Объяснение нового материала.

Вернемся к вопросу, поставленного в начале урока «Почему метаболизм является основой существования живых организмов?».

 

Наша задача состоит в том, чтобы раскрыть сущность метаболизма и выявить роль генетического кода в биосинтезе белка.

 

Цель: умение выделить этапы биосинтеза белка; закрепить знания о процессах обмена веществ; научиться решать новые типы задач по микробиологии.

 

Организмы обладают способностью передавать следующим поколениям свои признаки и особенности, т.е. воспроизводить себе подобных. Это явление наследования признаков основано на передаче наследственной информации. Материальным носителем этой информации является молекула ДНК.

Клетки всех организмов сходны по строению, составу и функциям. Сходство и различия организмов определяется набором белков. Чем ближе организмы в систематическом положении, тем более сходны их белки.

Белки, выполняющие одинаковые функции, могут иметь сходное строение в клетках. Например, инсулин (гормон поджелудочной железы), регулирующий количество сахара в крови, близок по строению у собаки и человека. Или белки групп крови у человека отличаются по строению, хотя выполняют одну и ту же функцию.

Известно, что в эритроцитах (красных кровяных клетках дисковидной формы) содержится белок гемоглобин, который доставляет кислород ко всем клеткам тела. Это сложный белок. У людей, страдающих тяжелым наследственным заболеванием - серповидноклеточной анемией, эритроциты похожи не на диски, а на серпы. Причина изменения формы клетки- в различии первичной структуры гемоглобина у больных и здоровых людей. В чем же это различие? Из 574 аминокислот гемоглобина заменены только 2, и это приводит к изменению структуры белка, и, как следствие, к изменению формы и нарушению функции эритроцита. Серповидные эритроциты плохо справляются с переносом кислорода.

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.