"Нуклеиновые кислоты". 10-й класс

Цели и задачи: сформировать знания о структуре и функциях нуклеиновых кислот; развивать у учащихся умения работать с учебником, схемами; научить схематически отображать процессы синтеза.

Оборудование: таблицы «Строение нуклеиновых кислот, муляж молекулы ДНК, таблица кода ДНК.

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: Лекция.

План урока:

1. История изучения нуклеиновых кислот.
2. Строение и функции.
1. Состав, нуклеотиды.
2. Принцип комплементарности.
3. Структура ДНК.
4. Функции.
3. Репликация ДНК.

Ход урока

Изучение нового материала

1. История изучения нуклеиновых кислот

Сегодня почти каждый знает, что такое ДНК и зачем она нужна, но так было, естественно не всегда. Люди, изучая наследование признаков, не знали, какое именно вещество несет информацию.

Впервые ДНК была выделена в 1869 году Фридрихом Мишером, но этому веществу не было придано должного значения. В 1928 году Грифитс проводил опыты на пневмококке и пришел к странным выводам: он обнаружил, что непатогенных бактерий можно превратить в патогенных посредством введения какого-то вещества, которое содержится в клетках и его можно оттуда извлечь. Решение этому курьезу было найдено только через 15 лет.

В то время, когда на планете бушевала вторая мировая война, и на полях ее сражений решались судьбы человеческой цивилизации, в тиши лабораторий Эвери и Мак Карти решали судьбу самого человечества. Естественно, они об этом даже не подозревали. Но именно ими тогда было показано, что полимерными молекулами дезоксирибонуклеиновой кислоты, т. е. химически очищенным веществом, впервые полученным еще в конце прошлого столетия Мишером, можно передавать наследственные признаки. Вещество является материальным носителем наследственности!!!

Тогда это было сделано на микроорганизмах. Но иллюзий, что такое возможно только для них, уже не питал никто. И когда Уотсон и Крик выбрали для расшифровки пространственной структуры именно ДНК – они знали что делали.

В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик создали пространственную модель молекулы ДНК (показать модель). За эту самую модель они получили Нобелевскую премию. В чем важность этого открытия и что оно за собой повлекло?

2. Строение ДНК.

1) Биологическая роль нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах. Открыты они в 1869 г. швейцарским химиком И.-Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов. В природе существуют 2 вида нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Содержатся нуклеиновые кислоты в ядре, рибосомах, пластидах и митохондриях.

2) Строение нуклеиновых кислот. ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота. Молекула ДНК представляет собой двухцепочечную спираль, закрученную вокруг своей оси. ДНК – полимер, мономерами являются нуклеотиды. Нуклеотид состоит из 3х компонентов: азотистого основания, пятиатомного сахара – дезоксирибозы, остатка фосфорной кислоты. Нуклеотиды 4х видов, отличаются азотистыми основаниями.

 Соединены нуклеотиды в одной цепи через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего нуклеотида прочной ковалентной связью. В двойную цепь нуклеотиды соединены комплементарно через азотистые основания водородными связями: Г≡Ц, А=Т. Согласно принципу комплементарности можно восстановить недостающую цепь ДНК.

…А – Г – Ц – Т – Т – Ц – Г – Г – А – Г -…

Нуклеотидный состав ДНК в 1905 г. впервые количественно проанализировал американский биолог Эдвин Чаргафф. Он обнаружил, что число пуриновых оснований всегда равно числу пиримидиновых. Количество аденина = количеству тимина, гуанина = цитозину. Это правило Чаргаффа. Нуклеотиды расположены на расстоянии 0,34 нм и масса одного нуклеотида равна 345. Это величины постоянные.

3) Синтез ДНК. Перед делением клетки (в интерфазе) происходит синтез молекулы ДНК под действием фермента дезоксирибонуклеазы. Фермент разрывает двойную цепь, и спираль раскручивается. Каждая отдельная цепь собирает новую молекулу ДНК. Этот процесс называется редупликация ДНК.

Выводы

• Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК
• ДНК – полимер. Мономер – нуклеотид.
• Молекулы ДНК обладают видовой специфичностью.
• Молекула ДНК – двойная спираль, поддерживается водородными связями.
• Цепи ДНК строятся по принципу комплиментарности.
• Содержание ДНК в клетке постояннно.
• Функция ДНК – хранение и передача наследственной информации.

Генетический код

• Наследственная информация записана в молекулах НК в виде последовательности нуклеотидов. Определенные участки молекулы ДНК и РНК (у вирусов и фагов) содержат информацию о первичной структуре одного белка и называются генами.
• 1 ген = 1 молекула белка
• Поэтому наследственную информацию, которую содержат ДНК называют генетической

Свойства генетического кода:

• Универсальность
• Дискретность (кодовые триплеты считываются с молекулы РНК целиком)
• Специфичность (кодон кодирует только АК)
• Избыточность кода (несколько)

Хромосомы эукариот представляют собой линейную молекулу ДНК. Эукариотическая ДНК обматывает белковые частицы – гистоны, располагающиеся вдоль ДНК.

Через определённые интервалы образуя хроматин- это волокно из которого состоят хромосомы.

Комплексы участков ДНК и гистонов называются нуклеосомами.

Итог урока

Закрепление . Задача. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22% от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Определить: а) сколько содержится других нуклеотидов (по отдельности) в этой молекуле ДНК? б) Какова длина ДНК?

Ответ: А = Т = 1120, Г=Ц =880. Длина ДНК = 680 нм.

Тест

Домашнее задание

Параграф 3.2.4. до РНК

Решить задачу: Определите % аденина в молекуле ДНК, если известно, что гуанина 35%

Приложение.