Урок на тему Биосинтез белка

Методическая разработка урока на тему: «Биосинтез белка» с использованием компьютерных технологий.

Преподаватель биологии ГАПОУ ПО ПМПК Отделения строительства Андронова Нина Михайловна.

План - конспект урока.
Цели урока:

Образовательная:Ввести понятия гена, триплета, кодона, кода ДНК, транскрипции и трансляции, объяснить сущность процесса биосинтеза белков. Проконтролировать первичное усвоение знаний на интерактивном тренажёре. Закрепить знания о механизме синтеза полипептидной цепи, демонстрируя учебный фильм из электронногоучебника.
Развивающая: Продолжать формировать межпредметные связи, развивать мышление, предлагая решение биологических задач на интерактивной доске. Развивать умения у студентов находить дополнительный материал из сети ИНТЕРНЕТ и использовать его при объяснении нового материала как элемент опережающего обучения.
Воспитательная: Продолжить формирование естественнонаучной картины мира при рассмотрении успехов современной науки в решении вопросов, связанных с реализацией наследственной информации. Воспитание ценностного отношения к своему здоровью (необратимые изменения возникающие при нарушении генетического кода- демонстрация опыта о влиянии спирта на белки); воспитывать уважение к уникальности живых существ.

Дидактическая: Создать необходимые условия для осмысления новой учебной информации о процессах транскрипции и трансляции и применять знания для выполнения ситуативных задач, проверки уровня усвоения системы знаний и умений.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы урока: репродуктивный, проблемно-поисковый, исследовательский.

Форма организации учебной деятельности: групповая, индивидуальная.

Оборудование:

модель ДНК, таблицы: «Биосинтез белка», «Генетический код», ПК, интерактивная доска, диск электронного учебника «Кирилла и Мефодия»(урок № 16), индивидуальные карточки-задания для закрепления материала дома;два предметных стекла, спички, два стеклянных стаканчика (по 50 мл), яичный белок, три пипетки, кипяченая вода комнатной температуры,

90-процентный спирт, 10-процентный раствор NaOH и 1-процентный CuSo4.

Ход урока

Алгоритмы урока:

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний.

Фронтальная работа:

- Какой раздел общей биологии мы с вами изучаем?

- На каком уровне организации изучается этот раздел?

Основными свойствами клетки является пластический и энергетический обмен. Важнейшим процессом пластического обмена является синтез белка.

Запишите тему сегодняшнего урока: Биосинтез белков. Эта тема очень значима для вас и для учёных.Клетка может синтезировать до 50 000 различных белков. Единственный белок, который научились учёные синтезировать - это инсулин, им лечат болезнь сахарный диабет.В клетке содержатся тысячи белков - какие-то денатурируют, какие-то заново создаются, а синтез некоторых в специализированных клетках нужен постоянно. За сутки в организме распадается около 400 грамм белка, такую массу надо синтезировать снова.

- В чём проявляется индивидуальность каждого организма?

- Назовите строение и функции ДНК?

Мы знаем, что первичная структура белка - это цепь аминокислот, а ДНК - это цепь из нуклеотидов. Как же зашифрована информация о первичной структуре белка в ДНК? Вся молекула ДНК поделена на отрезки, кодирующие аминокислотную последовательность одного белка. Запишите: ген - это участок молекулы ДНК, в котором содержится информация о последовательности аминокислот в одном белке.

III.Объяснение нового материала.

1.Код ДНК. У нас есть 4 нуклеотида и 20 аминокислот. Как же их сопоставить? Если бы 1 нуклеотид кодировал 1 а/к, => 4 а/к; если 2 нуклеотида - 1 а/к - (сколько?) 16 аминокислот. Поэтому 1 аминокислоту кодирует 3 нуклеотида - триплет (кодон). Посчитайте сколько возможно комбинаций? - 64( 4³). (3 из них это знаки препинания). Достаточно и даже с избытком. Зачем избыток? 1 а/к может кодироваться 2-6 триплетами для повышения надежности хранения и передачи информации. Свойства кода ДНК. 1) Код триплетен: 1 аминокислоту кодирует 3 нуклеотида. 61 триплет кодирует а/к, причем один АУГ означает начало белка, а 3 - знаки препинания. 2) Код вырожден - 1 а/к кодирует 1,2,3,4,6 триплетов 3) Код однозначен - 1 триплет только 1 а/к 4) Код не перекрывающийся - от 1 и до последнего триплета ген кодирует только 1 белок 5) Код непрерывен - внутри гена нет знаков препинания. Они только между генами. 6) Код универсален - все 5 царств имеют один и тот же код. Только в митохондриях 4 триплета отличаются. Дома подумайте и скажите почему?
2. Вся информация содержится в ДНК, но сама ДНК в биосинтезе белка участия не принимает. Почему? Информация переписывается на и-РНК, и уже на ней в рибосоме идет синтез белковой молекулы. ДНК --> РНК --> белок. Скажите, есть ли организмы у которых обратный порядок : РНК --> ДНК?
3. Факторы биосинтеза: Наличие информации, закодированной в гене ДНК. Наличие посредника и-РНК для передачи информации от ядра к рибосомам. Наличие органоида- рибосомы. Наличие сырья - нуклеотидов и а/к. Наличие т-РНК для доставки аминокислот к месту сборки. Наличие ферментов и АТФ (Зачем?)
I этап. Процесс биосинтеза. Транскрипция (показать фрагмент видеоклипа из электронного учебника). Переписывание последовательности нуклеотидов с ДНК на и-РНК. Биосинтез молекул РНК идет на ДНК по принципам : -матричного синтеза -комплиментарности ДНК и-РНК А Т А Г Ц Г Т А У Ц Г Ц ДНК при помощи специального фермента расшивается, другой фермент начинает на одной из цепей синтезировать и-РНК. Размер и-РНК это 1 или несколько генов. И-РНК выходит из ядра через ядерные поры и идет к свободной рибосоме.
II этап. Трансляция. Синтез полипептидных цепей белков, осуществляемая на рибосоме. Найдя свободную рибосому и-РНК продевается через нее. И-РНК входит в рибосому триплетом АУГ. Одновременно в рибосоме может находиться только 2 триплета (6 нуклеотидов). Нуклеотиды в рибосоме у нас есть, теперь надо туда как-то доставить а/к. С помощью чего?- т-РНК. Рассмотрим ее строение. Транспортные РНК (т-РНК) состоят примерно из 70 нуклеотидов. Каждая т-РНК имеет акцепторный конец, к которому присоединяется аминокислотный остаток, и адаптерный конец, несущий тройку нуклеотидов, комплементарную какому-либо кодону и-РНК, потому этот триплет назвали антикодоном. Сколько типов т-РНК нужно в клетке? Т-РНК с соответствующей а/к, пытается присоединиться к и-РНК. Если антикодон комплиментарен кодон, то присоединяется и возникает связь, которая служит сигналом для передвижения рибосомы по нити и-РНК на один триплет. А/к присоединяется к пептидной цепочке, а т-РНК, освободившись от а/к выходит в цитоплазму в поисках другой такой же а/к. Пептидная цепочка, таким образом, удлиняется до тех пор, пока не закончится трансляция, и рибосома не соскочит с и-РНК. На одной и-РНК может помещаться несколько рибосом (полирибосомы - показ фрагмента видеоклипа). Белковая цепь поступает в ЭПС, где приобретает вторичную, третичную или четвертичную структуру (показ фрагмента видеоклипа процесса биосинтеза из электронного учебника) Скажите, каким образом эти процессы идут о прокариот, если у них нет ядра?
III. Регуляция биосинтеза. Каждая хромосома в линейном порядке разделена на опероны, состоящие из гена регулятора и структурного гена. Сигналом для гена регулятора является либо субстрат, либо конечные продукты.

IV. Закрепление материала.

1.Написать механизм реализации наследственной информации: (демонстрация задания на интерактивной доске)

ДНК: ТЦТ АТА АЦА АГА …….

И-РНК:

Белок:

Ответ к задаче заранее выписывается на доску, но скрыт от студентов.
После решения выполняется самопроверка.

2. Выполнить тест по теме на интерактивном тренажёре ( индивидуальный ответ).

3. Найдите ошибку:
Рибосомы, словно бусы,
Забрались на ДНК.
С ДНК они читают
Код молекулы белкa,
Строят цепь белкa они
Согласно информации.
Вместе весь процесс зовем
Коротко, мы, трансляция.
4.В искусственных условиях (вне клетки) удаётся синтезировать белок, используя для этого готовые, взятые из клеток организмов компоненты (и-РНК, рибосомы, аминокислоты, АТФ, ферменты).
Задача.
Какой - овечий или кроличий - белок будет синтезироваться, если для искусственного синтеза взяты рибосомы кролика, а и- РНК - из клеток овцы? Почему?
Преподаватель: Нужно уважать уникальность биологических систем. Хочу продемонстрировать необратимые изменения белков под воздействием спирта.

1. Влияние спирта на белки.

Цель опыта:

продемонстрировать студентам необратимые изменения белков под воздействием спирта. Опыт можно проводить на уроках, при изучении свойств белка, обмена веществ или пищеварения, а также на факультативных и кружковых занятиях.

Оборудование:

два предметных стекла, спички, два стеклянных стаканчика (по 50 мл), яичный белок, три пипетки, кипяченая вода комнатной температуры, 80^>

90-процентный спирт, 10-процентный раствор NaOH и 1-процентный CuSo4.

Ход опыта.

Предметные стекла помещают на параллельно положенные четыре спички. На них пипеткой капают яичный белок, образуя слой. Затем на второе стекло сверху белка наливают слой спирта. Оба стекла проносят между партами, показывая учащимся белую плотную пленку. Спирт осаждает белки из раствора, отнимая от них воду, уплотняет и изменяет структуру белковых молекул, необратимо нарушая их жизненные свойства. Чтобы доказать необратимость этого явления, стекла опускают в стаканчики с водой. Наблюдают, что происходит. Слой на первом стекле растворяется в воде - это усваиваемый, высокопитательный белок. На втором стекле белок остается в виде плотной пленки. Стекла вынимают из стакана и показывают учащимся. Затем с растворами проводят биуретовую реакцию на белки. Добавляют в каждый стакан 4 мл раствора NaOH и по каплям CuS04. Эта реакция высокочувствительная. В том стакане, где нет белка, раствор окрасится в синий цвет ионами меди (II). Реакции сравнивают.

Вывод (делают студенты)

Спирт денатурирует белок, отнимает у него воду, осаждает и необратимо изменяет его структуру.

Это интересно…(сообщение студента)
Синтез одной молекулы белка длится 3-4 минуты
За одну минуту образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей
Половина белков нашего тела
(всего 17 кг белка) обновляется за 80 дней.
За свою жизнь человек обновляет весь свой белок около 200 раз.
Сообщение студента на тему: «История открытия инсулина».
Оскар Минковски - немецкий физиолог в 1889году удалил поджелудочную железу у здоровой собаки. На мочу подопытной собаки слеталось большое количество мух, так как вместе с мочой выделялся сахар.

Первым, кто сумел выделить инсулин и с успехом применять его для лечения больных, был канадский физиолог Фредерик Бантинг.Инсулин стал первым белком, последовательность аминокислот которого была полностью расшифрована. Химический состав установил британский молекулярный биолог Фредерик Сенгер. В 1958 году били присуждены три Нобелевские премии за работы по инсулину. В 1955 году расшифровали структуру человеческого инсулина. Инсулин получили из пекарских дрожжей методом генной инженерии.

V. Итог урока: подведение результатов работы на уроке; выставление оценок.
VI. Домашнее задание:

1.Индивидуальные карточки-задания для закрепления материала дома.

Постройте фрагмент ДНК, кодирующий данный участок белка: три-лиз-мет- тир-цис (используя таблицу генетического кода).

2.0знакомление с § учебника.