Конспект урока "Биосинтез белка"

МКОУ «Цатанихская СОШ»

Конспект урока

« ».

Класс: 10

Учитель: Шамсудинов М.М.

Тема: Биосинтез белка.

Класс: 10

Технология: применение мультимедиа

Аннотация: данный урок разработан в рамках курса «Общая биология» и является частью темы «Основы цитологии».

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, раздаточный тестовый материал для закрепления, проверки и взаимопроверки знаний.

Цели урока:

• раскрыть сущность пластического обмена и одного из важнейших процессов жизнедеятельности клеток – биосинтеза белка;

• сформировать знания о генетической информации, генетическом коде, его свойствах, особенностях транскрипции и трансляции;

• раскрыть механизмы матричного синтеза полипептидной цепи на рибосоме;

• формировать у учащихся умения по выполнению тестов части А и В в форме ЕГЭ;

• научить пользоваться новыми терминами;

• коррегировать и развивать мышление учащихся.

Задачи урока:

• актуализация самостоятельной деятельности учащихся;

• прохождение новой сложной темы;

• выработка коммуникативно-конструктивных форм обучения;

• мотивация учащихся на освоение темы с помощью индивидуального обучения с само- и взаимопроверкой.

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 22 слайда (среда POWER POINT).

Задание к уроку: повторить материал о нуклеиновых кислотах и белках.

Ход урока

I. Организационный момент (постановка цели урока и ознакомление с содержанием)

(Приложение. Слайд 2.)

II. Активизация опорных знаний

Учитель совместно с учащимися определяет объект изучения.

(Приложение. Слайды 3-4.)

• Какова роль ядра в клетке?

• С какими органоидами связана передача наследственных признаков?

• Какие вещества называются нуклеиновыми кислотами?

• Виды РНК и их роль в биосинтезе белка?

• Что такое белки? Какие функции выполняют белки?

(Актуализация знаний – учащиеся отвечают на вопросы, учитель корректирует ответы)

Выполните задания блока 1: (Приложение. Слайд 5.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде. (Учащиеся самостоятельно выполняют тестовые задания по данному фрагменту урока, затем проверяют работу соседа по парте, при желании могут оценить работу по пятибалльной системе, количество заданий в тесте позволяет это легко сделать)

В каждой клетке синтезируются несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются. Следовательно, существует процесс восстановления белков, биосинтез.

III. Тема урока: “Биосинтез белка”

Итак, тема нашего сегодняшнего урока это «Биосинтез белка». Сегодня мы с вами узнаем, из каких основных этапов состоит процесс биосинтеза белка, какую роль в нем играют нуклеиновые кислоты, а также какие органоиды и вещества клетки принимают в этом процессе самое непосредственное участие. На уроке мы будем использовать технологические карты, в которых будем отражать все этапы нашего урока. Каждый этап представляет собой учебный элемент, включающий определенные задания, по итогам выполнения которого вы будете получать баллы. Будем использовать элементы самопроверки и взаимной проверки. В конце урока все баллы будут суммироваться и вы получите ту или иную оценку.

Разнообразие белков обусловлено различной последовательностью аминокислот в первичной структуре белковой молекулы. А зашифрована информация об этой первичной структуре в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Молекула ДНК способна к самоудвоению. Репликация это - реакция матричного синтеза, при которой на одной цепи ДНК по принципу комплементарности строится вторая цепь (т. е. удвоение ДНК). (Приложение. Слайд 6.)

Единственные молекулы, которые синтезируются под контролем генетического материала клетки, - это белки (если не считать РНК). Белки могут выполнять разные функции; это определяется аминокислотной последовательностью, которая зависит от информации о составе белка, закодированной в последовательности нуклеотидов ДНК (генетический код). Генетическая информация с ДНК на белок передаётся через иРНК. (Приложение. Слайд 7.)

ДНК → иРНК → белок

транскрипция трансляция

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию об одном белке.

Выполните задания блока 2: (Приложение. Слайд 8.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

Формулируем вместе с учащимися основной вопрос, на который должны ответить в конце урока. Как создаются белки в клетках и каковы обязательные условия процесса биосинтеза? (Приложение. Слайд 9.)

Информация о белках кодируется в ДНК. К настоящему времени составлена карта генетического кода. Генетический код имеет замечательные свойства, созданные в течение эволюции у всех живых организмов – вырожденность, специфичность, универсальность. (Приложение. Слайд 10.) Свойства генетического кода учащиеся самостоятельно изучают по учебнику, составляют в тетради схему, потом сверяются со схемой на слайде.

Выполните задания блока 3: (Приложение. Слайд 11.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

Информация о первичной структуре белков хранится в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. ДНК находится в ядре, а создание новых молекул белка требует присутствия рибосомы, которая находится в цитоплазме. Получается, что процесс создания молекулы белка разделен пространством клетки.

Транскрипция - первый этап биосинтеза белка. Этот этап проходит в ядре клетки. По одной из нитей ДНК происходит строительство иРНК (или матричной, мРНК) по принципу комплементарности. Копируется только часть ДНК, содержащая информацию о нужном белке. Для транскрипции необходим особый фермент – РНК-полимераза. Двигаясь по цепи ДНК вдоль необходимого гена, РНК-полимераза подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в цепочку в виде молекулы иРНК. В конце гена или группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Готовая иРНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белка. (Приложение. Слайд 12.)

Выполните задания блока 4: (Приложение. Слайд 13.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

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.

Функционирование рибосомной системы начинается со взаимодействия иРНК с субъединицей рибосомы, к которой присоединяется инициаторная тРНК, всегда метиониновая (АУГ). Рибосомы имеют функциональный центр, в котором помещаются два триплета (ФЦР). Весь рибосомный комплекс начинает перемещаться вдоль иРНК. К ФЦР поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарен кодону иРНК, находящемуся в данном участке ФЦР. Между метионином и аминокислотой образуется пептидная связь, после чего метиониновая тРНК отсоединяется, а растущую цепь белка присоединяет вторая тРНК. После образования пептидной связи иРНК перемешается на один триплет ФЦР. Одновременно с этим рибосома целиком передвигается в направлении следующего кодона иРНК, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. В освободившийся участок приходит новая тРНК, связанная аминокислотой, которая шифруется очередным кодоном иРНК. Снова происходит образование пептидной связи, и белковая молекула удлиняется еще на одно звено. Трансляция идет до тех пор, пока в ФЦР не попадет стопкодон, являющийся «знаком препинания» между генами. На этом рост полипептидной цепи завершается.

Для увеличения эффективности функционирования иРНК часто соединяется не с одной, а с несколькими рибосомами. Такой комплекс называется полисомой, на котором протекает одновременный синтез нескольких полипептидных цепей.

Таким образом, процесс синтеза белка представляет собой серию ферментативных реакций, идущих с затратой энергии АТФ. (Приложение. Слайд 14.)

Выполните задания блока 5: (Приложение. Слайд 15.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

Подведём промежуточные итоги. Какие вещества и структуры участвуют в биосинтезе белка? ДНК, иРНК, тРНК, ферменты, аминокислоты, АТФ, рибосомы. (Приложение. Слайд 16.)

Выполните задания блока 6: (Приложение. Слайд 17.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

Клеточная ДНК несет в себе генетическую программу, необходимую для синтеза сотен различных белков, однако в каждый данный момент клетка синтезирует только те белки, которые нужны ей в это время. Синтез определенных белков контролируется ферментами. Генетические инструкции, определяющие аминокислотные последовательности белков, заключены в структурных генах. Активность этих генов регулируется геном-регулятором. Этот ген препятствует переходу структурных генов в активное состояние. Ген-регулятор содержит информацию для синтеза белка-репрессора, который будет блокировать структурные гены, связываясь с прилегающим к ним участком — геном-опрератором. Промотор – это место присоединения фермента РНК-полимеразы. От него зависит, какая из цепей ДНК станет матрицей. В определенном участке ДНК под действием ферментов белки-гистоны отделяются, водородные связи рвутся, и двойная спираль ДНК раскручивается. Одна из цепочек становится матрицей для построения иРНК. Затем на основе матрицы под действием фермента РНК-полимеразы из свободных нуклеотидов по принципу комплементарности начинается сборка иРНК. После сборки новообразованная иРНК через поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам. А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную спираль, и опять связываются с белками-гистонами. иРНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы. Если в клетку попадает вещество Х, разрушаемое ферментом Ф, который закодирован в структурном гене оперона, но не синтезируется, так как заблокирован репрессором, инициируется процесс синтеза фермента Ф. В этом случае одна из молекул вещества Х связывается с молекулой репрессора. Оператор освобождается, и РНК-полимераза начинает синтез иРНК, на которой рибосомы синтезируют фермент Ф. Этот фермент начинает работать, разрушая молекулы вещества Х. Когда все молекулы вещества Х будут разрушены, освобождённый репрессор снова связывается с оператором, синтез иРНК прекращается. Синтезированные иРНК имеют свой срок жизни, по окончании которого разрушаются специальными ферментами, и синтез фермента Ф прекращается. (Приложение. Слайд 18.) Учащиеся по учебнику самостоятельно знакомятся с информацией о механизме регуляции синтеза белка у эукариот («Общая биология» А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник с. 104-105).

Выполните задания блока 6: (Приложение. Слайд 19.) Сделайте взаимопроверку работ с соседом по парте, сверяясь с ответами на слайде.

III. Заключительная часть.

(Приложение. Слайд 20.) Итак, подведём итоги сегодняшнего урока. Что мы планировали изучить? (переход с помощью управляющей стрелки на слайд 2). Формулируем выводы по всем пунктам плана, затем переходим с помощью управляющей стрелки на слайд 20, сверяем результат.

1. Важнейшим процессом, происходящим во всех клетках (за исключением клеток, потерявших ДНК в процессе своего развития), является синтез белка.

2. Информация о последовательности аминокислот, составляющих первичную структуру белка, заключена в последовательности триплетных сочетаний нуклеотидов ДНК.

3. Ген – участок ДНК, в котором заключена информация о структуре одного белка.

4. Транскрипция – процесс синтеза иРНК, кодирующей последовательность аминокислот белка.

5. иРНК выходит из ядра (у эукариот) в цитоплазму, где в рибосомах происходит формирование аминокислотной цепочки белка. Этот процесс называется трансляцией.

6. В каждой клетке – множество генов, однако клетка использует лишь строго определённую часть генетической информации, что обеспечивается наличием в генах особых механизмов, включающих или выключающих синтез того или иного белка в клетке.

Выполните контрольный тест: (Приложение. Слайд 21.) и сдайте его на проверку учителю.

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

VI. Домашнее задание

Текст учебника «Биосинтез белка»: В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин

Тестовые задания к презентации «Биосинтез белка»

БЛОК 1:

1. Что является мономерами белков:

А) нуклеотиды; Б) моносахариды;

В) аминокислоты; Г) карбоновые кислоты.

2. Какие особые связи образуются между аминокислотами в первичной структуре белка:

А) пептидные; Б) водородные;

В) дисульфидные; Г) сложноэфирные.

3. Где хранится информация о структуре белка:

А) в АТФ; Б) в ДНК; В) в РНК; Г) в цитоплазме.

4. Какие органические вещества могут ускорять процесс синтеза белка:

А) гормоны; Б) антитела; В) гены; Г) ферменты.

5. Какую основную функцию выполняют белки в клетке:

А) энергетическую; Б) защитную;

В) двигательную; Г) строительную.

БЛОК 2:

1. Материальным носителем наследственной информации в эукариотической клетке является:

1)иРНК 3) ДНК

2) тРНК 4) хромосома

2. В гене закодирована информация о:

1) строении белков, жиров и углеводов

2) первичной структуре белка

3) последовательности нуклеотидов в ДНК

4) последовательности аминокислот в 2-х и более молекулах белков

3. Репликация ДНК сопровождается разрывом химических связей:

1) пептидных, между аминокислотами

2) ковалентных, между углеводом и фосфатом

3) водородных, между азотистыми основаниями

4) ионных, внутри структуры молекулы

4. Сколько новых одинарных нитей синтезируется при удвоении одной молекулы ДНК:

1) четыре 2) одна 3) две 4) три

5. При репликации молекулы ДНК образуется:

1) нить, распавшаяся на отдельные фрагменты дочерних молекул

2) молекула, состоящая из двух новых цепей ДНК

3) молекула, половина которой состоит из нити иРНК

4) дочерняя молекула, состоящая из одной старой и одной новой цепи ДНК

БЛОК 3:

1. Если нуклеотидный состав ДНК — АТТ-ГЦГ-ТАТ, то нуклеотидный состав иРНК:

1) ТАА-ЦГЦ-УТА 3) УАА-ЦГЦ-АУА

2) ТАА-ГЦГ-УТУ 4) УАА-ЦГЦ-АТА

2. Если аминокислота кодируется кодоном УГГ, то в ДНК ему соответст­вует триплет:

1)ТЦЦ 2)АГГ 3)УЦЦ 4)АЦЦ

3. Один триплет ДНК несет информацию о:

1) последовательности аминокислот в молекуле белка

2) месте определенной аминокислоты в белковой цепи

3) признаке конкретного организма

4) аминокислоте, включаемой в белковую цепь

4. Код ДНК вырожден потому, что:

1) один код он кодирует одну аминокислоту

2) один кодон кодирует несколько аминокислот

3) между кодонами есть знаки препинания

4) одна аминокислота кодируется несколькими кодонами

5. Эволюционное значение генетического кода заключается в том, что он:

1) триплетен 2) индивидуален 3) универсален 4) вырожден

БЛОК 4:

1. Синтез иРНК начинается с:

1) разъединения ДНК на две нити

2) взаимодействия фермента РНК — полимеразы и гена

3) удвоения гена

4) распада гена на нуклеотиды

2. Транскрипция — это процесс:

1) репликации ДНК 2) синтеза иРНК 3) синтеза белка

4) присоединения тРНК к аминокислоте

3. Матрицей для синтеза молекулы иРНК при транскрипции служит:

1) вся молекула ДНК

2) полностью одна из цепей молекулы ДНК

3) участок одной из цепей ДНК

4) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся молекула ДНК.

4. Транскрипция происходит:

1) в ядре 2) на рибосомах 3) в цитоплазме 4) на каналах гладкой ЭПС

5. Определи последовательность нуклеотидов иРНК, если известна

последовательность нуклеотидов ДНК

ДНК РНК

А – Т ?

Т – А ?

Г - Ц ?

Ц – Г ?

Ц – Г ?

Г – Ц ?

БЛОК 5:

1. Количество тРНК, участвующих в трансляции, равно количеству:

1) кодонов иРНК, шифрующих аминокислоты

2) молекул иРНК

3) генов, входящих в молекулу ДНК

4) белков, синтезируемых на рибосомах

2. Синтез белка завершается в момент:

1) присоединения аминокислоты к тРНК

2) истощения запасов ферментов

3) узнавания кодона антикодоном

4) появления на рибосоме «знака препинания» — стоп-кодона

3. Синтез белка не идет на рибосомах у:

1) возбудителя туберкулеза 2) пчелы 3) мухомора 4) бактериофага

4. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка служат:

1) обе цепочки ДНК

2) одна из цепей молекулы ДНК

3) молекула иРНК

4) в одних случаях одна из цепей ДНК, в других– молекула иРНК

5. При биосинтезе белка в клетке энергия АТФ:

1) расходуется 2) запасается

3) не расходуется и не выделяется 4) на одних этапах синтеза расходуется, на других– выделяется

БЛОК 6:

1. Соотнесите вещества и структуры, участвующие в синтезе белка с их функциями.

ВЕЩЕСТВА И СТРУКТУРЫ	ФУНКЦИИ
1) Участок ДНК 2) иРНК 3) РНК — полимераза 4) Рибосома 5) Полисома 6)АТФ 7) Аминокислота	А) Переносит информацию на рибосомы Б) Место синтеза белка В) Фермент, обеспечивающий синтез иРНК Г) Источник энергии для реакций Д) Мономер белка Е) Ген, кодирующий информацию о белке Ж) Место сборки одинаковых белков

БЛОК 7:

1. В соматических клетках многоклеточного организма:

1) различный набор генов и белков

2) одинаковый набор генов и белков

3) одинаковый набор генов, но разный набор белков

4) одинаковый набор белков, но разный набор генов

2. Работой структурных генов управляет:

1) ген-оператор 2) ген-регулятор 3) белок-репрессор 4) ген-промотор

3. Участок молекулы ДНК, с которым соединяется особый белок- репрессор, регулирующий транскрипцию отдельных генов,--…

4. Участок ДНК, расположенный между геном-регулятором и оператором, с которым соединяется фермент РНК-полимераза, обеспечивающий транскрипцию генов,--…

5. Вещества, играющие важнейшую роль в координации работы тысяч генов в многоклеточном организме:

1) ферменты 2) гормоны 3) ДНК 4) РНК

9