скачать Методическая разработка урока по теме «Биосинтез белка» с использованием компьютерных моделей
Тип урока: урок изучения нового материала.

Задачи урока:

1. 
   Сформировать знания об основном процессе метаболизма – биосинтезе белка как сложнейшем многоступенчатом процессе.
   
2. 
   Изучить молекулярные основы передачи и реализации наследственной информации и роль нуклеиновых кислот и белков в этих процессах.
   
3. 
   Сформировать понятие о генетическом коде, объяснить сущность матричных реакций, раскрыть биологическое значение биосинтеза белка.
   
4. 
   Развивать умения работать с компьютером.
   
5. 
   Продолжить формирование научного мировоззрения на основе успехов современной науки в решении вопросов, связанных с кодированием наследственной информации и путей применения этих знаний в решении прикладных задач.
   
6. 
   Развивать мышление на основе решения биологических задач и познавательный интерес к изучению природы.
   

Оборудование: модели ДНК и РНК, модель-аппликация «Синтез белка», компьютер с мультимедийным проектором, компьютерные модели.
Ход урока:

1. 
   Орг. момент – 2 мин.
   
2. 
   Изучение нового материала – 20 мин.
   

Учитель объявляет тему урока и вместе с учащимися определяет образовательные задачи урока (беседа).

Далее проводится актуализация опорных знаний о содержании и функциях белков в клетке по вопросам:

1. 
   Как пополняются запасы белков в клетке?
   
2. 
   Где осуществляется процесс биосинтеза белка?
   
3. 
   В какой период жизни клетки идет наиболее интенсивный синтез белка?
   

Подводя итоги беседы, учитель обобщает материал:

Любая живая клетка способна синтезировать белки и наиболее интенсивно – в период роста и развития. Дочерняя клетка синтезирует такие же белки, какие синтезировала материнская клетка. Отсюда можно сделать вывод, что способность к синтезу белка передается по наследству от клетки к клетке и сохраняется в течение всей жизни. Основная роль в определении структуры белка принадлежит ДНК, разные участки которой определяют синтез различных белков.

Следовательно, одна молекула ДНК участвует в синтезе нескольких десятков белков. Каждый участок ДНК, определяющий синтез одной молекулы белка, называется геном (ученики записывают определение в тетрадь).

Таким образом, каждый ген заключает информацию о структуре одного белка.

Вопрос: Вспомните, где содержатся молекулы ДНК в клетках растений и животных?

Ответ: В хромосомах ядра (строение хромосом изучается с помощью компьютерной модели «Строение хромосомы» в демонстрационном режиме).

Биосинтез белка осуществляется на рибосомах, находящихся в цитоплазме клетки.

Вопрос: Каким образом наследственная информация о первичной структуре белка передается к месту синтеза белка?

Ответ: С помощью и-РНК.

Учитель сообщает дополнительную информацию: название некоторых видов РНК в литературе имеют ряд синонимов: и-РНК еще называют матричной РНК (м-РНК); транспортную РНК (т-РНК) - адапторной.

Для того, чтобы синтезировать белки с заданными свойствами, к месту их построения поступает информация о порядке включения аминокислот в пептидную цепь. Эта информация заключена в нуклеотидной последовательности и-РНК, синтезируемых на соответствующих участках ДНК. Процесс списывания (считывания), или синтез и-РНК, называется транскрипцией (лат. «trans criptio» - переписывание) (запись понятия в тетрадь).

Процесс транскрипции вместе с реакцией самоудвоения ДНК относятся к реакциям матричного синтеза, то есть реакциям, которые идут с использованием матрицы.

Далее на уроке повторяется процесс репликации ДНК с помощью компьютерных моделей «Репликация ДНК», «Синтез комплементарной цепи» (учащиеся комментируют модели).

При синтезе и-РНК в качестве матрицы используется одна из нитей ДНК.

Таким образом, в результате реакций матричного синтеза образуются структуры, построенные по строго определенному плану.

Реакции матричного синтеза характерны лишь для живой природы, в результате их осуществления становится возможным передача информации от одного поколения живых существ к другому, а также синтез белков в соответствии с информацией, заложенной в генетическом материале.

Затем учитель предлагает ученикам более подробно рассмотреть процесс транскрипции (демонстрация модели «Транскрипция» с пояснениями учителя).

Транскрипция осуществляется при помощи РНК-полимеразы. В процессе транскрипции происходит расплетение двойной спирали ДНК; на одной из спиралей (так называемая матричная цепь) осуществляется синтез РНК.

В отличие от репликации ДНК при транскрипции копируются только некоторые гены. Длина РНК определяется длиной белковой цепи, для которой она предназначена. Существуют различные типы РНК, по-разному участвующие в процессе синтеза белков. Информационная РНК в дальнейшем служит матрицей для синтеза белка, поэтому ее называют также матричной РНК. Рибосомальная РНК, соединяясь с белками, образует рибосомы. Транспортная РНК доставляет аминокислоты к рибосомам, где и осуществляется белковый синтез.

Тройки рядом стоящих нуклеотидов и-РНК, кодирующих определенные аминокислоты, называют кодонами.

Последовательность кодонов и-РНК шифрует последовательность аминокислот в пептидной цепи. Сочетания из трех нуклеотидов, кодирующие определенные аминокислоты, называются генетическим кодом (запись определений в тетрадь).

Далее ученики изучают таблицу генетического кода, используя § 14 учебника (Беляев, 2001).

Учитель сообщает, что в настоящее время код ДНК расшифрован полностью.

Учащиеся под руководством учителя определяют, какими свойствами обладает генетический код (запись свойств генетического кода в тетрадь).

1. 
   Код триплетен.
   

Каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК, и соответственно, и-РНК из трех рядом стоящих нуклеотидов. Например, участок Г – Ц – У соответствует аминокислоте аланину, Ц – Г – У – аргинину, Г – У – У - валину и так далее.

2. 
   Код избыточен.
   

Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном (за исключением метионина и триптофана). ДНК состоит из 4 разных видов нуклеотидов, а наименьшей структурной единицей гена является триплет нуклеотидов. Поэтому число возможных комбинаций из 4 элементов по три равно 4³= 64. Разных же аминокислот только 20. Таким образом, различных триплетов нуклеотидов с избытком хватает для кодирования всех аминокислот.

Как полагают, это свойство генетического кода повышает надежность хранения и передачи наследственной информации.

3. 
   Код однозначен. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.
   
4. 
   Между генами имеются «знаки препинания».
   

Из 64 триплетов три: У – А – А, У – А – Г, У – Г – А, - не кодируют аминокислоты. Эти триплеты (их называют стоп-кодонами) – сигналы окончания синтеза полипептидной цепи. Необходимость в наличии стоп-кодонов объясняется тем, что в ряде случаев на и-РНК осуществляется синтез нескольких полипептидных цепей, и для отделения друг от друга используются эти триплеты.

5. 
   Внутри гена нет «знаков препинания».
   

Учитель просит учащихся рассмотреть пример, приведенный в учебнике на с. 64, § 14.

6. 
   Код универсален.
   

Генетический код един для всех живущих на Земле существ.

После изучения свойств генетического кода учитель объясняет решение задач с использованием таблицы генетического кода.

3. 
   Закрепление знаний – 10 мин.
   

1) Работа с моделями, ответы на вопросы.

Например, при работе с моделью «Репликация ДНК», помогает ответить на вопрос: Репликация происходит (смотреть модель) на обеих нитях двуцепочечной молекулы ДНК, тогда как транскрипция идет только по одной нити. Почему так происходит? (то есть, каково значение того, что происходит считывание только с одной нити, и какие молекулярные механизмы могут его обеспечивать).

2) Решение задач:

1. 
   Пользуясь таблицей генетического кода ДНК, определите, какие аминокислоты кодируются триплетами ЦАТ, ТТТ, ГАТ.
   
2. 
   Используя таблицу генетического кода, нарисуйте участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: - аланин – аргинин – валин – глицин – лизин.
   
3. 
   Используя таблицу генетического кода, нарисуйте участок ДНК, в котором закодирована информация о следующей последовательности аминокислот в белке: - фенилаланин – лейцин – валин – изолейцин – серин – фенилаланин – валин - ; определите массу и длину полученного участка ДНК.
   

Итог урока. Формулируется вывод по уроку и выставляются оценки за работу учащихся на уроке.

4. 
   Домашнее задание – 1 мин.
   

§ 13, 14; задание № 4 в конце § 14.
Варианты использования компьютерных моделей на различных этапах проведения урока определяются конфигурацией компьютерной техники, имеющейся в распоряжении школы
скачать