Суббота, 17:01 
Главная » »
Главная » Файлы » Экспресс-конкурсы на 2017-2018 уч.г » Всероссйиский конкурс "Мой лучший урок"

Конспект урока по теме «Биологический синтез белков».
18.11.2014, 19:46

Конспект урока по теме «Биологический синтез белков».

Архив материала - разработка + презентация

Выполнила студентка Электростальского филиала ГБПОУ колледж «Царицыно»

Невзорова Надежда Вячеславовна

Руководитель Луцкая Наталья Владимировна

Предмет: Биология

Курс/группа 1/ 11-ЗИО (земельно-имущественные отношения).

Продолжительность – 90 минут.

Цель:

Сформировать знания о значении и механизме биосинтеза белка

Задачи:

Образовательные

1. Сформировать знания об основных этапах процесса биосинтеза белка: транскрипции и трансляции.

2. Дать представление о генетическом коде и его основными свойствами.

3. Изучить основные виды РНК и их функции.

Развивающие

1. Развитие познавательного интереса к изучаемому материалу;

2. Развивать умения анализировать, обобщать и делать выводы;

Воспитательные

1. Воспитание умения четко организовать самостоятельную работу,

2. Формировать интерес к учению и познавательную активность учащихся

Универсальные учебные действия

Общеучебные УУД:

поиск и выделение необходимой информации;

применение методов информационного поиска, в том числе с помощью компьютерных средств;

структурирование знаний;

выбор наиболее эффективных способов решения задач в зависимости от конкретных условий;

постановка и формулирование проблемы, самостоятельное создание алгоритмов деятельности при выполнении задания.

Коммуникативные УУД:

планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками

постановка вопросов – инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации;

умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации,

владение монологической и диалогической формами речи в соответствии с нормами языка, в том числе специальной лексики.

Оборудование: Мультимедийный проектор, компьютер.

Методические приемы: Показ мультимедийной презентации, индивидуальная работа учащихся с интерактивным пособием, объяснение нового материала.

Используемые методы: объяснительно-иллюстративный, словесный, репродуктивный.


Ход урока:

  1. Организационный момент (проверка готовности к уроку, присутствующих).

  2. Проверка домашнего задания:

Устный опрос учащихся по теме «Виды обмена веществ».

- Что такое метаболизм?

- Какие две стадии выделяют в обмене веществ?

-Что такое анаболизм?

-Какая стадия обмена веществ происходит с выделением энергии?

-Что называется катаболизмом?

2. Актуализация знаний:

• Что такое белок?

• Какое значение имеют белки?

В клетке содержатся тысячи белков – какие-то денатурируют, какие-то заново создаются, а синтез некоторых в специализированных клетках

Мы знаем что первичная структура белка – это цепь аминокислот, а ДНК – это цепь из нуклеотидов.

• Как же зашифрована информация о первичной структуре белка в ДНК?

• Вся информация содержится в ДНК, но сама ДНК в биосинтезе белка участия не принимает. Почему?

3.Изучение нового материала.

В обмене веществ организма ведущая роль принадлежит белкам и нуклеиновым кислотам. Белковые вещества составляют основу всех жизненно важных структур клетки, они входят в состав цитоплазмы. Белки обладают необычайно высокой реакционной способностью. Ведущая роль белков в явлениях жизни связана с богатством и разнообразием их химических функций, с исключительной способностью к различным превращениям и взаимодействиям с другими простыми и сложными веществами, входящими в состав цитоплазмы.

Важнейшим анаболическим процессом является синтез белка. Процесс синтеза белка является очень сложным многоступенчатым процессом. Совершается он в специальных органеллах — рибосомах. В клетке содержится большое количество рибосом. Например, у кишечной палочки их около 20 000.

3.1. РИБОСОМЫ

Рибосо́ма — важнейший немембранный органоид живой клетки сферической или слегка эллипсоидной формы, диаметром от 15—20 нанометров (прокариоты) до 25—30 нанометров (эукариоты), состоящий из большой и малой субъединиц.

Рибосомы представляют собой нуклеопротеид, в составе которого отношение РНК/белок составляет 1:1 у высших животных и 60-65:35-40 у бактерий. Рибосомная РНК составляет около 70 % всей РНК клетки. Рибосомы эукариот включают четыре молекулы рРНК, из них 18S, 5.8S и 28S рРНК синтезируются в ядрышке РНК полимеразой I в виде единого предшественника (45S), который затем подвергается модификациям и нарезанию. 5S рРНК синтезируется РНК полимеразой III в другой части генома и не нуждаются в дополнительных модификациях. Почти вся рРНК находится в виде магниевой соли, что необходимо для поддержания структуры; при удалении ионов магния рибосома подвергается диссоциации на субъединицы.


 

Константа седиментации (скорость оседания в ультрацентрифуге) рибосом эукариотических клеток равняется 80S (большая и малая субъединицы 60S и 40S, соответственно) , бактериальных клеток (а так же митохондрий и пластид) — 70S (большая и малая субъединицы 50S и 30S, соответственно).

 

Рибосомы синтезируются в ядре, затем покидают его, переходя в цитоплазму, где прикрепляются к наружной поверхности мембран эндоплазматической сети или располагаются свободно. В зависимости от типа синтезируемого белка рибосомы могут функционировать по одиночке или объединяться в комплексы – полирибосомы

3.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Способность к синтезу только строго определенных белков является наследственным свойством организмов. Последовательность расположения аминокислот в полипептидной цепи (первичной структуре белка), от которой зависят его биологические свойства, определяется последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК.

Последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи специфична для каждой клетки и представляет собой генетический код, посредством которого записана информация о синтезе белков. Это значит, что в ДНК каждое сообщение закодировано специфической последовательностью из четырех знаков — А, Г, Т, Ц, подобно тому как письменное сообщение кодируется знаками (буквами) алфавита или азбуки Морзе.

Свойства генетического кода:

1. Генетический код триплетен. Триплет (кодон) — последовательность трех нуклеотидов, кодирующая одну аминокислоту. Поскольку в состав белков входит 20 аминокислот, то очевидно, что каждая из них не может кодироваться одним нуклеотидом (поскольку в ДНК всего четыре типа нуклеотидов, то в этом случае 16 аминокислот остаются незакодированными). Двух нуклеотидов для кодирования аминокислот также не хватает, поскольку в этом случае могут быть закодированы только 16 аминокислот. Значит, наименьшее число нуклеотидов, кодирующих одну аминокислоту, оказывается равным трем. (В этом случае число возможных триплетов нуклеотидов составляет 43 = 64).

2. Избыточность (вырожденность) кода является следствием его триплетности и означает то, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (поскольку аминокислот 20, а триплетов — 64). Исключение составляют метионин и триптофан, которые кодируются только одним триплетом. Кроме того, некоторые триплеты выполняют специфические функции. Так, в молекуле иРНК три из них УАА, УАГ, УГА — являются терминирующими кодонами, т. е. стоп-сигналами, прекращающими синтез полипептидной цепи. Триплет, соответствующий метионину (АУГ), стоящий в начале цепи ДНК, не кодирует аминокислоту, а выполняет функцию инициирования (возбуждения) считывания.

3. Одновременно с избыточностью коду присуще свойство однозначности, которое означает, что каждому кодону соответствует только одна определенная аминокислота.

4. Код коллинеарен, т.е. последовательность нуклеотидов в гене точно соответствует последовательности аминокислот в белке.

5. Генетический код неперекрываем и компактен, т. е. не содержит «знаков препинания». Это значит, что процесс считывания не допускает возможности перекрывания колонов (триплетов), и, начавшись на определенном кодоне, считывание идет непрерывно триплет за триплетом вплоть до стоп-сигналов (терминирующих кодонов). Например, в иРНК следующая последовательность азотистых оснований АУГГУГЦУУААУГУГ будет считываться только такими триплетами: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ, а не АУГ, УГГ, ГГУ, ГУГ и т. Д. или АУГ, ГГУ, УГЦ, ЦУУ и т. д. или еще каким-либо образом (допустим, кодон АУГ, знак препинания Г, кодон УГЦ, знак препинания У и Т. п.).

6. Генетический код универсален, т. е. ядерные гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов.

К настоящему времени расшифрованы триплеты для всех 20 аминокислот, входящих в состав природных белков. Зная порядок расположения триплетов в молекуле ДНК (генетический код), можно установить последовательность расположения аминокислот в белке. В одной молекуле ДНК может быть закодирована последовательность аминокислот для многих белков. Функциональный отрезок молекулы ДНК, несущий в себе информацию о структуре одного белка, называется геном. Различают структурные гены, в которых закодирована информация для синтеза структурных и ферментных белков, и гены с информацией для синтеза тРНК, рРНК.

Итак, план построения белка закодирован в ДНК, которая непосредственного участия в синтезе белковых молекул не принимает.

3.3. ТРАНСКРИПЦИЯ

Процесс биосинтеза белка осуществляется на рибосомах, расположенных преимущественно в цитоплазме (См. Презентацию). Следовательно, для передачи генетической информации с ядерной ДНК к месту синтеза белка требуется посредник. Таким посредником является иРНК, которая на основе принципа комплементарности синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК. Этот процесс получил название транскрипции или переписывания.

Транскри́пция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой.

 

Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК одновременно, а лишь на небольшом ее участке, отвечающем определенному гену. При этом часть двойной спирали ДНК раскручивается, обнажая короткий участок одной из цепей, который теперь будет служить матрицей для синтеза иРНК. Вдоль этой цепи движется фермент РНК-полимераза, соединяя между собой нуклеотиды в растущую цепь иРНК, последовательность нуклео-тидов которой является точной копией последовательности нук-леотидов матрицы — одного или группы рядом расположенных генов. Так, если в молекуле ДНК имеется азотистое основание цитозин, то в РНК — гуанин, и наоборот. В ДНК комплементарной парой являются аденин и тимин. Однако в состав иРНК вместо тимина входит урацил. Транскрипция может происходить одновременно на нескольких генах одной хромосомы и на генах, расположенных на разных хромосомах.

3.4. СТАДИИ БИОСИНТЕЗА БЕЛКА

  1. Активация аминокислот.

  2. Инициация.

  3. Элонгация.

  4. Терминация.

  5. Процессинг.

 

Синтезированная в ядре иРНК отделяется от ДНК и через поры ядерной оболочки поступает в цитоплазму, где прикрепляется к рибосоме. Молекула иРНК может связываться одновременно с несколькими рибосомами. Их число определяется длиной иРНК. Комплекс из иРНК и рибосом (от 5-6 до нескольких десятков) называется полирибосомой или полисомой. Образование полисом повышает эффективность функционирования иРНК за счет того, что одновременно протекает синтез нескольких идентичных полипептидных цепей. Именно на полисомах происходит синтез белка, или трансляция .

АКТИВАЦИЯ

Молекулы белков по существу представляют собой полипептидные цепочки, составленные из отдельных аминокислот. Но аминокислоты недостаточно активны, чтобы соединиться между собой самостоятельно. Поэтому, прежде чем соединиться друг с другом и образовать молекулу белка, аминокислоты должны активироваться. Эта активация происходит под действием особых ферментов. Причем каждая аминокислота имеет свой, специфически настроенный на нее фермент. Источником энергии для этого (как и для многих процессов в клетке) служит аденозинтрифосфат (АТФ). В результате активирования аминокислота становится более лабильной и под действием того же фермента связывается с т-РНК. Важным является то, что каждой аминокислоте соответствует строго специфическая т-РНК. Она находит «свою» аминокислоту и переносит ее в рибосому. Поэтому такая РНК и получила название транспортной.

Следовательно, в рибосому поступают различные активированные аминокислоты, соединенные со своими т-РНК.


 

ИНИЦИАЦИЯ

Трансляция начинается со стартового кодона АУГ. Отсюда молекула иРНК прерывисто, триплет за триплетом продвигается через рибосомы, что сопровождается ростом полипептидной цепочки. Число аминокислот в таком белке равно числу триплетов иРНК.

Выстраивание аминокислот в соответствии с кодонами иРНК осуществляется на рибосомах при помощи тРНК — главных агентов синтеза белка. Благодаря определенному расположению комплементарных нуклеотидов цепочка тРНК имеет форму, напоминающую лист клевера .При этом тРНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяется активированная энергией АТФ аминокислота.

В противоположной части молекулы тРНК располагается специфический триплет (антикодон), ответственный за прикрепление по принципу комплементарности к определенному триплету иРНК (кодон).

тРНК с присоединенной к ней активированной аминокислотой антикодоном присоединяется к кодону иРНК. Затем к той же рибосоме прикрепляется вторая тРНК с аминокислотой в соответствии со следующим кодоном. В функциональном центре рибосомы оказываются два триплета (кодона), с которыми взаимодействуют две транспортные РНК. В рибосоме, таким образом, оказались две аминокислоты, между которыми возникает пептидная связь. Первая тРНК, освободившись от аминокислоты, покидает рибосому.

элонгация

Далее к образованному дипептиду аналогичным путем пристраивается третья, четвертая и т. д. аминокислоты, принесенные в рибосому своими тРНК.

ТЕРМИНАЦИЯ

Процесс продолжается до тех пор, пока в рибосому не попадет один из трех терминирующих кодонов: УАА, УАГ или УГА, — после чего синтез белка прекращается.

Каждый этап биосинтеза белка катализируется соответствующими ферментами и снабжается энергией за счет расщепления АТФ. Синтезированные белки поступают в каналы эндоплазматической сети, где происходит их дозревание, приобретение вторичной, третичной и четвертичной структур.

Синтез белковых молекул происходит непрерывно и идет с большой скоростью: за 1 мин образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей. Синтез одной молекулы белка длится всего 3—4 с. В результате половина белков тела человека (в среднем в нем около 17 кг белка) обновляется за 80 суток. За всю жизнь в организме человека белки обновляются около 200 раз.

Стадии (записать в тетрадь, пользуясь слайдом презентации):

1. Активация аминокислот. АК – исходный материал из которого строится белок. АК всегда в растворенном виде присутствует в клеточном соке. Активация происходит при помощи сопряженного расщепления АТФ и акцептирована (т. е. ковалентно присоединена) специальной молекулой тРНК при помощи особого фермента – кодазы.

2. Инициация – объединение 2-х субединиц рибосомы с иРНК.

3. Элонгация – создание белковой молекулы. Рибосома последовательно сканирует цепь иРНК, при этом выбирает из среды аминокислоты тРНК.

4. Терминация - завершение синтеза цепи, о чём сигнализирует ещё один специальный кодон и-РНК (терминальный), полипептид высвобождается из рибосомы.

5. Процессинг, или посттрансляционная модификация – процесс окончательного формирования функционально активного белка путем химических перестроек и пространственной ориентации полипептидной цепи.

Весь процесс схематически можно изобразить следующим образом (выполнить схематичный рисунок).

Обычно вдоль одной молекулы иРНК сразу несколько рибосом, при этом одновременно синтезируется несколько молекул белка.

Срок жизни иРНК – от двух минут у бактерий до многих дней у высших организмов. В конце концов ферменты разрушают иРНК до отдельных нуклеотидов. Нуклеотиды затем используются для синтеза новых РНК. Расщепляя и синтезируя иРНК, клетка строго регулирует синтез белков,их тип и количество.

Процесс биосинтеза молекул белков осуществляется только в живой клетке.

4. Закрепление материала. Заполнить таблицу (см. слайд).

5.Домашнее задание: подготовить тест из 10 вопросов по теме Биосинтез белков.

6. Литература.

Константинов В.М Биология; учебник для обраовательных учреждений нач. сред.проф.образ.-М. 2013.-320с.

Беляев Д.К., Дымшиц Г.М., Рувимский А.О. Общая биология –М. 2005

Категория: Всероссйиский конкурс "Мой лучший урок" | Добавил: натали25
Просмотров: 528 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Заказ документов
Copyright 2010 © БОЛЬШАЯ ПЕРЕМЕНА