Цель: Изучить суть пластического обмена веществ, процесса биосинтеза, его значение.
Задачи:
Образовательные:
- Рассмотреть понятия «обмен веществ», «ген», «код», «процесс сборки молекулы белка»;
- Объяснять сущность матричных реакций;
- Сформировать представления об основных процессах метаболизма;
- Развить навыки решения поисковых задач.
Развивающие:
- Формировать умения и навыки, выделять главное, сравнивать, анализировать, формировать навыки.
Тип урока: комбинированный, первичного закрепления.
Метод проведения: частично-поисковый, с элементами беседы.
Требования:
- согласно программы.
- иметь представления о процессе биосинтеза белка.
- знать: определение «обмена веществ», пластический обмен»,триплет, транскрипция, трансляция, матричный синтез.
- уметь: объяснять процесс обмена веществ, этапы биосинтеза белка, связывать со строением ДНК, РНК, нуклеотиды.
Межпредметные связи: химия.
Внутридисциплинарные связи: цитология, генетика.
Обеспечение занятия:
- Наглядные пособия: таблицы «Биосинтез белка»;
- Раздаточный материал;
- Мультимедийное сопровождение.
План:
I. Организационный момент
II. Проверка знаний учащихся:
Метод: фронтальный опрос, игра «Лото».
III. Изучение новой темы
- Мотивация учебной деятельности (сообщение темы, цели, задачи, использование в дальнейшей деятельности)
- Изложение нового материала.
- Понятие о биосинтезе белков.
- Этапы биосинтеза.
- Решение обучающих задач.
IV. Закрепление материала.
V. Подведение итогов урока.
VI. Домашнее задание.
Ход урока
I. Организационный момент
- Приветствие, подготовка аудитории к работе;
- Наличие учащихся.
II. Проверка знаний учащихся:
Разминка по теме «Органоиды»
- Система мембран, разделяющих клетку на отдельные отсеки, в которых протекают реакции обменных процессов – это..
- Внутренняя мембранная структура хлоропластов –..
- Структура обеспечивающая движение клетки –…
- Клеточная структура, содержащая генетический материал в форме ДНК– …
- Двумембранная органелла клетки, в которых идет запасание энергии в форме АТФ…
- Складки мембраны митохондрии, увеличивающие общую площадь поверхности..
- Основное вещество клетки, в котором находится все органоиды..
- Полые цилиндры, состоящие из микротрубочек и участвующие в делении клетки – это…
Игра «Лото» по теме «Генетический код»
Для проведения игры каждому ученику выдается с терминами, всего два варианта. Термины – ответы на игровых полях:
1 вариант
Хроматин |
Белок |
Генетический код |
Аденин, гуанин, цитозин, тимин |
Полипептид |
И РНК |
Хромосомы |
Денатурация |
Анаболизм |
2 вариант
|
Глобула |
РНК |
Аминокислоты |
Т РНК |
Рибосомы |
Репликация |
Стоп-кодон |
Ген |
метаболизм |
Для заполнения игрового поля ученикам выдаются разноцветные кружки (синий, красный, зеленый) соответствующих размеров. Задавая вопрос, учитель оговаривает, кружком какого цвета следует закрыть ответ. В случае правильного выполнения на игровом поле появляется определенный цветной орнамент – это значительно облегчает проверку. В ходе игры, ученики достают из конверта, заранее заготовленные вопросы и найдя в своей таблице ответ, закрывает его кружком. Если вся карточка оказывается заполнена правильно – ученику выставляется оценка «5», если один ответ не верен, оценка «4».
Вопросы:
- Важнейший компонент живой клетки, составляющую большую часть массы клетки (белок) – синий;
- Содержит информацию о строении белка в клетке (хромосомы) – синий;
- Участок молекулы ДНК, глее закодирована информация о строении белка (ген) – зеленый;
- Цепочка, состоящая из последовательности нуклеотидов, содержащая только уроцил (РНК) – синий;
- Система записей наследственной информации в молекуле нуклеиновой кислоты (генетический код) – зеленый;
- Основные мономеры, входящие в молекулу ДНК, состоящие из азотистых оснований (А, Г, Т, Ц)– синий;
- Основные мономеры белков (аминокислоты) – красный;
- Как называются бессмысленные триплеты, не кодирующие аминокислоты (стоп-кодон) – красный;
- Разновидность нуклеиновой кислоты, обеспечивающую транспортную функцию (ТРНК) – синий ;
- Комплекс ДНК с белком (хроматин) – красный;
- Процесс раскручивания спирали ДНК (репликация) – зеленый;
- Процесс разрушения структуры белка называют (денатурацией) – красный;
- Разновидность РНК, служащей матрицей при сборке белковой молекулы (ИРНК) – красный;
- Место сборки белка (рибосомы) – красный;
- Все белковые молекулы называют (полипептидами) – красный;
- Белковая молекула, свернутая в клубок, называется…(глобула) – синий;
- Совокупность всех ферментативных реакций клетки, связанных между собой, и с внешней средой обменом веществ, называют… (метаболизмом) – зеленый;
- Реакция биологически высокомолекулярных веществ из простых, протекающих с поглощением энергии, называют ... (анаболизмом или пластическим обменом).
III. Изучение новой темы
Учитель: Активизация знаний. Сегодня на уроке, мы будем говорить о пластическом обмене. Выясним, как происходит биосинтез белка. А белки представляют биополимерные цепи. Участок молекулы ДНК (ген) служит матрицей для синтеза одной цепи белка.
К примеру, любая книга издается определенным тиражом в несколько тысяч экземпляров, которые совершенно одинаковы, т.к опечатаны из одного шаблона – типографской матрицей. Если бы в матрице были бы допущены ошибки, то анна была бы воспроизведена во всех экземплярах.
В клетке живых организмов, роль матрицы выполняет молекула ДНК. Биосинтез белков происходит на рибосомах – это особые органеллы клетки, которые находятся в цитоплазме.
Работа с опорным конспектом.
Обмен веществ – это метаболизм
| Метаболизм – совокупность всех ферментативных реакций клетки, связанных между собой и с внешней средой, состоящий из пластического и энергетического обмена | |
Пластический обмен веществ (анаболизм) – реакции биологического синтеза, из простых, протекающий с поглощением энергии. |
Энергетический обмен – совокупность реакций расщепления высокомолекулярных веществ, протекающих с выделением энергии. |
Организация работы с терминами и понятиями.
Рис.1. Органоиды клетки.
А) Пользуясь учебником, из текста, выпишите все органические вещества, которые принимают участие в биосинтезе белка.
Б) Выпишите все органеллы клетки, которые участвуют в биосинтезе белка.
В) Пользуясь таб. 1 (см. Приложение 1) «Строение нуклеотидов, кодирующих информацию в генах и геномах». Назовите характерные признаки строения генома.
Г) Пользуясь рисунком, раскройте понятие принципа комплементарности.
Рис.2. Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК.
Работа по рисункам и таблицам, показ на слайдах.
Учитель: Биосинтез белка – это пластический обмен, он состоит ид двух этапах:
- Просмотр анимации о этапах синтеза белка на рибосомах.
- Анимация «Транскрипция», обобщение.
1) Транскрипциия (переписывание) – биосинтез молекул РНК, осуществляется на молекулах ДНК по принципу матричного синтеза. При помощи ферментов РНК – полимеразы на соответствующих участках молекулы ДНК синтезируются все виды РНК. Затем и РНК и т РНК выходят в цитоплазму, р РНК встраивается в субъединицах рибосом, которые так же выходят в цитоплазму.
2) Анимация (трансляция)
Транскрипция – синтез полипептидных цепей белков на матрице т РНК, согласно генетическому колу, осуществляющий в рибосомах. Транскрипция начинается со стартового кодона – АУГ. Отсюда рибосома прерывисто, триплет за триплетом, движется вдоль молекулы и РНК, что сопровождается ростом полипептидной цепочки. Число аминокислот равно числу триплетов и РНК. Полипептидная цепочка удлиняется до тех пор, пока не закончится трансляция, и рибосома не дойдет до одного из колонов. После этого синтез белка прекращается .на одной из и РНК, может размещается одновременно несколько рибосом.
Рис.3. Копирование информации на молекуле ДНК и образование и РНК.
Учитель: Рассмотрите рис.16 стр. и составьте общую схему биосинтеза белка. Дайте определение понятиям: «транскрипция», «трансляция», «биосинтез».
(Один ученик у доски выполняет задание), проверку проводят путем показа слайда схемы и дополнительного пояснения учителя.
Схема.
Решение поисковых обучающих задач.
К доске вызываются 3 учащихся для выполнения задач по карточкам.
Задача 1. В искусственных условиях (вне клетки), удается синтезировать белок, используя для этого готовые, взятые из клеток различных организмов комплексы (и РНК, рибосомы, аминокислоты, АТФ, ферменты). Какой – овечий или кроличий белок будет синтезироваться, если для искусственного синтеза, взять рибосомы кролика, а и РНК, из клеток овцы? Почему получен этот ответ?
Дано:
Компоненты и РНК из клеток овцы
Рибосомы – кролика
Решение:
- Синтез происходит на рибосомах.
- Информацию несет и РНК о структуре белка
- Все комплексы имеются для сборки.
Ответ: будет синтезироваться белок овцы, т.к информацию несет и РНК овцы.
Задача 2. Часть матричной нити молекулы ДНК, состоит из нуклеотидов А-Т-Т-Ц-Ц-Т-Т-А-А-Т-А-Ц-Г. Каков будет порядок нуклеотидов комплексе молекулы РНК?
Решение: А-Т-Т-Ц-Ц-Т-Т-А-А-Т-А-Ц-Г
У-А-А-Т-Г-Ц-А-У-У-У-Г-Ц
Задача 3. Считается, что средний молекулярный вес аминокислоты равен 110, а нуклеотида 300.Объяните что тяжелее: молекула белка или его ген?
Дано:
Ср. мол. масса аминокислоты –110
Нуклеотида – 300
Что тяжелее, молекула белка или его ген?
Решение:
- Ген – это участок молекулы ДНК.
- Он кодирует первичную структуру полипептид.
- Аминокислоты кодируются тремя нуклеотидами.
- и РНК имеет молекулярный вес – 900.
- Участок ДНК участвует в синтезе аминокислот. За счет двойной спирали, еще в два раза тяжелее.
Ответ: Молекулярная масса гена будет равняется 1800, что намного тяжелее чем аминокислота.
Задача 4. Сколько содержится аденина, гуанина, цитозина, во фрагменте ДНК, если обнаружено 600 тиминов, который составляет 20% от общего числа нуклеотидов в данной фрагменте молекулы ДНК.
Дано:
Тимин – 600
Сколько А, Г, Ц – ?
Решение:
- Остаточный процент нуклеотидного состава 100 – 20% равняется 80%.
- Количество Т-А.
- Количество А и Ц , составит : 80-20% равняется 60%.
- Так как А и Ц поровну, тогда 60 делим пополам, что составит по 30%.
- А в 10% составляет30 нуклеотидов, тогда 30% составит 900 нуклеотидов.
Ответ: А и Т составит по 20%, 600 нуклеотидов, а А-Ц составит по 30%, всего 900 нуклеотидов.
IV. Закрепление материала.
Беседа по вопросам:
- Что происходит в ядре клетки
- Что происходит в цитоплазме клетки?
- Что происходит на рибосоме?
- Что такое генетический код?
- Какую структуру имеет полипептидная цепочка, отделяющая от матрицы, молекулы РНК?
- Какова Роль ферментов в процессе биосинтеза?
V. Подведение итогов урока.
– Оценить степень реализации поставленных задач на занятии целей.
– Оценить работу учеников во время занятия.
VI. Домашнее задание:
Изучить параграф 16, вопросы, подготовится к тесту. Решение задач.
1. При исследовании свойств ДНК ученые обнаружили что молекула обладает тепловой неустойчивостью она разрушается даже при нормальной для организма температуре. Каким образом целостность ДНК сохраняется в организме? Используйте алгоритм системного анализа,
А. составьте подробную схему системы, в которой возникла проблема.
Б. определите проблемный элемент и укажите функцию. Которую необходимо выполнить для решения проблемы.
В. Для получения необходимой информации измените:
- структуру и состав вещества проблемного элемента;
- форму и размеры проблемного элемента и системы;
- расположение проблемного элемента в системе;
- стадии развития проблемного элемента;
- внесите в систему элементы из других систем и организуйте их взаимодействие с проблемным.
2. Ученые доказали, что в аминокислотной последовательности белков имеет отношение только 10% ДНК. Как вы думаете, какие функции выполняют остальные 90% ДНК?
3. Известно, что у представителей различных видов организмов встречаются белки со сходной первичной структурой. Предложите объяснение этому факту.
Использованая литература:
- Бухвалов В.А. Общая методика развивающего образования.– Рига: Педагогический центр «Эксперимент», 2003 – 126 с.
- Бухвалов В.А, Мурашковский Ю.С. Изобретаем черепаху: как применить ТРИЗ в школьном курсе биологии. Книга для учителей и учащихся – Рига, «Эксперимент», 1993.