План-конспект уроку з біології для 9 класу "Генетичний код"

Генетичний код

Мета: ввести поняття «генетичний код»; пояснити суть генетичного коду; порівняти різноманіття нуклеотидів та амінокислот; ознайомити з таблицею генетичного коду; розглянути властивості генетичного коду; сформулювати принцип універсальності генетичного коду; розглянути принцип прочитання генетичного коду на прикладі послідовності нуклеотидів; розвивати увагу, пам’ять, логічне мислення; виховувати інтерес до біології.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Основні терміни та поняття: генетичний код, триплети, кодони.

Хід уроку

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ

Перевірка домашнього завдання

1. За доставлення амінокислот до рибосом відповідають

А мРНК; Б тРНК; В рРНК; Г малі ядерні РНК; Д вірусні РНК.

2. Молекула РНК складається з

А одного ланцюга;

Б одного ланцюга, що може утворювати дволанцюгові фрагменти;

В одного ланцюга, що може утворювати триланцюгові фрагменти;

Г двох ланцюгів; Д двох ланцюгів, що можуть утворювати дволанцюгові фрагменти.

3. Для молекули тРНК характерна структура

А чотирилисника, згорненого у вигляді літери Т;

Б трилисника, згорненого у вигляді літери Т;

В чотирилисника, згорненого у вигляді літери Г;

Г трилисника, згорненого у вигляді літери Г;

Д трилисника, згорненого у вигляді літери С.

4. Які особливості будови молекул РНК дають їм змогу набувати великого різноманіття форм?

5. Схарактеризуйте зв’язок між мРНК, тРНК і рРНК у процесі синтезу білка.

III. МОТИВАЦІЯ НАВЧАЛЬНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

Розповідь вчителя

У одному з оповідань А. К. Дойла «Танцюючі чоловічки» до Шерлока Холмса звернулися по допомогу  –  розібратися, що означають малюнки, на яких зображено вишикуваних у лінію чоловічків під час танцю. Приклад одного зтаких малюнків на с. 129.

Холмс легко доходить висновку, що малюнки — це закодовані послання. Він береться за їх розшифрування, і виявляється, що кожна фігурка відповідає літері англійського алфавіту. Шерлок Холмс складає таблицю коду — таблицю відповідності між позами чоловічків і літерами.

Використавши цей код, можна розшифрувати, що в посланні написано: «приходь сюди терміново» (англ. «сome here at once»). Цей код був розроблений ватажком чиказької мафії для того, щоб спілкуватися з підлеглими. Проте набагато цікавішу й складнішу роботу провели вчені для розгадування найважливішого коду в живій природі — генетичного коду.

IV. ОГОЛОШЕННЯ ТЕМИ, МЕТИ ТА ЗАВДАНЬ УРОКУ

Вчитель оголошує тему, разом з учнями визначає мету та завдання уроку.

V. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Введення поняття «генетичний код»

Генетичний код - кодування послідовності амінокислот у білках відповідно до послідовності нуклеотидів у нуклеїнових кислотах.

Розповідь учителя

Як ми вже згадували в попередньому параграфі, матрична РНК залучена до процесу біосинтезу білка. Саме вона містить інформацію про послідовність з’єднання амінокислотних залишків у ланцюжок білка. Цю інформацію вона отримала від молекули ДНК у процесі транскрипції. Але якщо у випадку транскрипції рибонуклеотиди мРНК потребують відповідності дезоксирибонуклеотидам згідно з принципом комплементарності, то для синтезу молекули білка клітині треба дібрати відповідно до нуклеотидів мРНК амінокислоти. Для цього має бути правило. Це правило й називається генетичним кодом.

Ватажок чиказької мафії користувався кодом для того, щоб приховати зміст своїх послань від стороннього ока. А клітина використовує генетичний код через необхідність, бо нуклеїнові кислоти та білки «розмовляють різними мовами»: нуклеїнові кислоти — мовою нуклеотидів, а білки — мовою амінокислот. Клітині доводиться перекладати з мови нуклеотидів на мову амінокислот приблизно так, як Шерлок Холмс перекладав із мови «чоловічків у танці» на англійську. Тут важлива одна деталь: фрази у вигляді чоловічків у танці також були записані англійською мовою, просто іншими символами. Можна сказати, що матрична РНК теж написана мовою білків, просто іншими символами — нуклеотидами. Неправильно розглядати переклад із мови нуклеїнових кислот на мову білків як переклад з англійської на українську.

Порівняння кількості нуклеотидів та амінокислот

Чиказьким бандитам довелося вигадати 27 поз, аби відобразити 27 літер англійського алфавіту. Але клітина має тільки чотири нуклеотиди, аби закодувати 21 амінокислоту. Це нелегко, чи не так?

Проте цю проблему можна розв’язати, якщо добирати у відповідність амінокислоті комбінацію з нуклеотидів. Якщо кодувати амінокислоти двійками нуклеотидів, то вийде 4 х 4 = 16 комбінацій. Цього замало, щоб кодувати все різноманіття амінокислот (їх близько 20). Але якщо кодувати їх трійками, то вийде 4  4  4 = 64 комбінації, тобто цілком достатньо для кодування всіх амінокислот. І справді, для кодування амінокислот клітина використовує трійки нуклеотидів, так звані триплети. Таблиця 24.1 на с. 130 демонструє генетичний код клітини.

Ознайомлення з таблицею генетичного коду (мРНК)

Розглянувши таблицю можна зробити висновки про властивості генетичного коду

Висновки про властивості генетичного коду, конспектування

Властивості генетичного коду:

1. Триплетний: трійка нуклеотидів кодує одну амінокислоту

2. Надмірний: триплетів більше, ніж амінокислот

3. Вироджений: одна амінокисло та може кодуватися більш ніж одним кодоном (триплетом)

4. Однозначний: один кодон може кодувати тільки одну амінокислоту

5. Містить розділові знаки: один «старт» і три «стопи».

6. Безперервний безперервний, тобто між кодонами немає пробілів.

Формулювання принципу універсальності генетичного коду

Генетичний код — це дуже жорстке правило. Його беззаперечно дотримується кожна клітина організму впродовж усього життя. Спочатку був розшифрований генетичний код кишкової палички, але потім з’ясувалося, що такий самий код мають і людина, і соняшник. Було постульовано універсальність генетичного коду: усі живі організми мають однаковий генетичний код. Виходить, що, виникнувши одного разу в спільного предка всіх живих організмів, генетичний код більше не змінювався.

Цей феномен має логічне пояснення: якщо у якогось організму виникає відхилення від генетичного коду, скажімо, триплет ААА починає замість лізину кодувати аргінін, то в усіх його білках майже в половині випадків замість лізину починає з’являтися аргінін (чому в половині випадків — спробуйте відповісти самі, уважно розглянувши таблицю генетичного коду). Це порушить структуру та функцію більшості з них і буде смертельним для істоти-винахідника.

Розгляд принципу читання генетичного коду. Робота з таблицею генетичного коду

Тепер, озброївшись даними таблиці генетичного коду, спробуємо розшифрувати послідовність білка, закодовану в нуклеотидній послідовності матричної РНК.

АУУАГУАУГГУГУУАУУЦЦЦАГУГГААГУГ

Спочатку визначимося, де початок цього послання: це не обов’язково перший нуклеотид! Нам потрібно знайти «старт» — кодон АУГ. Позначимо положення першого АУГ

АУУАГУАУГГУГУУАУУЦЦЦАГУГГААГГЦ

Він кодує метіонін. Далі, якщо послідовно підставити амінокислоти з таблиці генетичного коду відповідно до триплетів нуклеотидів, то вийде ланцюжок: метіонін (АУГ) — валін (ГУГ) — лейцин (УУА) — фенілаланін (УУЦ) — пролін (ЦЦА) — валін (ГУГ) — глутамінова кислота (ГАА) — гліцин (ГГЦ).

Це тільки початок одного з амінокислотних ланцюжків білка. Такі ланцюги можуть містити сотні амінокислот, а синтез одного з них триває в клітині кілька хвилин. Як вона це робить, ми розглянемо на наступному уроці.

VI. ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Те, що існує 64 триплети нуклеотидів мРНК, а амінокислот усього лише 21, веде до

А виродженості генетичного коду

Б триплетності генетичного коду

В універсальності генетичного коду

Г однозначності генетичного коду

Д безперервності генетичного коду

2. Усі три стоп-кодони — це

А УАГ, УГА, УУУ

Б АУГ, УАГ, УГА

В УАА, АУГ, УГГ

Г УАА, УУУ, УГГ

Д УГА, УАГ, УАА

3. Якщо на мРНК міститься три триплети АУЦ, то білок

А міститиме три залишки ізолейцину

Б міститиме три залишки метіоніну

В міститиме три залишки ізолейцину й синтезуватиметься тричі

Г міститиме два залишки ізолейцину й один залишок метіоніну

Д міститиме три амінокислотні залишки

4. Послідовність нуклеотидів ААА-УГУ-АЦГ-ЦЦУ відповідає послідовності амінокислот

А аспарагін-цистеїн-треонін-пролін

Б лізин-фенілаланін-пролін-треонін

В лізин-цистеїн-пролін-треонін

Г лізин-цистеїн-треонін-пролін

Д аспарагін-триптофан-пролін-треонін

5. Метіонін і триптофан, на відміну від інших амінокислот, кодуються лише одним кодоном. Стосовно цих амінокислот НЕ реалізується така властивість генетичного коду, як

А виродженість Б триплетність В універсальність Г однозначність Д неперекривність

VII. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати § 24

VIII. ОЦІНЮВАННЯ ДІЯЛЬНОСТІ УЧНІВ