Цель: Сформировать знания об основном процессе метаболизма – биосинтезе белка, как сложном многоступенчатом процессе, в котором реализуются функции многих веществ и органоидов клетки.
Задачи:
Закрепить знания о генетическом коде, объяснить сущность матричных реакций.
Раскрыть механизм трансляции и механизм работы рибосом.
Раскрыть биологическое значение биосинтеза белка.
Развивать у учащихся интерес к исследовательской деятельности.
«Жизнь – прекраснейшая из выдумок природы»
Гетте
Ход урока
Организационный момент
Прозвенел звонок для нас. Встали все красиво, поздоровались учтиво. Тихо сели. Спинки прямо. Все с улыбочкой вздохнём и наш урок начнём.
Повторение дом. задания
Генетический код… Двойная спираль ДНК… От этих названий уже значительно веет мистикой, чудом. Но откуда появилось это чудо? Неужели природа, которая всегда и везде использует одни и те же правила порождения «частиц», изменила себе и… Сотворила чудо?!
Нет никаких чудес! Все живое (сущее) живет по единому периодическому закону, одинаковому для всей вселенной. Следовательно, этот закон должен обязательно проявиться и в генетическом коде, в котором на практике реализуется принцип двойной спирали. Всем известна важность познания генетического кода. На прошлом уроке мы изучали его свойства. Для проверки дом. задания раздать 3 карточки. С остальными фронтальная беседа.
Активизация деятельности учащихся.
Вы знаете, что у вас есть тысячи генов и все учёные мира пытаются расшифровать их строение и тем самым расшифровать структуры и функции человека. Это обещает революцию в медицине, т.к. позволит лечить все болезни. Как называется эта молекула жизни?
Ученик: Нуклеиновая кислота.
Учитель: Что такое нуклеиновые кислоты?
Ученик: Нуклеиновые кислоты - это природные высокомолекулярные соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.
Учитель: Какие виды нуклеиновых кислот вы знаете?
Ученик: ДНК и РНК
Учитель: Каково строение ДНК?
Ученик: ДНК – это двуспиральная цепочка, построенная по принципу комплиментарности.
Учитель: Что такое комплиментарность?
Ученик: принцип дополнения. (А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г)
Учитель: Какую функцию выполняет РНК? Разновидности РНК? В каком процессе они участвуют?
Ученик: в биосинтезе белка. Как происходит этот процесс мы будем изучать сегодня на уроке. Запишите тему в тетрадь.
Сегодня у нас необычный урок!
Мы с вами будем не только получать знания, а, как настоящие ученые, будем их добывать.
Давайте перенесемся в середину XXв. Мы ученые биологи, находимся в лаборатории, перед которой стоят вопрос «Изучить механизм биосинтеза белка».
Изучение нового материала в парах.
1я лаборатория
Название: «Лаборатория транскрипции»
Руководитель: Освальд Эйвери – исследовал реакции синтеза.
Перед лабораторией ставится задача: Изучение реакций матричного синтеза с ДНК и образованием иРНК.
2я лаборатория
Название: «Лаборатория трансляции»
Руководитель: Английский ученый Френсис Крик (В будущем открыл двойную спираль, в 1962 г. Нобелевский лауреат.)
Перед лабораторией ставится задача: Выяснение механизма синтеза белка из аминокислот.
Физкультминутка.
Просмотр видеоролика. Анализ результатов.
Анализ итоговой таблицы.
Закрепление знаний. Игра. Карточки:
ДНК 1
ААТ ГЦТ ЦГА ТАЦ ЦЦГ
ДНК 2
ТТА ЦГА ГЦТ АТГ ГГЦ
и РНК
ААУ ГЦУ ЦГА УАЦ ЦЦГ
рибосома
т РНК
УУА, ЦГА, ГЦУ, АУГ, ГГЦ
Асп, Ала, Арг, Тир, Про
Удвоение ДНК (Соединить 2 цепи. По какому принципу вы нашли другую молекулу)
Проведите процесс транскрипции (и РНК находит свои ДНК)
Проведите процесс трансляции (т РНК ищет свою АК, соединяется с иРНК, рибосома соединяет АК в цепочку).
Решение задач
Задача
Пептид имеет АК последовательность
Фен- Глу – Арг – Цис – Иле – Арг
Напишите последовательность нуклеотидов участка молекулы ДНК, хранящего информацию об этом белке.
Рефлексия.
Продолжи фразу: на уроке было интересно …
Было трудно …
Я понял, что…
Теперь я могу…
Дом. задание.
Итог урока:
Воистину, чудес не бывает. Генетика развенчала одно из последних – чудо жизни. Или все-таки не развенчала? Ведь то, что все многообразие форм живого подчиняется одной системе удивительно. Разве нельзя считать это чудом? Изученным людьми, используемым людьми, но все-таки чудом?
1я лаборатория
Название: «Лаборатория транскрипции»
Руководитель: Освальд Эйвери – исследовал реакции синтеза.
Перед лабораторией ставится задача: Изучение реакций матричного синтеза с ДНК и образованием иРНК.
Вопросы:
Какие факторы необходимы для биосинтеза?
Что такое транскрипция?
Какие принципы лежат в основе переписывания?
Где происходит процесс транскрипции в клетке?
Какова роль ферментов в данном процессе?
Какова функция иРНК?
Что такое промотор и какова его роль?
Что такое терминатор и какова его роль?
Информационная карточка 1
Транскрипция
В начале 50-х годов XX века Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии ДНК=РНК=белок. Информация о белке находится на ДНК, на матрице ДНК синтезируется иРНК, которая является матрицей для синтеза белковой молекулы. Матричный синтез позволяет очень точно и быстро синтезировать макромолекулы полимеров, состоящие из огромного количества мономеров.
Транскрипция. В соответствии с принятыми соглашениями начало гена на схемах изображают слева. У некодирующей цепи молекулы ДНК левый конец 5’, правый 3’; у кодогенной, матричной цепи, с которой идет транскрипция, - противоположное направление. Фермент, отвечающий за синтез иРНК, РНК – полимераза, присоединяется к промотору, который находится на 3’ – конце матричной цепи ДНК и движется всегда от 3’ к 5’ концу. Промотор – определенная последовательность нуклеотидов, к которой
может присоединиться фермент РНК – полимераза. Необходим для того, чтобы синтез иРНК был начат строго в начале гена. Из свободных рибонуклеозидтрифосфатоф (АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ), комплементарных нуклеотидам ДНК, РНК – полимераза образует иРНК. Энергия для синтеза иРНК содержится в макроэргических связях рибонуклеозидтрифосфатов. Период полураспада мРНК исчисляется часами и даже сутками, т.е. они достаточно стабильны. Транскрипция и трансляция у эукариот разобщены в пространстве и времени, транскрипция происходит в ядре и в одно время, трансляция происходит в цитоплазме и совсем в другое время. Для транскрипции необходимы: 1 – кодирующая цепь ДНК, матрица; 2 – ферменты, один из них РНК – полимераза.
2я лаборатория
Название: «Лаборатория трансляции»
Руководитель: Английский ученый Френсис Крик (В будущем открыл двойную спираль, в 1962 г. Нобелевский лауреат.)
Перед лабораторией ставится задача: Выяснение механизма биосинтеза (синтеза белка).
Вопросы:
Что такое трансляция?
Что необходимо для данного процесса?
Где происходит данный процесс?
Что такое антикодон?
Какова роль тРНК? Её строение, виды, значение для данного процесса.
Что такое стартовый кодон и какова его роль?
Что такое стоп кодон и какова его роль?
Стадии процесса трансляции?
Информационная карточка 2
Трансляция
Трансляция – процесс образования полипептидной цепи на матрице иРНК, или преобразование информации, закодированной в виде последовательности нуклеотидов иРНК, в последовательности аминокислот в полипептиде. Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме или на шероховатой эндоплазматической сети. В цитоплазме синтезируются белки для собственных нужд клетки, белки, синтезируемые на ЭПС, транспортируются по ее каналам в комплекс Гольджи и выводятся из клетки.
Органоиды, отвечающие за синтез белков в клетке – рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах – митохондриях и пластидах (70-S рибосомы) и в цитоплазме: в свободном виде и на мембранах эндоплазматической сети (80-S рибосомы). Малая субчастица рибосомы отвечает за генетические, декодирующие функции; большая – за биохимические, ферментативные. В малой субъеденице рибосомы различают функциональный центр (ФЦР) с двумя участками – пепетидильным (P – участок) и аминоацильным (A – участок).
Синтез белка начинается с того момента, когда к 5’ – концу иРНК присоединяется малая субъеденица рибосомы. Затем происходит присоединение большой субчастицы рибосомы, и в A – участок поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодом иРНК, находящимся в A – участке.
Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома (за счет ГТФ) передвигается на следующий кодовый триплет иРНК. Трансляция идет до тех пор, пока на ФЦР не попадет стоп-кодон (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения, белковая цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субчастиц рибосомы.
Скорость передвижения рибосомы по иРНК – 5-6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут.
17 382
1 672 
