План-конспект урока биологии в 10 классе по теме:

«Биосинтез белка».

I. Введение в тему урока.

Одним из центральных процессов метаболизма клетки, связанных с потоком вещества, энергии и информации, является биосинтез белка-формирование сложной молекулы белка-полимера из мономеров аминокислот.

С механизмом биосинтеза белка мы уже знакомились в 9 классе. Но знакомство это было поверхностное. А передача информации по схеме ДНК-РНК-белок, которая происходит при синтезе белка в клетке, является центральной догмой биологии. И мы, как уважающие себя люди 21 века, должны знать поподробнее, как же происходит этот процесс. Кроме того, белки основа жизни, ещё Энгельс сказал, что «жизнь- это форма существования белковых тел…» и в условиях роста численности населения, и сокращения пищевых ресурсов очень важно познать этот процесс и научиться синтезировать качественные белки. Нарушения при биосинтезе приводят к наследственным заболеваниям и чтобы найти пути лечения данных болезней также необходимо знать процесс. Возможно, знания о биосинтезе белка помогут человечеству ответить на вопрос, который постоянно возникает перед людьми с момента развития интеллекта, «как возникла жизнь и в результате чего она развивалась?» Исходя из всего выше сказанного, я предлагаю следующие цели урока:

• Углубить, обобщить и расширить знания о биосинтезе белка.

• Осознать значение биосинтеза белка для жизнедеятельности клетки, организма, зарождения и развития жизни на земле.

Но вы, каждый для себя должны поставить ещё и свои цели, в зависимости от того на каком уровне находятся ваши знания о биосинтезе белка. Для того чтобы выяснить уровень ваших знаний, я вам предлагаю выполнить тест, ознакомиться с планом лекции и решить для себя, что вы уже знаете хорошо, а на что вам надо обратить особое внимание. Вопросы, требующие расширения ваших знаний отметьте восклицательным знаком, если у вас появились дополнительные вопросы, запишите их. На выполнение данной работы 10 минут.

вопрос

Знаю(+)

Надо уточнить(!)

Надо изучить(?)

1. Условия необходимые для синтеза белка

2. Этапы биосинтеза белка

3. Что такое транскрипция?

4. Где происходит транскрипция?

5. Основные процессы транскрипции.

6.Процессинг

7. Сплайсинг

8. Что такое трансляция?

9. Где происходит трансляция?

10. Фазы трансляции

11. Как происходит инициация?

12.Как происходит активизация аминокислот?

13. Как происходит элонгация?

14. Как происходит терминация?

15.Что такое полисома?

16. Как происходит регуляция синтеза белка?

Тест вводный с самопроверкой.

II. Изучение нового материала. Лекция по теме «Биосинтез белка», сопровождающаяся электронной презентацией.

Слайд 1. Тема урока.

Слайд 2. Цель урока.

Слайд 3,4. Строение белков.

Слайд 5, 6. Функции белков.

Слайд 8. Понятие «ген» введено в 1909 год. В. Иогансен (датский учёный)

Ген-элементарная единица наследственности, отвечающая за появление какого-либо признака.

ГЕН - УЧАСТОК МОЛЕКУЛЫ ДНК, ВЫПОЛНЯЮЩИЙ ОПРЕДЕЛЁННУЮ ФУНКЦИЮ.

Какое вы знаете определение гена?

Ген – участок молекулы ДНК, отвечающий за синтез одного белка.

Слайд 9. Строение участка ДНК прокариот, отвечающего за синтез одного белка.

• Оперон-участок ДНК, прокариот, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу иРНК под контролем белка-репрессора

• Промотор-последовательность нуклеотидов, указывающая на начало транскрипции

• ГЕН-ОПЕРАТОР-ГЕН, КОТОРЫЙ ВКЛЮЧАЕТ И ВЫКЛЮЧАЕТСТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ ДЛЯ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

• СТРУКТУРНЫЕ ГЕНЫ-ГЕНЫ, КОТОРЫЕ СОДЕРЖАТ ИНФОРМАЦИЮ О СТРУКТУРЕ БЕЛКА.

• ГЕН-РЕГУЛЯТОР-ГЕН, КОТОРЫЙ РЕГУЛИРУЕТ СИНТЕЗ БЕЛКА РЕПРЕССОРА

• Терминатор-последовательность нуклеотидов, указывающая на окончание танскрипции

.

Слайд 10. Строение участка ДНК эукариот, отвечающего за синтез одного белка.

• транскриптон – участок ДНК, эукариот, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу и-РНК под контролем белка-репрессора

Структурные гены, включают в себя экзоны и интроны.

Экзоны - участки ДНК, несущие информацию о строении белка.

Интроны – некодирующие участки ДНК, в состав зрелой и-РНК не входят.

Слайд 11.Метаболизм в клетке. Два основных вида обмена веществ: пластический и энергетический.

Слайд 12. Что необходимо для синтеза белка?

Слайд 13. Этапы биосинтеза белка. Определение транскрипции и трансляции.

Слайд 14. Характеристика процесса транскрипции (последовательность действий)

Слайд 15. Процесс формирования зрелых и-РНК - процессинг у эукариот.

Слайд 16. Характеристика процессов трансляции. Фаза инициации.

1. Строение рибосомы. Над тем как устроена рибосома, бились десятки лабораторий в разных странах. А увидел это коллектив, которым руководил российский учёный Александр Спирин. Сначала методом центрифугирования рибосома была выделена из клетки и рассмотрена под электронным микроскопом. С помощью биохимических манипуляций рибосому развернули, получили ленту. К ленте стали добавлять различные химические вещества, так выяснили, что в её состав входит рибосомная РНК и белок, которые чередуются в шахматном порядке. Рибосома-это немембранный органоид клетки, который состоит из двух субъединиц: большой и малой. В функционирующей рибосоме имеется функциональный центр, который состоит из двух центров Аминоацильного (Центр узнавания аминокислоты) и Пептидильного (Центр присоединения аминокислоты к пептидной цепочке)

2. Последовательность процессов в фазу инициации. Для начала синтеза полипептида малая субъединица рибосомы должна соединиться с т-РНК, антикодон которой позволяет малой субъединице присоединиться к старт-кодону А-У-Г и-РНК, после чего происходит соединение большой и малой субчастиц и формируется функциональная рибосома. Первая т-РНК переносит аминокислоту метионин, которая оказывается в пептидильном участке рибосомы. Эта аминокислота будет присоединять к себе растущую цепь белка.

Слайд 17. Активизация аминокислот.

Параллельно с фазой инициации в цитоплазме происходит активизация аминокислот. Она происходит с помощью специальных ферментов аминоацил-т-РНК-синтетаз в присутствии АТФ. Аминокислоты присоединяются к акцепторному концу т-РНК в соответствии с триплетом антикодона,

2. Последовательность процессов в фазу инициации. Для начала синтеза полипептида малая субъединица рибосомы должна соединиться с т-РНК, антикодон которой позволяет малой субъединице присоединиться к старт-кодону А-У-Г и-РНК,посге чего происходит соединение большой и малой субчастиц и формируется функциональная рибосома. Первая т-РНК переносит аминокислоту метионин, которая оказывается в пептидильном участке рибосомы. Эта аминокислота будет присоединять к себе растущую цепь белка.

Слайд18-20. Характеристика фазы элонгации. Далее начинается фаза элонгации, во время которой происходит непосредственный синтез полипептида. Синтез полипептидной цепочки происходит в большой субчастице рибосомы. В аминоацильный центр рибосомы поступают т-РНК с аминокислотами и если антикодон т-РНК комплемементарен триплету и-РНК, то она временно присоединяется к нему. Вновь поступившая аминокислота (в данном случае лейцин) оказывается рядом с аминокислотой метионин и между карбоксильной группой метионина и аминогруппой лейцина образуется пептидная связь, результатом чего является образование дипептида.

Т-РНК, которая принесла аминокислоту метионин, покидает рибосому, а т-РНК с аминокислотой лейцин перемещается в пептидильный центр, рибосома передвигается относительно и-РНК, и в рибосому поступает новая т-РНК со своей аминокислотой и в случае её комплементарности триплету в аминоацильном центре между этой аминокислотой и лейцином вновь образуется пептидная связь, а пептид увеличится ещё на одну аминокислоту. Дальнейшее удлинение пептидной цепочки происходит путём повторения предыдущих действий.

Таким образом, в стадии элонгации происходит последовательное наращивание полипептидной цепи по одной аминокислоте в соответствии с порядком кодонов в молекуле и-РНК.

Слайд21. Фаза терминации. Удлинение полипептидной цепи продолжается до тех пор, пока на пути рибосом не окажется один из терминирующих (бессмысленных) триплетов и-РНК (УАА, УАГ, УГА). Этим триплетам не соответствует ни одна аминокислота. В области этих триплетов под действием ферментов происходит гидролитическое расщепление связи между пептидом и последней т-РНК. В результате освобождается готовый белок.

Слайд 22. Полисома.

Слайд 23 Формирование вторичной, третичной, четвертичной структуры белка.

Беседа с учащимися по вопросам:

1. За счёт, каких связей образуется вторичная структура белка? Какую пространственную форму имеет?

2. За счёт, каких связей образуется третичная структура белка? Какую пространственную форму имеет?

3. За счёт, каких связей образуется четвертичная структура белка? Какую пространственную форму имеет?

4. Какие структуры белка имеют наибольшую биологическую активность и почему?

Слайд 24. Скорость сборки одной молекулы белка.

Слайд .25,26. Выводы.

Слайд 27. Схема передачи наследственной информации в эукариотической клетке.

Слайд30-36. Примеры нарушения биосинтеза белка и факторы их вызывающие.

Слайд 37-38. Синтез белка- основа возникновения жизни.

В конце урока прошу вас выполнить задание.

Соедините стрелками основные процессы биосинтеза белка в логической последовательности

Транскрипция

Раскручивание витка Процессинг

спирали ДНК

Присоединение

РНК-полимеразы

к промотору. Трансляция Сплайсинг

Фаза элонгации Фаза инициации

Активизация аминокислот

Фаза терминации

Образование вторичной,

третичной, четвертичной

структуры белка.

Основные термины и понятия урока по теме:

«Биосинтез белка»

Метаболизм-совокупность химических реакций, происходящих в клетках и обеспечивающих как расщепление сложных соединений, так и их синтез.

Катаболиз (диссимиляция, энергетический обмен) - совокупность ферментативных реакций, направленных на расщепление сложных органических веществ, идущих с выделением энергии.

Анаболизм(ассимиляция, пластический обмен) – совокупность ферментативных реакций синтеза сложных органических веществ, идущих с поглащением энергии.

Транскрипция – биосинтез молекулы РНК, на матрице ДНК.

Процессинг – процесс формирования зрелых молекул и-РНК.

Сплайсинг – удаление последовательностей нуклеотидов РНК, соответствующих интронам, и соединение последовательностей нуклеотидов РНК, соответствующих экзонам.

Трансляция – синтез полипептидных цепей белков на матрице и-РНК согласно генетическому коду.

Инициация – начальный этап трансляции.

Активизация аминокислот – присоединение аминокислот к т-РНК при участии АТФ и ферментов.

Элонгация – процесс образования пептидных цепей в рибосоме.

Терминация – окончание трансляции.

Полисома – несколько рибосом, объединённых одной и-РНК