|
|
Урок «;Биосинтез белка»;.
Задачи:
Развивать знания о генетическом коде, транскрипции, транспортных РНК;
Совершенствовать умение работать с учебником;
Развивать мышление, предлагая решение биологических задач на интерактивном тренажере;
Закреплять знания о механизме синтеза полипептидной цепи, демонстрируя учебный кинофильм.
Оборудование:
авторская разработка интерактивной части урока, ПК на 2 ученика, ПК учителя, проектор, экран, колонки.
План урока:
Изучить процессы транскрипции и биосинтеза белка, применяя интерактивный тренажер;
Работа за интерактивным тренажером;
Отработка данных заданий в
информационном листе № 1,
информационном листе № 2, их анализ.
Ход урока:
Прежде чем объяснять, как происходит процесс биосинтеза, необходимо повторить роль
белков в жизни клетки и их основные функции. В клетках живых организмов большое
количество белков, но есть и такие белки, которые присуще только определенному
виду организмов. В результате меняющихся условий окружающей среды, белки постоянно
разрушаются, поэтому клетка должна постоянно восстанавливать их. При изучении анатомии
человека отмечалось, что есть клетки, которые синтезируют белки для нужд всего организма,
например клетки желез внутренней секреции синтезируют и выделяют в кровь белковые
гормоны.
Важно отметить, что для синтеза белков необходимо большое количество энергии. Источником
данной энергии является АТФ.
Первичная структура белков определяет многообразие их функций. Генетическая информация
о первичной структуре белка расположена в последовательности нуклеотидов в молекуле
ДНК. Участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка,
называется геном. Из генов состоят хромосомы, причем в одной хромосоме находится
информация о структуре многих белков.
Генетический код. Известно 20 аминокислот, каждой из которой в молекуле ДНК
соответствует последовательность из трех нуклеотидов —; триплет. В настоящее время
составлена карта генетического кода —; соответствие триплетам той или иной аминокислоты.
В составе ДНК имеется четыре азотистых основания:
Аденин (А);
Гуанин (Г);
Тимин (Т);
Цитозин (Ц).
Если произвести простое математическое действие —; число сочетаний из 4 по 3 составляет:
43 = 64, т.е. можно закодировать 64 различных аминокислоты, тогда как кодируется только
20 аминокислот. При этом открытии оказалось, что многим аминокислотам соответствует не
один, а несколько различных триплетов —; кодонов.
Такое свойство генетического кода повышает надежность хранения и передачи генетической
информации при делении клеток. (Например —; Обращается внимание учащихся, что например
аминокислоте серин соответствует 6 триплетов: АГА, АГГ, АГТ, АГЦ, ТЦА, ТЦГ).
(Исходя из данного вывода, оказывается, что случайная ошибка в третьем нуклеотиде не
может отразиться на структуре белка —; все равно это будет кодон серина.
Также, следует отметить, что в состав молекулы ДНК входят триплеты, которые дают
сигнал об окончании сборки полипептидной цепи —; триплеты, являющиеся
«;знаками препинания»;.
Свойства кода
Избыточность —; 64 сочетания кодируют 20 аминокислот.
Универсальность —; генетический код универсален для всех организмов.
Специфичность —; один триплет обозначает только одну аминокислоту.
Для углубленного изучения.
Особенности митохондриальной ДНК
Кодирующие последовательности (кодоны) митохондриального генома имеют некоторые отличия
от кодирующих последовательностей универсальной ядерной ДНК.
Так кодон AУA кодирует в митохондриальном геноме метионин (вместо изолейцина в ядерной ДНК),
кодоны AГA и AГГ —; терминаторные кодоны (в ядерной ДНК кодируют аргинин), кодон УГA в
митохондриальном геноме кодирует триптофан.
Если говорить точнее, то речь идёт не конкретно о митохондриальной ДНК, а о м-РНК которая
списывается (транскрибируется) с этой ДНК перед началом синтеза белка. Буква У в
обозначении кодона обозначает уридин, который при транскрипции гена в РНК заменяет тимин.
Количество генов т-РНК (22 гена) меньше, чем в универсальном коде с его 32 генами т-РНК.
Транскрипция.
Синтез белка происходит на рибосомах в цитоплазме клетки, но сама генетическая информация
находится в ДНК в ядре клетки, откуда она поступает в цитоплазму в виде и-РНК. Для того,
чтобы синтезировать и-РНК, участок ДНК «;разматывается»;, а затем по принципу
комплементарности на одной из нитей ДНК с помощью фермента РНК-полимеразы синтезируются
молекулы РНК. Предлагается просмотр 1 части интерактивной модели урока —;
анимационный фильм). Кнопка «;ФИЛЬМ»;.
По ходу просмотра фильма обращается внимание учащихся на то, что против аденина в
ДНК становится урацил И-РНК, и против тимина ДНК становится аденин и-РНК.
После просмотра делается вывод: формирование цепочки и-РНК, которая представляет точную
копию цепи ДНК (только тимин заменен на урацил). Предлагается записать схему:
Нуклеотиды ДНК ⇒ нуклеотиды и-РНК,(транскрипция) ⇒ цитоплазма
Информация о последовательности какого-либо гена ДНК переводится в последовательность
нуклеотидов и-РНК, данный процесс называется транкрипцией.
Обязательно нужно обратить внимание учащихся, что у прокариот и-РНК сразу может
взаимодействовать с рибосомами, а у эукариот и-РНК взаимодействует в ядре со специальными
белками и только потом переносится через ядерную оболочку в цитоплазму (В фильме каждый
момент можно приостановить и обсудить с ребятами —; кнопка «;ПАУЗА»;).
В цитоплазме находятся т-РНК, которые являются носителя аминокислот к рибосомам.
Мы знаем, что аминокислот известно 20 и столько же т-РНК находится в цитоплазме. Отметить,
что строение т-РНК сходно —; по форме они напоминают лист клевера. Но различаются виды т-РНК
по триплету нуклеотидов находящихся «;на верхушке»; —; антикодон, он комплементарен
генетическому коде той аминокислоты, которую переносит т-РНК. А к «;черешку листа»;
прикрепляется аминокислота, которая кодируется триплетом комплементарным антикодону.
Трансляция.
В цитоплазме происходит последний этап синтеза белка —; трансляция. На конец и-РНК,
с которого нужно начать синтез белка нанизывается рибосома, она перемещается по и-РНК
скачкообразно, задерживаясь на триплете 0,2 секунды. За это время одна т-РНК из многих
способна «;опознать»; антикодоном триплет, на котором находится рибосома. Если антикодон
комплементарен триплету и-РНК, аминокислота отсоединяется от «;черешка листа»; и
присоединяется пептидной связью к растущей цепочки. А рибосома продолжает свое движение
по молекуле и-РНК. Данный процесс продолжается столько раз, сколько аминокислот должен
содержать «;строящийся»; белок. Когда в рибосоме оказывается триплет
«стоп-сигнал», то ни одна т-РНК к такому триплету присоединяться не может, так
как антикодонов к ним у т-РНК не бывает. В этот момент синтез белка заканчивается.
Вывод записывается схемой:
и-РНК ⇒ белок
рибосома
Клетке необходимо большое количество белков, поэтому, как только рибосома,
первой начавшая синтез белка на и-РНК, продвинется вперед, за ней на ту же и-РНК
нанизывается вторая рибосома, синтезирующая тот же белок и т.д.
⇓
Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок, закодированный в данной и-РНК,
называются полисомой.
⇓
Таким образом, трансляция — это перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК
в последовательность аминокислот синтезируемого белка.
Вывод записывается в виде схемы:
ДНК ⇒ и-РНК ⇒ белок
Транскрипция Трансляция
После просмотра фильма ребята отрабатывают процессы транскрипции и трансляции в
информационном листе № 1 (подписать процессы, происходящие в клетке).
После просмотра и отработки анимационного фильма учащимся предлагается интерактивная лабораторная работа,
состоящая из двух элементов:
- Кнопка «Транскрипция» — данная лабораторная работа позволяет закрепить знания по
расположению комплементарных нуклеотидов в молекуле ДНК, а также при переписывании
информации на и-РНК (после безошибочного выполнения задания можно перейти к следующей
интерактивной работе).
- Кнопка «Трансляция» — данный элемент работы позволит учащимся
закрепить навыки нахождения закодированных аминокислот в триплетах.
(Если учащийся благополучно справился с данными заданиями, ему предлагается работа
с «Информационным листом № 2» — решение задач, а для этого предлагается таблица
«Генетический код»
Домашнее задание:
ознакомление с § учебника, завершить выполнение задач
на «Информационном листе № 2».
|