Урок " Биосинтез белка"

Урок биологии. 10 класс

Учитель  высшей категории,

«старший учитель» Коровкина Л. И.

Тема:  Рибосомы.  Синтез белка.

Цель: Изучить сущность биосинтеза белка, сформировать понятия: ген, генетическая информация, транскрипция, трансляция. Развивать умение работать с различными источниками информации( рассказ, текст, рисунки учебника, презентации), сравнивать, делать выводы, объяснять связь между строением и функциями, обосновывать необходимость биологических знаний.

Оборудование: таблицы «Строение рибосомы», «Строение животной клетки», «Биосинтез белка», «Генетический код», учебник, презентация «Биосинтез белка»

Ход урока

І.      Организационный  этап

II.  Актуализация  опорных знаний учащихся

Учитель. Вам уже известно не только, как устроены клетки вашего организма, растений, животных, но и какими веществами образованы.

- А каких веществ больше всего?

III.  Мотивация  темы урока

Слово учителя. В наше время  10-15 % населения  Земли голодает, а 40 % получает неполноценное питание, поэтому человечество вынуждено промышленным путём  синтезировать белки  -  наиболее дефицитный продукт на Земле.

Вопрос классу.  Вспомните строение молекул и функции белка и объясните,   почему человечество  вынуждено промышленным путём  синтезировать белки?

( Ученики объясняют)

Сообщения учащихся. Знаете ли вы?

*В нашем теле нет участка, где  бы  не было белков.

* В крови и мышцах белки составляют 1/5 от массы.

* В мозгу  ½.

* Даже в эмали зубов  1/200.

* В разных органах белки составляют 45 +48% сухого вещества.

*Человеку в среднем ежедневно требуется 100 г белка (женщине 1 г на килограмм, мужчине  - 1,5 г), а при большой нагрузке - до 150 г.

* Работа, требующая большого нервного напряжения, всегда приводит к повышенному распаду белков.

*Потребности в белках с  возрастом уменьшаются.

* За 70 лет жизни человек съедает более 2,5 тонны белков.

* Белки незаменимы в питании, они образуют союз с железом в организме , а железо основной переносчик кислорода в организме.

* Лишение белковой пищи неизбежно приводит к смерти даже при обильном сочетании углеводов и жиров. Длительное белковое голодание вызывает слабость и глубокие    психические расстройства. В опытах над животными  установлено, что пища без незаменимых аминокислот вызывает признаки малокровия, задержку роста, выпадение волос.

Поэтому  к развязыванию проблемы искусственного синтеза белка учёные биологи шли давно. Впервые  в 1964 г был искусственно синтезирован инсулин гормон. Инсулин состоит из пяти аминокислот. На его синтез было потрачено 3 года, 10 учёных провели 5 тысяч операций , Затем были синтезированы другие не менее важные белки .

Проблемная ситуация. Всем известно , что проводятся операции по пересадке  внутренних органов человека, но  пока 100% приживаемости не удаётся достичь, т.к. каждому организму свойственен свой вид белка. Что это значит? (Ученики объясняют).

Дополнения и уточняющие вопросы учителя.  Пища содержит различные вещества, расщепление которых  завершается в кишечнике, т.е белки расщепляются здесь на аминокислоты.

А какова дальнейшая судьба аминокислот? (Ученики объясняют).

Значит к клеткам поступают не готовые белки, а аминокислоты, причём  аминокислоты 20 видов. В клетках идёт процесс созидания; из простых веществ образуются сложные.

Как эти реакции называются? Какой это обмен?

Греческое «Пластиос» - скульптурный.

Так же, как скульптор из глины или  мрамора лепит изваяние, строитель работает со стройматериалами,  каждый  выполняет свою работу: белок , вода и т.д.

Существует специализация и у людей разных профессий.

Строитель: его задача построить дом.

• Что ему для этого потребуется?

1. Из чего строить - т.е. стройматериал.
2. Место, где строить.
3. Какой дом строить – план.

А клетку можно назвать  строителем, хотя бы потому, что в ней идёт пластический обмен, т.е. реакции с образованием сложных веществ.

Действительно  клетки тела – строители.

Судите сами:  половина белков нашего тела заменяется в течение 180 дней, белки печени - за 17 -20 дней.

Синтез веществ, идущий в клетке, в отличие от синтетических реакций, осуществляемых в лабораторных условиях химиками,  называется  биосинтезом.

ІV. Сообщение темы и задач урока.

Итак, как же осуществляется биосинтез белков, т.е. строительство белковых молекул. Эта тема и станет  объектом нашего внимания на сегодняшнем уроке(запись темы на доске и в тетрадях). В ходе урока вы должны усвоить ряд понятий, записанных на доске (на доске написаны понятия: ген, генетический код, транскрипция, трансляция, функциональный активный центр рибосомы, кодон- АУГ, и стоп- кодоны ( УАА.УАГ,У ГА), изучить сущность биосинтеза белка, научиться работать с источниками информации, объяснять связь между строением и функцией. Результаты вашей работы и уровень  знаний, умений по данной теме будет проверен в ходе тестового контроля и соответственно оценен. Итак, удачи и успеха.

V.  Изучение  нового  материала

 Слово учителя и диалог с учащимися.

 Наш строитель –клетка получила стройматериал- аминокислоты по кровеносным сосудам от тонкого кишечника через поры оболочки в цитоплазме.

Сами они двигаться не могут, их к месту синтеза белка доставляют  т-РНК.   (необходимо вспомнить её строение)

А где же место синтеза белков? (Рибосомы, назвать их строение).

Но вы из собственного опыта знаете, мало  иметь место  для построения дома и материал: надо заранее определить, каким он будет: сколько этажей, размер, количество окон, дверей, т.е. составить  план.

А нужен ли план при биосинтезе? (Конечно, ведь рибосома должна знать , в какой последовательности собирать доставленные к ней  аминокислоты).

Основная  роль в определении структуры синтезированного белка принадлежит ДНК. Каждый белок представлен одной или несколькими цепями, а участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одного белка,  называется  геном. Таким образом,  ген - это   определённая последовательность нуклеотидов в молекуле  нуклеиновых кислот, а информация, заключённая в них,  называется генетической. Присущая всем живым организмам единая система  сохранения  наследственной  информации получила название генетический код  - это система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде последовательности нуклеотидов ДНК, определяющих последовательность аминокислот в белках.

Каковы же свойства генетического кода? (Работа с учебником: найти свойства, выписать и устно объяснить).

1. Триплетный
2. Однозначный
3. Вырожденный
4. Универсальный
5. Неперекрывающийся
6. Между генами существуют разделительные знаки (триплет АУГ- начало синтеза белка, а стоп – кодоны -УАА, УАГ ,У ГА окончание синтеза белка).

Механизм биосинтеза белка выяснили в 50-е годы 20-ого столетия. В нём выделяют три основных этапа.

Первый  называется транскрипция  - « от лат.- transcription «переписывание» биосинтез молекул   и-РНК на соответствующих участках ДНК.

Поскольку молекула ДНК состоит из 2-ух цепей, считывание информации  с обеих привело бы к образованию абсолютно разных  и-РНК,  поэтому их  биосинтез возможен только на одной цепи.

Достроить вторую цепь по принципу комплементарности.

ДНК и-РНК

А-Т Г-Ц А-Т Т-А

А Г А У

Второй этап активация аминокислот в цитоплазме:

а) присоединение фермента и АТФ к аминокислоте;

б) присоединение активированных аминокислот к и-РНК;

в) комплекс: РНК+ аминокислота+ фермент + АТФ подходит к рибосоме.

Третий этап  -  трансляция.  Это биосинтез полипептидной цепи на молекуле и-РНК.

Различают три этапа трансляции.

1 этап.  Инициация –

а) и-РНК движется между двумя субъединицами рибосомы слева направо. Первым кодоном будет (АУГ) к нему присоединяется т-РНК, которая несет аминокислоту метионин.

б) Рибосомы нанизываются на  и-РНК  и шагами перемещаются по ней. Рибосома занимает два триплета.

в) Образование комплекса функционально - активного центра + и-РНК + т-РНК с аминокислотой.

2 этап.  Элонгация – к новому кодону,  который оказался в середине рибосомы, присоединяется т-РНК, процесс повторяется, а пептидная цепь увеличивается.

3 этап.  Терминация – окончание синтеза белка. Как только рибосома встретит стоп- кодон (УАА, УАГ, УГА) происходит разделение рибосом, и-РНК и полипептидной цепи. И только что синтезированный белок приобретает соответствующую структуру и транспортируется в ту часть клетки, где он выполняет свою функцию. Синтез цепи из 150 аминокислот длится 3-5с.

Таким образом,  вы  изучили сущность биосинтеза белка, объяснять связь между строением и функцией. А теперь проверка усвоенного на уроке.

VІ.  Обобщение, систематизация и контроль знаний

Тестовый контроль:

Отметьте знаком «+» правильные  утверждения, знаком «-» - неправильные.

1.      Трансляция – это процесс синтеза всех типов РНК, происходящих в ядре клетки на матрице- молекуле ДНК.

2.      В процессе трансляции информация, содержащаяся в и-РНК, реализуется, синтезируется соответствующий белок.

3.      Синтез белка начинается со стадии элонгации.

4.      Синтез белка  начинается с образования инициирующего комплекса, возникающего в результате соединения и-РНК с малой субъединицей рибосомы.

Отметьте знаком «+» все правильные ответы

5. Синтез нуклеиновых кислот в ядре:

    а) трансляция   б) транслокация   в) транскрипция  г) трансдукция

6  Трансляция протекает:

    а) в ядре    б)  в цитоплазме  в)   с использованием  рибосом  в) с затратами энергии

7.:На вершине каждой молекулы т-РНК  расположен:

    а) кодон    б) антикодон    в) ген     д) стоп- кодон

8. Локализация синтеза белков в клетке:

    а) гладкая эндоплазматическая сеть

    б) шероховатая эндоплазматическая сеть

    в) ядро клетки

    г) лизосомы

    9.Установите соответствие между названиями органелл и их биологическими функциями:  

1) и-РНК                а) универсальный   переносчик энергии

2)  т-РНК                б) матрица для синтеза всех типов РНК

3) р-РНК                 в) часть рибосомы, принимающая участие в синтезе белка, работа                                                

                                 ет в цитоплазме

4) ДНК                     г) подвозит к месту синтеза аминокислоту и определяет, в какое

                                 место белковой цепи её надо поставить, работает в цитоплазме

                                д) матрица для синтеза белка, работает в цитоплазме совместно с

                                с рибосомой

10   Пронумеруйте последовательность событий в процессе синтеза белка:

а) трансляция     б)  соединение и-РНК с рибосомой    в) образование первичной  структуры молекулы белка        г) транскрипция

VI. Домашнее задание.