Нужна ли школе виртуальная биология. Журнал Биология в школе.. Нужна ли школе виртуальная биология. Методика преподавания

• Название: Методика преподавания
• Анкор: Нужна ли школе виртуальная биология. Журнал Биология в школе
• Дата: 13.02.2020
• Размер: 7.01 Mb.
• Имя файла: Нужна ли школе виртуальная биология.rtf
• Тип: Документы; #108387
• страница: 5 из 5

Литература

1. Ярилин А.А. Золушка становится принцес­сой, или Место биологии в иерархии наук // Экология и жизнь. — 2008. — №12.

2. 
   Биология. Общая биология. 10-11 классы. Про­фильный уровень. 4.1 / Под ред. В.К. Шумного, Г.М. Дым- шица, 10-е издание. — М.: Просвещение, 2012.
   
3. 
   Каменский А.А., Крискунов Е.А., Па­сечник В.В. Биология. Общая биология. 10-11 клас­сы. — М.: Дрофа, 2005.
   
4. 
   Теремов А.В., Петросова Р.А. Биоло­гия. Биологические системы и процессы. 10 класс. — М.: Мнемозина, 2010.
   
5. 
   Биология. Общая биология. 10-11 классы. Ба­зовый уровень / Под ред. Д.К. Беляева, Г.М. Дымшица, 11-е издание. — М.: Просвещение, 2012.
   
6. 
   Пономарёва И.Н., Корнилова О.А., Лощилина Т.Е. Биология. Базовый уровень. 11 класс. — М.: Вентана-Граф, 2013.
   
7. 
   Мамонтов С.Г., Захаров В.Б. Биология. Общие закономерности. 9 класс. — М.: Дрофа, 2011.
   
8. 
   Л ь ю и н Б. Гены. 9-е издание. — М.: Бином. Ла­боратория знания, 2011.
   
9. 
   Уотсон Дж. Двойная спираль. Воспоминания об открытии структуры ДНК. — М.: Мир, 1969.
   
10. 
    Биология. Общая биология. 10-11 классы. Про­фильный уровень. В 2 ч. / Под ред. А.О. Рувинского — М.:Просвещение, 1993.
    
11. 
    Общая биология. Учебник для 9-10 классов сред­ней школы / Под ред. Ю.И. Полянского. 17-е. изд. — М.: Просвещение, 1987.
    
12. 
    Lehninger А. 1970. Biochemistry. New York, New York: Worth Publishing.
    

Березов T.T., Коровкин Б.Ф. Биологи­ческая химия. — М.: Медицина, 1998

.ЗАЧЕМ ДЛЯ ШКОЛЫ ПРИДУМЫВАТЬ НЕСУЩЕСТВУЮЩУЮ МОЛЕКУЛЯРНУЮ БИОЛОГИЮ?

Авторы статьи — ведущие специалисты в области методики преподавания биологии и химии. Они анализируют замечания и предложения по корректировке содержания раздела школь­ного курса биологии, посвященного молекулярным основам жизни, и соответственно, ряда заданий ЕГЭ (статья В.А.Чернухина и О.А.Чернухина «Нужна ли школе виртуальная молеку­лярная биология?»). Высказана точка зрения, не во всём совпадающая с мнением авторов вышеуказанной статьи.Ключевые слова:

молекулярная биология, ЕГЭ по биологии.

РА. Петросова,

кандидат педагогических наук, профессор кафедры теории и методики обучения биологии МПГУ, заместитель председателя ФКР по биологии ФИПИ,

В.Б. Захаров,

доктор педагогических наук, член ФКР по биологии ФИПИ,

ГЛ. Севастьянова,

доктор биологических наук,профессор кафедры органической и биологической химии МПГУ,

JI.B. Кузнецова,

кандидат биологических наук, доцент кафедры методики обучения химии МИОО e-mail:

renatapetr@yandex. ru

Авторы статьи «Нужна ли школе виртуальная молекулярная биология?» В.А.Чернухин и О.А.Чернухин высказали ряд замечаний, касающихся со­держания раздела школьного курса биологии, посвященного молекуляр­ным основам жизни и соотвествующей части системы контрольно-изме­рительных заданий. Нам, как авторам учебников по общей биологии для средней школы, по органической химии, биохимии и молекулярной био­логии для педагогических вузов было очень интересно познакомиться с высказанной точкой зрения. Мы согласны с авторами статьи, что «без по­нимания молекулярных основ жизни невозможно понимать биологию в целом, осознавать ее значимость для современной цивилизации». Однако давайте вначале ответим на следующие вопросы: зачем сложные вопросы молекулярной биологии включены в школьный курс общей биологии? По­чему из всех реакций обмена веществ, протекающих на клеточном уров­не, в школьном курсе изучаются только 4 процесса: фотосинтез, энергети­ческий обмен на примере распада глюкозы, репликация ДНК, биосинтез белка (транскрипция и трансляция).

Много лет назад для включения в школьный курс сложного научного биологического материала был проведен отбор содержания, обсужден и обоснован научным и педагогическим сообществом, прошел эксперимен­тальную проверку в средней школе в течение четырех лет. После экспери­ментальной проверки содержание школьного курса общей биологии было утверждено и включено в школьный курс биологии. Из всего разнообра­зия процессов, протекающих на клеточном уровне, были отобраны для изучения в школе четыре:

1. 
   Фотосинтез, который является основополагающим процессом, обес­печивающим первичный синтез органических веществ и тем самым жизнь на Земле. Знание этого процесса очень важно для понимания сути жизни на Земле.
   

Энергетический обмен на примере распада глюкозы, как процесс, обеспечивающий понимание превращения энергии химических связей органических веществ в энергию АТФ, которая используется во всех про­цессах пластического обмена. Через распад глюкозы можно объяснить взаимосвязь обмена белков и жиров на клеточном уровне

2. 
   . Репликация ДНК, которая позволяет по­нять одно из важных свойств живого — само­воспроизведение на всех уровнях организации жизни — от молекулярно-клеточного до био­сферного. Удвоение ДНК важно для понимания процессов митоза и мейоза. Без этого основопо­лагающего понятия невозможно объяснить пе­редачу наследственной информации, ее преем­ственность из поколения в поколение.
   
3. 
   Биосинтез белка, который позволяет объ­яснить реализацию наследственной информа­ции на клеточном и на организменном уровне. Этот материал важен для понимания закономер­ностей наследственности и изменчивости.
   

Основные дидактические принципы — науч­ность и доступность — в полной мере реализова­ны при объяснении этих процессов практически во всех учебниках общей биологии. В них изло­жена самая суть каждого из четырех процессов без излишней детализации, без сложных хими­ческих реакций, которые только затруднили бы их восприятие и понимание учащимися.

Нельзя не согласиться с авторами статьи в том, что «биологическая наука постоянно развивает­ся и вместе с ней должны постоянно корректиро­ваться учебные материалы». Однако содержание школьных предметов нельзя рассматривать как адаптированное изложение научных моногра­фий. Хотелось бы предостеречь ученых, которые позволяют себе относиться к педагогике и мето­дике преподавания предмета не как к наукам, а как к областям, в которых каждый может выда­вать утверждения, не подтвержденные педаго­гическим экспериментом и практикой. Отбор содержания учебного материала для внедрения его в школьную практику необходимо прово­дить строго в соответствии с возрастными осо­бенностями учащихся, современными целевыми установками школьного образования, с учетом межпредметных связей с химией и физикой. Это сложный и многоплановый процесс. В школь­ных учебниках представлены материалы, кото­рые по существу являются примером доступной популяризации научных данных, направленных на согласование достижений науки и школьного образования. Правильная и позитивная критика этих попыток необходима и целесообразна.

Проанализируем вначале содержание и ил­люстрации, представленные в разных учебниках, которые критикуются в статье. При изучении строения молекулы ДНК на рисунках в учебнике показана антипараллельность двух цепей ДНК. Обращает внимание, что на рисунках остатки молекул дезоксирибозы в одной цепи показаны в перевернутом виде, что иллюстрирует анти­параллельность этих цепей. Однако сам термин употребляется только в некоторых учебниках, предназначенных для профильных классов, что вполне целесообразно.

Следует отметить, что само понятие «антипа­раллельность двух цепей ДНК» не совсем понят­но учащимся. Для понимания этой особенности необходимо написание цепей ДНК в виде хими­ческих формул с подробным объяснением, что такое 5 - и 3 -конец, какая часть нуклеотида и по­чему нумеруется со штрихом. Но это материал не школьного курса биологии, а в большей степени школьного курса органической химии. Однако и в курсе химии строение нуклеиновых кислот рассматривается лишь в ознакомительном пла­не из-за сложности строения нуклеотидов.

В школьном курсе общей биологии рассмат­ривается только сама суть строения молекулы ДНК как двойной спирали. Они легко усваивают особенности строения молекулы ДНК, принцип комплементарности без рассмотрения химичес­кого строения азотистых оснований. Введение сложных химических формул нуклеотидов толь­ко усложнит учебный материал, но не облегчит восприятие и понимание строения нуклеиновых кислот. А без химических формул трудно объяс­нить такие понятия, как 5 -и -3 конец.

При изучении процесса репликации ДНК уча­щиеся должны понять, что эта молекула способ­на к самоудвоению, т.е. самовоспроизведению. На базовом уровне необходимо сформировать понятие лишь о способности молекулы к само­удвоению, в основе которой лежит принцип комплементарности, без рассмотрения подроб­ностей. В учебниках профильного уровня упоми­наются и другие принципы: антипараллельность двух цепей ДНК, а в связи с этим и особенность челночного синтеза. Однако эти принципы лишь упоминаются, но не рассматриваются подробно, что, на наш взгляд, правильно. Учащиеся долж­ны понять лишь суть процесса, а его химизм бу­дет рассмотрен в вузе при изучении биохимии и молекулярной биологии на базе фундаменталь­ных знаний органической химии.

У авторов статьи есть претензии к рисункам, изображающих схему репликации ДНК, пред­ставленных в учебниках общей биологии Ка­менского А.А., Крискунова Е.А., Пасечника В.В. и Пономарёвой И.Н., Корниловой О.А., Лощи- линой Т.Е. В данном случае с авторами статьи нельзя не согласиться: схемы, представленные в учебниках, действительно неудачные. На наш взгляд, эти рисунки необходимо заменить, уп­ростить, не показывая ДНК-полимеразу и ДНК- расплетающий белок, а дать результирующую картинку удвоения ДНК.

Предложение авторов статьи о необходимос­ти разъяснения в школьных учебниках базо­вого уровня фактов антипараллельности ДНК и роста новых цепей в направлении 5'-3', нам кажутся необоснованными и излишними. Объ­яснение механизмов процессов репликации и транскрипции цепей нуклеиновых кислот от 5' к З'-концам в виде химических формул не при­ведет к лучшему восприятию учебного мате­риала. С утверждением авторов статьи о том, что «такого рода уточнение трудно отнести к заметному усложнению материала: напротив, конкретизация этого неоднозначного момента должна прояснять изучаемую тему», трудно со­гласиться.

Школьники не понимают порядка нумера­ции атомов в молекулах органических соедине­ний, тем более в таких, как гетероциклические соединения и циклические формы углеводов. Усложнять школьный курс биологии можно до бесконечности, но что это даст. Ведь не рас­сматриваем же мы подробно процесс переноса электронов по электронно-донорной цепи в про­цессе фотосинтеза, а лишь объясняем суть пре­образования энергии возбужденных электронов в энергию АТФ. То же самое касается и реакции окислительного фосфорилирования, протекаю­щей на кристах митохондрий. Поможет ли уча­щимся лучше понять процессы, протекающие в митохондриях, если рассмотреть химизм реак­ций? Бесспорно, не поможет. То же касается и механизма репликации ДНК.

Следующее замечание авторов статьи касает­ся процесса транскрипции и трансляции. Во всех учебниках общей биологии в общем плане рас­сматриваются процессы транскрипции и транс­ляции. При изучении этого материала учащиеся должны понять сущность процессов, которая за­ключается в следующем:

1. 
   вся генетическая информация записана в виде нуклеотидной последовательности на ДНК;
   
2. 
   генетическая информация с ДНК перепи­сывается на иРНК, которая является матрицей для синтеза белка, а поэтому генетический код дается по иРНК, а не по ДНК;
   
3. 
   место каждой аминокислоты в пептидной цепи определяется с помощью тРНК, которая не только переносит аминокислоты к месту синте­за, но и определяет ее место в полипептидной цепи за счет соответствия кодона на иРНК и ан­тикодона тРНК, в основе которого лежит также принцип комплементарности;
   
4. 
   каждой аминокислоте соответствуют оп­ределенные кодоны на иРНК, что является сутью генетического кода.
   

На наш взгляд, все эти понятия представлены в той или иной степени во всех школьных учеб­никах общей биологии. Более подробно они рас­сматриваются в учебниках профильного уровня, менее подробно — в учебниках базового уровня.

Авторы статьи критикуют фразы в учебниках, в которых сказано, что «для каждой аминокисло­ты существует своя тРНК, один из триплетов которой комплементарен строго определённо­му триплету иРНК»_у указывают на ошибки в рисунке схемы биосинтеза белка на рибосоме. «На рисунке неверно изображены нуклеотиды в первом положении антикодона, взаимодейству­ющие с третьим нуклеотидом соответствующего кодона. В частности, аденинового остатка в пер­вом положении изолейцинового и серинового кодонов никогда не бывает». Далее они подроб­но разъясняют кодон-антикодоновые взаимо­действия. В качестве аргумента авторы статьи цитируют монографию видного ученого Б. Лью- ина «Гены», видимо, считая, что учащихся необ­ходимо знакомить с монографией ученого.

Хочется обраться к приведенной в статье ци­тате из указанной монографии:

«Правила, описывающие кодон-антикодоно- вые взаимодействия, суммированы в гипотезе неоднозначного спаривания... Эта гипотеза гла­сит, что образование пары кодон-антикодон в двух первых положениях кодона всегда происхо­дит по каноническим правилам, но в третьем положении возможно колебание...».

Вникнем в смысл выделенной нами части ци­таты: «... в третьем положении возможно коле­бание...». Раз возможно колебание, как указыва­ет уважаемый ученый, то возможно и различное написание вариантов антикодонов тРНК.

Исходя из положений, выдвинутых в моно­графии Б. Льюина и так активно цитируемых ав­торами статьи, авторы статьи, видимо, считают необходимым этот материал включить в школь­ные учебники. А целесообразно ли это? Ответ однозначный «нет». Зачем еще более усложнять учебный материал, который и без того с трудом воспринимается учащимися.

Еще одна цитата из монографии Б. Льюина «Гены», которую приводят авторы статьи. «В действительности некоторые классические ва­рианты пар никогда не встречаются при кодон- антикодоновом взаимодействии в силу того, что отдельные основания всегда модифициро­ваны. Так, в первом положении антикодона никогда не образуется аденин, поскольку он обычно превращается в инозин. В большинстве случаев урацил в первом положении антикодона превращается в модифицированную форму».

Исходя из этого положения, теперь в школь­ный курс общей биологии еще необходимо включить материал и о минорных азотистых основаниях. Следует отметить, что даже в школьном курсе органической химии учащие­ся знакомятся только с основными пятью азо­тистыми основаниями лишь обзорно. Эти фор­мулы не спрашиваются на ЕГЭ по химии, так как считается, что этот материал сложен для школьников. Учащимся с трудом дается изуче­ние темы «Гетероциклические соединения» в курсе химии, что подтверждается практически всеми учителями. В ряде школ с базовым уров­нем обучения химии эта тема вообще исклю­чена. Введение дополнительной информации о модифицированных основаниях нецелесооб­разно, так как основной целью учителя химии при изучении э^гой темы является выявление особенностей строения ароматических гетеро­циклов и объяснение взаимосвязи их строения и свойств на примере типичных представите­лях этой группы соединений.

Авторы статьи предлагают разрешить про­блему несоответствия школьного материала ре­альным фактам науки введением дополнитель­ной информации о том, что «комплементарное взаимодействие при образовании кодон-антико- доновых пар, как правило, справедливо только для первых двух нуклеотидов кодонов (извест­ные редкие исключения из данного правила не сильно нарушают общую картину), а первый нуклеотид кодона, который потенциально мо­жет быть любым (в таком случае в литературе такой нуклеотид обозначается буквой N), вза­имодействует неканонически». И считают, что этот материал не окажется сложным для воспри­ятия школьниками.

А почему бы не включить в школьный курс биологии и гипотезы о дуплетности генетичес­кого кода (П. Горяев), а также другие проблемы, которые сейчас разрабатываются в молекуляр­ной биологии, но еще не доказаны окончатель­но.

Мы приведем цитату из другого учебника по молекулярной биологии вполне уважаемых ав­торов.

«Каждая тРНК может переносить только одну из 20 аминокислот, используемых в синтезе белка. Для каждой из 20 аминокислот имеется по меньшей мере один тип тРНК, для большей же части аминокислот их имеется несколько» [Б. Алберте, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Ро­бертс, Дж. Уотсон. Молекулярная биология клет­ки: В 3 томах, 2-е изд. перераб. и доп. Т. 1 / Пер. с англ. — М.: Мир, 1994. — С. 258]. (Все приведен­ные цитаты и ссылки взяты из трехтомника по молекулярной биологии, который предлагается для биологов всех специальностей, преподава­телей и студентов университетов, медицинских, педагогических и сельскохозяйственных инсти­тутов.

)Таким образом, написание антикодонов с разными вариантами нуклеотидов в третьем по­ложении вполне возможно, раз «возможны коле­бания».

Теперь остановимся еще на одной претензии к рисунку с изображением денатурации белка. Авторы считают ее неудачной, так как в данной схеме фактически представлено лишь разруше­ние-восстановление дисульфидных связей, про­исходящих в результате окислительно-восстано­вительных реакций. Авторы статьи некорректно ведут себя по отношению к авторам учебников, не предприняв никаких попыток выяснить, как они обосновывают применение таких упрощен­ных схем. А может быть, авторы учебников под­разумевали разрушение не только дисульфидных связей, но и ионных, водородных и иных связей. Непонятна, чем представленная на рисунке 7 схема денатурации белка, напоминающая «ко­лючую проволоку», лучше, чем на рисунке 6. Обе схемы наглядно иллюстрируют денатурацию бел­ка, только на рисунке 7 показано разрушение и вторичной структуры, но это никак не влияет на понимание учащимися сути денатурации. В тек­стах всех учебников процессы денатурации рас­сматриваются с точки зрения последовательного разрушения четвертичной, третичной и вторич­ной структур белка. Наличие или отсутствие ил­люстрации существенного значения не имеет.

Следующую претензию авторы статьи предъ­являют к изложению в учебниках свойств и роли АТФ, в частности к фразе: «Молекула АТФ необы­чайно энергоёмка». Далее сравнивается масса молекулы АТФ и глюкозы. Зачем? Не понятно. Синтез 38 молекул АТФ действительно сопро­вождается образованием 38 макроэргических связей. А далее фраза совершенно непонятная: «Получается, что по сравнению с молекулой глюкозы молекула АТФ не является веществом, богатым энергией, хотя и содержит макроэрги- ческую связь». Непонятно, зачем авторы статьи связывают массу молекул и число связей, и дела­ют странное умозаключение, которого нет ни в одном учебнике.

Теперь остановимся на обсуждаемых в статье заданиях ЕГЭ по биологии. Остановимся на при­мере, предлагаемом авторами статьи.

Цитата: «Найти комплементарную пару среди цепей ДНК со следующими первичными струк­турами:

1. 
   5-АГЦЦТАТТТЦГТЦА-З'
   
2. 
   5-ТЦГГАТАААГЦАГТ-З'
   
3. 
   5 -ТГАЦГАААТАГГЦТ-З »
   

Если проигнорировать полярность цепей ДНК и обратиться к ошибочной традиции на­хождения комплементарной цепи, то получа­ется, соответственно, и ошибочный ответ: ком­плементарная пара представлена цепями 1) и 2). В действительности же эта пара представлена цепями 1) и 3)».

На наш взгляд, в предложенном авторами варианте задания вообще нет верного ответа, учащимся предлагается ловушка с неверными ответами. Почему авторы считают, что цепи 2) и 3) должны быть написаны именно так, как предлагается в задании. Кому в голову придет на схеме строения ДНК переворачивать вторую цепь и писать ее опять с 5'-конца. На самом деле, если одна цепь ДНК пишется с 5'-конца, то ком­плементарная ей цепь пишется с З'-конца, а не перевернутая с 5'-конца.

Почему не написать задание таким образом:

1. 
   5-АГЦЦТАТТТЦГТЦА-З'
   
2. 
   3'-ТЦГГАТАААГЦАГТ-5'
   
3. 
   З-ТГАЦГАААТАГГЦТ-5'
   

Вот теперь четко видны и антипараллель­ность и комплементарность цепей 1) и 2). И ответ будет однозначный, и переворачивать ничего не надо. Зачем ставить учащихся в за­ведомо ложную ситуацию? Для того чтобы их запутать, навести на неверный ответ. Раз уж авторы ратуют за объяснение принципа анти­параллельности, то и в задании нужно его при­держиваться.

Кстати, в заданиях ЕГЭ обычно не указывает­ся с какого конца дана исходная цепь ДНК. До­пустим с 5'-конца. Тогда её комплементарную цепь учащиеся напишут с З'-конца и дадут абсо­лютно правильный ответ, если знают принцип комплементарности, и даже, если не знают.

Теперь определим, что проверяется на ЕГЭ в заданиях по молекулярной биологии.

1. 
   Проверить уровень знаний учащихся об особенностях строения и функциях нуклеино­вых кислот, принципе комплементарное™, ге­нетическом коде, матричных реакциях.
   
2. 
   Проверить сформированность умений применять полученные знания при составлении фрагментов молекул ДНК, РНК, пользоваться таблицей генетического кода, определять после­довательность аминокислот во фрагменте белка.
   

Рассмотрим теперь конкретные замечания, высказанные авторами статьи по поводу зада­ний в ЕГЭ и объяснений принципа комплемен­тарное™.

Цитата: «Пример №1 (задание С5 из демовер­сии за 2010 год). По данной в условии последова­тельности ДНК - АТАГЦТГААЦГГАЦА - написать синтезируемую на ней последовательность РНК. В качестве правильного ответа разработчиками ЕГЭ предлагается последовательность УАУЦ- ГАЦУУГЦЦУГУ. Однако на самом деле данный ответ является неверным». «В этом случае пра­вильным ответом будет уже другая последова­тельность, написанная как раз в соответствии с принципом антипараллельности ДНК — УГТЦЦ- ГТТЦАГЦТАТ ».

Разработчики ЕГЭ не согласны с таким выво­дом авторов статьи, тем более, что авторы в от­вете предлагают ошибочно комплементарную вторую цепь ДНК, а в задании предлагается на­писать цепь РНК. Но это не столь важно.

В задании, как правильно подмечено автора­ми, ни 5'-, ни З'-концы не указаны. Вниматель­ный школьник, «знакомящийся с учебным мате­риалом, скажем, по школьному учебнику [2]», скорее всего, будет в данном случае вспоминать принцип комплементарное™ и особенности нуклеотидного состава РНК, а не о том, с како­го конца на рисунке показана структура моле­кулы ДНК и как идет синтез. Если он вспомнит, что новая цепь РНК растет в направлении 5’-»3', что РНК-полимераза перемещается по ДНК в направлении 3’—>5’, то догадается, что последо­вательность ДНК можно написать с З'-конца, а синтезированную молекулу РНК с 5'-конца слева направо и напишет следующий ответ:

ДНК — (3) АТАГЦТГААЦГГАЦА(-5) иРНК— (5)УАУЦГАЦУУГЦЦУГУ(-3)

(см. аналогичный рисунок Б. Алберте, Д. Брей, ДжЛьюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж. Уот­сон. Молекулярная биология клетки: В 3 томах, 2-е изд. перераб. и доп. Т. 1 / Пер. с англ. — М.: Мир, 1994. —С. 136).

В этом случае ответ однозначно правильный, он и представлен в ответе к заданию. И не надо ничего переворачивать. Но чтобы не усложнять задание, цифры 3^? и 5' удалены из задания и ком­плементарная цепь РНК дана верно. В задании предлагается написать «синтезируемую на ней последовательность РНК», но не предлагается объяснить, с какого конца идет синтез РНК, ка­кой конец ДНК или РНК необходимо считать на­чалом. Это уже задание другого рода и в большей степени подходит для студентов биологических факультетов университетов, чем школьникам, заканчивающих среднюю общеобразователь­ную школу.

Авторы статьи считают, что это одно из самых простых заданий, так как принцип комплемен­тарное™ — один из ключевых. Возможно ли считать простым для понимания школьниками принцип комплементарности, если у них сфор­мировано лишь начальное и зачастую описа­тельное представление о химической природе азотистых гетероциклических оснований? До­статочно проанализировать содержание школь­ных учебников по органической химии для ба­зового и профильного уровней обучения, чтобы оценить уровень подготовки учащихся по этому вопросу.

Продолжим обсуждать задания, представлен­ные в ЕГЭ. В заданиях, как правило, предлагает­ся найти по нуклеотидной последовательности иРНК синтезируемый на ней фрагмент белковой молекулы. Процитируем учебник еще раз.

«В процессе синтеза белка нуклеотидная последовательность мРНК [иРНК] считывается группами по три нуклеотида, по мере того как считывающий «аппарат» перемещается вдоль молекулы мРНК в направлении 5’->3'. Каждая аминокислота соответствует определенному триплету нуклеотидов (кодону) в молекуле мРНК, который спаривается с последователь­ностью из трех комплементарных нуклеотидов в антикодоновой петле определенной молекулы тРНК. Поскольку спариваться с данным кодоном способен только один из немногих различных видов молекул клеточной тРНК, выбор амино­кислоты, присоединяемой в каждый данный мо­мент к растущему концу полипептидной цепи, определяется кодоном». [Б. Алберте, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж. Уотсон. Мо­лекулярная биология клетки: В 3 томах, 2-е изд. перераб. и доп. Т. 1 / Пер. с англ. — М.: Мир, 1994. —С. 268].

Для решения задания ученик разбивает иРНК на триплеты. Далее по триплетам (кодонам) иРНК школьник, умеющий пользоваться таб­лицей генетического кода, найдет аминокис­лотную последовательность фрагмента поли­пептида. В таблице генетического кода кодоны изображены с 5'- конца.

иРНК — (5')ЦГА ЦУУ ГШ1УГУ(-З') арг — лей — ала — цис Задание решается просто, и никакой путани­цы. Ничего переворачивать не надо. Но возни­кает естественный вопрос о целесообразности указывания в заданиях, с какого конца представ­лена цепь ДНК или иРНК, не усложнит ли такая детализация задание. На наш взгляд, такая ин­формация не только не нужна, но и может вы­звать весьма негативные последствия.

В заданиях также требуется определить ан­тикодоны тРНК, которые будут переносить эти аминокислоты к месту синтеза белка на рибосо­ме. Учащиеся, зная принцип комплементарнос­ти и соответствие антикодона и кодона каждой аминокислоты, выполняют это задание, допус­кая, что раз одна и та же аминокислота имеет несколько кодонов, то и антикодонов в тРНК может быть несколько. Это условно допускают и авторы задания. Мы уже обосновали ранее воз­можную вариативность третьего нуклеотида.

Хочется привести некоторые результаты ре­шения задач С5 по молекулярной биологии на ЕГЭ. В качестве примера рассмотрим приведен­ный в статье пример №2 из задания С5 из реаль­но существующего варианта ЕГЭ за 2013 год.

«В биосинтезе фрагмента молекулы белка участвовали последовательно молекулы тРНК с антикодонами АЦЦ, ГУЦ, УГА, ЦЦА, ААА. Опре­делите аминокислотную последовательность синтезируемого фрагмента молекулы белка и нуклеотидную последовательность участка

двухцепочечной молекулы ДНК, в которой зако­дирована информация о первичной структуре фрагмента белка. Объясните последователь­ность Ваших действий. Для решения задачи ис­пользуйте таблицу генетического кода».


_I

Правильно определили аминокислотную пос­ледовательность фрагмента белка по найденному фрагменту иРНК только 15% участников. Типич­ной ошибкой в решении такого задания явля­ется определение аминокислоты не по кодону иРНК, а по антикодону тРНК, которая переносит эту аминокислоту. Мы еще не до конца научили учащихся пользоваться таблицей генетического кода, разделять понятия «кодон»-«антикодон», а авторы статьи ратуют за введение новой допол­нительной информации, которая не только ни­чего не даст для понимания процесса биосинтеза белка, но и еще более утяжелит учебники биоло­гии, приблизит их к уровню учебников для вузов и тем самым усугубит положение в школьном биологическом образовании.

Задания же в части 3(C) рассчитаны на уча­щихся, поступающих в вузы медицинского и биологического профиля. В своей подготовке они используют, как правило, учебники про­фильного уровня, где вся необходимая инфор­мация имеется.

Следующее замечание авторов статьи касает­ся задания в ЕГЭ по биологии С5 в 2013 году.

Пример №3: «В результате мутации во фраг­менте молекулы белка аминокислота фенилала­нин (фен) заменилась на лизин (лиз). Определи­те аминокислотный состав фрагмента молекулы нормального и мутированного белка и фрагмент мутированной иРНК, если в норме иРНК имеет последовательность: ЦУЦГПДАЦГУУЦААУ. От­вет поясните. Для решения задачи используйте таблицу генетического кода».

Схема решения задачи включает:

1. 
   по кодонам иРНК находим фрагмент нор­мального белка лей-ала-тре-фен-асн;
   
2. 
   мутированный белок имеет последова­тельность: лей-ала-тре-лиз-асн ....
   
3. 
   по нормальной последовательности иРНК найдём фрагмент мутированной иРНК: ЦУЦГЦ- ААЦГАААААУ или ЦУЦГЦААЦГААГААУ, так как аминокислоте лиз соответствует два кодона.
   

В задании дана исходная последовательность нуклеотидов на иРНК «ЦУЦГЦААЦГУЩААУ». Заменилась только одна аминокислота, которой соответствует четвертый триплет УУЦ. Вместо фенилаланина появилась аминокислота лизин, а ей соответствуют 2 кодона, согласно таблице генетического кода ААА и ААГ.

А теперь проанализируем, что предлагают ав­торы статьи. Оказывается, у нормальной иРНК могут оказаться 384 мутантных варианта иРНК. Давайте посмотрим на ответ, данный авторами.

5’-ЦУ (А,Г,Ц,У)ГЦ(А,Г,Ц,У) АЦ(А,Г,Ц,У) АА(А,Г)АА(Ц,У)-3^!

5'-УУ(А,Г)ГЦ(А,Г,Ц,У)АЦ(А,Г,Ц,У)АА(А,Г)

АА(Ц,У)-3’.

Не понятно, почему авторы предложили свой вариант нормальной иРНК, вместо того вариан­та, который дан в задании. В задании дана кон­кретная последовательность иРНК: ЦУЦГЦААЦ- ГУУЦААУ.

Вариант авторов статьи: 5'-ЦУ(А,Г,Ц,У)

ГЦ(А,Г,Ц,У)АЦ(А,Г,Ц,У)АА(А,Г)АА(Ц,У)-3'. За­чем предложен такой вариант?

Далее непонятные варианты мутированной иРНК, в которой должен был, по условию, заме­ниться только один четвертый триплет.

В ответе задания: ЦУЦГЦААЦГАААААУ или ЦУЦГЦААЦГААГААУ.

Вариант авторов статьи: 5'-УУ(А,Г)

ГЦ(А,Г,Ц,У)АЦ(А,Г,Ц,У)АА(А,Г)АА(Ц,У)-3'.

Откуда взялась такая последовательность? Авторы при решении задания предлагают все возможные варианты всех пяти триплетов (ко­донов) как в нормальной иРНК, так и в мутиро­ванной. Но в задании ничего не сказано об этих вариантах иРНК. Поэтому и авторам статьи не надо их придумывать. В данном случае не со­ставители задания, а авторы статьи допустили специальную логическую ошибку и не видят простого решения, данного в ответе к заданию. Рекомендуем авторам статьи внимательно пере­читать задание и спокойно, без эмоций решить его еще раз.

«Тотальное молчание по поводу этой вопию­щей ошибки», как выражаются авторы статьи, связано с тем, что ошибки-то в задании нет, она присутствует в решении у авторов. Поэтому то­тального молчания по поводу статьи В.А. Черну- хина и О.А. Чернухина нет у авторов учебников, составителей задания и преподавателей вузов.

Проведение аналогии с математикой на наш взгляд неуместно — от случайной ошибки никто не застрахован.

Данная критическая статья содержит мно­го нужной информации, советов, на что надо обратить внимание авторов учебников и со­здателей заданий для ЕГЭ по биологии, одна­ко приведённую в ней критику нельзя назвать позитивной и целесообразной. Прежде чем выступать перед учительской аудиторией на страницах журнала, следует собрать и обрабо­тать необходимый материал, провести собесе­дования с учителями и учениками, апробиро­вать свои предложения в школе. Такой подход необходим в любом научном исследовании, и педагогическая наука в этом не исключение. Он должен базироваться на большом опыте ра­боты в школе, знаниях из области психологии, педагогики, методики преподавания биологии. В противном случае критика, неподтверждён­ная экспериментальными данными, может принести больше вреда, чем пользы.

О сложности или простоте учебного материа­ла для школы можно судить только после прове­дения соответствующих педагогических иссле­дований.

Авторам статьи можно посоветовать напи­сать статью в раздел «Наука» журнала «Биология в школе», где познакомить учителей с совре­менными достижениями молекулярной биоло­гии, разъяснить особенности транскрипции и трансляции с точки зрения современной науки. Эта статья, адаптированная для учителя, будет способствовать повышению его квалификации. Учитель, познакомившись с таким материалом, сам решит, необходимо ли знакомить с ним школьников. Что касается критики заданий ЕГЭ по биологии, то они базируются на содержании учебников базового и профильного уровня и не выходят за его рамки.

® Любое распространение материалов журнала, в т.н. архивных номеров, возможно только с письменного согласия редакции.