Генетический код. Свойства генетического кода. Биосинтез белков. Регуляция транскрипции. • Сформировать знания об основных этапах процесса биосинтеза белка. • Выяснить суть понятий транскрипция и трансляция. • Закрепить знания о механизме синтеза полипе

Дата проведения __________

Генетический код. Свойства генетического кода. Биосинтез белков. Регуляция транскрипции.

·         Сформировать знания об основных этапах процесса биосинтеза белка.

·         Выяснить суть понятий транскрипция и трансляция.

·          Закрепить знания о механизме синтеза полипептидной цепи способствовать пробуждению интереса к изучаемой дисциплине;

Ход урока:

I.                   Организационный момент

II.                Опрос Д/З:

Вопросы:

1. Нуклеиновые кислоты. Строение нуклеотида ДНК и РНК.

2. Структура ДНК

3. Структура РНК

4. Репликация ДНК

Карточки:

Карточка №1 «Нуклеиновые кислоты» 1.Какую функцию выполняет ДНК? 2. Дана одна цепочка ДНК:  Т-Г-А-А-Т-Ц-А-Ц. Постройте вторую цепочку

Карточка №2 «Нуклеиновые кислоты» 1.Каково строение молекулы РНК? 2. На фрагменте правой цепи ДНК нуклеотиды расположены: Т-Г-Ц-А-Т-А-Г-Ц-Т-Г-А-А-Т-Ц-Г. Постройте вторую цепочку.

Карточка №3 «Нуклеиновые кислоты» 1.Каково строение молекулы ДНК? 2. В молекуле ДНК находится 4400 нуклеотидов с цитозином, что составляет 15% от их общего числа. Определите количество остальных нуклеотидов.

Карточка №4 «Нуклеиновые кислоты» 1.Какое строение имеет нуклеотид? 2. Дана одна цепочка молекулы ДНК: А-Г-Ц-А-Т-Т-А-Ц-Г-Т-Ц. Постройте комплементарную  вторую цепочку.

Карточка №5 «Нуклеиновые кислоты» 1.В чем заключается принцип комплементарности? 2. Найдите ошибки в молекуле РНК: Г-Ц-Т-Т-А-Г-Ц-А-А-Ц-Т.

Карточка №6 «Нуклеиновые кислоты» 1.В чем сходство в строении молекул ДНК и РНК? 2. В молекуле ДНК гуанинов насчитывается 10% от общего числа азотистых оснований. Определите количество аденина  в этой молекуле?

Карточка №7 «Нуклеиновые кислоты» 1.В чем различия в строении молекул ДНК и РНК? 2. На фрагменте правой цепи ДНК нуклеотиды расположены: Г-Г-Ц-А-Т-Т-А-Г-Ц-Ц-А. Нарисуйте схему структуры двуцепочечной молекулы ДНК.

III.             Изучение новой темы:

Учитель объявляет тему урока и вместе с учащимися определяет образовательные задачи  урока (беседа).

Далее проводится актуализация опорных знаний о содержании и функциях белков в клетке по вопросам:

1.      Как пополняются запасы белков в клетке?

2.      Где осуществляется процесс биосинтеза белка?

3.      В какой период жизни  клетки идет наиболее интенсивный синтез белка?

Подводя итоги беседы,  учитель обобщает материал:

Любая живая клетка способна синтезировать белки и наиболее интенсивно – в период роста и развития. Дочерняя клетка синтезирует такие же белки, какие синтезировала материнская клетка. Отсюда можно сделать вывод, что способность к синтезу белка передается по наследству от клетки к клетке и сохраняется в течение всей жизни. Основная роль в определении структуры белка принадлежит ДНК, разные участки которой определяют синтез различных белков.

Следовательно, одна молекула ДНК участвует в синтезе нескольких десятков белков. Каждый участок ДНК, определяющий синтез одной молекулы белка, называется геном (ученики записывают определение в тетрадь).

Таким образом, каждый ген заключает информацию о структуре одного белка.

Вопрос: Вспомните, где содержатся молекулы ДНК в клетках растений и животных?

Ответ: В хромосомах ядра (строение хромосом изучается с помощью компьютерной модели «Строение хромосомы» в демонстрационном режиме).

Биосинтез белка осуществляется на рибосомах, находящихся в цитоплазме клетки.

Вопрос: Каким образом наследственная информация о первичной структуре белка передается к месту синтеза белка?

Ответ: С помощью и-РНК.

Учитель сообщает дополнительную информацию: название некоторых видов РНК в литературе имеют ряд синонимов: и-РНК еще называют матричной РНК (м-РНК); транспортную РНК (т-РНК)  -  адапторной.

Для того, чтобы синтезировать белки с заданными свойствами, к месту их построения поступает информация о порядке включения аминокислот в пептидную цепь. Эта информация заключена в нуклеотидной последовательности и-РНК, синтезируемых на соответствующих участках ДНК. Процесс списывания (считывания), или синтез и-РНК, называется транскрипцией (лат.  «trans criptio» - переписывание) (запись понятия в тетрадь).

Процесс транскрипции вместе с реакцией самоудвоения ДНК относятся к реакциям матричного синтеза, то есть реакциям, которые идут с использованием матрицы.

Далее на уроке повторяется  процесс репликации ДНК с помощью компьютерных моделей  «Репликация ДНК»,  «Синтез комплементарной цепи» (учащиеся комментируют модели).

При синтезе и-РНК в качестве матрицы используется одна из нитей ДНК.

Таким образом, в результате реакций матричного синтеза образуются структуры, построенные по строго определенному плану.

Реакции матричного синтеза характерны лишь для живой природы, в результате их осуществления становится возможным передача информации от одного поколения живых существ к другому, а также синтез белков в соответствии с информацией, заложенной в генетическом материале.

Затем учитель предлагает ученикам более подробно рассмотреть процесс транскрипции (демонстрация модели «Транскрипция» с пояснениями учителя).

Транскрипция осуществляется при помощи РНК-полимеразы. В процессе транскрипции происходит расплетение двойной спирали ДНК; на одной из спиралей (так называемая матричная цепь) осуществляется синтез РНК.

В отличие от репликации ДНК при транскрипции копируются только некоторые гены. Длина РНК определяется длиной белковой цепи, для которой она предназначена. Существуют различные типы РНК, по-разному участвующие в процессе синтеза белков. Информационная РНК в дальнейшем служит матрицей для синтеза белка, поэтому ее называют также матричной РНК. Рибосомальная РНК, соединяясь с белками, образует рибосомы. Транспортная РНК доставляет аминокислоты к рибосомам, где и осуществляется белковый синтез.

Этапы Б.Б:

1. Особый белок «расстегивает» участок двойной цепи ДНК.

2. Свободные основания РНК вступают в связь с открытыми основаниями ДНК на одной цепи, за счет чего образуется цепь и-РНК.

3. Новообразованная и-РНК отсоединяется и направляется к рибосомам.

4. т-РНК подбирает АК и перемещает ее в рибосому.

5. Рибосома скольхит по и-РНК, и АК связываются в цепь.

6. Формируясь, белковая цепь складывается так, чтобы надлежащим образом выполнить нужную функцию. Затем рибосома освобождает цепь.

Тройки рядом стоящих нуклеотидов и-РНК, кодирующих определенные аминокислоты, называют кодонами.

Последовательность кодонов и-РНК шифрует последовательность аминокислот в пептидной цепи. Сочетания из трех нуклеотидов, кодирующие определенные аминокислоты, называются генетическим кодом (запись определений  в тетрадь).

Учитель сообщает,  что в настоящее время код ДНК расшифрован полностью. 

Учащиеся под руководством учителя  определяют,  какими свойствами обладает генетический код (запись свойств генетического кода в тетрадь).

1)      Код триплетен.

Каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК, и соответственно, и-РНК из трех рядом стоящих нуклеотидов. Например, участок Г – Ц – У соответствует аминокислоте аланину, Ц – Г – У – аргинину, Г – У – У  - валину и так далее.

2)      Код избыточен.

Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (за исключением метионина и триптофана). ДНК состоит из 4 разных видов нуклеотидов, а  наименьшей структурной единицей гена является триплет нуклеотидов. Поэтому число возможных комбинаций из 4 элементов по три равно 4³= 64. Разных же аминокислот только 20. Таким образом, различных триплетов нуклеотидов с избытком хватает для кодирования всех аминокислот.

Как полагают, это свойство генетического кода повышает надежность хранения и передачи наследственной информации.

3)      Код однозначен. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

4)      Между генами имеются «знаки препинания».

Из 64 триплетов три: У – А – А, У – А – Г, У – Г – А, - не кодируют аминокислоты. Эти триплеты (их называют стоп-кодонами) – сигналы окончания синтеза полипептидной цепи. Необходимость в наличии стоп-кодонов объясняется тем, что в ряде случаев на и-РНК осуществляется синтез нескольких полипептидных цепей, и для отделения друг от друга используются эти триплеты.

5)      Внутри гена нет «знаков препинания».

Учитель просит учащихся рассмотреть пример, приведенный в учебнике на с. 64, § 14.

6)      Код универсален.

Генетический код един для всех живущих на Земле существ.

IV.             Закрепление:

1. Составить 5 вопросов по новой теме

2. Блиц опрос «Ученик – ученик»

V.                Д/З: §10 до конца, конспект в тетради