA molecule will bind to the ribosome however it&rsquos anticodon must match the codon on the messenger RNA. This is done through complementary base pairing. These two form a hydrogen bond together. Another transfer RNA molecule then bonds. Two transfer RNA molecules can bind at once. Then the two amino acids on the two transfer RNA molecules form a peptide bond. The first transfer RNA then detaches from the ribosome and the second one takes it&rsquos place.The ribosome moves along the messenger RNA to the next codon so that another transfer RNA can bind. Again, a peptide bond is formed between the amino acids and this process continues. This forms a polypeptide chain and is the basis of protein synthesis.


    Struktura nukleotida

    Nucleotide structure is simple, but the structure they can form together is complex. Below is an image of DNA. This molecule consists of two strands which wrap around each other, forming vodikove veze in the middle of the structure for support. Each nucleotide within has a specific structure which enables this formation.

    Nitrogenous base

    The nitrogenous base is the central information carrying part of the nucleotide structure. These molecules, which have different exposed functional groups, have differing abilities to interact with each other. As in the image, the idea arrangement is the maximum amount of hydrogen bonds between nucleotides involved. Because of the structure of the nucleotide, only a certain nucleotide can interact with other. The image above shows thymine bonding to adenine, and guanine bonding to cytosine. This is the proper and typical arrangement.

    This even formation causes a twist in the structure, and is smooth if there are no errors. One of the ways proteins are able to repair damaged DNA is that they can bind to uneven spots within the structure. Uneven spots are created when hydrogen bonding does not occur between the opposing nucleotide molecules. The protein will cut out one nucleotide, and replace it with another. The duplicate nature of the genetic strands ensures that errors like this can be corrected with a high degree of accuracy.

    Sugar

    The sugar, with its exposed oxygen, can bond with the phosphate group of the next molecule. They then form a bond, which becomes the sugar-phosphate backbone. This structure adds rigidity to the structure, as the covalent bonds they form are much stronger than the hydrogen bonds between the two strands. When proteins come to process and transpose the DNA, they do so by separating the strands and reading only one side. When they pass on, the strands of genetic material comes back together, driven by the attraction between the opposing nucleotide bases. The sugar-phosphate backbone stays connected the whole time.

    Phosphate Group

    The last part of nucleotide structure, the phosphate group, is probably familiar from another important molecule ATP. Adenosine triphosphate, or ATP, is the energy molecule that most life on Earth relies upon to store and transfer energy between reactions. ATP contains three phosphate groups, which can store a lot of energy in their bonds. Unlike ATP, the bonds formed within a nucleotide are known as fosfodiesterske veze, because they happen between the phosphate group and the sugar molecule.

    During DNA replication, an enzyme known as DNA polimeraza assembles the correct nucleotide bases, and begins organizing them against the chain it is reading. Another protein, DNA ligaza, finished the job by creating the phosphodiester bond between the sugar molecule of one base and the phosphate group of the next. This creates the backbone of a new genetic molecule, able to be passed to the next generation. DNA and RNA contain all the genetic information necessary for cells to function.


    Fiziologija čovjeka

    Homeostasis and Negative Feedback - Concepts and Breathing Experiments (revised, June, 2019)

    This minds-on, hands-on activity begins with analysis and discussion questions that develop student understanding of homeostasis, negative feedback, and positive feedback. Then, students carry out a breathing experiment and develop a negative feedback interpretation of observed changes in breathing questions about cellular respiration and the circulatory and respiratory systems help the students to develop their negative feedback model. In an optional final section, each student group formulates a question or hypothesis concerning homeostasis and changes in breathing they design a relevant experimental investigation, carry it out, and interpret the results. Information provided in the Teacher Preparation Notes can be used to facilitate student investigations of exercise, breath-holding, changes in rate vs. depth of breathing, or the effects of CO2 vs. O2 levels. (NGSS)

    Download Student Handout: PDF format or Word format

    Download Teacher Preparation Notes: PDF format or Word format

    View and submit comments

    Regulation of Human Heart Rate (revised, July, 2013)

    Students learn how to measure heart rate accurately. Then students design and carry out an experiment to test the effects of an activity or stimulus on heart rate, analyze and interpret the data, and present their experiments in a poster session. In this activity students learn about both cardiac physiology and scientific method.

    Download Student Handout: PDF format or Word format

    Download Teacher Preparation Notes: PDF format or Word format

    View and submit comments

    How do we Sense the Flavors of Food? (new, July, 2017)

    In this minds-on activity, students develop science practice skills by developing plans for a hands-on investigation, carrying out the investigation, analyzing the data, and interpreting the results. Then, students answer analysis and discussion questions as they develop a basic understanding of how taste and olfactory receptor cells function and how sensory messages to the brain contribute to flavor perception and flavor-related behavior. (NGSS)

    Download Student Handout: PDF format or Word format

    Download Teacher Preparation Notes: PDF format or Word format

    View and submit comments

    More Minds-on Activities

    If you prefer, you can send a private message with comments or requests for additional information to Ingrid Waldron at [email protected]

    © 2003- by Drs. Ingrid Waldron, Jennifer Doherty, Scott Poethig, and Lori Spindler, University of Pennsylvania Biology Department, and Bob Farber, retired from Central High School, Philadelphia

    Teachers are encouraged to copy and modify these labs for use in their teaching.

    Send us your comments at Serendip © by Serendip 1994- - Last Modified: Tuesday, 23-Mar-2021 10:04:04 EDT


    Thinking Conceptually

    Pregled

    Approaches to teaching the content

    As a fundamental underpinning of Biology, DNA structure needs to be taught rigorously and the significance of its three functions made clear:

    • coding biologically useful information via transcription and therefore acting as a blueprint for building cells and bodies
    • ensuring continuity within a multicellular organism and between generations through semi-conservative replication
    • allowing evolution to occur by generating variation through mutation.

    Common misconceptions or difficulties students may have

    There are a number of common misconceptions that surface in student exam answers. To uključuje:

    • Misunderstanding that the double helix means that a DNA molekula is composed of two strands. It is common for students to refer to the whole double-stranded molecule as a ‘strand of DNA’
    • Using the words baza i nukleotida interchangeably and inappropriately, for example, saying that new bases come in and pair up with DNA during replication
    • Confusion between transcription and translation, and between replication and transcription
    • Misuse of the verb ‘transcribe’, for example, saying the mRNA transcribes the DNA rather than that the DNA is transcribed (passive) into mRNA
    • Failing to discriminate between DNA, mRNA and protein sequences
    • Misunderstanding that the word mutation refers to a change in the DNA, not in mRNA and protein sequences
    • Failing to adequately discriminate between the gene (DNA) and the gene product (protein) in contextual questions.

    Conceptual links to other areas of the specification – useful ways to approach this topic to set students up for topics later in the course

    A thorough knowledge of this section is a prerequisite for study of cellular control (6.1.1), patterns of inheritance (6.1.2), manipulating genomes (6.1.3) and cloning (6.2.1 a-d). It is also important to relate molecular changes at the DNA level to classification and evolution (4.2.2) as well as to biodiversity (4.2.1a). Knowledge of DNA structure and function should inform work on the cell cycle (2.1.6) also, particularly the relationship between the DNA double helix and whole chromosome structure, and the occurrence of DNA replication at S of interphase in the cell cycle. The relationship of the two daughter DNA molecules to sister chromatids should also be stressed to make the link between the molecular level and whole cell functioning. In section 2.1.1(i) students tend to concentrate on the ribosome and Golgi body, overlooking the role of the nucleus, so the role of DNA and the enzymes involved in transcription should be stressed. For all work on applications of genetics, it is vitally important that students retain a working knowledge of the structure of the DNA molecule and of the link between the base sequences in DNA and mRNA and the amino acid sequence in proteins.

    Building DNA: Advanced version!

    An activity designed to consolidate student knowledge of the structure of DNA. There is now a plethora of different ways of producing DNA models (see the two links), but students are expected to show increasing understanding of the way in which components fit together. Consider spending some time with the nucleotide ‘molecule’ containing Adenine to show how this is a precursor to ADP and ATP (2.1.2c).

    The activity is best completed in small groups of 3-4 to enable students to construct a double helix using criteria shown in Learner resource 2.

    • Using chosen materials e.g. molecular modelling kits or paper, build at least four nucleotides per student, representing A, T, C i G. They must choose a suitable colour key for different components and maintain this key throughout the activity.
    • Once the nucleotides are made, join these to form a single-stranded polynucleotide. (The strand should contain at least 10 nucleotides which can be joined in random sequence to provide some interest in later activities involving translation and transcription).
    • Using this strand as a template, single nucleotides can now be added (refer to Learner resource 2 for criteria). These are then joined to form the second strand once the ‘complementary base-pairing rule’ has been observed. More nucleotides may need to be made at this stage dependent on the sequence chosen.
    • Finally twist the molecule - how many nucleotides per twist are found in the double helix?

    Save this molecule for use in further activities.

    This website is a Manitoba government website but has a conservation section with a good worksheet example for model DNA.


    Gledaj video: Dan DNK II - Otkriće sekundarne strukture (Srpanj 2022).


Komentari:

  1. Moogulabar

    Ja se pridružujem. Bilo je to i sa mnom. Razgovarajmo o ovom pitanju.

  2. Marty

    And what follows?

  3. Xalbador

    Potvrđujem. I naišao sam na ovo. Razgovarajmo o ovom pitanju.

  4. Maverick

    Žao mi je, ali ništa se ne može učiniti.



Napišite poruku