Обучающая цель урока:

а) знать механизм транскрипции и трансляции;

б) уметь использовать знания по теме при решении задач на транскрипцию и трансляцию;

Развивающая цель урока: а) создать условия на уроке для использования всех каналов приема и переработки информации по биосинтезу белка;

б) способствовать развитию западающих параметров ИСУД.

Оборудование: таблица генетического кода; презентации по транскрипции и трансляции;

диск «Биология. Генетика».

Словарь терминов: транскрипция, полисома, трансляция, антикодон, инициация, элонгация, терминация, конформация.

Тип урока: комбинированный.

Центральная догма современной биологии характеризует одну из основ жизни таким образом:

Репликация           транскрипция         трансляция

ДНК ___________ РНК ____________Белок

Ход урока

1.Оргмомент (целеполагание)

Что я знаю о биосинтезе белка?                 Что хочу узнать?

- …                                                                        - …

- …                                                                        - …

2.Проверка домашнего задания

А) правополушарных; Б) равнополушарных

3. Новая тема

Этапы биосинтеза белка :

- начало транскрипции начинается с присоединения РНК-полимеразы к промотору, представляющему собой строго определенный участок ДНК, содержащий специфическую последовательность нуклеотидов. В области промотора двойная спираль ДНК раскручивается, обнажая короткий участок из двух цепей).

- синтез РНК (в качестве матрицы используется только одна из цепей, называемая кодогенной  или значащей (матричной)). Вдоль этой цепи движется фермент РНК-полимераза, который соединяет в соответствии с принципом  комплементарности нуклеотиды в растущую цепочку РНК. Удлинение цепи нуклеиновых кислот всегда идет в направлении от 5΄ к 3΄ концу.

А теперь подумайте, каким концом будет повернута кодогенная цепь к РНК-полимеразе?    (3΄)

Вспомните, какие комплементарные пары для ДНК - РНК существуют? (А-У, Т-А, Г-Ц, Ц-Г).

По мере продвижения РНК-полимеразы по матрице ДНК впереди нее происходит расплетание, а позади восстановление двойной спирали ДНК. Примерная скорость движения РНК-полимеразы 30 нуклеотидов в сек.

- окончание транскрипции (РНК-полимераза двигается  вдоль матрицы до тех пор, пока не достигнет области терминатора). Терминаторы -  это специфические последовательности нуклеотидов, которые в РНК образуют структуры типа петель или шпилек и являющиеся двухцепочечными. Следовательно, РНК-полимераза, достигнув терминатора синтезирует РНК в виде шпильки, которая мешает РНК - полимеразе двигаться дальше и синтез РНК прекращается. Происходит отделение РНК от матрицы.

Таким образом, размер и - РНК и размер синтезируемого белка определяется промотором и терминатором.

-Существуют ли различия в транскрипции между прокариотами и эукариотами?

Одни гены транскрибируются часто, если кодируют белки или РНК, потребность в которых у клеток велика, другие же гены транскрибируются редко. Значит, активность репликации генов может различаться.

Посмотрите решение задачи на транскрипцию. Решить задачу с информационного листа.

Просмотр анимационной модели транскрипции.

2.Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов в и – РНК  в последовательность аминокислот белковой молекулы (и – РНК, рибосомы, т -РНК.

Как видно из определения, для транскрипции необходимы т – РНК.  В состав т – РНК входит 75 – 85 нуклеотидов, форма клеверного листа (хотя в трехмерном измерении скорее имеет форму L образную). В структуре РНК выделяют несколько важных участков, главными из которых являются антикодон и акцепторный конец. Антикодон служит для взаимодействия т – РНК с кодоном и – РНК, поэтому к кодону может присоединиться только та т – РНК, антикодон которой комплементарен кодону и – РНК и несет соответствующую аминокислоту.

Акцепторный конец служит для присоединения соответствующей активированной аминокислоты. Аминокислота присоединяется к т – РНК ковалентными связями, используя энергию АТФ и катализируется ферментами аминоацил – т – РНК – синтетазами.

- А теперь подумайте, сколько же в клетке различных т – РНК? А сколько кодонов и – РНК? Естественно, что число антикодонов будет равно числу кодонов, т.е. 61 т – РНК.

Для трансляции еще необходимы рибосомы. Вспомните строение рибосом. Да, это немембранные органоиды, состоящие из 2 субъединиц: малой – 1 р- РНК и белков; большой – 3 р – РНК и белков.

Полисома – это и – РНК, связанная одновременно с несколькими рибосомами.

- Где рибосомы в клетке присутствуют?

Релаксационная пауза: Закройте глаза и мысленно представьте процессы, протекающие в клетке. А теперь откройте глаза и попробуйте изобразить рукой в воздухе форму рибосомы. Хорошо. Изобразите также форму молекулы т – РНК. Переведите взгляд за окно на какой-нибудь объект, задержите взгляд, а теперь переведите глаза на доску. Молодцы!

Продолжаем дальше. Стадии трансляции:

1.Активирование стартовой аминокислоты.

Сначала малая субъединица связывается с и – РНК на 5΄ конце, где всегда находится стартовый кодон АУГ.

2.Инициация. Со стартовым кодоном связывается т – РНК, несущая метионин. Именно поэтому в любом белке первая аминокислота метионин. После присоединения к и – РНК первой т – РНК, к малой субъединице присоединяется большая. Только после сборки полной рибосомы возможен дальнейший синтез.

3.Элонгация – удлинение полипептида.

В рибосому поступает вторая т – РНК, в активном центре рибосомы могут уместиться 2 т – РНК с активированными аминокислотами. Между этими активированными аминокислотами легко возникает пептидная связь и первая т – РНК покидает рибосому, а та в свою очередь делает шажок в сторону на один триплет в сторону от 5΄ к 3΄ концу. К образованному дипептиду присоединяется  третья аминокислота и так до тех  пор пока рибосома не наткнется на терминальный триплет (УАА, УАГ, УГА). Следует отметить, что каждая т – РНК может использоваться многократно в качестве переносчика аминокислот.

4.Терминация - завершение биосинтеза( слайд 5). Далее с рибосомой взаимодействуют специальные белки, которые вызывают отсоединение пептида от т – РНК, после чего рибосома распадается на 2 субъединицы, которые опять могут синтезировать другой белок.

5.Конформация – это отделение белковой молекулы от рибосомы и формирование пространственной структуры белка.

Просмотреть решение задачи 1,2.

Какие аминокислоты закодированы во фрагменте и – РНК из предыдущей задачи?

(Анимационная модель по трансляции).

Закрепление материала.

Соотнести:

1.Фотосинтез                                      Митохондрии

2.Дыхание                                           Рибосомы

3.Биосинтез белка                             Хлоропласты

Проанализируйте схему опыта по биосинтезу белка и ответьте на вопрос: Чей белок получится?

Попробуйте теперь объяснить догму современной биологии по поводу одной из основ жизни, предложенных в начале урока. Рефлексия:

Что могу?                                                     Что умею?

- …                                                                - …

Так достигли ли мы поставленных в начале урока целей?

Д.З.

Правополушарным:

1 (на выбор) - репортаж с места биосинтеза белка;

-сказка о биосинтезе белка;

- коллаж по теме.

2.Задача: Молекула вновь синтезированного белка содержит 120 аминокислотных остатков. Известно, что участок транскрибируемой цепи ДНК содержит два интрона(отрезка, которые не несут генетическую информацию, относящуюся к синтезу белка) по 10 и 14 нуклеотидов соответственно. Перед трансляцией в и – РНК произошла мутация – делеция (выпадение) 6 нуклеотидов. Сколько всего нуклеотидов содержал указанный участок цепи молекулы ДНК? При расчетах наличие стоп кодонов не учитывать.                                                                                                                 Равнополушарным:

1 (на выбор) – составить интеллект – карту по теме;

- составить систему понятий по теме;

- составить презентацию по биосинтезу белка с использованием интернет - ресурсов.

2.Решить задачу: Считая, что средняя относительная молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида около 300, прикиньте, что тяжелее: белок или его ген и во сколько раз?

Информационная карта урока «Биосинтез белка»

Цель:

- знать: механизм транскрипции и трансляции;

- уметь: использовать знания по теме при решении задач на транскрипцию и трансляцию.

Центральная догма современной биологии характеризует одну из основ жизни таким образом:

Репликация                            транскрипция                                        трансляция

ДНК ------------------------------               рнк  ---------------------------------------- белок

Новая тема

Этапы биосинтеза белка

1.Транскрипция – переписывание информации с ДНК на и – РНК (ядро, РНК – полимераза). Презентация по транскрипции.

-начало транскрипции – присоединение РНК – полимеразы к промотору.

- синтез РНК (в качестве матрицы используется кодогенная или значащая цепь ДНК).

- окончание транскрипции(РНК – полимераза двигается вдоль матрицы до тех пор, пока не достигнет области терминатора).

Терминаторы – специфические последовательности нуклеотидов которые в РНК образуют структуры типа петель или шпилек.

Пример решения задачи.

Решить задачу: Известна последовательность нуклеотидов ДНК: 5΄ АТГ ТТЦ АГЦ 3΄. Какая последовательность нуклеотидов будет в и- РНК?

5΄ АТГ ТТЦ АГЦ 3΄

Просмотр анимации по транскрипции.

2.Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов и – РНК в последовательность аминокислот белковой молекулы (и – РНК, т – РНК).

Релаксационная пауза: Закройте глаза и мысленно представьте процессы, протекающие в клетке. Откройте глаза и попробуйте изобразить  рукой в воздухе форму рибосомы. Изобразите также форму молекулы т- РНК. Переведите взгляд на какой – нибудь объект за окном, задержите взгляд, а теперь посмотрите на доску.

Стадии трансляции:

- активирование стартовой аминокислоты (связывание малой субъединицы с и- РНК)

-инициация (связывание со стартовым кодоном т – РНК, несущую метионин).

- элонгация (удлинение полипептида).

Полисома – это и – РНК, связанная с несколькими рибосомами.

- терминация (завершение биосинтеза).

- конформация (отделение белковой молекулы от рибосомы и формирование пространственной структуры белка).

Просмотреть решение задачи 1,2.

Какие аминокислоты закодированы в  и – РНК из задачи по транскрипции?

Просмотр анимационной модели по трансляции.

Закрепление материала.

Попробуйте теперь объяснить  догму современной биологии по поводу одной из основ жизни, предложенных в начале урока.

Д.З.

Правополушарным:

1( на выбор) – репортаж с места биосинтеза белка;

- сказка о биосинтезе белка;

- коллаж по теме.

2.Задача:Молекула вновь синтезированного белка содержит 120 аминокислот. Известно, что участок транскрибируемой цепи ДНК содержит 2 интрона по 10 и 14 нуклетидов соответственно. Перед трансляцией в и – РНК произошла мутация – делеция(выпадение) 6 нуклеотидов. Сколько всего нуклеотидов содержал указанный участок цепи ДНК? При расчете наличие стоп 0 кодонов не учитывать.

Равнополушарным:

1(на выбор):

- составить интеллект – карту или систему понятий по теме;

- составить презентацию по биосинтезу белка с использованием интернет – ресурсов.

2.Задача: Считая, что средняя относительная молекулярная масса аминокислоты около 110, а нуклеотида около 300, прикиньте, что тяжелее: белок ли его ген и во сколько раз?