Урок по теме Нуклеиновые кислоты

  Открытый урок  в 10 классе по теме          «Нуклеиновые кислоты»

Цель урока: познакомить учащихся с нуклеиновыми кислотами.

Задачи урока:

Образовательные:

охарактеризовать особенности строения молекул нуклеиновых кислот как биополимеров;

раскрыть роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации.

Развивающие:

развивать общеучебные умения;

развивать интеллектуальные умения (поиск ответов на вопросы творческого характера, задавать вопросы и составлять суждения, сравнивать, находить взаимосвязи;

развивать коммуникационные умения (умение понятно, кратко, точно, вежливо излагать свои мысли, задавать вопросы и отвечать на них, слушать и сосредотачивать внимание);

развивать умения схематично изображать участки ДНК, строить комплементарные данному.

Воспитательные:

воспитывать у учащихся культуру общения и труда в ходе беседы, просмотра презентации и анимационного фильма, выполнения заданий;

воспитывать критическую и объективную самооценку знаний.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: мультимедийный комплекс.

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

2. Актуализация ранее изученного материала 

Клетка – наименьшая и элементарная единица строения и жизнедеятельности всех живых организмов. Органоиды клетки

Органические и неорганические вещества в клетке  

Тема урока: «Нуклеиновые кислоты»

3. Изложение нового материала  

Виды нуклеиновых кислот

Структура молекулы ДНК 

Строение нуклеотидов молекулы ДНК

Соединение азотистых оснований в молекуле ДНК. Принцип комплементарности

Соединение полинуклеотидных цепей

Размеры молекулы ДНК

Строение рибонуклеиновой кислоты. Сравнение молекулы ДНК и РНК

Виды РНК. Взаимосвязь молекулы ДНК и РНК  в клетке

4. Закрепление

Тест

Решение задачи на комплементарность в молекуле ДНК

Заполнение таблицы «Сравнение молекул ДНК и РНК

5. Домашнее задание  

Сегодня урок мы посвятим главной загадке жизни. Что превращает крошечный комочек вещества в согласованную функционирующую клетку, способную регулировать свой собственный химический состав, расти и размножаться? Что вынуждает оплодотворенное яйцо делиться, а образовавшееся большое количество клеток перегруппировываться, расти, питаться, и, наконец, обретать признаки индивидуума?

Что делает каждого из нас непохожим на других индивидуумов и наделяет нас общими признаками вида Ноmo sapiens?

Что заставляет родственников, собравшихся вокруг новоприбывшего члена клана, с такой уверенностью узнавать в нем знакомые черты – отцовские глаза или материнские губы. На эти вопросы есть только один ответ: генетическая информация.

Давайте вспомним, какие структурные компоненты клетки отвечают за наследственную информацию?

Из чего состоит хромосома?

Что такое ДНК?

С какой еще НК вы встречались в 9 кл при изучении клетки?

Тема урока. Нуклеиновые кислоты.

Какие поставим цели к сегодняшнему уроку?

(Изучить строение НК, найти черты их сходства и отличия. Выяснить, каким образом строение НК связано с выполняемыми ими функциями (хранение и передача наследственной информации).

По окончании урока вы должны: 1) иметь данные в пользу того, что ДНК служит генетическим материалом; 2) уметь описывать строение нуклеотида, и как они взаимосвязаны друг с другом; 3) знать строение и уметь сравнивать НК.

Нуклеиновые кислоты - это высокомолекулярные органические соединения. Они состоят из углерода, водорода, кислорода, фосфора, азота.
Нуклеиновые кислоты были открыты в 1869 г. швейцарским врачом Ф.Мишером в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя. Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, бактериях, протистах, грибах и вирусах.
Они играют центральную роль в хранении и передаче наследственной информации о свойствах организма.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые, или ДНК, и рибонуклеиновые, или РНК. Название произошло от углевода, входящего в состав нуклеиновых кислот. Молекула ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.
В настоящее время известны хромосомальная и внехромосомальная ДНК и рибосомальная, информационная и транспортная РНК, которые участвуют в синтезе белка. ДНК включает множество генов, определяющих различия в метаболизме. Например, ДНК бактериальной клетки кишечной палочки содержит несколько тысяч различных генов, а у животных и растений – много больше, причем каждый вид организмов имеет характерный только для него набор генов. Однако многие гены – общие для всех организмов, что подтверждает общность происхождения

Строение ДНК

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК   в виде двойной спирали была предложена в 1953 году американским биологом Уотсоном и английским ученым Ф.Криком.

«Мы предлагаем вашему вниманию структуру ДНК, имеющую некоторые основные свойства, которые представляют значительный биологический интерес...» Так начиналась статья Уотсона и Крика в номере международного научного журнала «Nature» от 27 апреля 1953 г. В этой статье они предлагали модель двухцепочечной спирали ДНК, похожей на винтовую лестницу, ступеньками которой являются комплементарные пары А–Т, Г–Ц. «Перилами» лестницы служат молекулы сахара дезоксирибозы, а соединяются нуклеотиды в цепочку при помощи фосфорной кислоты.
В 1962 г. Уотсон, Крик и Уилкинс за свое открытие были удостоены Нобелевской премии по медицине.
«Здесь, в Кембридже, произошло, быть может, самое выдающееся после книги Дарвина событие в биологии – Уотсон и Крик раскрыли структуру гена!» – писал в Копенгаген Нильсу

Примерно 99% всей ДНК находится в хромосомах клеточного ядра, кроме того, ДНК имеется в митохондриях и хлоропластах. РНК входит в состав ядрышек клеточного ядра, а также содержится в рибосомах, митохондриях, пластидах и цитоплазме.

Молекула ДНК состоит из двух правозакрученных спиральных цепочек полинуклеотидов. Недавно была открыта левозакрученная ДНК. РНК состоит из одной спирально закрученной полинуклеотидной цепочки.
Полинуклеотидная цепь ДНК состоит из нуклеотидов. А что является структурными компонентами нуклеотидов?
В состав любого нуклеотида ДНК входит одно из четырех азотистых оснований: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т) и цитозин (Ц), а также сахар дезоксирибоза (C3H10O4) и остаток фосфорной кислоты.

Различаются ли нуклеотиды между собой?
Они отличаются только азотистыми основаниями, которые попарно имеют близкое химическое строение: Ц подобен Т (они относятся к пиримидиновым основаниям), А подобен Г (они относятся к пуриновым основаниям). А и Г по размерам несколько больше, чем Т и Ц. В ДНК входят нуклеотиды только четырех видов.
Как объединяются две полинуклеотидные цепи в единую молекулу ДНК?
Между азотистыми основаниями нуклеотидов разных цепей образуются водородные связи (между А и Т – две, а между Г и Ц – три). При этом А соединяется водородными связями только с Т, а Г – с Ц. В результате у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых. Эта закономерность получила название правила Чаргаффа. Благодаря этому свойству последовательность нуклеотидов в одной цепочке определяет их последовательность в другой, т.е. цепи ДНК являются как бы зеркальными отражениями друг друга. Такое избирательное соединение нуклеотидов называется комплементарностью, и это свойство лежит в основе самосборки новой полинуклеотидной цепи ДНК на базе исходной. Помимо водородных связей в стабилизации структуры двойной спирали участвуют и гидрофобные взаимодействия.
Одна из цепей ДНК имеет структуру А–Т–Ц–Ц–Г–А–А–Ц–Т. Используя принцип комплементарности, постройте вторую цепь.
Т–А–Г–Г–Ц–Т–Т–Г–А.
Чем отличаются составы нуклеотидов ДНК и РНК?
РНК построена из тех же азотистых оснований, что и ДНК, но вместо тимина в ее состав входит урацил. Кроме того, углевод нуклеотидов РНК представлен рибозой.
Как происходит соединение нуклеотидов между собой в полинуклеотидной цепи?
В полинуклеотидной цепи соседние нуклеотиды связаны между собой ковалентными связями, которые образуются между дезоксирибозой (в молекуле ДНК) или рибозой (в молекуле РНК) одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида.
Чем объясняется огромное разнообразие генов в составе молекулы ДНК?
Хотя ДНК содержит всего четыре типа разных нуклеотидов, благодаря различной последовательности их расположения в длинной цепочке достигается огромное разнообразие их сочетаний в молекуле.

Особенности строения (краткий конспект)

Молекула ДНК – это двойная спираль. Диаметр двойной спирали- 2 нанометра. Шаг общей спирали – 10 пар нуклеотидов- 3,4 нм. Длина молекулы - несколько см. Общая длина у человека до 2 метров.

Каждая спираль- это полимер.

Мономер ДНК- это нуклеотид.  4-х типов

Нуклеотиды  состоят из 3 частей:

Остаток пентозы - дезоксирибоза

Азотистое основание

Один остаток фосфорной кислоты (придает кислые свойства)

Азотистые основания бывают:

Пуриновые  (аденин, гуанин)

Пиримидиновые (тимин, цитозин)

 Закрепление:  

Тест:

1.Мономер ДНК: а) нуклеотид, б) аминокислота, в) глюкоза, г) глицерин.

2.В состав ДНК не входит: а) дезоксирибоза, б) урацил, в) аденин, г) фосфат.

3 Модель структуры ДНК в 1953 г открыли: а)Павлов и Сеченов, б) Крик, Уотсон, в) Ч.Дарвин, К.Линней.

4.Функции ДНК в клетке: а) источник энергии, б) принимает непосредственное участие в синтезе белков, в) участвует в синтезе липидов и углеводов, г) хранение и передача наследственной информации.

5.Нуклеотиду Ц комплементарен нуклеотид: а) А, б) Г, в) Т, г)У

Заполнить таблицу

. Индивидуальная работа по карточкам.

Задание 1 По принципу комплементарности постройте 2-ю цепочку ДНК согласно имеющейся: А-Г-Т-Ц-Ц-Г-Ц-Т

Задание 2 Найти ошибки в структуре молекулы ДНК:

А-У-Т-Г-А-Ц-А

Т-Г-Ц-Ц-Т-Т-Т

Задание 3 Решите задачу. В молекуле ДНК адениловых нуклеотидов- 20% от общего числа нуклеотидов. Определите количество (в%) Т,Ц,Г нуклеотидов, используя правило Э.Чаргаффа.

Домашнее задание п. 12. Задание стр. 53.

Признаки	ДНК	РНК
Местонахождение в клетке	ядро, митохондрии, пластиды	ядро, цитоплазма, рибосомы, митохондрии, пластиды
Роль в клетке	химическая основа хромосомного генетического материала (генов); матрица для синтеза ДНК; матрица для синтеза РНК; информация о структуре белка	иРНК передает код наследственной информации о первичной структуре белка; рРНК входит в состав рибосом; тРНК переносит аминокислоты к рибосомам; митохондриальная и пластидная ДНК входят в состав этих органоидов
Строение	двойная спираль: две комплементарные полинуклеотидные цепи	одинарная полинуклеотидная цепь
Мономеры	дезоксирибонуклеотиды	рибонуклеотиды