Тема урока: «Синтез белка в клетке

Тема урока: «Синтез белка в клетке.

Цель урока: Создание условий для усвоения темы урока и формирования познавательного интереса к предмету.  Задачи урока:

1.Образовательные:

Расширить знания учащихся о специализации различных веществ и структур клетки в процессе биосинтеза белка. Познакомить с молекулярными основами передачи и реализации наследственной информации и роли нуклеиновых кислот и белков в этих процессах.

2. Воспитательные:

Формировать познавательный интерес к предмету через использование технологии развития интеллектуально-информационной компетентности.

  Воспитывать у учащихся корректного отношения к мнению  одноклассников

3. Развивающие:

Развивать поисково-информационные умения. Развивать учебно-организационные умения: организовывать себя на выполнение поставленной задачи, осуществлять самоконтроль и самоанализ учебной деятельности; Продолжить развитие учебно-интеллектуальных умений: систематизировать, выделять главное и существенное, устанавливать причинно-следственные связи; Продолжить развитие учебно-познавательных умений: сравнивать процессы трансляции и транскрипции, высказывать свою точку, зрения решения биологических задач, имеющих математическую или логическую основу (перекодировка из одной знаковой системы в другую, расчётные задачи); высказывать тезисы, пользоваться предметным языком. Продолжить формирование умений по выполнению тестов заданий ЕГЭ.

Учитель. белки недолговечны, время их существования ограничено. Молекулы белка постоянно денатурируют и приходят в негодность в процессе жизнедеятельности.  Проблема.  Как пополняются запасы белков в клетке.  Учитель. Сравним процесс синтеза белка  с более известным процессом - строительство дома.

« Строительство белка»

1 Выбор площадки - цитоплазма

2 План - молекула ДНК 

3 Строительные материалы – транспортные  РНК с аминокислотами. 

4 Строители - рибосомы.

5 Материальное обеспечение – молекулы АТФ

Синтез белка - это процесс, в результате которого обеспечивается выполнение функции ДНК: реализации наследственной информации в конкретный признак живого организма. Белки являются определяющими молекулами в становлении любого признака организма. Поэтому наследственная, или генетическая информация и есть, по сути, информация о том, где, сколько, когда и какой белок синтезируется.

Учитель. Биосинтез белка –пластический обмен ( анаболизм) осуществляется по схеме:

ДНК(транскрипция)---------------- РНК-(трансляция)--------------------белок.

Этапы синтеза белка.

Существует 20 незаменимых аминокислот и всего 4 вида нуклеотидов в составе ДНК (А, Т,Г, Ц)

Каждой аминокислоте в полипептидной цепочке соответствует комбинация из трех нуклеотидов в молекуле ДНК – триплет. Зависимость между триплетами нуклеотидов и аминокислотами – генетический код

Свойства генетического кода.

1. Триплетность: каждая аминокислота кодируется триплетом (кодоном) нуклеотидов.

2. Однозначность: кодовый триплет соответствует только одной аминокислоте.

3. Вырожденность (избыточность): одну аминокислоту могут кодировать несколько кодонов.

4. Универсальность: генетический код одинаков, одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли.

5. Неперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов (жил был кот тих был сер мил мне тот кот).

6. Из 63 кодовых триплетов 61 кодон - кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 – бессмысленные, не кодируют аминокислоты, терминирующие синтез полипептида при работе рибосомы (УАА, УГА, УАГ). Кроме того, есть кодон – инициатор (метиониновый), с которого начинается синтез любого полипептида.

Этапы синтеза белка.

Первый этап – транскрипция (буквально — "пере­писывание") – происходит в ядре клетки. С ДНК, которая служит «матрицей» в синтезе белка, соединяется фермент РНК – полимераза. Продвигаясь по двойной спирали ДНК, фермент РНК – полимераза раскручивает нити ДНК. Мономерные молекулы, — нуклеотиды— в соответствии с принципом комплементар­ности, располагаются и фиксируются на матрице в строго определенном порядке. Затем происходит соединение мономерных звеньев в полимерную цепь, в виде и-РНК. Через поры в ядерной оболочке и-РНК выходит в цитоплазму клетки.

Переписывание информации с ДНК на молекулу  и - РНК – транскрипция.

А –Ц –А –А –А –А –А-Т –А

/  /  /  /  /  /  /  /  /

Т – Г –Т – Т – Т –Т –Т - А-Т  и-РНК  Т-Г - Т - Т –Т –Т-Т - А - Т 

Второй  этап - трансляция.

Трансляция, или перевод генетической информации в структуру белка. Образовавшаяся иРНК выходит через поры в ядерной оболочке и вступает в контакт с многочисленными рибосомами.

Рибосома прерывисто скользит по иРНК, как по матрице, и в строгом соответствии с последовательностью расположения ее нуклеотидов выстраивает определенные аминокислоты в длинную полимерную цепь белка.

Аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью транспортных РНК (тРНК), которые находятся в цитоплазме.

Для каждой аминокислоты требуется своя тРНК, комплементраная определенному участку иРНК. Такой участок иРНК представлен триплетом – сочетанием трех нуклеотидов, называемым кодоном. В свою очередь, и каждая аминокислота, входящая в белок, тоже закодирована определенным сочетанием трех нуклеотидов тРНК (антикодоном), по которым они и находят друг друга.

Вдоль молекулы иРНК движется сразу несколько рибосом (такая структура называется полисомой), при этом одновременно синтезируется несколько молекул белка

Второй этап синтеза белка - трансляция (лат. "передача") - происходит на рибосомах. Рибосома работает как станок с программным управлением: в качестве программы выступает и –РНК. Роль «заготовок» выполняют аминокислоты, с помощью ферментов – кодаз присоединённые к т-РНК. Энергия к такому «станку» подаётся в виде молекул ……. (АТФ), содержащие макроэнергетические связи. В рибосоме происходит последовательное соединение каждого кодона с антикодоном на т – РНК.

Так как одновременно на одной рибосоме помещается три кодона, то три т-РНК, оказавшись рядом, выстраивают аминокислоты, которые они «тащат» за собой, в том порядке, в котором идут кодирующие их тройки нуклеотидов на и-РНК. Аминокислоты располагаются у активного центра большой субъединицы рибосомы, и с помощью ферментов– синтетаз между ними устанавливается пептид­ная связь.

Продвигаясь по и – РНК, рибосома «считывает» последовательность нуклеотидов, превращая их в последовательность аминокислот. Когда на пути рибосомы оказываются «бессмысленные» кодоны, то синтез заканчивается. Затем белок сворачивается в спираль, затем в третичную структуру и начинает выполнять свою специфическую функцию. Так через белки реализуется наследственная информация о свойствах и признаках организма»

Белок:  цис ------ фен  --------- тир

Вопросы. Как называется процесс  перевода наследственной информации  последовательности нуклеотидов в и-РНК в последовательность  аминокислот в белковой цепи? Органоиды обеспечивающие, трансляцию называются?

Вывод: Синтез белка может происходить  в  цитоплазме  и на мембранах шероховатой ЭПС В цитоплазме -  белки для собственных нужд клетки. На ЭПС  - белки на «экспорт»

Таким образом,  для начала синтеза белка необходимо, чтобы в одном  месте  цитоплазмы  одновременно собрались рибосомы,  и-РНК,  т-РНК, факторы активации трансляции и носители энергии. « Встреча»  этих компонентов обеспечивается  цитоскелетом. Синтез среднего по размерам  полипептида  осуществляется за 20 – 60 секунд.

Закрепление материала. 

Механизм синтеза  полипептидной цепи на рибосоме.

Молекулы	Роль в биосинтезе	Процессы в рибосомах
Информационная РНК Транспортная РНК Белки – ферменты АТФ