Урок в 10 классе Биосинтез белка.

Тема: Биосинтез белка.

Цели:

Образовательная: сформировать знания о механизмах биосинтеза белка на примере транскрипции и трансляции; о генетическом коде и его свойствах; 

Развивающая: развивать умения сравнения, доказательства, вычленения основных идей в учебном материале, составления схемы и таблицы;

Воспитательная: воспитание ценностного отношения к своему здоровью.

Тип урока: комбинированный.

Технологии: ИКТ, ТРКМ.

Методы обучения: наглядный, словесный, объяснительно-иллюстративный.

Ход урока

1.                 Организационный момент.

2.                 Здравствуйте, ребята! Сегодня у вас урок биологии проведу я. Меня зовут Сарыг-оол Солангы Борисовна.

3.                 Повторение пройденного материала.

Прежде чем приступить к изучению новой темы, давайте повторим пройденную тему. Вы на прошлом уроке изучали тему «», из этой темы задайте друг к другу (соседу по парте) по одному вопросу и ответьте на него письменно.

4.                 Изучение нового материала.

Ребята, вы раньше встречались с понятием «жизни»? Обратите внимание на некоторые высказывания, которые характеризуют понятие “жизнь”.

1.                 “Жизнь – есть способ существования белковых тел…” Ф. Энгельс.

2.                 “Живые тела представляют собой открытые системы, построенные из биополимеров белков и нуклеиновых кислот”. М. В. Волькенштейн.

Какой вывод мы можем сделать о характеристике понятия “жизнь”?

С чем связана жизнь?

Вывод: жизнь связана с белками.

А что такое белки, и какие, функции они выполняют в живых организмах? Давайте, вспомним? (биологические полимеры-мономерами которых являются аминокислоты. Они выполняют строительную, защитную, транспортную, энергетическую, двигательную, каталитическую функции).

Так как, белки выполняют целый ряд функций, то необходимо синтезировать тысячи различных белков, тем более, что некоторые из них имеют ограниченный срок функционирования и синтез таких белков не прекращается ни на минуту. Следовательно, существует процесс восстановления белков, биосинтез.

Записываем сегодняшнее число и тему нашего урока 12.12.2014 «Биосинтез белка».

Как вы уже знаете, метаболизм состоит из 2-х важнейших процессов: пластического обмена-ассимиляции и энергетического обмена – диссимиляции. Диссимиляция это расщепление веществ с выделением энергии, для этого необходимы ферменты, которые даёт пластический обмен. Пластический обмен веществ (анаболизм) –  биологического синтез образования сложных веществ из простых с затратой энергии. Который дает энергетический обмен. То есть, пластический и энергетический обмены взаимосвязаны друг с другом.

Стратегия “ЗХУ”.

Начертим в тетрадях таблицу:

Знаю	Хочу узнать	Узнал

А сейчас мы поработаем с данной таблицей. В колонке “Знаю” заполните то, что вы на данный момент знаете о биосинтезе белка (заполнение графы “3”).

Ребята, что вы написали в данную графу? (Обсуждение)

А теперь, заполните, пожалуйста, графу “Хочу узнать” (обсуждение).

Эти вопросы будут целью нашего урока, и ответы на них вы найдёте, прочитав информационный лист «Биосинтез белка» вместе со схемой.

Начертите в тетрадях таблицу и заполните.

Этапы биосинтеза белка

	Транскрипция	Трансляция
Что это такое?
Где происходит?
Что образуется?
Что служит матрицей?

Биосинтез белка

Первый этап биосинтеза белка—транскрипция. Транскрипция (лат. “transcriptio”– переписывание) - это переписывание генетической информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов и-РНК. Она осуществляется в ядре. В определенном участке ДНК под действием фермента РНК-полимеразы двойная спираль ДНК раскручивается. Одна из цепочек ДНК становится матрицей для построения и-РНК. и-РНК также называют матричной РНК (мРНК), так как она служит матрицей для построения молекулы белка. Из свободных нуклеотидов ДНК по принципу комплементарности строится последовательность нуклеотидов  и-РНК.  В конце гена или группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Синтезированная и-РНК отходит от ДНК и через ядерные поры  выходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам в присутствии ионов магния (Mg²⁺).

В цитоплазме происходит завершающий этап синтеза белка – трансляция. Это перевод последовательности нуклеотидов иРНК в последовательность аминокислот  белка.

Определить, что такое генетический код и его свойства.

 Молекула тРНК, антикодон (триплет нуклеотидов на верхушке тРНК) которой комплементарен кодону иРНК, транспортирует аминокислоту к рибосоме (определённый фермент обеспечивает присоединение аминокислоты к  и-РНК с затратой энергии АТФ). Потом она отделяется от тРНК и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка. В этот же момент к рибосоме подходит следующая тРНК, антикодон которой комплементарен следующему триплету иРНК, и следующая аминокислота, принесённая этой тРНК, включается в растущую цепочку. После этого  рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.  Наконец, рибосома доходит до одного из так называемых стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА), эти кодоны не кодируют аминокислот, они показывают, что синтез белка должен быть завершён. Белковая цепочка отсоединяется от рибосомы, выходит в цитоплазму и формирует присущую этому белку вторичную, третичную и четвертичную структуры.

Наследственная информация хранится в молекуле ДНК и называется она генетической, а участок молекулы ДНК, в котором хранится информация об одном белке, называется геном. Для того чтобы синтезировался белок, нужно чтобы информация о структуре белка переносилась в рибосомы. Как вы уже поняли, это происходит в 2 этапа: 1) транскрипция   2) трансляция.

Транскрипция  - это переписывание генетической информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов и-РНК. и-РНК также называют матричной РНК (мРНК), так как она служит матрицей для построения молекулы белка. В определенном участке ДНК под действием фермента РНК-полимеразы двойная спираль ДНК раскручивается. Одна из цепочек ДНК становится матрицей для построения и-РНК. Из свободных нуклеотидов ДНК по принципу комплементарности строится последовательность нуклеотидов  и-РНК.  В конце гена или группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Синтезированная и-РНК отходит от ДНК и через ядерные поры выходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам в присутствии ионов магния (Mg²⁺).

Трансляция - это перевод последовательности нуклеотидов  иРНК в последовательность аминокислот белка. Возникает вопрос: каким же образом этот перевод осуществляется? Для этого существует так называемый генетический код. Что же это такое? Читаем с 110 (последний абзац). Это правила соответствия триплетов определённым аминокислотам. Триплет или кодон – комбинация из трёх нуклеотидов. Триплетность – это и есть первое свойство генетического кода. Так как существует 4 основания (С, G, A и Т), а кодоны являются триплетами, всего может быть 64 возможных кодона (4 х 4 х 4). Поскольку белки содержат 20 природных аминокислот, то некоторые из них могут определяться более, чем одним кодоном. Это второе свойство – избыточность. И на основе этого свойства составлена таблица генетического кода. 61 из 64 возможных кодонов определяет аминокислоты, оставшиеся 3 кодона являются стоп-кодонами, которые передают сигнал остановки трансляции (служат «знаками препинания»). Третье свойство – специфичность (один триплет соответствует только одной аминокислоте). Четвертое – универсальность (все живые организмы  используют один и тот же код).

А теперь вернёмся к трансляции. Молекула тРНК, антикодон (триплет нуклеотидов на верхушке тРНК) которой комплементарен кодону иРНК, транспортирует аминокислоту к рибосоме (определённый фермент обеспечивает присоединение аминокислоты к  и-РНК с затратой энергии АТФ). Потом она отделяется от тРНК и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка. В этот же момент к рибосоме подходит следующая тРНК, антикодон которой комплементарен следующему триплету иРНК, и она тоже включается в растущую цепочку. После этого  рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.  Наконец, рибосома доходит до одного из так называемых стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА), эти кодоны не кодируют аминокислот, они показывают, что синтез белка должен быть завершён.

 Белковая цепочка отсоединяется от рибосомы, выходит в цитоплазму и формирует присущую этому белку вторичную, третичную и четвертичную структуры. Клетке необходима не одна, а много молекул каждого белка. Поэтому как только рибосома, первой начавшая синтез белка на молекуле иРНК, продвигается вперёд, тут же на эту иРНК нанизывается вторая рибосома, которая начинает синтезировать такой же белок. На ту же иРНК может быть нанизана и третья, и четвёртая рибосома, и т. д. все рибосомы, синтезирующие белок на одной молекуле иРНК, называются полисомой. Когда синтез белка окончен, рибосома может связаться с другой молекулой иРНК и начать синтезировать новый белок, закодированный в этой молекуле иРНК. Таблица!

Вывод записывается в виде схемы:
ДНК        ⇒          и-РНК          ⇒        белок
   Транскрипция              Трансляция

 Физ. минутка: Закройте глаза и мысленно представьте строение клетки. А теперь откройте глаза и попробуйте изобразить рукой в воздухе форму ядра. Хорошо. Изобразите также форму молекулы т – РНК и гладкой ЭПС. Переведите взгляд на окно, задержите взгляд, а теперь переведите глаза на доску. Молодцы!

5.     Закрепление.

1.Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность  нуклеотидов: ГТГТАТГГААГТ. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

Решение:

ДНК:    ГТГТАТГГААГТ 

иРНК:  ЦАЦАУАЦЦУУЦА

тРНК:   ГУГУАУГГААГУ

АК:       гис-иле-про-сер.

2.Установите соответствие между этапами биосинтеза белка и их характеристиками.

1) происходит в ядре                                                                 а) транскрипция

2) матрицей служит иРНК                                                     б) трансляция

3) заканчивается формированием белка

4) строится последовательность нуклеотидов  и-РНК по принципу комплементарности

5) матрицей служит ДНК

6) происходит в цитоплазме

6.     Домашнее задание.

1.     Решите задачу.

Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность  нуклеотидов: ГТГТТТГАГЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот во фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.

2.     Выполните рубрику «Терминология» на с. 132

3.     Прочитать с. 119-123 и ответить на вопросы 2,5.6 на с. 123.