Биосинтез белков в клетке

Урок по теме «Биологический синтез белков в клетке».
Задачи:
Образовательные:
1. Сформировать знания об основных этапах процесса биосинтеза белка:
транскрипции и трансляции.
2. Дать представление о генетическом коде и его основных свойствах.
Развивающие:
1. Развитие познавательного интереса к изучаемому материалу.
2. Развивать метапредметные умения анализировать, обобщать и делать
выводы; видеть структуру изучаемого объекта, определять цели, планировать
свою деятельность.
3. Продолжить формирование умений работать с интерактивной доской.
Воспитательные
1. Воспитание умения четко организовать самостоятельную работу.
2. Формировать интерес к учению и познавательную активность учащихся.
Оборудование: Мультимедийный проектор, интерактивная доска.
Целевая аудитория: учащиеся 9 класса
Методические приемы: Показ мультимедийной презентации, индивидуальная
работа учащихся с интерактивным пособием, объяснение нового материала.
Используемые методы:
репродуктивный.
объяснительно-иллюстративный,
словесный,
Цель применения ИКТ:
по предмету;
бъектов,
зримо воплощая принцип наглядности;
Ход урока
1. Организационный момент.
Мотивация:.
Задание: Определите тему урока.
Б-белки жиры, углеводы
К-ферменты
И-аминокислоты
С-глюкоза
О-органические вещества с общей формулой Cn (Н2О)m
Н- нуклеиновая кислота
З-ДНК
Е –урацил
Е-нуклеотиды
Л-рибоза
И-липиды
А-дезоксирибоза
Т- Уотсон и Крик
Б-РНК
ПРЕЗЕНТАЦИЯ (СЛАЙД 1)
Задание:Определите тему урока,отвечая на вопросы?(ответы на вопросы
записывайте в виде букв.)
1.Назовите органические вещества, входящие в состав клетки.
Б) белки, жиры, углеводы.
2. Из каких простых органических соединений состоят белки?
И) Аминокислоты.
3.Какие химические соединения называют углеводами?
О) Органические вещества с общей формулой Cn(H2O)m.
4. Какой простой углевод служит мономером крахмала
С) Глюкоза.
5.Как называются нерастворимые в воде органические вещества?
И) Липиды.
6.Эти вещества хранят, переносят и передают наследственную информацию
о структуре белковых молекул.
Н) Нуклеиновые кислоты.
7. Назовите фамилии ученых, которые в 1953 году установили структуру
нуклеиновых кислот.
Т) Уотсон и Крик.
8. Как называются мономерные единицы, из которых построены
нуклеиновые кислоты?
Е) Нуклеотиды.
9. Как называется двухцепочечная нуклеиновая кислота?
З) ДНК.
10. Название одноцепочного мономера (нуклеиновой кислоты).
Б) РНК.
11. Азотистое основание, входящее в состав только РНК?
Е) Урацил.
12.Углевод, входящий в состав РНК.
Л) Рибоза.
13. Биологические катализаторы, вещества белковой природы.
К) Ферменты.
14. В состав ДНК входит углевод
А) Дезоксирибоза
Тема урока: Биосинтез белка
Определяем задачи урока.(предполагаемые ответы учащихся Где протекает
процесс ? Каковы его условия? Этапы процесса?)
2. Актуализация знаний.
«Жизнь – есть способ существования белковых тел, и этот способ
существования состоит в постоянном самообновлении химических
составляющих частей этих тел» (Ф. Энгельс )
Белки выполняют в организме целый ряд функций (слайд 4).
Необходимо синтезировать тысячи различных белков, тем более что
большинство белков имеют ограниченный срок функционирования и синтез
таких белков (компонентов мембран, гормонов, ферментов) не прекращается
ни на минуту. Так, например, за сутки в организме человека распадается
около 400 г различных белков, следовательно, такую же массу нужно
синтезировать снова.
Слайд 5: схема обмена веществ
Из реакций пластического обмена важную роль играет биосинтез белка. Все
клетки – растительные и животные – способны синтезировать белки.
особенно интенсивно идет процесс в период роста и развития клеток.
Человек рождается массой 3кг, к шести месяцам масса удваивается (6,6кг),
к году утраивается (9,4кг), а к 18 годам составляет 45-60 кг. Увеличение
массы происходит за счет бурного размножения клеток , но для необходим
биосинтез белков, так как почти 90% массы клетки составляют белки.
Каждый вид живых существ имеет свой собственный, строго определенный
набор белков. Белки являются основой уникальности каждого вида, хотя
некоторые белки, выполняющие одну и ту же функцию в разных организмах,
могут быть похожими и даже одинаковыми.
С другой стороны, все особи одного вида хоть немного, но отличаются друг
от друга. На Земле нет, например, двух абсолютно одинаковых людей или
амеб. Индивидуальную неповторимость каждой особи определяют различия
в структуре белков .
Проблема:
• Вся информация о первичной структуре белка содержится в ДНК, но сама
ДНК в биосинтезе белка участия не принимает. Почему?
Предполагаемый ответ:
ДНК находится в ядре клетки, а биосинтез идет на рибосомах.
3.Изучение нового материала.
Каждая живая клетка создает (синтезирует) составляющие ее вещества. Этот
процесс называют биосинтезом. Биосинтез (от греч. bios – "жизнь" и
synthesis– "соединение") – образование органических веществ, происходящее
в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур (слайд
№ 5), всегда идет с потреблением энергии. Биосинтез, например, простых
углеводов у зеленых растений происходит за счет энергии света. Биосинтез
белков идет с потреблением энергии химических связей в органических
веществах.
Факты и информация
*Синтез одной молекулы белка длится 3-4 минут.
*За одну минуту образуется 50-60пептидных связей.
*Половина белков нашего тела (всего 17 кг белка) обновляется за 80 дней.
*За свою жизнь человек обновляет белок около 200 раз.
Проблемная ситуация:
Что позволяет постоянно пополнять уровень белков в организме без
ухудшения их свойств?
Предполагаемый ответ:
Синтез большого числа молекул белка возможен, так как молекулы ДНК
являются носителями наследственной информации, то есть в них записана
информация о всех белках клетки и организма в целом.
Слайд Вещества, участвующие в биосинтезе (запись в тетради)
ДНК И-РНК--Т-РНКАминокислоты ФерментыАТФ Задание: Запишите роль каждого вещества в биосинтезе.
Схематически процесс биосинтеза можно представить так:
ДНК -> и-РНК -> белок.
*Инсулин является первым белком, синтезированным искусственно. Но для
этого потребовалось провести около 5000 операций, над которыми трудились
10 человек в течение 3 лет.
1.Транскрипция (переписывание) – биосинтез молекул РНК в хромосомах на
молекулах ДНК по принципу матричного синтеза при помощи фермента РНК
– полимеразы. Процесс биосинтеза белка осуществляется на рибосомах,
расположенных преимущественно в цитоплазме. Следовательно, для
передачи генетической информации с ДНК к месту синтеза белка требуется
посредник. Таким посредником является и-РНК, которая на основе принципа
комплементарно синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК. Процесс
этот получил название транскрипции, или переписывания (слайд№7)
Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК, а лишь на небольшом
ее участке, соответствующем определенному гену. При этом часть двойной
спирали ДНК раскручивается, обнажая короткий участок одной из цепей,
который теперь будет служить матрицей для синтеза и-РНК. В результате
транскрипции образуется и-РНК, последовательность нуклеотидов которой
является точной копией последовательности нуклеотидов 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 является аденин – тимин. Однако в состав РНК
вместо тимина входит урацил (слайд70)
ДНК
РНК
А------------У
Т------------А
Г------------Ц
Ц------------Г
2. Генетический код .(СЛАЙДЫ 8).
Каждой аминокислоте в полипептидной цепочке в молекуле ДНК
соответствует комбинация из трех нуклеотидов - триплет (ЦАЦ- вал).
КОДОН (триплет) – последовательность трех нуклеотидов кодирующих одну
аминокислоту.
Демонстрируется таблица «Генетический код». Зависимость между
триплетами оснований и аминокислотами - генетический код.
Суть генетического кода заключается в том, что последовательность
расположения нуклеотидов в и-РНК определяется последовательность
расположения аминокислот в белках. Носителем генетической информации
является ДНК, но так как непосредственно участие в синтезе белка
принимает и - РНК, то генетический код записан на «языке» РНК.
3.СВОЙСТВА КОДА (СЛАЙД 9,10).
А) триплетен -34---64
Б) однозначен 1кодон-1 аминокислота В) избыточен
Г) универсален---одинаков для всех организмов.
Д) неперекрываемость-нуклеотид может быть в составе одного кодона
Е) 61 кодон кодирующий и 3 бессмысленные, терминирующие УАА, УАГ,
УГА - знаки препинания между генам
Задания:
1.) Прочитайте текст:
1группа. Генетический код (с71-72) и назовите свойства генетического кода.
2группа. Транскрипция (с72-73) и ответьте на вопросы:
Где протекает процесс транскрипции?
Как протекает процесс?
Что образуется в результате процесса?
3группа (с32) Назовите типы РНК.
4группа (с31) Назовите отличия ДНК от РНК.
4.Трансляция (передача) – синтез полипептидных цепей белков в рибосомах
(слайд №10). Трансляция начинается со стартового АУГ. Отсюда каждая
рибосома прерывисто, триплет за триплетом движется вдоль молекулы иРНК, что сопровождается ростом полипептидной
цепочки. Число
аминокислот в таком белке равно числу триплетов и-РНК. Выстраивание
аминокислот в соответствии с кодонами и-РНК осуществляется на рибосомах
при
помощи
т-РНК.
Благодаря
определенному
расположению
комплементарных нуклеотидов цепочка т-РНК имеет форму, напоминающую
лист клевера (слайд №12) В противоположной части молекулы т-РНК
располагается специфический триплет (антикодон), ответственный за
прикрепление по принципу комплементарности к определенному триплету
и-РНК (кодон); отсюда и его название – антикодон.
Комплекс т-РНК с помощью антикодона присоединяется к кодону и -РНК на
малой субъединице рибосомы. Затем к той же рибосоме прикрепляется
второй комплекс в соответствии со следующим кодоном. В рибосоме
оказываются две аминокислоты, ориентированные по отношению друг к
другу таким образом, что карбоксильная группа одной аминокислоты
оказывается рядом с аминогруппой другой, в результате между ними
возникает пептидная связь. Первая т-РНК, освободившись от аминокислоты,
покидает рибосому. Далее к образовавшемуся дипептиду таким же образом
пристраивается третья аминокислота, принесенная в рибосому своей т-РНК,
четвертая и т. д. Все это продолжается до тех пор, пока рибосома не дойдет
до одного из трех терминирующих кодонов: УАА, УАГ или УГА. После
этого синтез белка прекращается.
Специфичность
выбираемой
рибосомой
т-РНК
определяется
специфичностью комбинаций нуклеотидов считываемого участка и-РНК.
Этот процесс идет только по одной программе – генетический код. Весь
процесс схематически можно изобразить следующим образом (Слайд №11)
Обычно вдоль одной молекулы и-РНК движется сразу несколько рибосом,
при этом одновременно синтезируется несколько молекул белка.
Срок жизни и-РНК – от двух минут у бактерий до многих дней у высших
организмов.
В конце концов, ферменты разрушают и-РНК до отдельных нуклеотидов.
Нуклеотиды затем используются для синтеза новых РНК. Расщепляя и
синтезируя и-РНК, клетка строго регулирует синтез белков, их тип и
количество..
* Действительно, скорость передвижения рибосомы по u -РНК составляет 5–
6 триплетов в секунду, а на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен
аминокислот, клетке требуется 1-2 минуты.
.
Слайд№14. Передача наследственной информации.
Задание:1.Назовите особенности процесса транскрипции?
2.Как происходит трансляция?
Слайд№15. Биосинтез белка
Обобщение:1.Синтез белков происходит и у прокариот, и эукариот.
2.Процесс отличает высокая скорость протекания.
3.Только 2% ДНК кодируют синтез
98%предназначены для включения и выключения работы генов
белка,
4.Процесс биосинтеза белка протекает только в живой клетке.
4. Закрепление материала
А) Найдите ошибку (слайд 17)
Рибосомы, словно бусы
Забрались на ДНК
С ДНК они читают
Код молекулы белка
Строят цепь белка он
Согласно информации
Вместе весь процесс зовем
Коротко мы трансляция.
Б) задание № 90 Рабочая тетрадь
а
В) Решение задачи (слайд 18)
Какова скорость синтеза белка у высших организмов, если на сборку
инсулина, состоящего из 51 аминокислотного остатка, затрачивается 7,3 с?
Решение задачи:
5I : 7,3 = 7 (аминокислот в 1 сек).
(Ответ: в 1 сек. сливается 7 аминокислот.)
* Действительно, скорость передвижения рибосомы по u -РНК составляет 5–
6 триплетов в секунду, а на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен
аминокислот, клетке требуется 1-2 минуты.
Г) Какой овечий или кроличий белок будет синтезироваться, если для
искусственного синтеза взяты рибосомы кролика, а и-РНК из клеток овцы?
(овечий)
Д ) Задача (слайд 16) Одна макромолекула белка гемоглобина состоит из 574
аминокислот, в молекуле белка за 1секунду сливается 20 аминокислот.
Определите за сколько секунд будет синтезироваться белок (574/20=28,7с).
Выполните задания:
1.) Прочитайте текст:
1группа. Генетический код (с71-72) и назовите свойства генетического кода.
2группа. Транскрипция (с72-73) и ответьте на вопросы:
Где протекает процесс транскрипции?
Как протекает процесс?
Что образуется в результате процесса?
3группа (с32) Назовите типы РНК.
4группа (с31) Назовите отличия ДНК от РНК.
2).задание
1.Запишите последовательность нуклеотидов в и-РНК
А –Т- А- Г- Ц- Т- Ц- Т- Ц- Т- Г- Г -А
2.Пользуясь таблицей генетического кода ,определите какие аминокислоты
кодируют триплет ЦАТ,ТТТ, ГАТ
3 .Какими триплетами закодированы аминокислоты вал, фен, три?
Ответы:
1. УАУ, ГАГ, АГА, ЦЦУ
2. ЦАТ, ТТТ, ГАТ
ГУА, ААА, ЦУА
Вал, лиз, лей
3. Вал, фен, три.
ГУУ, УУУ, УГГ
4.УУУ ЦГГ ЦЦГ ГГУ
5.Рефлексия:
*поднимите левую руку ---вы удовлетворены уроком, он был полезен для
вас;
* поднимите правую руку--- урок был интересным ,я принимал в нем
участие;
*встаньте----если вы получили мало пользы от урока.
Задание на дом: 2.13 №92 (рабочая тетрадь)
Самоанализ
урока 9 класс биология
Тема урока: Синтез белка в клетке.
При планировании урока я исходила из требований стандарта ,урок построен
в соответствии с программным требованиям.
Данный урок в курсе биологии является важным ,он объясняет значимость
биосинтеза белка в обмене веществ клетки как важнейшем свойстве всех
живых организмов ,он завершает изучение темы «Клеточный уровень» и
теснейшим образом связан с предыдущим уроком.
Мной был выбран тип урока открытие новых знаний.
Урок включает
сложный учебный материал, связи с этим выбрана такая форма занятия.
Выбор структуры урока обусловлен содержанием учебного материала, он
позволял сохранить и развить продуктивную мотивацию учения ,Изложение
учебного материала происходило путем доказательного
объяснения,
прослеживалась связь раннее усвоенных знаний ,их углубление и развитие .
Изложение учебного материала происходила путем доказательного
объяснения, прослеживалась связь раннее усвоенных знаний ,их углубление
и развитие .На уроке использовались методы словесные, объяснительноиллюстративный ,репродуктивные
.Важную
роль
в
повышении
интенсивности учебного занятия сыграл показ мультимедийной презентации
,он позволил упростить процесс понимания учебного материала, повысить
качество обучения по предмету ,он помог отразить существенные стороны
процесса.
В ходе урока реализовалась основная образовательная цель расширение
понятийной базы за счет включения новых элементов знаний. На уроке
развивались
мета предметные умения: коммуникативные(планировать
учебное сотрудничество ,выражать свои мысли),познавательные(решение
проблемы, обобщать, делать выводы.
Реализовались основные воспитательные задачи познавательной
активности и интереса к учению ,создавались ситуации успеха для каждого
ученика ,они способствовали стимулированию положительных эмоций во
время урока ,использовала такие задания, которые подчеркивали значимость
учебных достижений.
В целом я считаю, что урок достиг целей, задачи урока реализованы в
полном объеме.