ДНК. Биополимер – нуклеиновые кислоты. Открытый урок

Открытый урок
ДНК. Биополимер – нуклеиновые кислоты.
Задачи:
1. Ознакомить с особенностями строения и функциями нуклеиновой кислоты, места их
локализации в клетке.
2. Сформулировать знания о строении молекулы ДНК.
3. Познакомить учащихся с учеными внесших большой вклад в развитие науки –
цитологии.
Оборудование:
Модель ДНК, таблицы общей биологии, карточки – задания, мультимедийный проектор,
дискета 3,5 А.
Ход урока:
I. Повторение темы.
Прежде, чем перейти к новой теме давайте вспомним предыдущую. На прошлом
уроке мы с вами изучили группу органических веществ…(липиды).
А) Устно:
1) В чем особенность строения и функции липидов? Назовите биологические активные
вещества организма человека, имеющие липидную природу. Какова их роль?
2) Какую роль в процессе эволюции могли сыграть липиды в появлении клетки?
Б) Письменно:
I) У доски и индивидуально с карточками.
Задачи:
1. Какие моносахариды относятся к пентозам?
2. Какие липиды бывают?
3. При сгорании 1 г. Вещества выделилось 38,9 кДж энергии. Какое вещество
сгорело?
4. Какие вещества образуют основу клеточных мембран?
5. Какие функции выполняют липиды?
6. Какой их 2-х липидов тристеарин или триолеин отнесли бы к маслам?
II) Индивидуально:
1. Какие свойства жиров лежат в основе выполнения или запасающей функции.
2. Почему липиды не относят к биополимерам?
3. Почему жиры наиболее энергетически ценные вещества?
4. Почему молекулу клетчатки относят к биополимерам, а молекулу жира не относят?
В) Тест на доску.
1. Какие вещества образуют основу клеточных мембран?
А. Жиры
В. Фосфолипиды
Б. Воски
Г. Липиды.
2. При полном сгорании 1г вещества выделилось 38.9 кДж энергии. Какое вещество
сгорело?
А. Углеводы.
Б. Жиры
В. Или углеводы или липиды. При их полном окислении выделяется 38.9 кДж энергии.
3. Какие химические соединения откладываются в организме в качестве запасного
источника энергии в большом количестве, чем другие химические соединения?
А. Углеводы.
В. Жиры.
Б. Белки.
Г. Нуклеиновые кислоты.
4.Укажите все химические соединения, которые являются конечными продуктами
распада жиров в организме человека.
А. Вода и углекислый газ.
Б. Вода, углекислый газ, аммиак и другие соединения.
В.Углекислый газ и аммиак.
Г. Аммиак и др. соединения.
5. Молекулы жиров выполняют в клетке функции:
А. Сигнальную и каталитическую.
В. Защитную и энергетическую.
Б. Транспортную и двигательную.
Г. Гормональную и информационную.
6. К числу гидрофобных веществ, входящих в состав клетки, относят:
А. Глюкоза.
В. Жиры
Б. Сахароза.
Г. Этиловый спирт.
7. Два слоя молекул липидов в плазматической мембране обеспечивают ее:
А. Проницаемость для воды.
В. Проницаемость для гидрофильных веществ.
Б. Полупроницаемость.
Г. Непроницаемость для гидрофобных веществ.
Мы с вами выполнили одну из групп органических веществ. Есть еще одна группа
органических веществ – это нуклеиновые кислоты.
Задача: Ознакомиться с особенностями строения и свойствами молекулы ДНК и его
значения.
II. Новая тема
Запись на доске «ДНК – нуклеиновая кислота»
Задача урока
- Что вы можете сказать об этой молекуле, где встречались с этим названием?
1. Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения,
обеспечивающие хранение, воспроизведение и передачу наследственной информации в
живых организмах.
Впервые они описаны 1869 г. Шведским биохимиком Фридрихом Мишером.
Он отметил, что в состав входят N и P – назвал это вещество НУКЛЕИОНОМ (лат.
Nucleus – ядро), полагая, что содержится только в ядре.
Позднее было доказано, что содержится не только в ядре, но и в цитоплазме клетки,
митохондриях и пластидах в растительных клетках.
В природе существует две нуклеиновые кислоты.
ДНК – дизоксирибонуклеиновая кислота.
РНК – рибонуклеиновая кислота.
2. Характеристика ДНК.
При помощи электролиза, ультроцентрифугирования электронного микроскопа – было
определено строение. ДНК состоит из C, H, N, P.
ДНК – полимер, мономер – дизоксирибонулеотид.
Пентоза и АО – образуют нуклеозид.
А все вместе – нуклеотид.
А если нуклеотидов много – то образуют полинуклеотид.
Азотистые основания.
Бывают пуриновые – производные пурина – А и Г, пиримидиновые – Ц и Т, (У – в РНК).
Итак, нуклеотид состоит из ФК, 5-уг. Сек., АО.
3. Правило Чаргаффа.
Количество нуклеотидов впервые было проанализировано ам. б/х в 1951 г. Эдвидом
Чаргаффом. Он доказал, что в состав ДНК входят 4 АО. – и выявил закономерность.
В любом фрагменте ДНК содержание Гуанина – Г соответствует содержанию Цитозину –
Ц., а Аденин – А к Тимину – Т.
A=Т, Ц≡Г
или
А+Г
= 1
Т+Ц
и эта закономерность получила правило Чаргаффа.
4. В 1950 ан.физики Морис Уилкинс и Розсминд Франклин – на основе рентгенограмма
заметили, крестообразный рисунок двойной спирали, стало известно, что 1 виток –
правосозакрученной спирали приходится 10 нуклеотидов длина – 3,4 нм., Л=2 нм.
Расстояние между нуклеотидами – 0,34 нм. Длина ДНК бывает – 8 см. в ядре клетки
человека, общая длина – 2 метра.
- Было не ясно, каким образом присоединяются полинуклеотидные цепи.
5. В 1953 г. ам. Биолог Джеймс Уотсен.
англ. физик Френсинс Крик.
дали точную картину строения ДНК, а АО – в середине. И между пиримидиновыми и
пуриновыми основаниями возникает водородная связь. Присоединение осуществляется
особыми белками – ГИСТОНАМИ.
Ц≡Г, А+Т, или Т=А, Г≡Ц,
Это спаривание не случайно, а в основе лежит принцип комплементарности.
Комплементарность – способность нуклеотидов к избирательному соединению друг с
другом (т.е. принцип дополнения).
П-р: Т-Ц-Г-Ц-А-Т.
Значит, последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи определяется
последовательностью нуклеотидов другой. И они доказали о наличии двойной спирали.
Цепи ДНК – антипараллельны (разнонаправлены)
Т.е. против 3-конца одной цепи находится 5-конец другого.
6. Физкультпауза.
1) Упражнение на глаза.
2) Упражнение на мышцы шеи.
3) Упражнение на мышцы рук и туловища.
7. Самоудвоение молекулы ДНК.
Еще одна уникальность молекулы ДНК.
Воспроизведение точных копий исходной молекулы, т.е. осуществляется передача
наследственной информации от материнской клетки дочерним вовремя деления.
Это очень сложный процесс, осуществляется полуконсервативным способом, т.е. под
действием ферментов (ДНК – полимеразы) молекула ДНК раскручивается в роли
матрицы, по принципу комплементарности, достраивается новая цепь. Таким образом, в
каждой дочерней – ДНК 1 цепь матричная, а 2-вновь синтезированная.
Как мы, видим, молекула ДНК имеет очень сложное строение и выполняет важную
функцию.
III. Рефлексная.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Число полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК – 2.
Цепи закручены одна вокруг другой и вместе вокруг 1 оси.
Цепи образуют спирали по 10 пар оснований в каждом витке.
Фосфатная группировки находятся снаружи спирали, а АО внутри и расположены
с интервалом 0,34 нм.
Цепи удерживаются вместе водородными связями между АО.
Пары, образуемые основаниями (А=Т; Г≡Ц) специфичны; нуклеотиды
комплементарны.
В структуре ДНК может происходить изменение чередования нуклеотидов
(мутации).
В структуре ДНК заложена информация – ковариантная редупликация –
способность живых организмов воспроизводить себе подобных (отеч. ген. Н. В.
Тимофеев-Ресовский).
Закодирована информация о всех белках данного организма: какие белки и в какой
последовательности синтезируются.
IV. Закрепление – тест – ДНК.
V. Задания на дом.
Задача. Одна из цепей фрагмента ДНК имеет следующий состав АГТ – ЦЦЦ-АЦЦ-ГТТ.
Основываясь на данной информации, восстановите II цепь и определите длину этого
фрагмента (если каждый нуклеотид занимает 0,34 нм по длине цепи ДНК).
Тест- закрепление.
1. Кто из биологов впервые описал нуклеиновые кислоты:
а) Уотсон;
б) Уилкинс; в) Мишер.
2. Известно, что НК- природные полимеры. Что является мономером НК?
а) аминокислоты
б) глюкоза
в) нуклеотид
3. какие ученые впервые предложили модель молекулы ДНК (двойная спираль)?
а) Тимофеев-Ресовский
б) Уотсон и Крик
в) Чаргафф
4. Как называется каждая из цепей ДНК?
а) полипептид
б) полинуклеотид
в) полисахарид
5. Наследственная информация закодирована в молекуле ДНК в виде последовательности:
а) аминокислота
б) простых углеводов
в) нуклеотидов
6. Укажите 4 типа азотистых оснований, характерных для молекулы ДНК
?
?
?
?
7. В основе строения молекул ДНК лежит принцип комплементарности. Используя его, на
предложенной ниже одной цепи молекулы ДНК постройте вторую цепь.
А-А-Т-Г-Ц-Ц-Т-Г-А