Урок «открытия» нового знания, тема Биосинтез белка

Втулкина Н.А.
Урок «открытия» нового знания
Тема урока: Биосинтез белка
Класс - 9
Этап урока Содержание Справочный материал
Этап мотивации (самоопределения) к учебной деятельности «Жизнь – есть способ существования белковых тел…»
Ф. Энгельс
Заметьте, что это определение было дано в 19 в., тогда еще не было достаточно изучено строение белка, его основные функции, химические свойства. Но это определение жизни и сейчас является самым точным.
Приведите факты, доказывающие роль белков в организме.
Вывод: Роль белка в клетке высока. Это строительная функция ( белок – строительный материал клетки), транспортная функция, иммунная, ферментативная и т.д.. Жизнедеятельность связана с непрерывным расходом белка.
Белки́ — сложные органические соединения, состоящие из аминокислот (более 80), из которых 22 наиболее распространены в пищевых продуктах. Белки выполняют множество жизненно важных функций в человеческом организме.

Значение и роль белков в организме
Жизнь без белка невозможна. Значение белков для организма заключается в том, что они служат материалом для построения клеток, тканей и органов, образования ферментов, большинства гормонов, гемоглобина и других веществ, выполняющих в организме важнейшие функции. Белки и их роль в организме заключается также в том, что они участвуют в защите организма от инфекций, а также способствует усвоению витаминов и минеральных веществ. Наша жизнедеятельность связана с непрерывным расходом и обновлением белка. Чтобы уравновесить эти процессы, потери белка нужно ежедневно восполнять. Он в отличие от жиров и углеводов не накапливается и не синтезируется в организме из других пищевых веществ, то есть получить белок можно только с едой.
Си́нтез — процесс соединения или объединения ранее разрозненных вещей или понятий в целое или набор.
Пластический обмен (биосинтез) – это когда из простых веществ с затратой энергии образуются (синтезируются) более сложные.
этап актуализации и пробного учебного действия Каким образом в клетке происходит процесс обновления белка или синтеза белка?
Какой белок нужен клетке?
Где находится (хранится) информация о белках клетки?
Ответы учащихся
Наследственная (генетическая) информация – это информация о первичной структуре всех белков того или иного организма. Именно белки являются основой уникальности каждого вида живых организмов. Кроме того, особи одного и того же вида отличаются друг от друга рядом признаков. Индивидуальную неповторимость каждой особи также обеспечивают белки. Свойства белков определяются, прежде всего, их первичной структурой, т.е. последовательностью аминокислот. Информацию о первичной структуре всех белков организма содержат молекулы ДНК.
Участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного белка (либо тРНК, либо рРНК), получил название ген. Молекулы ДНК содержат четыре типа нуклеотидов, причём определённые сочетания нуклеотидов кодируют те или иные аминокислоты, входящие в состав белков. Система записи информации о первичной структуре белков в виде последовательности нуклеотидов получила название генетического кода.
этап выявления места и причины затруднения Ваше представление механизма синтеза белка в клетке.
Просмотр демонстрации «Синтез белка»
Предположения учащихся о механизме синтеза белка
Распознавание объектов участвующих в синтезе белка
Первичное построение механизма синтеза белка Использование мобильного приложения «айМолекула»
этап построения проекта выхода из затруднения Определение затруднений.
Классификация объектов, обозначение их функций: ядро, хромосомы, ДНК, пуриновые и пиримидиновые основания, виды РНК (и-РНТ, т-РНК, р-РНК, ген, кодон, генетический код, триплет, принцип комплементарности.Представление мини-схем, блоков, раскрывающих понятия.
Работа в группах. Представление классу обобщенной информации
Свойства генетического кода
Триплетность. Каждая аминокислота кодируется триплетом (кодоном) – сочетанием из трёх последовательно расположенных нуклеотидов.
Неперекрываемость. Один и тот же нуклеотид не может входить одновременно в состав двух соседних триплетов.
Однозначность. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.
Избыточность (вырожденность). Одна и та же аминокислота может кодироваться несколькими разными триплетами (от 2 до 6). Исключение составляют метионин и триптофан – каждая из этих аминокислот кодируется лишь одним триплетом.
Непрерывность. Между триплетами нет знаков препинания, то есть информация в пределах одного гена считывается непрерывно.
Универсальность. У всех живых организмов одним и тем же триплетам соответствуют одни и те же аминокислоты, что свидетельствует о единстве происхождения живых организмов.
Терминирующие кодоны. Роль стартового кодона АУГ
Терминирующие кодоны (стоп-кодоны) – это триплеты, которые не кодируют аминокислоты, а служат сигналами окончания синтеза белка. В иРНК терминирующими кодонами являются УАА, УАГ и УГА, в ДНК им соответствуют АТТ, АТЦ и АЦТ.
Правильное считывание генетического кода обеспечивается только в том случае, если оно начинается со строго определённого пункта. В молекуле иРНК считывание начинается с кодона АУГ, поэтому данный триплет называется стартовым (инициирующим).
этап реализации построенного проектаОписание механизма синтеза белка в клетке в виде схемы:
ДНК → иРНК → белок
транскрипция трансляция
Использование мобильного приложения «айМолекула»
Единственные молекулы, которые синтезируются под контролем генетического материала клетки, - это белки (если не считать РНК).
этап первичного закрепления с проговариванием во внешней речи Просмотр видеоролика «Синтез белка».
Работа в парах - комментирование этапов синтеза белка.
Рис 1.

Рис. Трансляция
Схема. Трансляция
Транскрипция - первый этап биосинтеза белка. Этот этап проходит в ядре клетки. По одной из нитей ДНК происходит строительство иРНК (или матричной, мРНК) по принципу комплементарности. Копируется только часть ДНК, содержащая информацию о нужном белке. Для транскрипции необходим особый фермент – РНК-полимераза. Двигаясь по цепи ДНК вдоль необходимого гена, РНК-полимераза подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в цепочку в виде молекулы иРНК. В конце гена или группы генов фермент встречает сигнал (также в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Готовая иРНК отходит от ДНК и направляется к месту синтеза белка.
В цитоплазме происходит завершающий процесс синтеза белка – трансляция. Это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Важную роль здесь играют тРНК. Каждая тРНК присоединяет определённую аминокислоту и транспортирует её к месту сборки полипептида в рибосоме. В молекуле тРНК есть два активных участка: триплет-антикодон на одном конце и акцепторный конец на другом. Антикодон считывает информацию с иРНК, акцепторный конец является посадочной площадкой для аминокислоты. 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 тРНК с затратой энергии АТФ.
Функционирование рибосомной системы начинается с взаимодействия иРНК с субъединицей рибосомы, к которой присоединяется инициаторная тРНК, всегда метиониновая (АУГ). Рибосомы имеют функциональный центр, в котором помещаются два триплета (ФЦР). Весь рибосомный комплекс начинает перемещаться вдоль иРНК. К ФЦР поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарен кодону иРНК, находящемуся в данном участке ФЦР. Между метионином и аминокислотой образуется пептидная связь, после чего метиониновая тРНК отсоединяется, а растущую цепь белка присоединяет вторая тРНК. После образования пептидной связи иРНК перемешается на один триплет ФЦР. Одновременно с этим рибосома целиком передвигается в направлении следующего кодона иРНК, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. В освободившийся участок приходит новая тРНК, связанная аминокислотой, которая шифруется очередным кодоном иРНК. Снова происходит образование пептидной связи, и белковая молекула удлиняется еще на одно звено. Трансляция идет до тех пор, пока в ФЦР не попадет стопкодон, являющийся «знаком препинания» между генами. На этом рост полипептидной цепи завершается.
Для увеличения эффективности функционирования иРНК 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.
этап самостоятельной работы с самопроверкой по эталону БЛОК 1
1. Синтез иРНК начинается с:
1) разъединения ДНК на две нити
2) взаимодействия фермента РНК — полимеразы и гена
3) удвоения гена
4) распада гена на нуклеотиды
2. Транскрипция — это процесс:
1) репликации ДНК 2) синтеза иРНК 3) синтеза белка
4) присоединения тРНК к аминокислоте
3. Матрицей для синтеза молекулы иРНК при транскрипции служит:
1) вся молекула ДНК
2) полностью одна из цепей молекулы ДНК
3) участок одной из цепей ДНК
4) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся молекула ДНК.
4. Транскрипция происходит:
1) в ядре 2) на рибосомах 3) в цитоплазме 4) на каналах гладкой ЭПС
5. Определи последовательность нуклеотидов иРНК, если известна
последовательность нуклеотидов ДНК
ДНК РНК
А – Т ?
Т – А ? Г - Ц ?
Ц – Г ?
Ц – Г ?
Г – Ц ?
БЛОК 2
Соотнесите вещества и структуры, участвующие в синтезе белка с их функциями.
ВЕЩЕСТВА И СТРУКТУРЫ ФУНКЦИИ
1) Участок ДНК
2) иРНК3) РНК — полимераза
4) Рибосома
5) Полисома6)АТФ
7) АминокислотаА) Переносит информацию на рибосомы
Б) Место синтеза белка
В) Фермент, обеспечивающий синтез иРНКГ) Источник энергии для реакций
Д) Мономер белка
Е) Ген, кодирующий информацию о белке
Ж) Место сборки одинаковых белков
Блок 1
1-2 2-2 3-3 4-1 5-АУГЦЦГ
Блок 2
1-Е 2-А 3-В 4-Б 5-Ж 6-Г 7-Д
этап включения в систему знаний и повторения
Вам представлена таблица иллюстрирующая синтез белка, составьте аналогичную модель используя таблицу генетического кода.

этап рефлексии учебной деятельности на уроке Как Вы считаете, полученные на уроке знания вам пригодятся в будущем, если да, то в чем?
Что важного для себя вы узнали сегодня?
Какие задания тебе было трудно выполнить?
Какая информация для тебя была новой и была ли она интересной?
Кто из сверстников сегодня был лучшим и почему?
Тебе трудно будет выполнить домашнее задание? Можно написать отзыв по предложенным вопросам рефлексии.