В клубе в увлекательной и наглядной форме изучают молекулярный мир живого организма, разбираясь, как устроены и взаимодействуют структуры внутри клетки и каким образом молекулярные процессы определяют работу всего организма.
На занятиях клуба:
– исследуют молекулярные основы жизни на уровне ДНК, РНК и белков;
– разбирают ключевые клеточные процессы через модели и аналогии, в игровых форматах;
– учатся понимать связь между структурой биомолекул и их функциями;
– выполняют практические и моделирующие задания, приближенные к реальным биологическим задачам.
Возраст участников: обучающиеся 6–9 классов
Количество участников в группе: не более 8 человек
Место проведения: Кампус Образовательного центра «Сириус» / корпус «Школа»
Занятие 1. Клеточный мегаполис (строение и органеллы клетки)
Теория. Клетка как сложная саморегулирующаяся система. Сравнительный анализ биологических и инженерных систем (метафора «город»). Строение и функции основных органоидов: плазматическая мембрана (барьерная и транспортная функции), ядро (хранение информации), митохондрии (энергетический обмен), рибосомы (синтез белка), эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи (логистика и транспорт веществ), лизосомы (утилизация). Взаимосвязь органоидов в едином метаболическом процессе.
Практическая работа. Просмотр и анализ 3D-визуализации внутриклеточных процессов.
Интерактивная ролевая игра-викторина «Кадровое агентство клетки»: идентификация органоидов по их функциональному описанию.
Творческая работа в мини-группах «Генплан Мегаполиса»: создание функциональной схемы клетки с распределением зон ответственности.
Занятие 2. VIP-инструкция (ДНК: Структура и выделение)
Теория. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) как носитель генетической информации. Химическое строение ДНК: нуклеотиды аденин, тимин, гуанин, цитозин), сахарофосфатный остов. Принцип комплементарности Чаргаффа. Пространственная организация ДНК: двойная спираль. Упаковка генетического материала: гистоны, хроматин, хромосомы. Методы выделения нуклеиновых кислот из биологического материала.
Практическая работа. Предметное моделирование участка молекулы ДНК из пластичных материалов (пластилин, фетр, проволока) с соблюдением принципа комплементарности азотистых оснований.
Лабораторная работа «Экстракция ДНК»: выделение нуклеиновых кислот из биологического материала (эпителий ротовой полости) с использованием безопасных бытовых реагентов.
Занятие 3. Код жизни (генетический код и мутации)
Теория. Понятие гена как функциональной единицы наследственности. Свойства генетического кода: триплетность, непрерывность, специфичность. Понятие кодона. Стартовые и стоп-кодоны. Мутации как ошибки копирования информации: точечные замены, вставки, выпадения нуклеотидов (делеции) и сдвиг рамки считывания. Влияние мутаций на структуру белка и жизнедеятельность организма.
Практическая работа. Практикум по биологической криптографии: решение прямых и обратных задач на расшифровку аминокислотных последовательностей с использованием таблицы генетического кода.
Моделирование различных типов мутаций на текстовых примерах и анализ их влияния на смысл генетического «послания».
Занятие 4. Посредник (транскрипция и РНК)
Теория. Центральная догма молекулярной биологии. Рибонуклеиновая кислота (РНК): отличия от ДНК по строению (рибоза, урацил) и функциям. Виды РНК (информационная, транспортная, рибосомальная – обзорно). Процесс транскрипции: переписывание генетической информации с ДНК на иРНК. Транспорт иРНК из ядра в цитоплазму.
Практическая работа. Сравнительный анализ моделей ДНК и РНК.
Активная ролевая симуляция «Молекулярный испорченный телефон»: моделирование процесса передачи информации из ядра к рибосоме с имитацией ошибок транскрипции (замена тимина на урацил) и преодолением физических барьеров клетки.
Занятие 5. Рабочие лошадки (трансляция и фолдинг белков)
Теория. Процесс трансляции: механизм считывания информации рибосомой. Роль тРНК и аминокислот. Полипептидная цепь. Структурная организация белков: от линейной последовательности к трехмерной структуре. Понятие фолдинга (сворачивания). Принцип «структура определяет функцию»: ферментативная, транспортная, двигательная функции белков. Последствия нарушения фолдинга.
Практическая работа. Игровое моделирование работы рибосомы: сборка полипептидной цепи из условных элементов (конструктор/карточки) по заданной матрице иРНК. Творческий практикум «Белковое оригами»: сворачивание проволочных моделей для решения инженерных задач (создание структур, выполняющих функции захвата, транспорта или движения).
Занятие 6. Клетка-менеджер (регуляция экспрессии генов)
Теория. Геном как совокупность всех генов организма. Проблема идентичности генома в разных типах клеток многоклеточного организма. Понятие дифференцировки и специализации клеток. Механизмы регуляции работы генов: факторы транскрипции, активаторы и репрессоры (на упрощенных моделях). Экономика клетки: энергетическая стоимость биосинтеза.
Практическая работа. Командная экономическая стратегия: моделирование управления генетической активностью клетки в условиях ограниченных ресурсов и меняющихся внешних факторов. Принятие решений о блокировке или активации генов для выполнения целевой функции клетки (мышечной, секреторной и др.).
Фестиваль клубов
На площадке проходит презентация проекта по выбранной теме
младший научный сотрудник научного центра трансляционной медицины АНОО ВО «Университет «Сириус»
младший научный сотрудник научного центра трансляционной медицины АНОО ВО «Университет «Сириус»
