Реализация наследственной информации в клетке

Урок в10 классе на тему:

«Реализация наследственной информации в клетке»

Учитель:  Ельшаева Елена Алексеевна, МБОУ гимназия №1 г. Лебедяни Липецкой обл.

Учебник: Биология. 10-11 классы (базовый уро­вень) / В.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова.

Тип урока: изучение нового материала с помощью технологии французские педагогические мастерские.

Цель урока:

–  Систематизировать ранее изученный материал.                                                                      – Сформировать знания о генетическом коде, познакомив учащихся с его свойствами;         ̶   Охарактеризовать основные этапы реализации наследственной информации в  процессе биосинтеза белка: транскрипции и трансляции.                                                                          – Продолжить формирование умений самостоятельно работать с учебником и мультимедийным учебным пособием, делать выводы на основе полученных знаний.
– Воспитывать культуру умственного труда.

Оборудование: модель ДНК, мультимедийное учебное пособие, видеофильм «Биосинтез белка», приложение 1, приложение 2, приложение 3.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний (фронтальная беседа).

- Приступая к изучению новой темы, давайте вспомним следующие вопросы:

1. Что такое белки?
2. На какие группы делят белки по составу?
3. На какие группы делят белки по химическому составу?
4. На какие группы делят белки по форме молекул?
5. Каково строение аминокислот?
6. На какие группы делят аминокислоты?
7. Каково строение белков?
8. Назовите известные вам функции белков.
9. Какие нуклеиновые кислоты вам известны?
10. Каково строение нуклеиновых кислот?
11. Какие функции они выполняют?
12. Где образуются субъединицы рибосом?
13. Какую функцию рибосомы выполняют в клетке.

3. Изучение нового материала.

- Сегодня на уроке мы с вами познакомимся с одним очень важным  процессом, который происходит во всех живых организмах. Но это пока остаётся маленькой тайной. Давайте поработаем сейчас с текстом.

      1. Прочитать текст.

«Этот процесс является обязательным условием существования всех живых организмов, так как он связан с синтезом необходимых для организма веществ. Ф. Энгельс  по этому поводу дал классическое определение, которое не потеряло своё значение в свете современных научных открытий. Все живые организмы обладают сходством и имеют определённые различия, которые обусловливают уникальность каждого организма. Синтезируемые  вещества определяют все свойства любого организма. Информация о строении этого вещества находится в одном из органоидов клетки и называется генетической информацией, которая включает в себя  генетический код. Генетический код обладает определёнными свойствами, имеет определённое строение и состоит из множества отдельных участков, несущих информацию о строении организмов. Процесс образования важных для организма веществ происходит последовательно в определённых органоидах клетки. А нуклеиновые кислоты чётко выполняют свои функции. Реализация генетической информации в живых клетках осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции и трансляции ».

2. Начертите таблицу и составьте вопросы к тексту. (Примерные вопросы, которые могут составить обучающиеся.)

Вопросы

Ответы

Как называется процесс образования веществ? Какие вещества синтезируются? Какое определение дал Ф. Энгельс? В чём сходство живых организмов? В чём различия живых организмов? В чём заключается уникальность живых организмов? Какие свойства организма определяют  синтезируемые вещества? В каком органоиде клетки находится информация о строении этого вещества? Что такое генетический код? Какое строение имеет  генетический код Какими свойствами обладает генетический код? Как называется отдельный участок, несущий информацию о строении организма? В каких органоидах происходит процесс образования важных для организма веществ? Какие функции выполняют нуклеиновые кислоты? Что представляет собой транскрипция?  Что представляет собой трансляция?

3. Прочитайте  вопросы.

4. Напишите на слайде (или в тетради) название процесса. (Учитель слушает ответы обучающихся и выделяет правильный ответ. Учитель сообщает, что это и  будет темой нашего урока.)
5. Откройте §2.10 или мультимедийное учебное пособие, найдите ответы на поставленные вопросы.
6. Прочитайте  ответы на поставленные вопросы.
7. Просмотр анимации: синтез белка (диск -  мультимедийное учебное пособие).
8. Выполнение интерактивного задания (диск -  мультимедийное учебное пособие).
9. Ответить на вопросы и выполнить задания. (Приложение 1)
10. Выполнение практической (контрольной) работы (диск -  мультимедийное учебное пособие).

4. Закрепление.

Выполнить задание (приложение 2, приложение 3)

5. Рефлексия.

- Что нового, интересного вы узнали на сегодняшнем уроке?

6. Домашнее задание

7. Подведение итогов работы на уроке.

                                                                                                                                Приложение 1.

Вопросы и задания для работы с таблицей

1. Дайте определение понятия «генетический код».
2. Объясните, каким образом последовательность аминокислот в белке кодируется (определяется) последовательностью нуклеотидов в нуклеиновой кислоте.

1)      Сколько аминокислот составляют все многообразие белков в организмах?

2)      Сколько разных нуклеотидов содержит нуклеиновая кислота?

3)      Сколько нуклеотидов кодируют одну аминокислоту?

4)      Как называется комбинация нуклеотидов, соответствующая одной аминокислоте?

3. Вспомните свойства генетического кода.
4. Объясните, в чем состоит универсальность генетического кода. Что означает такое свойство генетического кода, как специфичность? На таблице видно, что большинство аминокислот закодировано несколькими триплетами. Как называют это свойство генетического кода? В чем его биологический смысл?
5. Найдите на таблице три триплета, которые не кодируют ни одной аминокислоты. Объясните, в чем заключается их роль.

          Вариант №1                                                                                                                          Приложение  2.

1. Восстановите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

А

Т

Т

Г

Ц

А

А

Г

Т

Т

Ц

А

Г

Г

Т

2. Определите нуклеотидную последовательность  и - РНК, получившуюся в результате транскрипции с данного участка ДНК

Матричная цепь ДНК

Т

А

А

Г

Ц

А

Ц

Ц

Г

А

Ц

Ц

А

Т

Т

и - РНК

3. Укажите последовательность аминокислот

и - РНК

У

У

Г

Ц

Г

А

А

Г

У

У

Ц

А

У

Г

Г

последовательность аминокислот

4. Заполните пустые ячейки в таблице:

аминокислота	Кодон в и-РНК			Триплет в ДНК
лейцин
	А	А	У
				Г	Т	Г
	Ц	Ц	Ц
				Т	Г	Т
валин

5.Определите участок ДНК, кодирующий следующий олигопептид:

Олигопептид

Цис

Сер

Ала

Про

Тре

Мет

Лиз

и- РНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

6. Под действием определённого химического вещества цитозин заменился аденином.

Последовательность аминокислот в белке

Глу

Гли

Глн

Трп

Тир

Последовательность нуклеотидов в и - РНК

Модифицированная последовательность в и - РНК

Изменившаяся последовательность аминокислот в белке

Произойдёт ли блокирование синтеза полипептида во время трансляции последовательности аминокислот с модифицированной и-РНК – матрицы?

а) да         б) нет

7. Как изменится последовательность аминокислот в белке, если в матричной цепи соответствующего участка ДНК удалить пятый нуклеотид, а между девятым и десятым поместить цитозиновый нуклеотид.

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

А

Т

Т

Г

А

Ц

Ц

Т

Т

Т

А

Г

Г

А

Ц

последовательность аминокислот

Изменённый участок ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Изменившаяся последовательность аминокислот

Вариант №2

1. Восстановите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК

Матричная цепь ДНК

Т

Т

А

Г

Г

Ц

Г

А

А

Т

Г

Т

Т

Ц

Ц

Кодирующая цепь ДНК

2. Определите нуклеотидную последовательность  и- РНК, получившуюся в результате транскрипции с данного участка ДНК

Матричная цепь ДНК

Т

А

Г

Г

Г

Ц

А

А

Т

Ц

Ц

Г

Т

А

А

и - РНК

3. Укажите последовательность аминокислот

и - РНК

У

Ц

Г

У

Г

Г

А

У

У

Г

Ц

Ц

Ц

Г

У

последовательность аминокислот

4. Заполните пустые ячейки в таблице:

аминокислота	Кодон в и-РНК			Триплет в ДНК
пролин
	А	Ц	У
				Г	А	Ц
	Г	А	Ц
				Т	А	Т
тирозин

5. Определите участок ДНК, кодирующий следующий олигопептид:

Олигопептид

Арг

Ала

Иле

Про

Асн

Мет

Гис

и- РНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

6.Под действием определённого химического вещества гуанин заменился аденином.

Последовательность аминокислот в белке

Сер

Тре

Вал

Лей

Глу

Последовательность нуклеотидов в и - РНК

Модифицированная последовательность в и - РНК

Изменившаяся последовательность аминокислот в белке

Произойдёт ли блокирование синтеза полипептида во время трансляции последовательности аминокислот с модифицированной и-РНК – матрицы?

а) да         б) нет

7. Как изменится последовательность аминокислот в белке, если в матричной цепи соответствующего участка ДНК удалить третий нуклеотид, а между восьмым  и девятым поместить адениловый нуклеотид.

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Ц

Т

Т

Ц

Г

Ц

А

Т

А

Т

Ц

Г

Г

А

Г

последовательность аминокислот

Изменённый участок ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Изменившаяся последовательность аминокислот

Вариант №3

1.Восстановите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК

Матричная цепь ДНК

Г

Г

А

Ц

Т

Т

А

Ц

Ц

Г

А

Т

Т

А

Г

Кодирующая цепь ДНК

2.Определите нуклеотидную последовательность  и- РНК, получившуюся в результате транскрипции с данного участка ДНК

Матричная цепь ДНК

Ц

Ц

А

А

Г

Г

Г

А

Т

Ц

Т

А

Т

Ц

Г

и - РНК

3.Укажите последовательность аминокислот

и - РНК

У

А

У

Ц

Ц

Г

Ц

У

А

Ц

А

Ц

У

У

Ц

последовательность аминокислот

4.Заполните пустые ячейки в таблице:

аминокислота	Кодон в и-РНК			Триплет в ДНК
изолейцин
	У	А	У
				Т	Т	Г
	Г	Г	У
				Т	А	Ц
метионин

5.Определите участок ДНК, кодирующий следующий олигопептид:

Олигопептид

Вал

Сер

Иле

Про

Тре

Арг

Асн

и- РНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

6.Под действием определённого химического вещества цитозин заменился аденином.

Последовательность аминокислот в белке

Ала

Мет

Глу

Сер

Тир

Последовательность нуклеотидов в и - РНК

Модифицированная последовательность в и - РНК

Изменившаяся последовательность аминокислот в белке

Произойдёт ли блокирование синтеза полипептида во время трансляции последовательности аминокислот с модифицированной и-РНК – матрицы?

а) да         б) нет

7. Как изменится последовательность аминокислот в белке, если в матричной цепи соответствующего участка ДНК удалить пятый нуклеотид, а между девятым и десятым поместить гуаниновый нуклеотид.

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

А

Т

Г

Г

Г

Ц

А

Т

Т

Т

А

Г

Ц

А

Ц

последовательность аминокислот

Изменённый участок ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Изменившаяся последовательность аминокислот

Вариант №4

1.Восстановите последовательность нуклеотидов в комплементарной цепи ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

А

Т

Т

Ц

Ц

Г

Ц

Т

Т

А

А

Г

Ц

А

Г

2.Определите нуклеотидную последовательность  и- РНК, получившуюся в результате транскрипции с данного участка ДНК

Матричная цепь ДНК

А

А

Т

Т

Г

Г

Г

Ц

А

Г

Г

Ц

А

Ц

Г

и - РНК

3.Укажите последовательность аминокислот

и - РНК

У

У

А

А

А

Г

Ц

Ц

А

У

У

Г

Ц

А

Г

последовательность аминокислот

4.Заполните пустые ячейки в таблице:

аминокислота	Кодон в и-РНК			Триплет в ДНК
серин
	У	А	А
				Г	Т	Г
	Ц	Ц	Ц
				Т	Г	Т
аланин

5.Определите участок ДНК, кодирующий следующий олигопептид:

Олигопептид

Арг

Сер

Про

Ала

Тре

Мет

Лиз

и- РНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

6.Под действием определённого химического вещества цитозин заменился аденином.

Последовательность аминокислот в белке

Вал

Глу

Лей

Трп

Ала

Последовательность нуклеотидов в и - РНК

Модифицированная последовательность в и - РНК

Изменившаяся последовательность аминокислот в белке

Произойдёт ли блокирование синтеза полипептида во время трансляции последовательности аминокислот с модифицированной и-РНК – матрицы?

а) да         б) нет

7. Как изменится последовательность аминокислот в белке, если в матричной цепи соответствующего участка ДНК удалить четвёртый нуклеотид, а между девятым и десятым поместить тимидиновый нуклеотид.

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Ц

Т

А

Г

А

А

Ц

Т

А

Т

А

Т

Г

Т

Ц

последовательность аминокислот

Изменённый участок ДНК

Матричная цепь ДНК

Кодирующая цепь ДНК

Изменившаяся последовательность аминокислот

                                                                                                                         Приложение 3.

Задачи по теме  «Реализация наследственной информации в клетке»

1. Из общего количества нуклеотидов в ДНК гуанина содержится 30 %. Каково содержание аденина?

2. Из общего количества нуклеотидов в ДНК тимина содержится 880, что составляет 21%. Каково содержание гуанинов в данной цепи.

3. В цепи ДНК всего 3200 нуклеотидов. Из них цитозина 26 %. Определите содержание нуклеотидов аденина, тимина.

4. В цепи ДНК аденина находится 16 %. Определите процентное содержание тимина, гуанина,  цитозина.

5. Нуклеиновая кислота фага имеет молекулярную массу порядка 10⁷. Сколько белков закодировано в ней, если принять, что типичный белок состоит в среднем из 400 мономеров, а молекулярная масса нуклеотида около 300.

6. Белок состоит из 300 аминокислот. Какую длину имеет ген несущий информацию об этом белке?

7. В небольшом фрагменте молекулы ДНК было обнаружено 600 нуклеотидов цитозина, которые состалляют 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте. Определите процентное  и количественное содержание нуклеотидов тимина, гуанина,  аденина.
8. Каков нуклеотидный состав двухцепочечной ДНК, если в РНК, построенной на одной цепи ДНК, следующее содержание нуклеотидов: Ц – 30%, У – 26%, А – 24%.