Тема: Основы цитологии. Биосинтез белка

Методическая разработка

Урока

Тема: Основы цитологии. Биосинтез белка

дисциплина: Биология

 

 

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

1. Организационная часть урока (взаимное приветствие преподавателя и студентов; проверка отсутствующих; работа с журналом; организация внимания).

 

 

2. Постановка перед студентами цели занятия: раскрытие сущности метаболизма; формирование и закрепление знаний о биосинтезе белка, о генетическом коде; объяснение сущности матричных реакций; закрепление навыков по решению задач.

 

 

3. Проверка домашнего задания

Почему метаболизм является основой существования живых организмов?

Чтобы ответить на этот вопрос надо вспомнить пройденный материал.

Проверка домашнего задания включает три блока по теме «Химический состав клетки»:

1 блок «Теоретический».

2 блок «Лабораторно-практический».

3 блок «Решение задач по молекулярной биологии».

 

 

Объяснение нового материала.

Рассказ с элементами беседы о роли генетического кода в синтезе белка. Пластический обмен, как совокупность реакций биосинтеза.

Контроль наследственного аппарата за всеми процессами метаболизма в клетке.

Два этапа биосинтеза белка: транскрипция и трансляция.

Особенность матричных реакций, трансляция, условия ее осуществления; функции рибосом.

Значение и роль ферментов и энергии в биосинтезе белка. ГМП.

Обобщающая беседа.

Демонстрация слайдов. Межпредметные связи - химия, физика, история.

 

 

Закрепление новой темы

Контроль знаний по вопросам:

1. Что такое метаболизм? Назовите его этапы, охарактеризуйте ассимиляцию.

2. В каких структурах клетки, и каким образом осуществляется синтез белка?

3. Что такая видовая и индивидуальная специфичность белков?

4. Каким образом осуществляется эта специфичность?

5. Решение задач по молекулярной биологии.

 

 

6. Резерв времени.

1. Выступления студентов с докладами «На научной волне».

2. Дебаты по теме «Нужны ли генетически модифицированные продукты?».

 

 

Подведение итогов

Оценка знаний студентов (мотивировать): за доклады, за ответы у доски.

 

 

8. Домашнее задание

1.Тема «Биосинтез белка» стр.69-73. Н.Д.Андреева. Биология.

 

2. Решение задач по микробиологии (дифференцированно по карточкам).

Содержание занятия

1. Организационная часть урока (взаимное приветствие преподавателя и студентов; проверка отсутствующих; работа с журналом; организация внимания).

 

2. Постановка перед студентами цели занятия: раскрытие сущности метаболизма; формирование и закрепление знаний о биосинтезе белка, о генетическом коде; объяснение сущности матричных реакций; закрепление навыков по решению задач.

 

3. Проверка домашнего задания

 

Девиз нашего урока: «Прикинем, представим, найдем»

 

Прослушав внимательно вопрос, вы можете прикинуть, представить и найти правильный ответ на него. Итак, в путь.

 

Проверку пройденного материала мы осуществим в игровой форме. Игру назовем «Интеллектуальное шоу», которая состоит из 3 блоков по теме «Химический состав клетки» –

Блок 1 «Теоретический»

Блок 2 «Лабораторно-практический»

Блок 3 «Решение задач по молекулярной биологии»

 

Начнем с 3 блока. К доске приглашаются 3 студента для решения задач, которые получают карточки с заданиями (на выбор).

Для выполнения 2 блока попросим 2 студентов подойти к столу, где находятся реактивы. Они отвечают на свои вопросы, проводя практическую работу (объяснить студентам ход работы).

Пока 2 и 3 блоки разбираются у доски, мы с вами остановимся на теоретическом блоке. В своих тетрадях вы ставите номера вопросов и плюсы за правильные ответы, а в конце их суммируете и получаете оценку за этот блок. 

 

Проверить выполнение 2 и 3 блоков. Оценить.

 

Вопросы для проверки домашнего задания

Блок 3 «Решение задач по молекулярной биологии»

1 тип. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:

Т - А - А - Г - Г - Ц - Г - Ц - А - Т

Достройте вторую цепь. Найдите - длину цепи; массу фрагмента ДНК;

процентный состав каждого вида нуклеотида.

 

2 тип. Дана молекула ДНК: адениновых нуклеотидов составляет 200, гуаниновых – 350. Какова длина молекулы ДНК; определите процентный состав каждого вида нуклеотида.

 

3 тип. В молекуле ДНК гуаниновых нуклеотидов насчитывается 35% от общего числа азотистых оснований. Определите количество азотистых оснований цитозина и аденина, если общая масса всей молекулы составляет 241500

Каким же образом в эритроцитах здорового человека образуются миллионы молекул гемоглобина без ошибки расположения аминокислот? Почему в эритроцитах больных серповидноклеточной анемией все молекулы гемоглобина имеют одну и ту же ошибку в одном и том же месте?

Пример с книгопечатанием - типографская матрица. Если в матрицу вкралась ошибка, то она воспроизводится во всех экземплярах.

Роль матрицы в клетках живых организмов выполняют молекулы ДНК. Молекулы ДНК являются матрицами для синтеза всех белков. Каждый белок представлен полимерными цепями. Участок молекулы ДНК называют геном. Информацию, заключенную в молекулах ДНК называют генетической.

Молекулы ДНК обладают способностью к удвоению, в основе которого лежит принцип комплементарности. С помощью специальных ферментов водородные связи, скрепляющие нити ДНК, разрываются, нити расходятся, и к каждому нуклеотиду пристраиваются комплементарные нуклеотиды. В результате удвоения создаются 2 двойные спирали ДНК («дочерние» молекулы), каждая из них имеет 1 нить от материнской молекулы и 1 нить синтезированную вновь.

Ход образования иРНК. К рибосомам, местам синтеза белков, из ядра поступает несущий информацию посредник, способный пройти через поры ядерной оболочки. Таким посредником является иРНК. Это однацепочечная молекула, комплементарная одной нити молекулы ДНК. Специальный фермент- полимераза, двигаясь по ДНК подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в единую цепочку. Процесс образования иРНК называется транскрипцией (переписывание).  

И-РНК – копия не всей молекулы ДНК, а одного гена, несущая информацию о структуре белка. В начале каждой группы генов находится посадочная площадка, называемая промотором. Присоединившись к промотору, полимераза способна начать синтез иРНК. В конце группы генов фермент встречает сигнал, означающий конец переписывания. Готовая иРНК отходит от ДНК, покидает ядро и направляется к месту синтеза белков- рибосоме, расположенной в цитоплазме клетки.

Биосинтез белка

 

И-РНК, несущая сведения о первичной структуре белка, синтезируется в ядре. Пройдя через поры ядерной оболочки, и-РНК направляется к рибосомам, где осуществляется расшифровка генетической информации – перевод ее с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот.

Аминокислоты, из которых синтезируются белки, доставляются к рибосомам с помощью т-РНК. Эти небольшие молекулы, состоящие из 70-90 нуклеотидов, способны сворачиваться в структуры, напоминающие по форме лист клевера. На вершине каждого «листа» т-РНК имеется последовательность трех нуклеотидов, комплементарных нуклеотидам кодона в и-РНК. Такая последовательность нуклеотидов в структуре т-РНК называется антикодоном. Специальный фермент узнает антикодон и присоединяет к черешку листа т-РНК определенную свою аминокислоту. В этом состоит первый этап синтеза белка.

На втором этапесинтеза т-РНК выполняет функцию переводчика с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот. Такой перевод происходит на рибосоме. В ней имеется два участка: на одном т-РНК получает команду от и-РНК – антикодон узнает кодон, на другом – выполняется приказ- аминокислота отрывается от т-РНК.

Третий этап синтеза белка заключается в том, что фермент синтетаза присоединяет оторвавшуюся от т-РНК аминокислоту к растущей цепи.

И-РНК непрерывно скользит по рибосоме, каждый триплет сначала попадает в первый участок, где узнается антикодоном т-РНК, затем на второй участок. Сюда же переходит т-РНК с присоединенной к ней аминокислотой, здесь аминокислоты отрываются от т-РНК и соединяются друг с другом.

Когда на рибосоме в первом участке оказывается один из трех триплетов, являющихся знаками препинания между генами, это означает, что синтез белка завершен. Готовая полипептидная цепь отходит от рибосомы.

Процесс синтеза белковой молекулы требует больших затрат энергии. На соединение аминокислоты с т-РНК расходуется энергия молекулы АТФ., которая нужна и для движения и-РНК по рибосоме.

Аминокислоты бесперебойно поставляются к рибосомам с помощью т-РНК.

Отдав аминокислоту, молекула т-РНК тут же соединяется с другой такой же аминокислотой. Синтез белка на рибосомах носит название трансляции (передача).

 

Итак, делаем выводы по нашему уроку:

Метаболизм или клеточный обмен веществ – это совокупность химических реакций, протекающих в живых клетках и обеспечивающих организм веществами и энергией для его жизнедеятельности, роста, размножения.

Главная роль в реакциях метаболизма принадлежит ферментам и АТФ. В процессе метаболизма клетка получает энергию, которая освобождается при окислении молекул жиров, углеводов и белков. Метаболизм обеспечивает клетку и строительным материалом – в ней образуются новые сложные молекулы. Метаболизм включает две группы взаимосвязанных реакций – пластический обмен (синтез веществ) и энергетический обмен (расщепление веществ).

Биосинтез белка включает ряд сложных процессов, в результате которых происходит реализация генетической информации.

В ядре происходит транскрипция – перенос информации с ДНК на и-РНК.

В цитоплазме осуществляется соединение т-РНК с аминокислотами и доставка их к рибосомам.

На рибосомах осуществляется трансляция – аминокислоты соединяются в полипептидную цепь.

Закрепление новой темы

Контроль знаний по вопросам:

1. Что такое метаболизм? Назовите его этапы, охарактеризуйте ассимиляцию.

2. В каких структурах клетки, и каким образом осуществляется синтез белка?

3. Что такая видовая и индивидуальная специфичность белков?

4. Каким образом осуществляется эта специфичность?

5. Решение задач по молекулярной биологии.

 

 

6. Резерв времени.

1. Выступления студентов с докладами «На научной волне».

2. Дебаты по теме «Нужны ли генетически модифицированные продукты?».

 

 

Подведение итогов

Оценка знаний студентов (мотивировать): за доклады, за ответы у доски.

 

 

8. Домашнее задание

1. Тема «Биосинтез белка» стр.69-73. Н.Д.Андреева. Биология.

2. Решение задач по микробиологии (дифференцированно по карточкам).

 

Список литературы

 

1. Н.Д.Андреева. Биология. 10-11 классы: учеб.для общеобразоват. учреждений (базовый уровень) / Н.Д.Андреева.- 3-е изд., испр.- М.: Мнемозина, 2010.- 327 с.:ил.

 

                                                                                      Приложение 1

Решение задач по теме "Белки"

                                                  

Вариант - А

 

Укажите аминокислотный состав белковой цепи:

А-А-Т-Т-Г-Ц-А-Т-Г-Г-Ц-Ц-А-Т-Ц

                                                    

Вариант - В

 

Указан аминокислотный состав белковой цепи:

ВАЛ - ГИС - ЛЕЙ - ТРЕ - ПРО

Определите структуру ДНК.     

Вариант - С

 

Определите первичную структуру белка после выпадения 9 нуклеотида

в цепи и-РНК.

Ц-Т-А-Т-А-Г-Т-А-А-Ц-Ц-А-А

 

В каждом варианте определите длину нуклеотидной цепочки ДНК,

Вариант – А

 

  1 тип. Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:

Т - А - А - Г - Г - Ц - Г - Ц - А - Т

Достройте вторую цепь. Найдите - длину цепи; массу фрагмента ДНК;

процентный состав каждого вида нуклеотида.

 

2 тип. Дана молекула ДНК: адениновых нуклеотидов составляет 200, гуаниновых – 350. Какова длина молекулы ДНК; определите процентный состав каждого вида нуклеотида.

3 тип. В молекуле ДНК цитозиновых нуклеотидов насчитывается 25% от общего числа азотистых оснований. Определите количество азотистых оснований гуанина и тимина, если общая масса всей молекулы составляет 690000.

                                                                                      Приложение 2

«На научной волне»

Что изучает цитология.

Закономерности строения и функции клеток, лежащие в основе организации всех одноклеточных и многоклеточных организмов, исследует цитология. Специалист-цитолог наблюдает и сопоставляет тонкие детали строения клеточных структур, анализируя объекты при помощи современных светооптических и электронных микроскопов. В этой работе ему помогают зрительная память и навыки рисования. Однако понимание исследуемых структур невозможно без анализа их химической организации. Поэтому цитолог должен владеть тонкими цитохимическими методами исследования, которые позволяют проследить биохимические процессы, протекающие в клетке. Обширной и широко разрабатываемой областью цитологии является сейчас культивирование вне организма клеток животных и растительных организмов. Цитолог, специализирующийся в этой области, владеет методом прижизненного микроскопирования, умеет быстро распознавать и устранять неблагоприятные факторы, препятствующие росту клеток. Современная цитология представляет собой одну из важнейших фундаментальных биологических дисциплин.

Сложность работы цитолога заключается в том, что методы цитологических исследований весьма трудоемки и требуют от специалистов большого упорства, природной наблюдательности, способности к многократным повторным операциям, умения вовремя устранить даже незначительные огрехи в работе.

Цитологи нужны в академических институтах, занимающихся разработкой фундаментальных проблем современной биологии, в медицинских и ветеринарных научных институтах, в учреждениях, разрабатывающих основы биотехнологии.

 

Методическая разработка

Урока

тема: Основы цитологии. Биосинтез белка

дисциплина: Биология

 

 

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

1. Организационная часть урока (взаимное приветствие преподавателя и студентов; проверка отсутствующих; работа с журналом; организация внимания).

 

 

2. Постановка перед студентами цели занятия: раскрытие сущности метаболизма; формирование и закрепление знаний о биосинтезе белка, о генетическом коде; объяснение сущности матричных реакций; закрепление навыков по решению задач.

 

 

3. Проверка домашнего задания

Почему метаболизм является основой существования живых организмов?

Чтобы ответить на этот вопрос надо вспомнить пройденный материал.

Проверка домашнего задания включает три блока по теме «Химический состав клетки»:

1 блок «Теоретический».

2 блок «Лабораторно-практический».

3 блок «Решение задач по молекулярной биологии».