Разработка урока биосинтез белка

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

Задачи урока:

• Образовательные:

  • 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;

• Развивающие:

продолжить формирование естественнонаучной картины мира, развивать познавательный интерес;развивать  умения работать с компьютером.

• Воспитательные:

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

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

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

.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Активизация опорных знаний по теме “Белки”

1.Что такое белок, строение белков? Сколько разных аминокислот входят в состав белковой молекулы?

2.Функции белка?(интерферон-защитная; гемоглобин-транспортная; РНК-полимераза –каталитическая; инсулин-гормон; (на доске схема № 1)

3.Откуда в организме берутся белки?

4.У всех ли живых организмов одинаковые белки?

5. Где в клетке находится информация о белке?

Схема № 1:

Итак:

Белок органическое вещество, состоящее из аминокислот их всего 20. Функции(на доске).В организм попадает с пищей и расщепляется до аминокислот. Белки у всех живых организмов разные. В клетке информация о белке находится в ядре в генах в зашифрованном виде. Ген – участок ДНК, кодирующий информацию об одном белке.( Три нуклеотида шифруют одну аминокислоту-называется трипледом, всего нуклеотидов- 4, но из-за триплетности кода возможно 64 разных трипледов( 4 ³), а аминокислот всего 20 , значит одну аминокислоту кодируют несколько разных трипледов . Из 64 триплетов три: УАА, УАГ, УГА, – стоп-кодоны – сигналы окончания синтеза полипептидной цепи. Существует таблица генетического кода (В учебнике и на доске)

В каждой клетке синтезируются несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются.

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

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

III. Тема урока: “Биосинтез белка”.

Изучение нового материала.

1. Постановка проблемы: Как происходит обновление белков без ухудшения их свойств?

Групповая работа.

Задание. Сопоставьте три факта:

А). Молекулы белков в клетке расщепляются, разрушаются и заменяются новыми молекулами того же белка.

Б). Молекулы белка не обладают свойствами редупликации, как нуклеиновые кислоты, поэтому из одной молекулы белка не могут создаваться две, как это происходит с ДНК.

В). Несмотря на это, вновь синтезируемые в клетке тысячи молекул одного вида белка являются точными копиями разрушенных (по структуре, свойствам и функциям).

Синтез большого числа одинаковых белковых молекул возможен, так как в молекулах ДНК записана информация о всех белках клетки и организма в целом.

Схема № 2

Белоксинтезирующая система.

ДНК; и РНК, т РНК; р РНК ; рибосомы и ферменты.

Этапы синтеза белка:

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 комплементарности синтпезируется и РНК.

В начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором(АУГ). 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.( УАА, УАГ, УГА) 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.

2.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

1. СТАДИЯ ИНИЦИАЦИЯ(Начало синтеза цепи)

С тем концом  и-РНК, с которого должен начаться синтез белка, взаимодействует рибосома. При этом начало будущего белка обозначается 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

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). 

 Это интересно…

• Синтез одной молекулы белка длится 3-4 минуты

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

• скорость передвижения рибосомы по u -РНК составляет 5–6 триплетов в секунду

• Инсулин является первым белком, синтезированным искусственно. Но для этого потребовалось провести около 5000 операций, над которыми трудились 10 человек в течение 3 лет.

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

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

3.Какова скорость синтеза белка у высших организмов, если на сборку инсулина, состоящего из 51 аминокислотного остатка, затрачивается 7,3 с?

Решение задачи:

5I : 7,3 = 7 (аминокислот в 1 сек.).

(Ответ: в 1 сек. сливается 7 аминокислот.)

4. тест-задание

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

Литература:

1. Д.К.Беляев, Г.М.Дымщиц, А.О.Рувинский. “Общая биология. Учебник 10-11 классы”- М. “Просвещение”. 2000.

2. Большой справочник для поступающих в вузы. – М. Дрофа. 2004