Биосинтез белка

Урок биологии в 9 классе

Тема урока: «Понятие о гене. Механизм биосинтеза белка. Генетический код».

Цели урока.

• Обучающие: 

   - познакомить обучающихся с понятием «ген», «генетический код»;

   - объяснить механизм биосинтеза белка;

   - формировать умения наблюдать и распознавать на моделях присоединения аминокислот к транспортной РНК (т-РНК) для создания белка;

   - сформировать общие представления о механизме биосинтеза белка.

• Развивающие:

   - совершенствовать общеучебные умения обучающихся (работа с наглядным материалом, сравнение полученной информации);

   - продолжать развитие коммуникативных умений обучающихся (умения ясно, кратко, точно излагать свои мысли; задавать вопросы и отвечать на них; сосредотачивать внимание на конкретно изучаемом материале).

• Воспитательные:

   - воспитывать у обучающихся культуру общения и учебного труда в ходе вступительной беседы и выполнения заданий;

   - учить обучающихся критически и объективно оценивать собственные знания и умения.

Планируемые результаты:

   - знать понятие «ген», «генетический код»;

   -  уметь смоделировать процесс биосинтеза белка, используя интерактивный конструктор;

   - знать механизм биосинтеза белка;

   - уметь определять аминокислоты, кодируемые определенными триплетами молекулы РНК.

Вид урока: комбинированный.

Формы урока: беседа, работа в парах.

Оборудование: интерактивный конструктор «Биосинтез белка», таблица «Генетический код», иллюстрации «Строение ДНК, РНК».

Ход урока.

1. Организационный момент.

2. Проверка домашнего задания.

  Тестовый контроль.

   Выбрать единственный правильный ответ.

1. Сколько уровней пространственной организации белков вам известно?

   А) 2

   Б) 4

   В) 3

2. Белки – это:

   А) особые соединения, выполняющие в организме функцию смазки;

   Б) высокомолекулярные азотсодержащие биополимеры;

   В) органические соединения, которые растворяются в неполярных      веществах.

3. Первичная структура белка представляет собой:

   А) последовательность аминокислот в молекуле;

   Б) полипептидная спираль, закрученная в глобулу;

   В) спираль, которая поддерживается за счет водородных связей.

4. Типы нуклеиновых кислот:

    А) АТФ, ДНК

    Б) НАД, РНК

    В) ДНК, РНК

5. Нуклеотид – это:

   А) мономер нуклеиновой кислоты, состоящей из остатков азотистого основания моносахарида и фосфорной кислоты;

   Б) соединение белка с нуклеиновой кислотой;

   В) низкомолекулярное соединение.

6. РНК – это:

   А) белок;

   Б) фермент;

   В) рибонуклеиновая кислота.

7. Виды РНК:

   А) м-РНК, и-РНК

   Б) т-РНК, и-РНК, р-РНК

   В) и-РНК, т-РНК.

8. Молекула ДНК состоит из:

   А) двух цепей нуклеотидов;

   Б) одной цепочки нуклеотидов;

   В) круговой спиральной цепочки.

9. Молекула РНК содержит азотистые основания:

   А) А, Г, У, Ц;

   Б) Т, Г, А, Ц;

   В) А, У, Т, Ц.

10. Мономерами молекул нуклеиновых кислот являются:

   А) полинуклеотиды;

   Б) нуклеотиды;

   В) азотистые основания.

3. Активизация опорных знаний по теме «Пластический и энергетический обмен. Белки.» (беседа с классом)

- Какие процессы называют метаболизмом,  пластическим и энергетическим обменом?

  Метаболизм –  это обмен веществ. Пластический обмен – реакции синтеза, энергетический – реакции разложения.

- Какие функции выполняют белки в живых организмах?

  Строительная, энергетическая, защитная, сигнальная, двигательная, транспортная, резервная, регуляторная.

4. Изучение нового материала.

Генетический код и его свойства.

Каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируется определенной последовательностью из трех нуклеотидов, так называемым триплетом. Четыре нуклеотида РНК могут образовывать 64 комбинации, т.е. существует 64 разных триплета. Поскольку известно 20 основных аминокислот, то можно предположить, что одна аминокислота может  кодироваться несколькими различными триплетами. 18 основных аминокислот кодируются двумя – шестью триплетами и две – одним триплетом. Т.к. одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами – это повышает надежность генетического кода. С помощью таблицы («Генетический код») можно определить какую аминокислоту кодирует определенный триплет молекулы РНК (ЦУА – кодирует аминокислоту лейцин).

        Главное свойство генетического кода – каждый триплет (кодон) кодирует лишь одну определенную аминокислоту. Генетический код универсален, т.е. это единая для всех живых организмов система записи наследственной информации в молекулах нуклеиновых кислот в виде определенной последовательности нуклеотидов.

        Ген – это определенная последовательность нуклеотидов в молекуле нуклеиновой кислоты, служит носителем наследственной информации

Биосинтез белка.

        Первый этап биосинтеза белка связан с синтезом молекулы и-РНК на молекуле ДНК. Особый фермент разъединяет двойную спираль ДНК. Затем на одной из ее цепей при участии фермента РНК-полимеразы по принципу комплементарности синтезируется молекула и-РНК, которая является точной копией этого участка ДНК. Эти процессы называют – транскрипцией (переписывание).

Рис. 1. Структура молекулы РНК, ДНК.

Рис. 2. Процесс реплекации и  транскрипции.

        Второй этап – трансляция (передача) – последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК переводится в последовательность аминокислотных остатков молекулы синтезируемого белка.

Рис. 3. Схема биосинтеза белка.

Рис. 4. Движение рибосомы по и-РНК.

        Каждая из 20 аминокислот соединяется с молекулой т-РНК. И-РНК связывается с рибосомой, а затем – с аминокислотным остатком, присоединенным к т-РНК. Такой комплекс готов к началу синтеза молекулы белка. На следующих этапах биосинтеза белка полипептидная цепь удлиняется, т.к. аминокислотные остатки связываются между собой ковалентными (пептидными) связями. Во время синтеза белковой молекулы, молекула и-РНК находится между двумя субъединицами рибосомы. Генетическая информация считывается, и аминокислотные остатки присоединяются к синтезируемой молекуле белка в участке рибосомы – функциональном центре. В одной части этого центра антикодон РНК узнает кодон и-РНК, а в другой – аминокислота отделяется от т-РНК.

        Кода рибосома продвигается вперед вдоль молекулы и-РНК, ее место занимает вторая, затем – третья, четвертая и т.д., и биосинтез новых молекул продолжается. Число рибосом, расположенных на и-РНК, определяется ее длиной. Комплекс рибосом, объединенных молекулой и-РНК называют полисомой. На одной полисоме одновременно осуществляется синтез многих молекул определенного белка.

        На завершающем этапе синтезированный белок приобретает свою естественную конфигурацию.

5. Закрепление материала.

Работа у доски. С помощью интерактивного конструктора смоделировать процесс биосинтеза белка с образованием белковой молекулы.

6. Подведение итогов.

Учитель оценивает работу обучающихся.

7. Выставление оценок с комментариями.

8. Обучающиеся получают домашнее задание.

Решите задачи.

Задание 1:

Даны антикодоны т-РНК: ГАА, ГЦА, ААА, АЦГ. Используя таблицу генетического кода, определите последовательность аминокислот в молекуле белка, кодоны и-РНК и триплеты во фрагменте гена, кодирующего этот белок.

Решение:

Кодоны и-РНК: ЦУУ – ЦГУ – УУУ – УГЦ.

Последовательность аминокислот: лей – арг – фен – цис.

Триплеты ДНК: ГАА – ГЦА – ААА – АЦГ.

Задание 2: участок ДНК имеет следующую последовательность нуклеотидов:

ТГТ-АЦА-ТТА-ААА-ЦЦТ. Определить последовательность нуклеотидов и-РНК и последовательность аминокислот в белке, который синтезируется под контролем этого гена.

Решение: ДНК: ТГТ-АЦА-ТТА-ААА-ЦЦТ

и-РНК: АЦА-УГУ-ААУ-УУУ-ГГА

Белок: тре---цис---асп---фен---гли.