Презентация на тему "Строение и роль ДНК"

Урок биологии в 10-м классе. Тема: "Биосинтез белка"

·         Льянова Залина Казбековна, учитель биологии

Разделы: Преподавание биологии

Тип урока: урок изучения нового материала.

Задачи урока:

·         Образовательные:

o    познакомить с молекулярными и цитологическими основами реализации наследственной информации на уровне синтеза полипептидной цепи и роли нуклеиновых кислот и белков в этом процессе. Раскрыть значение биосинтеза белка;

o    проконтролировать первичное усвоение знаний с помощью дидактических материалов.

·         Развивающие:

o    продолжать формировать межпредметные связи, развивать познавательный интерес;

o    продолжить формирование учебно-познавательной компетенции: характеризовать процессы биосинтеза белка, его стадии; владеть умениями сравнения, доказательства, вычленения основных идей в учебном материале, составления схемы, планирования проекта;

o    развивать  умения работать с компьютером.

·         Воспитательные:

o    продолжить формирование естественнонаучной картины мира при рассмотрении успехов современной науки в решении вопросов, связанных с реализацией наследственной информации;

o    формировать коммуникативную компетенцию: уметь оформлять свою мысль, отвечать на вопросы, применять в своей речи логические приемы, соблюдать процедуру группового обсуждения;

o    воспитание ценностного отношения к своему здоровью (необратимые изменения возникающие при нарушении генетического кода).

1. Учащиеся должны усвоить новые понятия: «пластический обмен, транскрипция, трансляция, генетический код, триплетность, однонаправленность.  вырожденность, специфичность, универсальность генетического кода, антикодоны ; знать сущность этапов транскрипции и трансляции, посттрансляционной модификации белков.

2. Учащиеся должны уметь самостоятельно прорабатывать учебный материал, объяснять схемы транскрипции и трансляции, аргументировать выводы, применять знания для выполнения ситуативных задач.

Оборудование:модель ДНК, презентация «Синтез белка», компьютер с мультимедийным проектором, компьютерные модели.

Методическое обеспечение:

·         таблицы по общей биологии «Строение клетки», «Биосинтез белка»;

·         раздаточный тестовый материал для закрепления, проверки и взаимопроверки знаний;

·         презентация Microsoft PowerPoint «Биосинтез белка» – презентационное сопровождение урока 35 слайдов (POWER POINT).

Актуальность использования средств ИКТ

·         Возможность представления в мультимедийной форме уникальных информационных материалов.

·         Демонстрация этих процессов помогает наглядно представить сущность биосинтеза, расширить представление  о матричном синтезе и  кодировании наследственной информации.

·         Необходимость наглядной визуализации изучаемых процессов.

·         Возможность остановки на ключевых кадрах и повторной демонстрации  наиболее важных фрагментов.

Тип урока: комбинированный урок с закреплением знаний, новым материалом, решением проблемных вопросов и познавательных задач.

ХОД УРОКА

Пояснения к Презентации

I. Оргмомент – 2 мин.

II. Мотивация и целеполагание

Первый слайд – титульный (вопрос)

Почитайте текст

Процесс осуществляется в хромосомах на молекулах ДНК по принципу матричного синтеза. 
При участии ферментов РНК-полимеразы на соответствующих участках молекулы ДНК (генах) синтезируются все виды РНК (иРНК, тРНК, рРНК). 
В цитоплазму через ядерную оболочку перемещаются иРНК и тРНК, в субъединицы рибосом встраиваются рРНК.
Рибосома вступает на один из концов иРНК (именно на тот, с которого начинается ее синтез в ядре) и начинает перемещаться прерывисто по иРНК, триплет за триплетом, соответственно наращивается полипептидная цепочка, одна за другой соединяются аминокислоты, поднесенные с соответствующим участкам иРНК транспортными РНК. Каждой аминокислоте соответствует свой фермент, присоединяющий ее к тРНК.Используется энергия АТФ.

Какой процесс описан?

III. Этап самоопределения (определение темы урока)

Учащиеся работают с текстом (Приложение 1), в котором описывается биологический процесс. Их задача определить процесс.

Второй слайд – ставим цель урока, задачи урока, знакомим с содержанием.

Третий слайд «Жизнь – есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит в постоянном самообновлении химических составляющих частей этих тел» (Ф. Энгельс)

Многообразие белков и строение молекулы ДНК

Важнейшим процессом ассимиляции в клетке является синтез белка. Так как белки выполняют в организме целый ряд функций, то необходимо синтезировать тысячи различных белков, тем более что большинство белков имеют ограниченный срок функционирования и синтез таких белков (компонентов мембран, гормонов, ферментов) не прекращается ни на минуту. Так, например, за сутки в организме человека распадается около 400 г различныхбелков, следовательно, такую же массу нужно синтезировать снова. 
Каждый вид живых существ имеет свой собственный, строго определенный набор белков. Белки являются основой уникальности каждого вида, хотя некоторые белки, выполняющие одну и ту же функцию в разных организмах, могут быть похожими и даже одинаковыми.
С другой стороны, все особи одного вида хоть немного, но отличаются друг от друга. На Земле нет, например, двух абсолютно одинаковых людей или амеб. Индивидуальную неповторимость каждой особи определяют различия в структуре белков.

Четвёртый – пятый слайд Николай КонстантиновичКольцов (1872-1940) Отечественный зоолог, цитолог, генетик. Выдвинул идею о том, что синтез белка идет по матричному принципу. 
Центральная догма (основной постулат) молекулярной биологии – матричный синтез. 
Смысл матричного синтеза в том, что, имея одну молекулу в качестве матрицы (формочка), можно синтезировать множество других одинаковых молекул

IV. Актуализация изученного материала (повторение теоретического материала по разделу  Репликация и транскрипция)

6-7слайды.  Участники  синтеза белка (работа с текстом)

Направлен на актуализацию знаний, необходимых для восприятия новой темы – повторяем материал о нуклеиновых кислотах, их видах и функциях. Обращаем внимание на рисунки, демонстрирующие разное пространственное строение молекул РНК и связь такого строения с выполняемыми функциями. учащихся имеются бумажные варианты тестов и технологические карты, куда они записывают результат. 
Используя таблицу учащиеся дают определения терминам, названием веществ и органоидов клетки, проговариваемых в ходе работы над темой

Участники биосинтеза белка (далее – примерные ответы учащихся по пройденным темам)

1. ДНК

Строение. Актуализация знаний о строении ДНК, самоудвоении ДНК, реакциях матричного синтеза, принципе комплементарности.
Разнообразие белков обусловлено различной последовательностью аминокислот в первичной структуре белковой молекулы. А зашифрована информация об этой первичной структуре в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК (самостоятельная работа учащихся с компьютером

Биологические функции ДНК

2. РНК

Строение. Молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) всех типов построены по общим структурным принципам. Они состоят из одной полинуклеотидной цепочки, значительно более короткой, чем цепочка ДНК. В нуклеотидах РНК имеется 4 типа азотистых оснований: А, Г, Ц, У (урацил).

Виды РНК:

Все типы РНК образуется в результате реакций матричного синтеза. 
В большинстве случаев матрицей служит одна из цепей ДНК. Таким образом, синтез РНК на матрице ДНК является гетерокаталитической реакцией матричного типа. Этот процесс называется транскрипцией.

Информационная (матричная) РНК — и-РНК (м-РНК). Содержит от нескольких сотен до 10 000 нуклеотидов. Молекула и-РНК представляет собой незамкнутую цепочку. Она переносит информацию о структуре белка с ДНК на рибосомы — место непосредственного синтеза полипептидной цепочки.

·         Учащиеся вспоминают,  какими свойствами обладает генетический код.

·         Код триплетен. -одна АК кодируется тремя нуклеотидами  (ТРИПЛЕТОМ)

·         Код не перекрывается –нуклеотид не может входить в состав двух триплетов.

·         Код однозначен. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

·         Код избыточен. Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном Между генами имеются «знаки препинания».

·         Из 64 триплетов три: У – А – А, У – А – Г, У – Г – А, – не кодируют аминокислоты. Эти триплеты (их называют стоп-кодонами) – сигналы окончания синтеза полипептидной цепи.

·         Внутри гена нет «знаков препинания».

·         Код универсален.

·         Определение аминокислот по генетическому коду и-РНК( самост-ая работа с компьютером)

3. Транспортная РНК — т-РНК. Переносит аминокислоты к месту синтеза белков на рибосомы. 
Каждая молекула т-РНК содержит примерно 80 нуклеотидов. Специфичность т-РНК определяется структуройантикодона, т. е. участка соединения с конкретным триплетом и-РНК.

4. Рибосома, ее структура и функции

Рибосомы являются клеточными органоидами, состоящими из белков (примерно 40 %) и р-РНК (60 %). Они представляют собой миниатюрные клеточные «фабрики белка». Число их в клетке достигает 10 млн.

Рибосомальная РНК — р-РНК. Входит в состав рибосом.

V. Изучение нового материала – 10 мин.

8 слайд

Этапы биосинтеза. Генетическая информация с ДНК на белок передаётся через иРНК.

ДНК   —>    иРНК    —>    белок

транскрипция                            трансляция

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию об одном белке.

1. Транскрипция. Носителем генетической информации является ДНК, расположенная в клеточном ядре. Сам же синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Из ядра в цитоплазму информация о структуре белка поступает в виде информационной РНК (иРНК). Для того чтобы синтезировать иРНК, участок двуцепочечной ДНК раскручивается, а затем на одной из цепочек ДНК по принципу

Модель-анимация процесса транскрипции (самостоятельная работа учащихся с компьютером)

В начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемаяпромотором. РНК-полимераза «узнает» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез цепочки иРНК с нужного места. Фермент продолжает синтезировать иРНК, присоединяя к ней новые нуклеотиды, до тех пор, пока не дойдет до очередного «знака препинания» в молекуле ДНК — терминатора. Это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить.
В цитоплазме обязательно должен иметься полный набор аминокислот, необходимых для синтеза белков. Эти аминокислоты образуются в результате расщепления белков, получаемых организмом с пищей, а некоторые могут синтезироваться в самом организме.

Необходимо помнить, что любая аминокислота может попасть в рибосому, только прикрепившись к специальнойтранспортной РНК (тРНК).

Трансляция. В цитоплазме происходит завершающий процесс синтеза белка – трансляция. Это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Важную роль здесь играют тРНК. Каждая тРНК присоединяет определённую аминокислоту и транспортирует её к месту сборки полипептида в рибосоме. В молекуле тРНК есть два активных участка: триплет-антикодон на одном конце и акцепторный конец на другом. Антикодон считывает информацию с иРНК, акцепторный конец является посадочной площадкой для аминокислоты. Синтез полипептидной цепи белковой молекулы начинается с активации аминокислот, которую осуществляют специальные ферменты. Каждой аминокислоте соответствует как минимум один фермент. Фермент обеспечивает присоединение аминокислоты к акцепторному участку тРНК с затратой энергии АТФ.

Этапы трансляции (слайды 11-16.)

1. СТАДИЯ ИНИЦИАЦИЯ

Начала синтеза цепи
С тем концом  и-РНК, с которого должен начаться синтез белка, взаимодействует рибосома. При этом начало будущего белка обоаначается триплетом АУГ, который является знаком начала трансляции- это точка промотор..Так как этот кодон кодирует аминокислоту метионин, то все белки (за исключением специальных случаев) начинаются с метионина.

2. СТАДИЯ ЭЛОНГАЦИЯ – удлинение

После связывания рибосома начинает двигаться по иРНК, задерживаясь на каждом ее участке, который включает в себя два кодона (т. е. 3 + 3 = 6 нуклеотидов). Время задержки составляет всего 0,2 с. За это время молекула тРНК, антикодон которой комплементарен кодону, находящемуся в рибосоме, успевает распознать его. Та аминокислота, которая была связана с этой т-РНК, отделяется от «черешка» и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка. В тот же самый момент к рибосоме подходит следующая т-РНК, антикодон которой комплементарен следующему триплету в иРНК, и следующая аминокислота, принесенная этой тРНК, включается в растущую цепочку. После этого рибосома сдвигается по и-РНК, задерживается на следующих нуклеотидах, и все повторяется сначалаСборка полипептидной цепи идет в направлении 5-3

3. СТАДИЯ ТЕРМИНАЦИЯ

Завершение синтеза белка в участке-терминаторе, который узнается РНК-полимеразой при участии особых белковых факторов терминации.
Рибосома доходит до одного из так называемых стоп-кодонов (УАА, УАГ или УГА). Эти кодоны не кодируют аминокислот.

20 слайд Это интересно…

·         Синтез одной молекулы белка длится 3-4 минуты

·         За одну минуту образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей

·         Половина белков нашего тела (всего  17 кг белка) обновляется за 80 дней

·         За свою жизнь человек обновляет весь свой белок около 200 раз

21 слайд Найдите ошибку:

Рибосомы, словно бусы
Забрались на ДНК.
С ДНК они читают
Код молекулы белкa.
Строят цепь белкa они
Согласно информации.
Вместе весь процесс зовем
Коротко, мы, трансляция

VI. Закрепление знаний по теме: “Биосинтез белка”. Решение задач по изученному материалу

Работу можно проводить в малых группах, а так же индивидуально – 10 мин.

Слайд 22:  Фильм  по теме  «Биосинтез белка» 
Слайд № 23 Карточка-задание №1 Процесс синтеза  белка
Слайды № 24-26

ПОДВЕДЁМ ИТОГИ:

Задачи:

1. 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?

2. Одна макромолекула белка гемоглобина , состоит из 574 аминокислот, в молекулу белка за 1 секунду «сшивается» 20 аминокислот. Объясните  за сколько секунд она синтезируется

VII. Итог урока: подведение результатов работы на уроке; выставление оценок.

VIII. Домашнее задание:  §15 Биосинтез белка. Решение задач из технологической карты.