Урок биологии по теме Биосинтез белка

Материалы РМО учителей географии, биологии, химии
по теме: «Нестандартные уроки с использованием игровых технологий»















План-конспект урока биологии в 10 классе
по теме «Биосинтез белка»



Подготовил: учитель биологии Гаузер Л.А.


















Киялинская СШ
Аккайынский район
Северо-Казахстанская область
2013-2014 уч. год
Урок биологии по теме "Биосинтез белка"

Цели урока: Закрепление, повторение и контроль знаний.
Задачи:
углубить знания о метаболизме клеток путем изучения реализации наследственной информации в процессе биосинтеза белка;
продолжить формирование знаний о хранении информации о белках в ДНК;
сформировать знания о механизмах биосинтеза белка на примере транскрипции и трансляции;
показать роль транспортных РНК в процессе биосинтеза белка;
раскрыть механизмы матричного синтеза полипептидной цепи на рибосомах;

Методическое обеспечение:
Мультимедийная доска, компьютер, проволока
дидактический материал для проведения групповой работы и ролевой игры,
приложение: презентация Microsoft PowerPoint.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Активизация опорных знаний по теме “Белки”

Учитель предлагает учащимся определить объект изучения.

На экране записаны слова:

Миозин

Актин

Пероксидаза

Гемоглобин

Инсулин

у-глобулин

Липопротеины

(Приложение. Слайд 1.)

Учащиеся. Это все белки!

Учитель. Правильно. Что такое белки?

Строение белков определяет их свойства и функции.
Учитель. За 2 минуты из проволоки отразите сложную организацию и строение белка.

Вспомните, какие функции выполняют белки, упомянутые нами в начале урока.

Предполагаемые ответы учащихся:

Миозин, актин – специальные сократительные белки, обеспечивающие сокращение и расслабление мышц при движении.

Пероксидаза – фермент, разрушающий пероксид водорода до воды и кислорода.

Гемоглобин – транспортный белок, входящий в состав эритроцитов крови и способствующий переносу кислорода,

Инсулин – гормон поджелудочной железы, регулирующий уровень сахара в крови.

у-глобулин - белок плазмы крови, участвующий в иммунных реакциях организма. Это белок из группы антител, которые связываются с антигенами.

Липопротеины - белки, выполняющие строительную функцию.
(Приложение. Слайд 2.)

– Исходя из перечисленных функций белков, становится понятной та роль, которую они играют в жизнедеятельности клетки и организма в целом.

– В каждой клетке синтезируются несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются.
Учитель. (постановка проблемы) – что позволяет постоянно пополнять уровень белков в организме?
Учащиеся (Предполагаемый ответ) В организме существует единая белоксинтезирующая система в ней участвуют ДНК, РНК рибосомы, ферменты, АТФ.
(Приложение. Слайд- фильм)
III.Реализация замысла
Чтобы убедится, представим кабинет – это клеточная мембрана. В этих границах вы можете свободно перемещаться. Задача каждого игрока добиться указанной в задании.
Игроки:
Ядро
Рибосомы
т-РНК
Митохондрии.
Ход игры.
Раздача заданий и игрового реквизита.
Ввод в игру
Разработка стратегии игроками.
Начало игры (свободное общение, обмен игровым реквизитом.)
Конец игры (когда 1-2 игрока добились цели)
Обсуждение и анализ игры
Задания для игроков
Игровой реквизит

Ядро
Г Т А Ц Ц Т Т Г Ц А
Ц А Т Г Г А А Ц Г Т
Цели:
1.Собрать свободные нуклеотиды для репликации своей ДНК.
2.Накопить 10 молекул АТФ.
3.Найти 2 молекулы фермента ДНК-полимеразы.
4.После достижения первых трех целей создать копию своей ДНК.
1.Таблица генетического кода
2.2 молекулы м-РНК все аминокислоты.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Рибосома
Цели:
1.Найти м-РНК.
2.Собрать вместе все необходимые для трансляции т-РНК с соответствующими аминокислотами.
3.Накопить 5 молекул АТФ.
4.Построить соответствующий белок.
1.1 молекула фермента ДНК-полимеразы.
2.4 молекулы НАДН2.

Рибосома
Цели:
1.Найти м-РНК.
2.Собрать вместе все необходимые для трансляции т-РНК с соответствующими аминокислотами.
3.Накопить 5 молекул АТФ.
4.Построить соответствующий белок.




1.1 молекула фермента ДНК-полимеразы.
2.4 молекулы НАДН2.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Митохондрия
Цели:
Собрать как можно больше О2 и НАДН2.
10 АТФ.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Митохондрия
Цели:
Собрать как можно больше О2 и НАДН2.
10 АТФ.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Митохондрия
Цели:
Собрать как можно больше О2 и НАДН2.
10 АТФ.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Т-РНК
Антикодон УАЦ
Цели:
1.Собрать 2 молекулы АТФ.
2.Найти таблицу генетического кода.
3.Определить свою аминокислоту.
1.Нуклеотиды А, Т, Г, Ц.
2.2 молекулы О2.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Т-РНК
Антикодон УАЦ
Цели:
1.Собрать 2 молекулы АТФ.
2.Найти таблицу генетического кода.
3.Определить свою аминокислоту.
1.Нуклеотиды А, Т, Г, Ц.
2.2 молекулы О2.

Задания для игроков
Игровой реквизит

Т-РНК
Антикодон УАЦ
Цели:
1.Собрать 2 молекулы АТФ.
2.Найти таблицу генетического кода.
3.Определить свою аминокислоту.


1.Нуклеотиды А, Т, Г, Ц.
2.2 молекулы О2.

(ШАПОЧКА) АУГГУУАУУУУУЦЦЦУАА (ХВОСТ)


(ШАПОЧКА) АУГААУГГУАААУЦУУАГ (ХВОСТ)


Фен
Сер
Тир
Цис

Три
Лей
Про
Гис

Арг
Глн
Иле
Тре

Асн
Лиз
Мет
Вал

Ала
Асп
Гли
Глу

АТФ
АТФ
АТФ
АТФ

АТФ
АТФ
АТФ
АТФ

ДНК-полимераза
ДНК-полимераза

О2
О2
О2
О2

О2
О2
О2
О2

А
А
А
А
А
А
А
А

А
А
Т
Т
Т
Т
Т
Т

Т
Т
Т
Т
Г
Г
Г
Г

Г
Г
Г
Г
Г
Г
Ц
Ц

Ц
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

НАДН2
НАДН2
НАДН2
НАДН2

НАДН2
НАДН2
НАДН2
НАДН2


Таблица генетического кода

Аминокислота
Кодирующие триплеты(кодомы) м-РНК

Аланин
ГЦУ
ГЦЦ
ГЦА
ГЦГ



Аргинин
ЦГУ
ЦГЦ
ЦГА
ЦГГ
АГА
АГГ

Аспарагин
ААУ
ААЦ





Аспарагиновая кислота
ГАУ
ГАЦ





Валин
ГУУ
ГУЦ
ГУА
ГУГ



Гистидин
ЦАУ
ЦАЦ





Глицин
ГГУ
ГГЦ
ГГА
ГГТ



Глутамин
ЦАА
ЦАГ





Глутаминовая кислота
ГАА
ГАГ





Изолейцин
АУУ
АУЦ
АУА




Лейцин
ЦУУ
ЦУЦ
ЦУА
ЦУГ
УУА
УУГ

Лизин
ААА
ААГ





Метионин
АУГ






Пролин
ЦЦУ
ЦЦЦ
ЦЦА
ЦЦГ



Серин
УЦУ
УЦЦ
УЦА
УЦГ
АГУ
АГЦ

Тирозин
УАУ
УАЦ





Треонин
АЦУ
АЦЦ
АЦА
АЦГ



Триптофан
УГГ






Фенилаланин
УУУ
УУЦ





Цистеин
УГУ
УГЦ





Знаки препинания
УАА, УАГ, УГА.

Генетический код
Первое основание
Второе основание
Третье основание


У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)


У(А)
Фен
Фен
Лей
Лей
Сер
Сер
Сер
Сер
Тир
Тир
-
-
Цис
Цис
-
Три
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)

Ц(Г)
Лей
Лей
Лей
Лей
Про
Про
Про
Про
Гис
Гис
Глн
Глн
Арг
Арг
Арг
Арг
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)

А(Т)
Иле
Иле
Иле
Мет
Тре
Тре
Тре
Тре
Асн
Асн
Лиз
Лиз
Сер
Сер
Арг
Арг
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)

Г(Ц)
Вал
Вал
Вал
Вал
Ала
Ала
Ала
Ала
Асп
Асп
Глу
Глу
Гли
Гли
Гли
Гли
У(А)
Ц(Г)
А(Т)
Г(Ц)

Знаки препинания
(Стоп – кодоны)
УАА
УАГ
УГА




Возможные темы для обсуждения:
Функции каждого органоида в биосинтезе, степень значимости органоидов для клетки.
Путь информации от ДНК к белку. Транскрипция и трансляция

(Приложение. Слайд 4.

(Приложение. Слайд 5, 6)

2. Транскрипция – первый этап биосинтеза белка.

(Приложение. Слайд 7.)

Комментарии учителя.

Первый этап переноса генетической информации с ДНК в клетку заключается в том, что генетическая информация в виде последовательности нуклеотидов ДНК переводится в последовательность нук-леотидов u-РНК. Этот процесс получил название транскрипции (лат. “transcriptio”– переписывание). Транскрипция, или биосинтез u-РНК на исходной ДНК, осуществляется в ядре клетки ферментативным путем по принципу комплиментарности.

Двигаясь по цепи ДНК вдоль необходимого гена, РНК-полимераза подбирает по принципу комплиментарности нуклеотиды и соединяет их в цепочку в виде молекулы u-РНК. В конце гена или группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Готовая u -РНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белка.

(Приложение. Слайд 8.)

3. Трансляция как второй этап биосинтеза белков в клетке

Свойства генетического кода (Отвечают учащиеся).

Трансляция (лат. “translatio” – перевод) – II этап биосинтеза белка.

(Приложение. Слайд 9, 10)

Комментарии учителя.

Природа создала универсальную организацию рибосом. Какой бы живой организм мы ни взяли, в любых его клетках рибосомы построены по единому плану: они состоят из двух субчастиц – большой и малой. Малая субчастица отвечает за генетические, декодирующие функции; большая - за биохимические, ферментативные.

В малой субъединице рибосомы различают функциональный центр (ФЦР) с двумя участками – акцепторным и донорным. В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов u -РНК: три - в акцепторном, три - в донорном участках.

(Приложение. Слайд 11.)

Синтез полипептидной цепи белковой молекулы начинается с активации аминокислот, которую осуществляют специальные ферменты. Каждой аминокислоте соответствует как минимум один фермент. Фермент обеспечивает присоединение аминокислоты к акцепторному участку m-РНК с затратой энергии АТФ.

Функционирование рибосомной системы начинается со взаимодействия u--РНК с субъединицей рибосомы, к донорскому участку которой присоеди-няется инициаторная m -РНК, всегда метиониновая.

Любая полипептидная цепь начинается с метионина, который в дальней-шем отщепляется. Синтез полипептида идет от N- конца к С - концу, то есть пептидная связь обращается между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты.

Далее к образовавшемуся комплексу присоединяется большая субъеди-ница рибосомы, после чего весь рибосомный комплекс начинает перемеща-ться вдоль u-РНК. При этом акцепторный участок ФЦР находится впереди, а донорный участок - сзади.

К акцепторному участку поступает вторая m -РНК, чей антикодон комплиментарен кодону u -РНК, находящемуся в данном участке ФЦР. Между метионином и аминокислотой акцепторного участка образуется пептидная связь, после чего метиониновая m-РНК отсоединяется, а растущую цепь белка акцептирует (присоединяет)
вторая m-РНК.

После образования пептидной связи m-РНК перемешается в донорный участок ФЦР. Одновременно с этим рибосомцеликом передвигается в направлении следующего кодона u-РНК, а метиониновая m-РНК выталкивается в цитоплазму. В освободившийся акцепторный участок приходит новая m-РНК, связанная аминокислотой, которая шифруется очередным кодоном и РНК, Снова происходит образование пептидной связи, и белковая молекула удлиняется еще на одно звено. Соединение аминокислот в полипептидную цепь осуществляется в месте выхода каналоподобной структуры в пространство (зазор) между большой и малой субчастицами рибосомы так, что синтезируемый белок располагается в этой каналоподобной структуре и по завершении синтеза через порув мембране ЭПС поступает в ее внутреннее пространство для окончательного формирования и транспорта по месту назначения. Трансляция идет до тех пор, пока в акцепторный участок не попадет стопкодон, являющийся “знаком препинания” между генами. На этомэлонгация, то есть рост полипептидной цепи, завершается.

Полипептидная цепь отделяется от m -РНК и покидает рибосому, которая в дальнейшем распадается на субчастицы. Процесс завершения синтеза белковой молекулы называется терминацией.

Для увеличения эффективности функционирования m-РНК часто соединяется не с одной, а с несколькими рибосомами. Такой комплекс называется полисомой, на котором протекает одновременный синтез нескольких полипептидных цепей.

Таким образом, процесс синтеза белка представляет собой серию ферментативных реакций, идущих с затратой энергии АТФ.

IV. Общие выводы по теме “Биосинтез белка”

V. Закрепление
Решите задачи
Тест-задание.
Вариант 1
1. Материальным носителем наследственной информации в клетке является:а) и-РНК б)т-РНК в) ДНК г) рибосомы
2.В основе индивидуальности, специфичности организма лежита) строение белков организма в) функции клетокб) строение клеток г) строение аминокислот
3. при серповидноклеточной анемии
а) изменяется количество эритроцитовб) уменьшается количество переносимого кислородав) изменяется количество аминокислот в молекуле гемоглобинаг) увеличивается количество переносимого кислорода
4. ДНК в клетке несёт информацию о строении:а)белков, жиров и углеводов в) аминокислотб) белков и жиров г) белков
5.В одном гене закодирована информация:а) структуре нескольких белков в) о первичной структуре одной молекулы белкаб) о структуре одной из цепей ДНК г) о структуре аминокислоты
Вариант 2
1. Какая часть наследственной информации поступает в дочерние клетки кожи человека при их размножении?а) вся содержащаяся в материнских клетках информация в)четверть информацииб) половина информации г)нет верного ответа
2. Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?а)тимин б)урацил в) гуанин г) цитозин д) аденин
3. Какие связи разрываются в молекуле ДНК при её удвоении?а)пептидные в)водородные между двумя нитями молекулы ДНК
б) ковалентные, между углеводом и фосфатом г)ионные
4. Сколько новых одинарных нитей синтезируется при удвоении одной молекулы?а)4 б)2 в)1 г)3
5.Процесс перевода информации с М-РНК в белок называется?а) биосинтезом б) редупликацией в) трансляцией г) транскрипцией
Вариант 3
1. Какая молекула транспортирует аминокислоты при синтезе белка?а)р-РНК б)и-РНК в)т-РНК г)АТФ
2. Если нуклеотидный состав ДНК – АТТ-ГЦГ- ТАТ, то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК?а)ТАТ-ЦГЦ-УТА б)ТАА-ГЦГ-УТУ в)УАА-ЦГЦ-АУА г)УАА-ЦГЦ-АТА
3. Какой триплет относится к знакам препинания и указывает на завершение синтеза полипептидной цепи?а) ГАА б) ААГ в) УГА г)УАА
4. Где синтезируется и-РНК?а) в рибосомах б)в цитоплазме в) в лизосоме г) ядре
5. Вкакой из названных клеток человека нет ДНК?а) зрелый лейкоцит б) зрелый эритроцит в)лимфоцит г) нейрон

Вариант 4 1. Транскрипцией называется?а) процесс образования и-РНК в) процесс образования белковой цепи на рибосомеб)процесс удвоения ДНК г) процесс соединения т-РНК с аминокислотами
2. Аминокислота триптофан кодируется кодоном УГГ. Какой триплет ДНК несёт информацию об этой аминокислоте?а)АЦЦ б)ГТТ в) ЦЦЦ г)АТТ
3. В каком органоиде протекает синтез белка?а)хлоропласт б) рибосома в) лизосома г) хромопласт
4. Какая макромолекула выполняет роль матрицы в клетке?а) ДНК б)АТФ в)РНК г)УАА
5. Если в молекуле ДНК 40% составляет цитозин, то какой процент составит тимин?а) 40% б)30% в) 10% г) 60%

Ответы
Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4
1.в 1.а 1. в 1.а
2. а 2. б 2.в 2. а
3. б 3.в 3.г 3. б
4. г 4. б 4. г 4.а
5.в 5. в 5.б 5.г


VI. Домашнее задание
1. Учебник “Общая биология” Т.Касымбаева §27, 28

VII. Итог
15