Реализация наследственной информации в клетке 10 класс конспект

Обновлено: 05.07.2024

В митохондриях работает фермент – цитохром С, который играет важнейшую роль в обеспечении клеток энергией. В процессе эволюции появление цитохромов позволило сформировать эффективную систему энергообеспечения клетки и в итоге привело к возникновению эукариотических организмов. Поэтому не случайно строение цитохрома С одинаково во всех эукариотических клетках – у всех животных, растений и грибов.

Итак, все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причём структура каждого белка, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислотных остатков.

Следовательно, в итоге наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков. Информация о строении всех белков организма заключена в молекулах ДНК и называется генетической информацией.

Генетический код. Каким же образом последовательность мономеров – нуклеотидов в цепи ДНК может определять последовательность аминокислотных остатков в молекуле белка? Четырьмя типами нуклеотидов должны быть закодированы 20 типов аминокислот, из которых состоят все белковые молекулы. Если бы одной аминокислоте соответствовал один нуклеотид, то четыре типа нуклеотидов могли бы определять только четыре типа аминокислот. Это явно не подходит. Если предположить, что каждый тип аминокислот определяется двумя нуклеотидами, то, имея исходно четыре типа оснований, можно закодировать 16 разных аминокислот (4?4). Этого тоже ещё недостаточно. Наконец, если каждой аминокислоте будут соответствовать три стоящие подряд нуклеотида, т. е. триплет, то таких сочетаний может быть 64 (4?4?4), и этого более чем достаточно, чтобы зашифровать 20 типов аминокислот.

Рис. 42. Генетический код

Итак, последовательность триплетов в цепи ДНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле. Ген – это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру одной полипептидной цепи.

Транскрипция (от лат. transcription – переписывание). Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме. В качестве посредника, передающего информацию о строении определённой белковой молекулы к месту её синтеза, выступает информационная РНК.

Представьте себе библиотеку с уникальным фондом, книги из которой на дом не выдают. Для вашей работы и решения некой важной задачи необходимо получить информацию, записанную в какой-то из этих книг. Вы приходите в библиотеку, и для вас делают ксерокопию нужной главы из определённого тома. Не имея возможности забрать книгу, вы получаете копию её фрагмента и, уходя из библиотеки, уносите эту копию с собой, чтобы на основе записанных в ней сведений выполнить необходимую работу: сконструировать прибор, синтезировать какое-либо вещество, испечь пирог или сшить платье, т. е. получить результат.

Такой библиотекой является клеточное ядро, в котором хранятся уникальные тома – молекулы ДНК, ксерокопия – это иРНК, а результат – синтезированная белковая молекула.

Информационная РНК является копией одного гена. Двухцепочечная молекула ДНК раскручивается на определённом участке, водородные связи между нуклеотидами, стоящими друг напротив друга, разрываются, и на одной из цепей ДНК по принципу комплементарности синтезируется иРНК. Напротив тимина молекулы ДНК встаёт аденин молекулы РНК, напротив гуанина – цитозин, цитозина – гуанин, а напротив аденина – урацил (вспомните отличительные особенности строения РНК, § 9). В итоге формируется цепочка РНК, которая является комплементарной копией определённого фрагмента ДНК и содержит информацию о строении определённого белка. Процесс синтеза РНК на ДНК называют транскрипцией (рис. 43).

Рис. 43. Взаимосвязь между процессами транскрипции и трансляции

Рис. 44. Строение тРНК

Рис. 45. Трансляция

Процессы удвоения ДНК (§ 9), синтеза РНК и белков в неживой природе не встречаются. Они относятся к так называемым реакциям матричного синтеза. Матрицами, т. е. теми молекулами, которые служат основой для получения множества копий, являются ДНК и РНК. Матричный тип реакций лежит в основе способности живых организмов воспроизводить себе подобных.

Вопросы для повторения и задания

2. Назовите основные свойства генетического кода и поясните их значение.

3. Какие процессы лежат в основе передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?

4. Где синтезируются все виды рибонуклеиновых кислот?

5. Расскажите, где происходит синтез белка и как он осуществляется.

6. Рассмотрите рис. 40. Определите, в каком направлении – справа налево или слева направо – движется относительно иРНК изображённая на рисунке рибосома. Докажите свою точку зрения.

Подумайте! Выполните!

1. Почему углеводы не могут выполнять функцию хранения информации?

2. Каким образом реализуется наследственная информация о структуре и функциях небелковых молекул, синтезируемых в клетке?

3. При каком структурном состоянии молекулы ДНК могут быть источниками генетической информации?

4. Какие особенности строения молекул РНК обеспечивают их функцию переноса информации о структуре белка от хромосом к месту его синтеза?

5. Объясните, почему молекула ДНК не могла быть построена из нуклеотидов трёх типов.

6. Приведите примеры технологических процессов, в основе которых лежит матричный синтез.

7. Представьте, что в ходе некоего эксперимента для синтеза белка были взяты тРНК из клеток крокодила, аминокислоты мартышки, АТФ дрозда, иРНК белого медведя, необходимые ферменты квакши и рибосомы щуки. Чей белок был в итоге синтезирован? Объясните свою точку зрения.

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Разделение труда в клетке

Разделение труда в клетке Какова же роль отдельных клеточных образований, с которыми мы только что познакомились? Этот вопрос встал перед исследователями; вполне естественно, что его задаст и читатель, узнавший об их открытии.О защитной функции клеточных стенок мы уже

Ферменты служат клетке

Ферменты служат клетке В живых клетках происходят многие химические реакции, воспроизвести которые в лаборатории оказалось возможным лишь при создании специфических условий. Одни из них протекают при высоких температурах, другие требуют повышенного давления. Как же

Великая иммунологическая дискуссия благодаря Мечникову сфокусировала внимание на клетке.

Великая иммунологическая дискуссия благодаря Мечникову сфокусировала внимание на клетке. — Если я правильно понял, то уже на заре иммунологии произошло разделение иммунологических механизмов защиты на два типа — неспецифические и специфические. — Да,

10.5. Болезни с наследственной предрасположенностью

10.5. Болезни с наследственной предрасположенностью Болезни с наследственной предрасположенностью проявляются в результате совместного действия генетических факторов и факторов среды. Необходимо подчеркнуть, что граница этой группы с ранее рассмотренными

В чьей клетке больше хромосом – человека или утки?

В чьей клетке больше хромосом – человека или утки? Для каждого организма характерно строго определенное число хромосом, содержащихся в каждой из составляющих его клеток. У плодовой мушки (дрозофилы) 8 хромосом, у сорго – 10, у садового гороха – 14, у кукурузы – 20, у жабы – 22,

Какая часть наследственной информации отражает индивидуальность человека?

Какая часть наследственной информации отражает индивидуальность человека? 99,9 процента всей наследственной информации у всех людей одинаковы. Такие сугубо индивидуальные признаки, как цвет кожи, глаз и волос, черты лица, отпечатки пальцев, темперамент, способности и

3.1. Воспроизведение и реализация генетической информации

3.1. Воспроизведение и реализация генетической информации Генетическая информация в клетке воспроизводится в процессе репликации ДНК. Реализация генетической информации происходит через процессы транскрипции и трансляции. Все эти три процесса получили в биологии

О записи информации

Предназначен для учителей, работающих по учебникуВ.И. Сивоглазов, И.Б. Агафонова, Е.Т. Захарова. Общая биология. Базовый уровень.

Вложение	Размер
urok_14.docx	23.8 КБ

Предварительный просмотр:

Цель: дать элементарное представление о генетической информации, матричном принципе транскрипции, трансляции, генетическом коде, реализуемом в процессе синтеза белка.

I. Организация урока.

Вариант 1, Вариант II

III. Изучение нового материала.

Рассказ с элементами беседы.

Одна из самых замечательных особенностей жизни состоит в том, что все живые существа характеризуются общностью строения клеток и происходящих в них процессов. Однако они имеют и очень много различий. Даже особи одного вида различаются по некоторым свойствам и признакам: морфологическим, биохимическим, физиологическим. В конечном счете, сходство и различие организмов определяется набором белков. Каждый вид растений и животных имеет особый, только ему присущий набор белков, то есть белки являются основой видовой специфичности. Некоторые белки, выполняющие одинаковые функции, могут иметь одинаковое строение у разных видов. Например, инсулин - гормон поджелудочной железы, регулирующий количество сахара в крови, одинаков у собаки и у человека. Однако многие белки, выполняя одну и ту же функцию, несколько отличаются по строению у разных представителей одного и того же вида. Примером могут служить белки групп крови у человека. Такое разнообразие белков обусловливает индивидуальную специфичность организмов.

Вывод: все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причем структура каждого белка, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислотных остатков.

Наследственная информация, которая передается из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков.

Где находится информация о строении всех белков организма? Как она называется? (Информация о строении всех белков организма заключена в молекулах ДНК и называется генетической.)
Что является единицей наследственной информации?

(Ген - участок молекулы ДНК в хромосоме, несущий информацию об одной полипептидной цепи.)

Какими свойствами и функциями обладает ДНК? (ДНК способна к самоудвоению.

ДНК выполняет функции хранения и передачи наследственной информации следующему поколению, а также передает генетическую информацию, необходимую для синтеза белков, из ядра в цитоплазму.)

Как же происходит синтез белков, если ДНК, носитель всей генетической информации в клетке, непосредственного участия в синтезе белков не принимает?

Вопросы, помогающие в решении этой задачи:

(В хромосомах ядра, и отделены ядерной мембраной от цитоплазмы клетки, где происходит синтез белка.)

Как же информация о белках из ядра попадает к рибосомам?

(Через посредника, роль которого выполняет информационная РНК, так как и-РНК способна пройти через поры ядерной мембраны. Информационная РНК - одноцепочечная молекула, комплементарная участку одной цепи ДНК; она в сотни раз короче и является копией только одного гена или группы рядом лежащих генов, несущих информацию о структуре белка.)

Каким образом генетическая информация, находящаяся в ДНК, передается на и-РНК?

(Эта информация по принципу комплементарности вчитывается (списывается) с одной из цепей ДНК, в результате чего синтезируется и-РНК.)

Зарисовка схемы этого процесса на доске, если нет таблицы по теме, с объяснением (или использовать рис. 38 на с. 76).

Процесс синтеза и-РНК на ДНК осуществляется ферментом РНК-полимеразой и называется транскрипцией. Благодаря транскрипции в клетке осуществляется передача информации от ДНК к белку через и-РНК.

Генетическая информация, содержащаяся в ДНК и в и-РНК, заключена в последовательности расположения нуклеотидов в их молекулах. Белки же состоят из аминокислот. Как же происходит перевод информации с языка нуклеотидов на язык аминокислот?

(Такой перевод осуществляется с помощью генетического кода.)

Что такое код (или шифр)? (Это система символов для перевода одной формы информации в другую.)

А генетический код - это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в информационной РНК.

Таким образом, мы видим, что последовательность расположения нуклеотидов в и-РНК определяет последовательность расположения аминокислот в белках. Как же это происходит?

Для ответа рассмотрим свойства генетического кода ( учитель и учащиеся работают с текстом на с. 74).

1) Код триплетен.

В состав РНК входят 4 нуклеотида: А, Г, Ц, У.

Если бы мы попытались обозначить одну аминокислоту одним нуклеотидом, то 16 из 20 аминокислот остались бы не зашифрованы; двухбуквенный код позволил бы зашифровать лишь 16 аминокислот. Природа создала трехбуквенный, или триплетный код. Это означает, что каждая из 20 аминокислот зашифрована последовательностью трех нуклеотидов, называемых триплетом, или кодоном. Из 4 нуклеотидов (А, Г, Ц, У) можно создать 64 различные комбинации по 3 нуклеотида в каждой (4x4x4 = 64) (рис. 37 на с. 75).

Код вырожден (или избыточен), то есть каждая аминокислота кодируется более чем одним кодоном.
Код однозначен (каждый кодон шифрует только одну аминокислоту).
Код является неперекрывающимся (любой нуклеотид может входить в состав только одного триплета).
Полярность генетического кода.

Код универсален (генетический код един для всех живущих на Земле существ).

- Где же происходит расшифровка генетической информации?

Таким образом, мы видим, что расшифровка генетической информации - перевод ее с языка нуклеотидов на язык аминокислот происходит в цитоплазме клетки на рибосомах, где идет синтез полипептидных цепей белков по матрице и-РНК.

Этот процесс синтеза полипептидных цепей белков по матрице и-РНК, выполняемый рибосомами, называется трансляцией (объяснение процесса трансляции по таблице).

III. Закрепление изученного материала.

Беседа по вопросам.

1) Как отражен в процессе транскрипции принцип комплементарности? В чем смысл такой точности переписывания информации с ДНК на и-РНК?

(Если в транскрибируемой нити ДНК стоит нуклеотид Г, то РНК-полимераза (фермент) включает Ц; если стоит Т, включает А, если стоит А, включает У (в состав РНК не входит Т). Если в матрицу (ДНК и РНК) вкрадется ошибка, то она будет воспроизводиться в белках.)

2) Что такое ген?

(Участок молекулы ДНК, несущий информацию об одной полипептидной цепи.)

На уроке мы узнаем как происходит передача и хранение наследственной информации в клетке, узнаем свойства генетического кода, а так рассмотрим процессы транскрипции и трансляции.

4. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);

Ген; генетическая информация; геном; репликация ДНК; транскрипция; генетический код; кодон; трансляция; полисома

5. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);

6. открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);

7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;

1. ДНК — матрица для синтеза белков. Каким же образом в эритроцитах здорового человека образуются миллионы идентичных молекул гемоглобина, как правило, без единой ошибки в расположении аминокислот? Почему в эритроцитах больных серповидноклеточной анемией все молекулы гемоглобина имеют одну и ту же ошибку в одном и том же месте?

Для ответа на эти вопросы обратимся к примеру, с книгопечатанием. Учебник, который вы держите в руках, издан тиражом п экземпляров. Все п книг отпечатаны с одного шаблона — типографской матрицы, поэтому они совершенно одинаковы. Если бы в матрицу вкралась ошибка, то она была бы воспроизведена во всех экземплярах. Роль матрицы в клетках живых организмов выполняют молекулы ДНК. ДНК каждой клетки несет информацию не только о структурных белках, определяющих форму клетки (вспомните эритроцит), но и обо всех белках-ферментах, белках-гормонах и других белках.

Углеводы и липиды образуются в клетке в результате сложных химических реакций, каждая из которых катализируется своим белком-ферментом. Владея информацией о ферментах, ДНК программирует структуру и других органических соединений, а также управляет процессами их синтеза и расщепления.

Поскольку молекулы ДНК являются матрицами для синтеза всех белков, в ДНК заключена информация о структуре и деятельности клеток, о всех признаках каждой клетки и организма в целом.

Каждый белок представлен одной или несколькими полимерными цепями. Участок молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одной полипептидной цепи, т. е. в большинстве случаев одного белка, называют геном. Каждая молекула ДНК содержит множество разных генов. Всю информацию, заключенную в молекулах ДНК, называют генетической. Идея о том, что генетическая информация записана на молекулярном уровне и что синтез белков идет по матричному принципу, впервые была сформулирована еще в 20-х годах выдающимся отечественным биологом Н. К. Кольцовым.

2. Удвоение ДНК. Молекулы ДНК обладают поразительным свойством, не присущим ни одной другой из известных молекул, — способностью к удвоению. Что представляет собой процесс удвоения? Вы помните, что двойная спираль ДНК построена по принципу комплементарности. Этот же принцип лежит в основе удвоения молекул ДНК. С помощью специальных ферментов водородные связи, скрепляющие нити ДНК, разрываются, нити расходятся, и к каждому нуклеотиду каждой из этих нитей последовательно пристраиваются комплементарные нуклеотиды. Разошедшиеся нити исходной (материнской) молекулы ДНК являются матричными — они задают порядок расположения нуклеотидов во вновь синтезируемой цепи. В результате действия сложного набора ферментов происходит соединение нуклеотидов друг с другом. При этом образуются новые нити ДНК, комплементарные каждой из разошедшихся цепей. Таким образом, в результате удвоения создаются две двойные спирали ДНК (дочерние молекулы), каждая из них имеет одну нить, полученную от материнской молекулы, и одну нить, синтезированную вновь.

Дочерние молекулы ДНК ничем не отличаются друг от друга и от материнской молекулы. При делении клетки дочерние молекулы ДНК расходятся по двум образующимся клеткам, каждая из которых вследствие этого будет иметь ту же информацию, которая содержалась в материнской клетке. Так как гены — это участки молекул ДНК, то две дочерние клетки, образующиеся при делении, имеют одинаковые гены.

В клетке генетическая информация передается благодаря транскрипции от ДНК к белку:

3. Генетический код — определенные сочетания нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка, и последовательность их расположения в молекуле ДНК.\

Ген — участок молекулы ДНК, несущий информацию о структуре одной молекулы белка.

Свойства генетического кода:

— триплетность — одна аминокислота кодируется тремя рядом расположенными нуклеотидами — триплетом, или кодоном;

— универсальность — код един для всего живущего на Земле (у мха, сосны, амебы, человека, страуса и пр. одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты);

— вырожденность — одной аминокислоте может соответствовать несколько триплетов (от двух до шести). Исключение составляют аминокислоты метионин и триптофан, каждая из которых кодируется только одним триплетом (метионин кодируется триплетом АУГ);

— специфичность — каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

Триплеты ГАА или ГАГ, занимающие шестое место в гене здоровых людей, несут информацию о цепи гемоглобина, кодируя глутаминовую кислоту. У больных серповидноклеточной анемией второй нуклеотид заменен на У, а триплеты ГУА и ГУГ кодируют валин;

— неперекрываемость — кодоны одного гена не могут одновременно входить в соседний;

— непрерывность — в пределах одного гена считывание генетической информации происходит в одном направлении.

4. Трансляция – механизм, с помощью которого последовательность триплетов оснований иРНК переводится в специфическую последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Подготовительным этапом трансляции является рекогниция – активирование и присоединение аминокислоты к тРНК (фермент аминоацил-тРНК-синтетаза (кодаза)).

Затем иРНК соединяется с рибосомой (у прокариот начинается синтез с кодона АУГ, с которым взаимодействует антикодон особой тРНК (с формилметионином)), затем первая тРНК доставляет сюда первую аминокислоту (для каждой аминокислоты есть своя тРНК) и связывается с определенным участком иРНК по принципу комплементарности (антикодон тРНК соответствует кодону иРНК).

Происходит связывание с иРНК и с рибосомой второй тРНК, несущей вторую аминокислоту. Первая и вторая аминокислоты соединяются пептидной связью (фермент пептидил-трансфераза). Затем рибосома перемещается на один триплет вперед, первая тРНК освобождается, приходит третья тРНК. Рибосома перемещается по молекуле иРНК прерывисто, триплет за триплетом, делая каждый из них доступным для контакта с тРНК. Сущность трансляции в подборе по принципу комплементарности антикодона тРНК к кодону иРНК. Если антикодон тРНК соответствует кодону иРНК, то аминокислота, доставляемая такой тРНК, включается в полипептидную цепь, и рибосома перемещается на следующий триплет (фермент транслоказа).

Как только рибосома дойдет до стоп-кодона иРНК, происходит распад комплекса, полипептид отделяется от матрицы-иРНК и приобретает свою конформацию.

Для трансляции необходимы ферменты (кодаза, пептидил-трансфераза, транслоказа), энергия АТФ, ионы Mg 2+ .

Таким образом, главными этапами трансляции являются:

1) присоединение иРНК к рибосоме;

2) рекогниция (активация аминокислоты и ее присоединение к тРНК);

3) инициация (начало синтеза) полипептидной цепи;

4) элонгация (удлинение) цепи;

5) терминация (окончание синтеза) цепи;

6) дальнейшее использование иРНК (или ее разрушение).

8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).

Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали названия химических элементов:

самый распространённый элемент в земной коре и живых организмов;
элемент – основа строения органических соединений, атомы которого способны соединяться друг с

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

Подсказка: при необходимости обратитесь к дополнительным материалам

Установите соответствие между термином и его определением.

Процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК

Транскрипция

Процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы

Процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов

Основоположники клеточной теории

Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):

Процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК

Процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы

Транскрипция

Процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема: Реализация наследственной информации.

Цель: рассмотреть способы передачи и хранения генетической информации, познакомить учащихся с генетическим кодом и расшифровкой генома человека.

Задачи урока:
1. Сформировать знания о генетическом коде и его свойствах. Охарактеризовать основные этапы реализации наследственной информации в процессе биосинтеза белка. Раскрыть сущность матричных реакций.

2. Продолжить формирование умений работать с текстом учебника, выделять главное, делать выводы, сравнивать.

Оборудование: Доска, проектор, раздаточный материал по теме урока, фильм, презентация.

Организационный момент (2 мин)

Актуализация знаний (10 мин)

-Химическая структура белка, ДНК. РНК и их виды (фрагменты презентаций )

Изучение нового материала (20 мин)

Ген-Белок-Признак - это причинно- следственная зависимость, существующая в организмах.

Генетическая информация передается по наследству и хранится во всех клетках живых организмов. Гены представляют собой сложные молекулярные структуры, содержащие информацию о строении живых организмов.

Хранится генетическая информация в клетках живых организмов в структуре молекул ДНК. Молекула ДНК состоит из двух скрученных друг с другом в спираль цепей, построенных из четырех нуклеотидов: A , G , T и C , которые формируют генетический код.

Молекула ДНК человека включает в себя около 3 миллиардов пар нуклеотидов. В ней закодирована вся информация об организме человека: его внешность, предрасположенность к болезням, способности , т.е. признаки количественные и качественные: таким образом,

в организмах информация передается и хранится с помощью объектов различной физической природы (состояние нейрона, нуклеотиды в молекуле ДНК), которые могут рассматриваться как знаки биологических алфавитов.

Работы по расшифровке структуры генома человека, который содержит более 20 тысяч различных генов, проводились с использованием компьютерных технологий и были в основном закончены в 2000 году.

Наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков.
Обязательным условием существования всех живых организмов является способность синтезировать белковые молекулы.
Все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причём структура каждого белка, определяется последовательностью аминокислотных остатков.

Совокупность реакций биологического синтеза называется пластическим обменом или биосинтезом белка (в тетрадь).

Сущность – из простых вещ., поступивших в клетку извне, образуются вещества клетки (в тетрадь).

Генетический код. Набор сочетаний из трёх нуклеотидов, кодирующих 20 типов аминокислот, входящих в состав белков, называют генетическим кодом.

Итак, последовательность триплетов в цепи ДНК определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле.

ГЕН - ЭТО УЧАСТОК МОЛЕКУЛЫ ДНК, КОДИРУЮЩИЙ ПЕРВИЧНУЮ СТРУКТУРУ ОДНОЙ ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ.

Работа с наглядным материалом в группах.

- Составьте последовательно все этапы передачи наследственной информации.(Раздаточный материал: названия стадий, цепь ДНК, и-РНК, т-РНК, рибосомы)

Просмотр презентации на планшетах у учащихся или на экране в классе, работа по составлению схемы в группах.

Транскрипция.
Транскрипция - процесс синтеза и-РНК на ДНК.
Информация о структуре белков хранится в виде ДНК в ядре клетки, а синтез белков происходит на рибосомах в цитоплазме.

Двухцепочечная молекула ДНК раскручивается на определённом участке. Водородные связи между нуклеотидами, стоящими друг напротив друга, разрываются, и на одной из цепей ДНК по принципу комплементарности синтезируется и-РНК.
В итоге формируется цепочка РНК, которая является комплементарной копией определённого фрагмента ДНК и содержит информацию о строении определённого белка.

Трансляция.
Процесс синтеза белка называют трансляцией.
Молекула и-РНК соединяется с рибосомой тем концом, с которого должен начаться синтез белка. Аминокислоты, необходимые для сборки белка, доставляются к рибосоме специальными транспортными РНК (т-РНК)

Матричный синтез.
Процессы удвоения ДНК, синтеза РНК и белков в неживой природе не встречаются. Они относятся к так называемым реакциям матричного синтеза.
Матрицами, т. е. теми молекулами, которые служат основой для получения множества копий, являются ДНК и РНК.
Матричный тип реакции лежит в основе способности живых организмов воспроизводить себе подобных.

4.Вопросы на закрепление.

Дайте определение генетического кода.

Назовите основные свойства генетического кода.

Какова сущность процесса передачи наследственной информации из поколения в поколение и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?

Дайте определение трансляции и транскрипции.

1.Определите последовательность этапов биосинтеза белка:

1) Снятие информации с ДНК

2) Узнавание антикодоном т-РНК своего кодона на и-РНК

3) Отщепление аминокислоты от т-РНК

4) Поступление и-РНК на рибосому

5) Присоединение аминокислоты к белковой цепи с помощью фермента

2. Определите последовательность этапов трансляции:

1) Присоединение аминокислоты к т-РНК

2) Начало синтеза полипептидной цепи на рибосоме

3) Присоединение и-РНК к рибосоме

4) Окончание синтеза белка

5) Удлинение полипептидной цепи

3. Определите последовательность этапов трансляции:

1) Синтез и-РНК на ДНК

2) Присоединение аминокислоты к т-РНК

3) Доставка аминокислоты к рибосоме

4) Перемещение и-РНК к рибосоме

5) Нанизование рибосом на и-РНК

6) Присоединение двух молекул т-РНК с аминокислотами к и-РНК

7) Взаимодействие аминокислот, присоединённых к и-РНК, образование пептидной связи

4. Соотнесите вещества и структуры, участвующие в биосинтезе белка с их функциями:

приводить доказательства единства живой природы.

уметь применять теоретический материал темы для решения цитологических задач.

понимать практическую значимость изучаемого материала.

Развивающие: развитие компетентностных способностей учащихся:

регулятивных (постановка целей, планирование деятельности);
информационных (работа с текстом);
коммуникативных (монологическая и диалогическая речь);
учебно-познавательных (анализ, сравнение, выделение главного, обобщение, установление причинно-следственных связей, применение знаний в новой ситуации).

Воспитательная: развитие познавательного интереса к предмету, будущее профессиональное самоопределение.

Междисциплинарные связи: химия.

Внутридисциплинарные связи: цитология, генетика.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Целеполагание и планирование деятельности учащихся.

Слово учителя.

Учащиеся заполняют вторую колонку таблицы.

Теперь, сформулируйте задачи урока и план нашей работы (Слайд 4).

Задания для учащихся:

1) О каком веществе идет речь в данных цепочках слов?

биополимер, пептидная, аминокислота, 20, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры, ферменты, каталаза, гемоглобин;
двойная спираль, водородная связь, биополимер, нуклеотид, Уотсон и Крик, адениновый, тиминовый, цитозиновый, гуаниновый, дезоксирибоза (Слайд 5).

2) Составьте краткую характеристику этих веществ, извлекая информацию из данных цепочек (Слайд 6).

3) Выберите в цепочке слов только те, которые характеризуют ДНК, а затем РНК.

(ядро, митохондрии, хлоропласты, рибосомы, цитоплазма, нуклеотид, А, Г, Ц, Т, У, дезоксирибоза, рибоза, двойная спираль, репликация; хранение и передача наследственной информации, транспорт аминокислот, входят в состав рибосом, передача информации с ядра на рибосому) (Слайд 7).

4) Какая связь существует между перечисленными понятиями?

ассимиляция
ферменты
пластический обмен
энергетический обмен
диссимиляция
метаболизм

Выразите связь между этими понятиями в виде опорной схемы и составьте по ней краткий рассказ (Слайд 8).

IV. Изучение нового материала.

Объяснение учителя с элементами эвристической беседы.

В клетках непрерывно идут процессы метаболизма. С помощью ферментов из простых низкомолекулярных веществ образуются сложные высокомолекулярные соединения: из аминокислот – белки; из моносахаридов – углеводы; из азотистых оснований и сахаров – нуклеотиды, а из них нуклеиновые кислоты. Сложные вещества распадаются до простых веществ, с освобождением энергии.

Чем клетка (организм) обеспечивается благодаря реакциям метаболизма? (ответ учащихся)

Все процессы обмена веществ и превращения энергии в клетке и целом организме протекают под контролем наследственного аппарата.

Из икринки карася развивается карась. Значит, уже в самой икринке предопределены особенности строения будущего организма, который разовьется из нее в данных условиях.

Давно уже установлено, что все признаки развиваются постепенно. Одни части организма образуются позже других (Слайд 9).

Давайте сначала уточним, какие именно сведения наследственная информация включает в себя? (Предполагаемый ответ: о цвете глаз, строении органов, какими будут размеры, форма и т.д.).

В конечном итоге все определяется тем, где, какое вещество, в каком количестве образуется.

Например, такой признак, как карий цвет глаз формируется следующим образом:

признак – карий цвет глаз;
цвет определяется пигментом, а это по природе химическое вещество;
все химические вещества образуются в ходе химических реакций;
все химические реакции идут под контролем ферментов;
все ферменты по природе белки (Не все белки – ферменты, но все ферменты – белки) (Слайд 10).

Вывод: наследственная информация – это информация о первичной структуре белка-фермента (запись вывода в технологическую карту).

Чтобы описать строение белка, надо назвать последовательность аминокислот в нем, то есть указать какая аминокислота является 1 мономером, вторым, третьим и т.д. Последовательность мономеров в аминокислотах определяет свойства и функции белка. При нарушении определенной последовательности изменяются свойства и функции белка (Слайд 11).

Как называется органоид, на котором происходит сборка белковой молекулы? (Ответ – рибосома). Что необходимо, чтобы на рибосоме был синтезирован специфический белок? (Слайд 12).

Признаки	ДНК	Белок
1. Биополимер
2. Мономер
3. Количество видов мономеров
4. Свойство

Видимо самокопирование ДНК помогает как-то копироваться белкам и между ними есть определенная взаимосвязь.

Цель эксперимента: установить взаимосвязь между белком и ДНК

Теперь остается только разобраться, каким образом в нуклеиновых кислотах зафиксирован план белка и как он реализуется?

Давайте установим аналогию.

Букв 33 Сигналов 2

(Учащиеся рассчитывают комбинацию: 2 1 – 2 варианта, 2 2 – 4 варианта, 2 3 – 8 вариантов, 2 4 – 16 вариантов, 2 5 – 32 варианта. Хватает для всех 32 букв.

Это называется кодированием.

Кодирование – это отображение информации об одном объекте посредством другого.

Не встречается ли подобная аналогия в живой природе? Оказывается, встречается. Попробуйте сами определить, комбинацией из скольких нуклеотидов зашифрована информация об одной аминокислоте.

Число нуклеотидов ДНК – 4. Число аминокислот – 20.

Учащиеся делают расчет комбинаций по аналогии с азбукой Морзе в технологической карте.

Три нуклеотида, кодирующие информацию об одной аминокислоте, называется триплетом (кодоном (запись вывода в технологическую карту).

Генетический код – отображение наследственной информации о последовательности расположения аминокислот в белке триплетом (тройкой нуклеотидов) ДНК (Слайд 16) (запись вывода в технологическую карту).

Ген - участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре белка – фермента (Слайд 17) (запись вывода в технологическую карту) .

В настоящее время генетический код полностью расшифрован. Обратить внимание учащихся на таблицу генетического кода в учебнике.

Генетический код обладает рядом свойств:

Свойства кода:

Код триплетен
Код однозначен
Код избыточен
Код универсален

А. Каждая аминокислота может определяться более чем одним триплетом
Б. Три нуклеотида несут информацию об одной аминокислоте.
В. У животных, растений, грибов, бактерий и вирусов генетический код одинаков.
Г. Один и тот же триплет несет информацию только об одной аминокислоте.

Объяснить технологию работы к таблицей генетического кода.

V. Первичное закрепление изученного материала (задания из КИМов ЕГЭ).

1. Определите, о каких аминокислотах несет информацию следующий триплет: ТТА, ААГ, ААА, ГГЦ, АТТ, АТЦ (Слайд 19).

2. Решение задач по цитологии.

Справочный материал для решения задач.

Длина 1 нуклеотида = 3,4 Ао
Размер 1 гена = длина 1 нуклеотида × n (кол-во нуклеотидов)
Кол-во нуклеотидов = кол-во аминокислот × 3
Масса 1 гена = кол-во нуклеотидов × массу 1 нуклеотида
Молекулярная масса 1 нуклеотида =300
Молекулярная масса 1 аминокислоты = 110
Соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК, согласно правилу Чаргаффа =А+Г / Т+Ц=1

1) Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГГАТЦТАААЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на второй цепи ДНК и последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода учебника.

2) Дан фрагмент молекулы белка: лизин – треонин - аргинин-лейцин-лизин. Определите, какими триплетами ДНК зашифрована информация о данных аминокислотах. Используйте таблицу генетического кода (Слайд 20).

Читайте также: