План-конспект урока по биологии (10 класс) на тему: Урок. Тема: «ДНК – носитель наследственной информации. Генетический код». I. Организационный момент. развитие логического мышления

Тип урока - комбинированный

Методы: частично-поисковый, про-блемного изложения, объясни-тельно-иллюстративный.

Цель:

Формирование у учащихся целостной системы знаний о живой природе, ее системной организации и эволюции;

Умения давать аргументированную оценку новой информации по биоло-гическим вопросам;

Воспитание гражданской ответственности, самостоятельности, инициативности

Задачи:

Образовательные : о биологических системах (клетка, организм, вид, экосистема); истории развития современных представлений о живой природе; выдающихся открытиях в биологической науке; роли биологической науки в формировании современной естественнонаучной картины мира; методах научного познания;

Развитие творческихспособностей в процессе изучения выдающихся достижений биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; сложных и противоречивых путей развития современных научных взглядов, идей, теорий, концепций, различных гипотез (о сущности и происхождении жизни, человека) в ходе работы с различными источниками информации;

Воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости бережного отношения к природной среде, собственному здоровью; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем

Личностные результаты обучения биологии :

1. воспитание российской гражданской идентичности: патриотизма, любви и уважения к Отечеству, чувства гордости за свою Родину; осознание своей этнической принадлежности; усвоение гуманистических и традиционных ценностей многонационального российского общества; воспитание чувства ответственности и долга перед Родиной;

2. формирование ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию, осознанному выбору и построению дальнейшей индивидуальной траектории образования на базе ориентировки в мире профессий и профессиональных предпочтений, с учётом устойчивых познавательных интересов;

Метапредметные результаты обучения биологии:

1. умение самостоятельно определять цели своего обучения, ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности, развивать мотивы и интересы своей познавательной деятельности;

2. овладение составляющими исследовательской и проектной деятельности, включая умения видеть проблему, ставить вопросы, выдвигать гипотезы;

3. умение работать с разными источниками биологической информации: находить биологическую информацию в различных источниках (тексте учебника, научно популярной литературе, биологических словарях и справочниках), анализировать и

оценивать информацию;

Познавательные : выделение существенных признаков биологических объектов и процессов; приведение доказательств (аргументация) родства человека с млекопитающими животными; взаимосвязи человека и окружающей среды; зависимости здоровья человека от состояния окружающей среды; необходимости защиты окружающей среды; овладение методами биологической науки: наблюдение и описание биологических объектов и процессов; постановка биологических экспериментов и объяснение их результатов.

Регулятивные: умение самостоятельно планировать пути достижения целей, в том числе альтернативные, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения учебных и познавательных задач; умение организовывать учебное сотрудничество и совместную деятельность с учителем и сверстниками; работать индивидуально и в группе: находить общее решение и разрешать конфликты на основе согласования позиций и учёта интересов; формирование и развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (далее ИКТ-компетенции).

Коммуникативные: формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве со сверстниками, понимание особенностей гендерной социализации в подростковом возрасте, общественно полезной, учебно-исследовательской, творческой и дру-гих видов деятельности.

Технологии: Здоровьесбережения, проблем-ного, раз-вивающего обучения, групповой деятельно-сти

Приемы: анализ, синтез, умозаключение, перевод информации с одного вида в другой, обобщение.

Ход урока

Что такое генетический код: общие сведения

Задачи

Продолжить формирование знаний об инфор-мационной роли в клетке нуклеиновых кислот, раскрыв особенности строения молекул РНК;

Охарактеризовать виды РНК: транспортной, информационной, строение этих молекул и функ-ции в клетке.

Добиться "понимания и усвоения учащимися сущности генетического кода, его свойств: специ-фичности/ универсальности; углубить знания о молекулах РНК.

Основные положения

Важнейшим событием добиологической эволюции явля-ется возникновение генетического кода в виде последова-тельности кодонов РНК, а затем и ДНК, которая оказалась способной сохранять информацию о наиболее удачных ком-бинациях аминокислот в белковых молекулах.

Появление первых клеточных форм ознаменовало нача-ло биологической эволюции, начальные этапы которой ха-рактеризовались появлением эукариотических организмов, полового процесса и возникновением первых многоклеточ-ных организмов.

РНК — так же, как ДНК, представляет собой полимер, мономером которого нуклеотиды, только вместо тимина в РНК присутствует урацил, а вместе дезоксирибозы — рибоза.

РНК переносит информацию о последовательности аминокислот в белках, т. е. о структуре белков, от хромосом к месту их с участвует в синтезе белков» Существуют несколько сколько видов одно цепочечных РНК. Их названия обусловлены выполняемой или местонахождением.

Каждой аминокислоте в полипептид почке соответствует комбинация из трёх нуклеотидов — триплет.

Привлеките внимание учащихся к особенностям строения молекул РНК вирусов, подчеркните их двуцепочечность в отличие от одноцепочечности эукариотических клеток

1.Особенности строения рибонуклеиновых кислот

2.Локализация нуклеиновых кислот в клетке

3.Участие РНК в реализации генетической информации

4.Генетический код

5.Избыточность кода

6.Специфичность кода

В любой клетке и организме все особенности анатомического, морфологического и функционального характера определяются структурой белков, которые входят в них. Наследственным свойством организма является способность к синтезу определенных белков. В молекуле ДНК аминокислоты расположены в полипептидной цепочке, от которой зависят биологические признаки. Для каждой клетки характерна своя последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК. Это и есть генетический код ДНК. Посредством его записывается информация о синтезе тех или иных белков.

Немного истории

Идея о том, что, возможно, генетический код существует, была сформулирована Дж.Гамовым и А.Дауном в середине двадцатого столетия. Они описали, что последовательность нуклеотидов, отвечающая за синтез определенной аминокислоты, содержит по меньшей мере три звена. Позже доказали точное количество из трех нуклеотидов (это единица генетического кода), которое назвали триплет или кодон. Всего нуклеотидов насчитывается шестьдесят четыре, потому что молекулы кислот, где происходит синтез белка или РНК, состоит из остатков четырех различных нуклеотидов. -

Что такое генетический код

Способ кодирования последовательности белков аминокислот благодаря последовательности нуклеотидов характерен для всех живых клеток и организмов. Вот что такое генетический код. В ДНК есть четыре нуклеотида: аденин - А; гуанин - Г; цитозин - Ц; тимин - Т. Они обозначаются заглавными буквами латинскими или (в русскоязычной литературе) русскими. В РНК также присутствуют четыре нуклеотида, однако один из них отличается от ДНК: аденин - А; гуанин - Г; цитозин - Ц; урацил - У. Все нуклеотиды выстраиваются в цепочки, причем в ДНК получается двойная спираль, а в РНК — одинарная. Белки строятся на двадцати аминокислотах, где они, расположенные в определенной последовательности, определяют его биологические свойства.

Свойства генетического кода.

Триплетность. Единица генетического кода состоит из трех букв, он триплетен. Это означает, что двадцать существующих аминокислот зашифрованы тремя определенными нуклеотидами, которые называются кодонами или трилпетами. Существуют шестьдесят четыре комбинации, которые можно создать из четырех нуклеотидов. Этого количества более чем достаточно для того, чтобы закодировать двадцать аминокислот. Вырожденность. Каждая аминокислота соответствует более чем одному кодону, за исключением метионина и триптофана. Однозначность. Один кодон шифрует одну аминокислоту. Например, в гене здорового человека с информацией о бета-цели гемоглобина триплет ГАГ и ГАА кодирует глутаминовую кислоту. А у всех, кто болен серповидноклеточной анемией, один нуклеотид заменен. Коллинеарность. Последовательность аминокислот всегда соответствует последовательности нуклеотидов, которую содержит ген. Генетический код непрерывен и компактен, что означает то, что он не имеет «знаков препинания». То есть, начинаясь на определенном кодоне, идет непрерывное считывание. К примеру, АУГГУГЦУУААУГУГ будет считываться как: АУГ, ГУГ, ЦУУ, ААУ, ГУГ. Но никак не АУГ, УГГ и так далее или как-то еще иначе. Универсальность. Он един абсолютно для всех земных организмов, от людей до рыб, грибов и бактерий.

Таблица

В представленной таблице присутствуют не все имеющиеся аминокислоты. Гидроксипролин, гидроксилизин, фосфосерин, иодопроизводных тирозина, цистин и некоторые другие отсутствуют, так как они являются производными других аминокислот, кодирующихся м-РНК и образующихся после модификации белков в результате трансляции. Из свойств генетического кода известно, что один кодон способен кодировать одну аминокислоту. Исключением является выполняющий дополнительные функции и кодирующий валин и метионин, генетический код. ИРНК, находясь в начале с кодоном, присоединяет т-РНК, которая несет формилметион. По завершении синтеза он отщепляется сам и захватывает за собой формильный остаток, преобразуясь в остаток метионина. Так, вышеупомянутые кодоны являются инициаторами синтеза цепи полипептидов. Если же они находятся не в начале, то ничем не отличаются от других. -

Генетическая информация

Под этим понятием подразумевается программа свойств, которая передается от предков. Она заложена в наследственности как генетический код. Реализуется при синтезе белка генетический код РНК (рибонуклеиновыми кислотами): информационной и-РНК; транспортной т-РНК; рибосомальной р-РНК. Информация передается прямой связью (ДНК-РНК-белок) и обратной (среда-белок-ДНК). Организмы могут получать, сохранять, передавать ее и использовать при этом наиболее эффективно. Передаваясь по наследству, информация определяет развитие того или иного организма. Но из-за взаимодействия с окружающей средой реакция последнего искажается, благодаря чему и происходит эволюция и развитие. Таким образом в организм закладывается новая информация. -

Вычисление закономерностей молекулярной биологии и открытие генетического кода проиллюстрировали то, что необходимо соединить генетику с теорией Дарвина, на основе чего появилась синтетическая теория эволюции — неклассическая биология. Наследственность, изменчивость и естественный отбор Дарвина дополняются генетически определяемым отбором. Эволюция реализуется на генетическом уровне путем случайных мутаций и наследованием самых ценных признаков, которые наиболее адаптированы к окружающей среде.

Расшифровка кода у человека

В девяностых годах был начат проект Human Genome, в результате чего в двухтысячных были открыты фрагменты генома, содержащие 99,99% генов человека. Неизвестными остались фрагменты, которые не участвуют в синтезе белков и не кодируются. Их роль пока остается неизвестной.

Последняя открытая в 2006 году хромосома 1 является самой длинной в геноме . Более трехсот пятидесяти заболеваний, в том числе рак, появляются в результате нарушений и мутаций в ней. Роль подобных исследований трудно переоценить. Когда открыли, что такое генетический код, стало известно, по каким закономерностям происходит развитие, как формируется морфологическое строение, психика, предрасположенность к тем или иным заболеваниям, обмен веществ и пороки индивидов.

Вопросы для обсуждения

Что является наследственным материалом у некоторых вирусов, не содержащих ДНК? Как происходит реализация наследственной инфор-мации у них?

Каковы свойства генетического кода?

Каковы пути передачи наследственной ин-формации в биологических системах?

Какова сущность процесса передачи наслед-ственной информации из поколения в поколе-ние и из ядра в цитоплазму, к месту синтеза белка?

Генетический код . Транскрипция

Гены , ДНК и хромосомы

Что такое гены ?

Хостинг презентаций

Слайд 2

Код ДНК

В каждой клетке синтезируется несколько тысяч различных белковых молекул.
Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются.

Слайд 3

Информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК.
Кроме белков, нуклеотидная последовательность ДНК кодирует информацию о рибосомальных РНК и транспортных РНК.

Слайд 4

Итак, последовательность нуклеотидов каким-то образом кодирует последовательность аминокислот. Все многообразие белков образовано из 20 различных аминокислот, а нуклеотидов в составе ДНК - 4 вида.

Слайд 5

Если предположить, что один нуклеотид кодирует одну аминокислоту, то 4 нуклеотидами можно закодировать.
Если 2 нуклеотида кодируют одну аминокислоту, то количество кодируемых кислот возрастает до...

Слайд 6

Значит, код ДНК должен быть триплетным. Было доказано, что именно три нуклеотида кодируют одну аминокислоту, в этом случае можно будет закодировать 43 - 64 аминокислоты.
А так как аминокислот всего 20, то некоторые аминокислоты должны кодироваться несколькими триплетами.

Слайд 7

Код ДНК. Транскрипция

Слайд 8

Таблица генетического кода

Слайд 9

Слайд 10

Код ДНК. Транскрипция

Триплетность. Каждая аминокислота кодируется триплетом нуклеотидов – кодоном.
Однозначность. Кодовый триплет, кодон, соответствует только одной аминокислоте.
Вырожденность (избыточность). Одну аминокислоту могут кодировать несколько (до шести) кодонов.
Универсальность. Генетический код одинаков, одинаковые аминокислоты кодируются одними и теми же триплетами нуклеотидов у всех организмов Земли.

Слайд 11

Неперекрываемость. Последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов.
Наличие кодона-инициатора и кодонов-терминаторов.
Из 64 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 (АУГ) - метиониновый, с которого начинается синтез любого полипептида.

Слайд 12

Реакции матричного синтеза

Реакции матричного синтеза – особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов.
Во время этих реакций происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц.
На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий.

Слайд 13

репликация,
транскрипция,
трансляция,
обратная транскрипция.

Репликация - процесс самоудвоения молекулы ДНК.

Слайд 14

репликация,
транскрипция,
трансляция,
обратная транскрипция.

Транскрипция - процесс синтеза молекулы информационной (матричной)РНК на матрице ДНК.

Слайд 15

репликация,
транскрипция,
трансляция,
обратная транскрипция.

Трансляция - процесс синтеза белка на матрице и-РНК.

Слайд 16

репликация,
транскрипция,
трансляция,
обратная транскрипция.

Обратная транскрипция – процесс синтеза ДНК на матрице вирусной РНК.

Слайд 17

Центральная догма молекулярной биологии

Слайд 18

Строение гена эукариот

В ДНК одна цепь кодирует последовательность аминокислот, другая, комплементарная ей, не кодирует аминокислоты.
Начало гена принято изображать на рисунке слева, на 3" конце кодирующей цепи. Перед геном находится промотор – последовательность нуклеотидов, с которой соединяется фермент РНК-полимераза.

На этом уроке мы узнаем о значении биосинтеза белков для живых организмов, о двух этапах биосинтеза белков в клетке, транскрипции и трансляции, покажем, как последовательность нуклеотидов в ДНК кодирует последовательность аминокислот в полипептиде. Также дадим характеристику генетическому коду и основным его свойствам с позиций единства происхождения всех живых организмов Земли, рассмотрим особенности транскрипции у эукариот.

Транскрипция - механизм, с помощью которого последовательность оснований в одной из цепей молекулы ДНК «переписывается» в комплементарную ей последовательность оснований иРНК.

Для транскрипции необходимо присутствие фермента РНК-полимеразы. Так как в одной молекуле ДНК может находиться множество генов, очень важно, чтобы РНК-полимераза начала синтез информационной РНК со строго определенного места ДНК, иначе в структуре иРНК будет записана информация о белке, которого нет в природе (не нужный клетке). Поэтому в начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором (см. Рис. 7). РНК-полимераза «узнает» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез цепочки иРНК с нужного места. Фермент продолжает синтезировать иРНК, присоединяя к ней новые нуклеотиды, до тех пор пока не дойдет до очередного «знака препинания» в молекуле ДНК - терминатора . Это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить.

Рис. 7. Синтез иРНК

У прокариот синтезированные молекулы иРНК сразу же могут взаимодействовать с рибосомами и участвовать в синтезе белка. У эукариот иРНК вначале взаимодействует с ядерными белками и через ядерные поры выходит в цитоплазму, где она взаимодействует с рибосомами, и осуществляется биосинтез белка.

Рибосомы бактерии отличаются от рибосом эукариотических клеток. Они мельче и содержат более простой набор белков. Это широко используется в клинической практике, так как существуют антибиотики, которые избирательно взаимодействуют с белками рибосом прокариот, но никак не действуют на белки эукариотических организмов. При этом бактерии либо гибнут, либо их рост и развитие останавливается.

Существуют антибиотики, которые избирательно воздействуют на один из этапов синтеза белка, например на транскрипцию. К ним относятся рифамицины, продуцентом которых являются актиномицеты рода Streptomyces. Лучшим антибиотиком из этого класса является Рифампицин.

Список литературы

Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. Общая биология 10-11 класс Дрофа, 2005.
Биология. 10 класс. Общая биология. Базовый уровень / П.В. Ижевский, О.А. Корнилова, Т.Е. Лощилина и др. - 2-е изд., переработанное. - Вентана-Граф, 2010. - 224 стр.
Беляев Д.К. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 11-е изд., стереотип. - М.: Просвещение, 2012. - 304 с.
Агафонова И.Б., Захарова Е.Т., Сивоглазов В.И. Биология 10-11 класс. Общая биология. Базовый уровень. - 6-е изд., доп. - Дрофа, 2010. - 384 с.

Bio-faq.ru ().
Biouroki.ru ().
Youtube.com ().
Sbio.info ().

Домашнее задание

Вопросы 1, 2 в конце параграфа 26 (стр. 101) Каменский А.А., Криксунов Е.А., Пасечник В.В. «Общая биология», 10-11 класс ()
Какова роль фермента РНК-полимераза в процессе синтеза и-РНК?
Что такое промотор и какова его роль при синтезе иРНК?
Что такое терминатор и какова его роль при синтезе иРНК?
Какова дальнейшая судьба синтезированной иРНК в клетке прокариот и эукариот?

Генетический код.

Цели урока:

Образовательные: учащиеся должны:

усвоить и понимать:

сущность и механизм реализации наследственной информации;

сущность генетического кода; характеристики свойств генетического кода.

приводить доказательства единства живой природы.

уметь применять теоретический материал темы для решения цитологических задач.

понимать практическую значимость изучаемого материала.

Развивающие : развитие компетентностных способностей учащихся:

регулятивных (постановка целей, планирование деятельности);

информационных (работа с текстом);

коммуникативных (монологическая и диалогическая речь);

учебно-познавательных (анализ, сравнение, выделение главного, обобщение, установление причинно-следственных связей, применение знаний в новой ситуации).

Воспитательная : развитие познавательного интереса к предмету, будущее профессиональное самоопределение.

Междисциплинарные связи : химия.

Внутридисциплинарные связи : цитология, генетика.

Тип урока : комбинированный.

Оборудование : таблица «Генетический код», модель ДНК, технологическая карта для учащихся, информация по теме «Геном человека», презентация к уроку.

Ход урока

I. Организационный момент.

Приветствие учителя.

Проверка готовности учащихся к уроку.

Мотивация. Толкование смысла слов Л.Н. Толстого «Старайся дать уму как можно больше пищи» (Слайд 2).

II. Целеполагание и планирование деятельности учащихся.

Слово учителя.

Неподвластна она ювелирам,
модельерам удастся едва ль
переделать гармонию мира –
ДНК, завитую в спираль.

Две цепочки закручены ловко,
совершенна материи суть,
в двухцепочечной экипировке
закодирован жизненный путь!

У Вас на столах лежат технологические карты (Слайд 3). Заполните в них колонку таблицы «В начале урока…», поставив знак «+» напротив тех вопросов, которые у Вас не вызывают затруднение на данном этапе урока и знак «-« напротив тех вопросов, которые вызывают затруднения.

Учащиеся заполняют вторую колонку таблицы.

3. Я знаю, что такое метаболизм, умею давать характеристики двум сторонам метаболизма

4. Я знаю, каким способом и о чем записана наследственная информация в клетке

5. Я понимаю смысл понятий «генетический код», «триплет»

6. Я могу назвать и дать характеристики свойств генетического кода

7. Я умею решать цитологические задачи на применение материала по теме «Реализация наследственной информации. Генетический код»

8. Я могу пояснить смысл цитаты Мэтта Ридли «Нить ДНК – это письмо, записанное с помощью алфавита химических соединений, называемыми нуклеотидами. Одна буква – 1 нуклеотид. Невероятно просто, даже не верится, что код жизни записан символами, которые мы можем свободно прочитать. Удивительно, как людям удалось постичь алфавит жизни?»

Теперь, сформулируйте задачи урока и план нашей работы (Слайд 4).

III. Актуализация знаний учащихся по теме «Химический состав клетки», «Обмен веществ и превращение энергии».

Для того, чтобы понять новый материал, установить взаимосвязь и обеспечить целостную картину восприятия всей темы, мы повторим ряд вопросов по теме «Химический состав клетки», «Обмен веществ и превращение энергии».

Задания для учащихся:

1) О каком веществе идет речь в данных цепочках слов?

биополимер, пептидная, аминокислота, 20, первичная, вторичная, третичная, четвертичная структуры, ферменты, каталаза, гемоглобин ;

двойная спираль, водородная связь, биополимер, нуклеотид, Уотсон и Крик, адениновый, тиминовый, цитозиновый, гуаниновый, дезоксирибоза (Слайд 5).

2) Составьте краткую характеристику этих веществ, извлекая информацию из данных цепочек (Слайд 6).

3) Выберите в цепочке слов только те, которые характеризуют ДНК, а затем РНК.

(ядро, митохондрии, хлоропласты, рибосомы, цитоплазма, нуклеотид, А, Г, Ц, Т, У, дезоксирибоза, рибоза, двойная спираль, репликация; хранение и передача наследственной информации, транспорт аминокислот, входят в состав рибосом, передача информации с ядра на рибосому) (Слайд 7).

IV. Изучение нового материала.

Объяснение учителя с элементами эвристической беседы.

В клетках непрерывно идут процессы метаболизма. С помощью ферментов из простых низкомолекулярных веществ образуются сложные высокомолекулярные соединения: из аминокислот – белки; из моносахаридов – углеводы; из азотистых оснований и сахаров – нуклеотиды, а из них нуклеиновые кислоты. Сложные вещества распадаются до простых веществ, с освобождением энергии.

Чем клетка (организм) обеспечивается благодаря реакциям метаболизма? (ответ учащихся)

Все процессы обмена веществ и превращения энергии в клетке и целом организме протекают под контролем наследственного аппарата.

Из икринки карася развивается карась. Значит, уже в самой икринке предопределены особенности строения будущего организма, который разовьется из нее в данных условиях.

Какой у Вас может возникнуть вопрос? (Предполагаемый ответ: «Каким способом, фигурально выражаясь, «какими буквами», записана в зародышевой клетке информация о будущем организме?»)

Но сначала нам нужно ответить на еще более фундаментальный вопрос: «О чем именно эта наследственная информация? О цвете глаз, форме носа?»

В 17 веке многие серьезные ученые - биологи полагали, будто в яйцеклетке, либо в спермии человека «запрятан» малюсенький человечек – прообраз будущего ребенка. В ходе зародышевого развития происходит лишь простой рост (увеличение размеров) всех частей тела миниатюрного человечка.

Давно уже установлено, что все признаки развиваются постепенно. Одни части организма образуются позже других (Слайд 9).

Давайте сначала уточним, какие именно сведения наследственная информация включает в себя? (Предполагаемый ответ: о цвете глаз, строении органов, какими будут размеры, форма и т.д.).

То есть содержится информация не о том, каким будет организм, а как он будет формироваться в ходе онтогенеза. Если я Вас спрошу: «Что такое пирожное «безе»?». Вам будет проще ответить, не описав его, а рассказав о рецепте его приготовления.

В конечном итоге все определяется тем, где, какое вещество, в каком количестве образуется.

Например, такой признак, как карий цвет глаз формируется следующим образом:

признак – карий цвет глаз;

цвет определяется пигментом, а это по природе химическое вещество;

все химические вещества образуются в ходе химических реакций;

все химические реакции идут под контролем ферментов;

все ферменты по природе белки (Не все белки – ферменты, но все ферменты – белки) (Слайд 10).

Вывод: наследственная информация – это информация о первичной структуре белка-фермента (запись вывода в технологическую карту).

Чтобы описать строение белка, надо назвать последовательность аминокислот в нем, то есть указать какая аминокислота является 1 мономером, вторым, третьим и т.д. Последовательность мономеров в аминокислотах определяет свойства и функции белка. При нарушении определенной последовательности изменяются свойства и функции белка (Слайд 11).

Как называется органоид, на котором происходит сборка белковой молекулы? (Ответ – рибосома). Что необходимо, чтобы на рибосоме был синтезирован специфический белок? (Слайд 12).

Какая проблема отражена в данной схеме? (предполагаемый ответ: «Информация находится в ядре, а сборка белка происходит на рибосоме»)

Значит, между этими полимерами существует связь. Для ее установления заполним таблицу «Сравнительная характеристика ДНК и белка» (Слайд 13) в технологической карте.

Видимо самокопирование ДНК помогает как-то копироваться белкам и между ними есть определенная взаимосвязь.

Работа с текстом «Эксперименты на вирусах» (Приложение 3), (Слайд14). Выполнение задания в технологической карте.

Цель эксперимента: установить взаимосвязь между белком и ДНК

Ход эксперимента:

Результат эксперимента:

Теперь остается только разобраться, каким образом в нуклеиновых кислотах зафиксирован план белка и как он реализуется?

Давайте установим аналогию.

Каким образом в телеграфии передавали текст сообщения?

С помощью азбуки Морзе по проводам посредством электрических сигналов – импульсов («-«, «+»)

Букв 33 Сигналов 2

(Учащиеся рассчитывают комбинацию: 2 1 – 2 варианта, 2 2 – 4 варианта, 2 3 – 8 вариантов, 2 4 – 16 вариантов, 2 5 – 32 варианта. Хватает для всех 32 букв.

Примеры:

А +----
Б--++-
В-++-+ (Слайд 15)

Это называется кодированием.

Кодирование – это отображение информации об одном объекте посредством другого.

Не встречается ли подобная аналогия в живой природе? Оказывается, встречается. Попробуйте сами определить, комбинацией из скольких нуклеотидов зашифрована информация об одной аминокислоте.

Число нуклеотидов ДНК – 4. Число аминокислот – 20.

Учащиеся делают расчет комбинаций по аналогии с азбукой Морзе в технологической карте.

Три нуклеотида, кодирующие информацию об одной аминокислоте, называется триплетом (кодоном (запись вывода в технологическую карту).

Генетический код – отображение наследственной информации о последовательности расположения аминокислот в белке триплетом (тройкой нуклеотидов) ДНК (Слайд 16) (запись вывода в технологическую карту).

Ген - участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре белка – фермента (Слайд 17) (запись вывода в технологическую карту) .

В настоящее время генетический код полностью расшифрован. Обратить внимание учащихся на таблицу генетического кода в учебнике.

Генетический код обладает рядом свойств:

Код триплетен

Код однозначен

Код вырожден

Код универсален

Внутри гена нет «знаков препинания»

Между генами есть «знаки препинания»

Выполните задание в карте «Установите соответствие между свойством кода и его определением» (Слайд 18).

Свойства кода:

Код триплетен

Код однозначен

Код избыточен

Код универсален

Характеристики свойств:

А. Каждая аминокислота может определяться более чем одним триплетом
Б. Три нуклеотида несут информацию об одной аминокислоте.
В. У животных, растений, грибов, бактерий и вирусов генетический код одинаков.
Г. Один и тот же триплет несет информацию только об одной аминокислоте.

Объяснить технологию работы к таблицей генетического кода.

Расшифровка генетического кода имеет большое практическое значение для человечества (сообщение учащихся по теме «Геном человека»; Биология для школьников, 2003 №2).

V. Первичное закрепление изученного материала (задания из КИМов ЕГЭ).

1. Определите, о каких аминокислотах несет информацию следующий триплет: ТТА, ААГ, ААА, ГГЦ, АТТ, АТЦ (Слайд 19).

2. Решение задач по цитологии.

Справочный материал для решения задач.

Длина 1 нуклеотида = 3,4 Ао

Размер 1 гена = длина 1 нуклеотида × n (кол-во нуклеотидов)

Кол-во нуклеотидов = кол-во аминокислот × 3

Масса 1 гена = кол-во нуклеотидов × массу 1 нуклеотида

Молекулярная масса 1 нуклеотида =300

Молекулярная масса 1 аминокислоты = 110

Соотношение нуклеотидов в молекуле ДНК, согласно правилу Чаргаффа =А+Г / Т+Ц=1

1) Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: ГГАТЦТАААЦАТ. Определите последовательность нуклеотидов на второй цепи ДНК и последовательность аминокислот фрагмента молекулы белка, используя таблицу генетического кода учебника.

2) Дан фрагмент молекулы белка: лизин – треонин - аргинин-лейцин-лизин. Определите, какими триплетами ДНК зашифрована информация о данных аминокислотах. Используйте таблицу генетического кода (Слайд 20).

Задание 2.

Если нуклеотидный состав ДНК -АТТ-ГЦГ-ТАТ-, то

А) каким должен быть нуклеотидный состав второй цепи ДНК?

Б) каким должен быть состав иРНК, которая синтезируется по этой нити ДНК?

В) В каком случае правильно указан состав нуклеотида ДНК:

1) рибоза, остаток фосфорной кислоты, тимин

2) фосфорная кислота, урацил, дезоксирибоза

3) остаток фосфорной кислоты, дезоксирибоза, аденин

4) остаток фосфорной кислоты, рибоза, гуанин

Задание 3: Работая в группах, найдите в биологическом словаре определение следующих понятий: кодирование, триплет или кодон, генетический код, антикодон, транскрипция, трансляция и выпишите определения в тетрадь.

Задание 4. Работая в группах с таблицей генетического кода ответить на вопросы:

1.Определите, сколько нуклеотидов кодируют аминокислоту?

2. Повторяются ли триплеты?

3. Могут ли кодировать одну аминокислоту несколько триплетов? Зачем?

4.В состав всех живых организмов входят одни и те же аминокислоты. Что вы можете предположить?

5.Как вы думаете, зачем нужны кодоны, которые не кодируют аминокислоты? Почему их называют «знаками препинания»?

6.Как вы думаете, может ли последний нуклеотид в гене являться началом второго гена? Почему?

7. В каждом триплете можно провести 9 однократных замен, т.е. выбрать, какую из позиций меняем - можно тремя способами (1-я или 2-я или 3-я), причем выбранную букву (нуклеотид) можно поменять на 4-1=3 других буквы (нуклеотида). Общее количество возможных замен нуклеотидов - 61 по 9 = 549. Прямым подсчетом по таблице генетического кода можно убедиться, что из них:

23 замены нуклеотидов приводят к появлению кодонов - терминаторов трансляции, а 134 замены не меняют кодируемую аминокислоту. Какой вывод из этого можно сделать?

Задание 5. Реши задачи самостоятельно

Пользуясь таблицей «Генетический код» определите, какие аминокислоты кодируют триплеты:

Последовательность аминокислот в начале белка меланина следующая, определите, какими триплетами они кодируются

3. В молекуле белка инсулина 51 аминокислотный остаток, сколько нуклеотидов находится в ДНК, кодирующей белок?

4. Участок гена имеет след строение

Ц-Г-Г-Ц-Г-Ц-Т-Ц-А-А-А-А-Т-Ц-Г- укажите состав белка информация о котором содержится в гене. Как отразится на строении белка удаление из гена 4го нуклеотида?

5. Сколько содержится нуклеотидов А, Т, Ц во фрагменте молекулы ДНК, если в нем обнаружено 130 нуклеотидов Г, что составляет 20% от общего количества нуклеотидов в этом фрагменте ДНК?

Задание 6 .Дайте определение понятиям:

кодирование, триплет или кодон, генетический код, антикодон, транскрипция, трансляция.

Какими свойствами обладает генетический код?

Какие вопросы у вас возникли при изучении этой темы?

Какие затруднения возникли при решении задач?

VI. Рефлексия.

Заполните третью колонку таблицы «В конце урока…» (Слайд 3)

VII. Вывод урока: «Объясните смысл высказывания М. Ридли» .

(п. 8 таблицы) (Слайд 21)

VIII. Домашнее задание .

задачи в технологической карте

Приложения к уроку:

– Презентация к уроку;

– «Технологическая карта для учащихся к уроку»;

– Текст «Вирусы»

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Генетический код – это система записи информации о последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК, а также иРНК.

Основная роль в определении структуры синтезируемого белка принадлежит ДНК.

ДНК – это полимер из нуклеотидов, а белок из аминокислот. Для того, чтобы 4 нуклеотида могли кодировать 20 аминокислот, они должны быть в определенных сочетаниях. Экспериментальным путем было выяснено, что это последовательность из трех нуклеотидов – триплет (или кодон). Разных триплетов из четырех по три будет 64, а аминокислот 20, следовательно, одна и та же аминокислота кодируется несколькими триплетами. И только метионин и триптофан кодируется одним триплетом. Из 64 возможных триплетов 61 кодируют 20 аминокислот, а 3 (нонсенс триплеты) кодируют окончание биосинтеза белка.

Генетический код имеет следующие основные свойства:

Универсальность - код един для всех живых организмов;

Вырожденность (множественность) - одну аминокислоту кодируют от 2 до 6 триплетов;

Триплетность - одну аминокислоту кодируют 3 нуклеотида;

Неперекрываемость - нуклеотид одного триплета не может входить в состав соседнего триплета;

Специфичность - один триплет кодирует строго определенную аминокислоту.

РЕАКЦИИ МАТРИЧНОГО СИНТЕЗА

Реакции транскрипции, трансляции, а также репликации (удвоение ДНК) носят название матричных реакций. Роль матрицы в клетках живых организмов выполняют ДНК или иРНК. Мономерные молекулы (нуклеотиды или аминокислоты), из которых синтезируется полимер, в соответствии с принципом комплементарности располагаются и фиксируются на матрице в строго определенном порядке. После соединения мономерных звеньев в полимерную цепь, новый полимер сходит с матрицы.

Таким образом, матричные реакции:

ДНК материнской клетки репликация ДНК (дочерних клеток – все клетки многоклеточного организма) транскрипция иРНК трансляция белок.

Реакции матричного синтеза обнаружены только в клетках живых организмов и вне организма, в естественных условиях, неизвестны. Поэтому матричный синтез является одним из специфичных свойств живого.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКОВ

Структура белка определяется ДНК, которая находятся в ядре. Ген – участок двойной молекулы ДНК – строго определенная последовательность нуклеотидов – содержащая информацию о первичной структуре одной молекулы белка и определяющая развитие какого-либо признака или свойства организма.

В процессе биосинтеза белка выделяют два последовательных этапа транскрипцию и трансляцию.

I этап – транскрипция (протекает в ядре) – процесс переписывания информации с ДНК на молекулу про-иРНК, согласно принципу комплементарности. Предшественница иРНК (про-иРНК) содержит в себе ряд инертных, бессмысленных участков-интронов . В результате процессинга – созревания иРНК, интроны с помощью фермента рестриктазы вырезаются, а оставшиеся экзоны – смысловые участки, несущие информацию о белке, сшиваются ферментом лигазой в цепочку. Процесс сшивания иРНК в одну нить называется сплайсингом. Сплайсинг идет в ядрышках.

II этап – трансляция (протекает в цитоплазме) – синтез полипептидных цепей белков на матрице иРНК, выполняемый рибосомами..

Во время трансляции выделяют такие стадии:

1. Стадия активизации аминокислот – аминокислоты присоединяются к ножке тРНК, образуя комплекс аминоацил-тРНК.

2. Стадия инициации. Синтез белка начинается с образования комплекса иРНК с рибосомой. Сначала поступившая из ядра в цитоплазму иРНК соединяется с малой субъединицей рибосомы. Первый кодон у всех иРНК несет информацию об аминокислоте метионине, т.к. имеет стартовый кодон АУГ, к которому присоединяется антикодон тРНК-метионин, именуемая инициаторной тРНК, т.к. обеспечивает связь малой субъединицы рибосомы с большой.

3. Стадия элонгации (от лат. «э» – из, у; «лонг» – длинный) – продолжение трансляции, характеризующаяся удлинением полипептидной цепи, в строгом соответствии с порядком кодонов в молекуле иРНК. Вторая тРНК соединенная с аминокислотой, приходит в рибосому и своим антикодоном (верхушка тРНК) соединяется с кодоном иРНК временными водородными связями, согласно принципу комплементарности. Аминокислота на ножке тРНК соответствует кодону иРНК. Между первой аминокислотой (метионином) и второй образуется пептидная связь. После образования пептидной связи первая тРНК сбрасывается с рибосомы, и пустая уходит в цитоплазму, а рибосома перемещается на следующий триплет иРНК, к этому триплету подходит третья т-РНК, своим антикодом узнает код и временно соединяется с ним. Между второй и третьей аминокислотами вновь образуется пептидная связь, вторая т-РНК уходит, оставляя аминокислоту и рибосома делает следующий "шажок" и т.д., до тех пор, пока рибосома не дойдет до нонсенс-триплета, который шифрует окончание биосинтеза белка на и-РНК.

Дальнейшее удлинение пептидной цепи происходит путем повторения предыдущих фаз.

4. Стадия терминации – окончание биосинтеза белка. иРНК имеет участок, содержащий один из стоп-кодонов при контакте рибосомы с этими кодонами биосинтез белка прекращается, а рибосома распадается на субъединицы.