Матричный принцип биосинтеза белков, образование и-РНК по матрице ДНК, регуляция биосинтеза.


Дата: Класс: 10 урок 30
Тема: Матричный принцип биосинтеза белков, образование и-РНК по матрице ДНК, регуляция биосинтеза.Цель урока: Познакомить с молекулярными и цитологическими основами реализации наследственной информации на уровне синтеза полипептидной цепи и роли нуклеиновых кислот и белков в этом процессе.
Продолжить формирование естественнонаучной картины мира при рассмотрении успехи современной науки в решении вопросов, связанных с реализацией наследственной информации.
Продолжить формирование навыков эффективной работы с компьютерным курсом «Открытая Биология», закрепить навыки его использования в решении поставленных задач.
Ожидаемый результат Закрепить знания детей о видах и классификаций белков Развивать умение работать в группе, паре. 
Деятельность учителя Деятельность обучающихсянаглядности
3 мин. I. Организационный момент. Приветствует учеников, проверяет готовность к уроку, желает  успеха. Разделение на группы по стратегии «Выбери меня» Ученики осмысливают поставленную цель. Дети делятся на группы с помощью наводящих вопросов учителя.  10 мин. II. Проверка пройденного материала.
По методу «Мрзговая атака» учитель организует проверку домашнего задания.
Работа в группах. На листочках напишите, что необходимо для строительства дома.
Ответы (строительство дома: проект дома, рабочие, стройматериалы, место для строительства, транспорт.
Сравните, условия необходимые для строительства дома, предложенные вами, с органоидами и органическими веществами клетки и найдите аналогичные. Смоделируйте процесс биосинтеза, аналогично процессу
ферменты, аминокислоты, рибосомы, и-РНК, Т-РНК, ДНК
строительства дома. Один ученик работает с интерактивным пособием (
..
Какие бывают виды РНК?
В биосинтезе молекул белка участвуют разные аминокислоты, многочисленные ферменты, рибосомы и разные РНК. Ученик работает с интерактивным пособием. Интерактивное пособие позволяет схематично показать виды РНК и их функции. Ответы учеников (и-РНК, т-РНК, рибосомные, перечислят функции РНКУченики демонстрируют свои знания. 15 мин. III. Актуализация знаний
Группе дается задание: Стратегия «Послушать – сговориться – обсудить», составить постеры и выступить с ним перед классом. 
Синтез белка (трансляция) является самым сложным из биосинтетических процессов: он требует очень большого количества ферментов и других специфических макромолекул, общее количество которых, видимо, доходит до трёхсот. Часть из них к тому же объединены в сложную трёхмерную структуру рибосом. Но несмотря на большую сложность синтез протекает с чрезвычайно высокой скоростью (десятки аминокислотных остатков в секунду). Процесс может замедляться и даже останавливаться ингибиторами-антибиотиками.
HYPERLINK "file:///E:\\Program%20Files\\Open%20Biology%202.5\\design\\images\\buttonModel_h.gif"

Модель 8.8. Полирибосома.
В пятидесятых годах XX века было установлено, что синтез белка происходит в рибонуклеопротеиновых частицах, называющихся рибосомами. Диаметр рибосомы бактерии E. coli составляет 18 нм, а их общее количество – десятки тысяч в клетке. Рибосомы эукариот несколько крупнее (21 нм). Сам процесс протекает в пять этапов.
Активация аминокислот. Каждая из 20 аминокислот белка соединяется ковалентными связями к определённой т - РНК, используя энергию АТФ. Реакция катализуется специализированными ферментами, требующими присутствия ионов магния.
Инициация белковой цепи. и-РНК, содержащая информацию о данном белке, связывается с малой частицей рибосомы и с инициирующей аминокислотой, прикреплённой к соответствующей т-РНК. т-РНК комплементарна с находящимся в составе и-РНК триплетом, сигнализирующим о начале белковой цепи.
Элонгация. Полипептидная цепь удлиняется за счёт последовательного присоединения аминокислот, каждая из которых доставляется к рибосоме и встраивается в определённое положение при помощи соответствующей т-РНК. В настоящее время генетический код полностью расшифрован, то есть всем аминокислотам поставлены в соответствие триплеты нуклеотидов. Элонгация осуществляется при помощи белков цитозоля (так называемые факторы элонгации).
Терминация. После завершения синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК, полипептид высвобождается из рибосомы.
Сворачивание и процессинг. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию. До или после сворачивания полипептид может претерпевать процессинг, осуществляющийся ферментами и заключающийся в удалении лишних аминокислот, присоединении фосфатных, метильных и других групп и т. п.
Генетический код обладает рядом особенностей. Во-первых, в коде отсутствуют «знаки препинания», то есть сигналы, показывающие начало и конец кодонов. Во-вторых, 3 нуклеотидных триплета (УАГ, УАА, УГА) не соответствуют никакой аминокислоте, а обозначают конец полипептидной цепи, а кодон АУГ сигнализирует о начале цепи либо об аминокислоте метионине.
Многие аминокислоты могут кодироваться несколькими различными кодонами. Все кодоны аминокислот одинаковы у всех изученных организмов: от вируса до человека. Создаётся впечатление, что все организмы на Земле происходят от единого генетического предка. Впрочем, в последнее время в митохондриях клеток человека были обнаружены кодоны, не совпадающие с «нормальным» словарём. Их наличие представляет собой загадку для ученых.
Синтез белка требует больших затрат энергии – 24,2 ккал/моль. После окончания синтеза белок при помощи специального полипептидного лидера доставляется к месту своего назначения.
Синтез белка контролируют гены-операторы. Совокупность рабочих генов – операторов и структурных генов – называется оперон. Опероны не являются самостоятельной системой, а «подчиняются» генам-регуляторам, отвечающим за начало или прекращение работы оперона. Свой контроль гены-регуляторы осуществляют при помощи специального вещества, которое они при необходимости синтезируют. Это вещество реагирует с оператором и блокирует его, что влечёт за собой прекращение работы оперона. Если же вещество реагирует с небольшими молекулами – индукторами, это будет являться сигналом к возобновлению работы системы.

Модель 8.9. Синтез белка.
Модель оперонов была разработана на микроорганизмах, но она соответствует и принципу работы генома эукариот. У последних гены образуют сложные системы, называемые супергенами, которые могут одновременно кодировать множество идентичных друг другу молекул белка.
Все многоклеточные организмы развиваются из одной-единственной клетки – зиготы. Процесс дифференцировки клеток, видимо, связан с управлением синтезом белка генами-регуляторами, но каким конкретно образом осуществляется это управление – пока остаётся неясным.
5. Закрепление: Решение задач по изученному материалу работа – заполнение таблицы и ответы на вопросы, Блок 2 в текстовом файле с заданиями (бланке) и разделом HYPERLINK "file:///E:\\Program%20Files\\Open%20Biology%202.5\\content\\chapter8\\section2\\paragraph3\\theory.html" 8.2.3. Синтез белка, моделями 8.6. Репликация ДНК,

Модель 8.6. Репликация ДНК.
8.7. Транскрипция,

Модель 8.7. Транскрипция РНК.
Группа1
Задача 1.
Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
Г-Т-Т-А-Т-Г-Г-А-А-Г-А-А.
Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Задание 2
В искусственных условиях (вне клетки) удаётся синтезировать белок, используя для этого готовые, взятые из клеток организмов компоненты ( и-РНК, рибосомы, аминокислоты, АТФ, ферменты). Какой – овечий или кроличий – белок будет синтезироваться, если для искусственного синтеза взяты рибосомы кролика, а и- РНК – из клеток овцы? Почему
Группа 2
Задача 1.
Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
Ц-Ц-А-Ц-Г-Т-Т-Ц-Т-Т-Ц-Ц.
Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Задание 2
Одна макромолекула белка гемоглобина, состоящая из 574 аминокислот, синтезируется в рибосоме в течение 90 секунд. Объясните: а) сколько аминокислот «сшивается» в молекулу этого белка за 1 секунду; б) в чем заключается функция гемоглобина?
Группа 3
Задача 1.
Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
А-А-Т-Т-Т-Г-Ц-Ц-А-Ц-А-Ц.
Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Задание 2
В организме человека ежесекундно разрушается и образуется в среднем по 2 млн. эритроцитов, каждый из которых содержит 280 млн. макромолекул гемоглобина. Определите: а) сколько всего макромолекул гемоглобина находится каждую секунду в процессе «сборки» белка; б) в каком органе происходит образование эритроцитов?
Группа 4
Задача 1.
Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
Т-Т-А-Ц-Ц-Г-Т-Т-Г-Ц-Ц-А.
Определите последовательность нуклеотидов на и-РНК, антикодоны соответствующих т-РНК и последовательность аминокислот в фрагменте молекулы белка, используя таблицу генетического кода.
Задание 2
У людей, больных серповидноклеточной анемией, первичная структура гемоглобина отличается от нормального гемоглобина лишь в одной точке: седьмое место занимает не глутаминовая кислота, а валин. В остальном первичная структура белка гемоглобина нормального и изменённого одинакова. Определите, из каких нуклеотидов состоят седьмые кодоны в молекулах и-РНК , участвующих в синтезе гемоглобина (нормального и изменённого).
10 мин. IV. Закрепление урока. По методу «Броуновское движение» проводит закрепление урока.
Задания для работы учащихся
Все приведенные в задачах последовательности нуклеотидов – фрагменты и - РНК.
Для всех задач необходимо указать, какое свойство (свойства) генетического кода лежит в основе задачи.
1. Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот.
AUGUCCAGAGCAUACCCGUAUUCU
Сколько аминокислот в пептиде?
2. Ниже приведены две последовательности нуклеотидов, различающиеся между собой по 11 позициям из 18. Переведите обе последовательности в белки. Сколько аминокислотных различий между ними?
1) AUGUCUAGAUUAGGCUCA2) AUGAGCCGGCUCGGAAGU
3. Переведите приведенную ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. А теперь попробуйте удалить первые два нуклеотида и получить другой пептид. Запишите полученный пептид и сравните с первым.
UAUGCUAAGAUUCCUUUCGGA
4. Необходимо по молекуле белка восстановить последовательность нуклеотидов (точнее, один из возможных вариантов состава) и - РНК: Аминокислоты: Метионин – Аргинин – Лизин – Валин – Триптофан – (стоп -кодон)
5. Переведите приведенную ниже последовательность на язык аминокислот. Обратите внимание, что фрагмент состоит из 24 мономеров. Сколько аминокислот в пептиде?
AUGUACCCGUAUUCCAGAGCAUAG
6. Переведите приведенную ниже последовательность в белок. Запишите полученный белок. Сколько аминокислот в пептиде?
UACAGACCCAUAUGCGGUACUUGA
Чтобы сравнить два ключевых понятия биосинтеза белка, воспользуемся четырьмя вопросами из «алгоритма Цицерона». Отвечая на руководящие вопросы, составьте определения понятий:
Термин Что? Где? Как? Зачем?
Транскрипция Трансляция Вопросы:
Можно ли утверждать, что в основе процесса трансляции лежит, как и в случае с транскрипцией, принцип комплементарности? Почему?
Какой из ферментов (органоидов), участвующих в биосинтезе белка, «умеет переводить», т.е. знаком с обеими знаковыми системами (и аминокислотами, и белками), а также их соответствием одна другой?
Ученики делают внутренний и внешний круг. Внутренний- обсуждают тему, а внешний- наблюдает за их действиями. 5 мин. V.Итог урока. Этап рефлексии: Стратегия «Телеграмма» Кратко написать самое важное, что уяснил с урока с пожеланиями соседу по парте и отправить. Написать пожелание себе с точки зрения изученного на уроке.
- Что нового я узнал на уроке?- За что я могу похвалить себя?- Что мне не удалось сделать? Над чем надо поработать? Оценивают работу своих одноклассников, пишут телеграммы.
На стикерах записывают свое мнение по поводу урока. фишки
стикеры
2 мин. VI. Домашнее задание. Объясняет особенности выполнения домашней работы. Записывают домашнюю работу в дневниках. Итог урока:___________________________________________________________________
Положительные стороны урока:__________________________________________________

Приложенные файлы


Добавить комментарий