Конспект урока по биологии 10 класс на тему Биосинтез белка

Урок биологии по теме "Биосинтез белка"
Цели урока:
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;
коррегировать и развивать логическое мышление учащихся.
Методическое обеспечение:
таблицы по общей биологии “Строение живой клетки,
дидактический материал для проведения групповой работы,
приложение: презентация см. Приложение1> 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.
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.)
На экране выстраиваем схему:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
<Рисунок1>
– 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.
(Приложение. Слайд 3.)
III. Тема урока: “Биосинтез белка”.
Изучение нового материала.
1. Постановка проблемы
– Что позволяет постоянно пополнять уровень белков в организме без ухудшения их свойств?
Групповая работа.
Задание. Сопоставьте три факта:
А). Молекулы белков (например, гемоглобина) в клетке расщепляются, разрушаются (диссимиляция) и заменяются новыми молекулами того же белка.
Б). Молекулы белка не обладают свойствами редупликации, как нуклеи-новые кислоты, поэтому из одной молекулы белка не могут создаваться две, как это происходит с ДНК.
В). Несмотря на это, вновь синтезируемые в клетке тысячи молекул одного вида белка являются точными копиями разрушенных (по структуре, свойствам и функциям).
Как, по вашему мнению, происходит синтез большого количества одинаковых молекул одного и того же белка, хотя редупликацией белок не обладает?
Предполагаемый ответ:
Синтезируемые в клетке тысячи молекул одного вида белка являются точными копиями разрушенных (по структуре, свойствам и функциям).
Известно, что они не могут создаваться путем редупликации, как это происходит с ДНК. Но синтез большого числа одинаковых молекул возможен, так как молекулы ДНК являются носителями наследственной информации, то есть в них записана информация о всех белках клетки и организма в целом.
(Приложение. Слайд 4.)
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
<Рисунок 2>
– Да, в организме (клетке) существует единая белоксинтезирующая система. В нее входит система нуклеиновых кислот, состоящая из ДНК и РНК, рибосомы и ферменты. Причем информация о белках, заключенная в молекулах ДНК, вначале переносится на u-РНК; которая затем програм-мирует синтез белков клетки.
([ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. 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.)
Комментарии учителя.
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.
(Приложение. Слайд 12)
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.
С какой же скоростью осуществляются реакции синтеза белков?
4. Решение задачи
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.
- Инсулин является первым белком, синтезированным искусственно. Но для этого потребовалось провести около 5000 операций, над которыми трудились 10 человек в течение 3 лет.
IV. Общие выводы по теме “Биосинтез белка”
V. Закрепление
(Приложение. Слайд 13,14,15,16
Тест-задание.
VI. Домашнее задание
1. Учебник “Общая биология” под ред. академика Д.К.Беляева, параграф 15
2. Подготовить сообщение: “Геномика – что это за наука?”
VII. Итог
<Приложение 1>
Литература:
Д.К.Беляев, Г.М.Дымщиц, А.О.Рувинский. “Общая биология. Учебник 10-11 классы”- М. “Просвещение”. 2010.
Большой справочник для поступающих в вузы. – М. Дрофа. 2011.
О.А.Пепеляева, И.В.Сунцова. Поурочные разработки по общей биологии.- М.ВАКО. 2010.
ЕГЭ Биология. Контрольные измерительные материалы 2006-2007. – М. Просвещение. 2007.

Заголовок 115