Уроки Биологии в 10(11) классе развернутое планирование

ТРАНСЛЯЦИЯ - ОБМЕН ВЕЩЕСТВ - КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО

Задачи. Сформировать знания о строении и функциях тРНК; о работе рибосомы во время синтеза полипептидной цепочки, о структурах и компонентах, необходимых для трансляции.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма, возможно использование фрагмента кинофильма «Биосинтез белков».

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 минут

1. Код триплетен и однозначен. Как вы понимаете эти свойства?

2 Код вырожден, универсален и неперекрываем. Как вы понимаете эти свойства?

3. Как происходит транскрипция у эукариот?

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью кодограммы.

Транспортные РНК. Для транспорта аминокислот к рибосомам используются транспортные РНК, тРНК. В клетке их более 30 видов, длина тРНК от 76 до 85 нуклеотидных остатков, они имеют третичную структуру за счет спаривания комплементарных нуклеотидов и по форме напоминают лист клевера. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. На верхушке антикодоновой петли каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный кодовому триплету определенной аминокислоты, а акцепторный участок на 3'-конце способен с помощью фермента аминоацил-тРНК-сиптетазы присоединить именно эту аминокислоту (с затратой АТФ). Таким образом, у каждой аминокислоты есть свои тРНК и свои ферменты, присоединяющие аминокислоту к тРНК.

Двадцать видов аминокислот кодируются 61 кодоном, теоретически может иметься 61 вид тРНК с соответствующими антикодонами. Но кодируемых аминокислот всего 20 видов, значит, у одной аминокислоты может быть несколько тРНК. Установлено существование нескольких тРНК, способных связываться с одним и тем же кодоном (последний нуклеотид в антикодоне тРНК не всегда важен), поэтому обнаружено всего более 30 различных тРНК.

Трансляция. Трансляция — процесс образования полипептидной цепи на матрице иРНК, или преобразование информации, закодированной в виде последовательности нуклеотидов иРНК, в последовательность аминокислот в полипептиде. Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме или на шероховатой эндоплазматической сети. В цитоплазме синтезируются белки для собственных нужд клетки, белки, синтезируемые на ЭПС, транспортируются по ее каналам в комплекс Гольджи и выводятся из клетки.

Органоиды, отвечающие за синтез белков в клетке, — рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах — митохондриях и пластидах (70S рибосомы) и в цитоплазме: в свободном виде и на мембранах эндоплазматической сети (80S рибосомы). Малая субчастица рибосомы отвечает за генетические, декодирующие функции; большая — за биохимические, ферментативные.

В малой субъединице рибосомы различают функциональный центр (ФЦР) с двумя участками — пептидильным (P-участок) и аминоацильным (A-участок). В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов иРНК, три в пептидильном и три в аминоацильном участках.

Синтез белка начинается с того момента, когда к 5'-концу иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в P-участок которой заходит метионииовая тРНК с аминокислотой метионин. Любая полипептидная цепь на N-конце сначала имеет метионин, который в дальнейшем чаще всего отщепляется. Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты.

Затем происходит присоединение большой субчастицы рибосомы, и в A-участок поступает вторая гРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодоном иРНК, находящимся в А-участке.

Пептидилтрансферазный центр большой субчастицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза ГТФ.

Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома передвигается на следующий кодовый триплет иРНК, который оказывается в A-участке рибосомы, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. На один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ Затем все повторяется, образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами

Трансляция идет до тех пор, пока в A-участок не попадает стоп-кодон (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения, белковая цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субчастиц рибосомы.

Многие белки синтезируются в виде предшественников, содержащих ЛП — лидерную последовательность (15 — 25 аминокислотных остатков на N-конце, «паспорт белка») ЛП определяют места назначения белков, «направление» белка (в ядро, в митохондрию, в пластиды, в комплекс Гольджи). Затем протеолитические ферменты отщепляют ЛП.

Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5—6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоя щей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут. Первым белком, синтезированным искусственно, был инсулин, состоящий из 51 аминокислотного остатка. Потребовалось провести 5000 операций, в работе принимали участие 10 человек в течение трех лет.

Таким образом, для трансляции необходимы: 1 — иРНК. кодирующая последовательность аминокислот в полипептиде; 2 — рибосомы, декодирующие иРНК и образующие полипептид, 3 — тРНК транспортирующие аминокислоты в рибосомы; 4 — энергия в форме АТФ и ГТФ для присоединения аминокислот к рибосоме и для работы рибосомы; 5 - аминокислоты, строительный материал; 6 — ферменты (аминоацил-гРНК-синтетазы и др.).

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Трансляция. § 10—15, рефераты

Что необходимо?

Трансляция?

1. иРНК, кодирует последовательность аминокислот.

2. Рибосомы, образуют полипептид.

3. Свободные аминокислоты (20 видов).

4. Ферменты.

5. Источник Q (АТФ, ГТФ).

6. тРНК. Строение тРНК?

Кодону иРНК соответствует антикодон тРНК, ферменты аминоацил-тРНК-синтетазы за счет АТФ присоединяют к акцепторному участку на 3'-конце соответствующую аминокислоту.

Аминокислот 20, их кодируют 61 кодон, теоретически может быть 61 тРНК, известно более 30.

Как происходит?

Три стадии — инициация, элонгация и терминация.

Инициация. На 5’-конец иРНК присоединяется малая субчастица, в P-участок которой заходит инициаторная тРНК, всегда метиониновая.

Элонгация. Происходит присоединение большой субчастицы рибосомы. В A-участок поступает тРНК, чей антикодон комплементарен кодону иРНК. Образуется дипептид, рибосома переходит на следующий кодон, который оказывается в A-участке, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. Энергия для элонгации поставляется за счет гидролиза ГТФ. На один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ.

Терминация. Когда стоп-кодон попадает в А-участок, белковая цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация субчастиц рибосомы.

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Что такое транскрипция?

2. Что может быть закодировано на ДНК?

3. Сколько различных аминокислот закодировано на ДНК эукариот кодовыми триплетами?

4. Сколько кодовых триплетов кодируют все многообразие аминокислот, входящих в состав белков?

5. Что является матрицей при транскрипции?

6. Что необходимо для транскрипции?

7. Участок молекулы ДНК, с которого происходит транскрипция, содержит 30 000 нуклеотидов. Сколько нуклеотидов потребуется для транскрипции?

8. В каком направлении двигается РНК-полимераза при транскрипции?

9. В каком направлении присоединяются новые нуклеотиды иРНК при удлинении иРНК?

10. Запишите основные свойства генетического кода.

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 13. «Код ДНК. Транскрипция»

Тест 1. Что такое транскрипция?

1. Удвоение ДНК.

2. Синтез иРНК на ДНК.

3. Синтез полипептидной цепочки на иРНК.

4. Синтез иРНК, затем синтез на ней полипептидной цепочки.

**Тест 2. В каких органоидах клетки происходит транскрипция?

1. В ядре.

2. В митохондриях.

3. В пластидах.

4. В лизосомах

5. В комплексе Гольджи.

6. В рибосомах.

7. В ЭПС.

8. Во включениях.

**Тест 3. Что может быть закодировано на ДНК?

1. Полипептиды.

2. Полисахариды.

3. Жиры.

4. тРНК.

5. рРНК.

6. Олигосахариды.

7. Моносахариды.

8. Жирные кислоты.

Тест 4. Сколько различных аминокислот закодировано на ДНК эукариот кодовыми триплетами?

1. 10.

2. 20.

3. 26.

4. 170.

Тест 5. Сколько кодовых триплетов кодируют все многообразие аминокислот, входящих в состав белков?

1. 20.

2. 64.

3. 61.

4. 26.

Тест 6. Что является матрицей при транскрипции?

1. Кодирующая цепь ДНК.

2. Ген состоит из двух цепей, обе цепи ДНК гена могут быть матрицами.

3. иРНК.

4. Некодирующая цепь ДНК.

*Тест 7. Что необходимо для транскрипции?

1. АТФ.

2. УТФ.

3. ГТФ.

4. ЦТФ.

5. ТТФ.

6. Кодирующая цепь ДНК.

7. Рибосомы.

8. РНК-полимераза.

Тест 8. Участок молекулы ДНК, с которого происходит транскрипция, содержит 30 000 нуклеотидов (обе цепи). Сколько нуклеотидов потребуется для транскрипции?

1. 30 000.

2. 15 000.

3. 60 000.

4. 10 000.

Тест 9. В каком направлении двигается РНК-полимераза при транскрипции?

1. От 5-конца к 3'-концу.

2. От 3'-конца к 5'-концу

3. Не имеет значения.

4. Зависит от фермента.

Тест 10. В каком направлении присоединяются новые нуклеотиды иРНК при удлинении иРНК?

1. От 5'-конца к 3'-концу.

2. От 3'-конца к 5'-концу.

3. Не имеет значения.

4. Зависит от фермента.

Тест 11. Какое свойство генетического кода называется триплетностью?

1. Одну аминокислоту кодируют не один, не два, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.