Урок біології і екології " Гени структурні і регуляторні. Регуляція активності генів в еукаріотичній клітині"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КЗО «ПОКРОВСЬКЕ ВИЩЕ ПРОФЕСІЙНЕ УЧИЛИЩЕ» ДНІПРОПЕТРОВСЬКОЇ ОБЛАСНОЇ РАДИ

Тема: 

 «Гени структурні та регуляторні. Регуляція активності генів в еукаріотичній клітині»

Курс: I

Група: ТМ-23-1

Біологія і екологія

Олександрівка,

2024

КОНСПЕКТ ВІДКРИТОГО УРОКУ БІОЛОГІЇ І ЕКОЛОГІЇ (ДИСТАНЦІЙНО)

Тема уроку:  «Гени структурні та регуляторні. Регуляція активності генів в еукаріотичній клітині»

Мета  уроку:

освітня: сформувати знання про організацію спадкового матеріалу еукаріотичної клітини та його реалізацію; розглянути механізм функціонування генів на прикладі структурних та регуляторних;

розвивальна: розвивати вміння логічно мислити та знаходити закономірності процесів регуляції активності генів та її наслідків в еукаріотичній клітині;           

виховна: на прикладі регуляції активності генів виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя.

Базові поняття і терміни: рівні організації спадкового матеріалу (генний, хромосомний, геномний, позаядерний), структурні гени, регуляторні гени, експресія генів.

Тип уроку: комбінований

Обладнання: ноутбуки або мобільні пристрої.

ХІД УРОКУ

1. Організація групи. Під’єднання учасників до зустрічі

ІІ. Актуалізація життєвого досвіду і опорних знань

Пригадайте:

1. Що таке «ген»?

2. Що таке «геном»?

3. Що вивчає генетика?

Ген -це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК. Пригадаємо, що є група неклітинних форм життя, в яких генетична інформація записана на РНК. Це РНК-вмісні віруси і віроїди.

4. Що таке геном?

5. Які організми називають еукаріотами?

6. Які прокаріотами?

ІІІ. Повідомлення теми, мети і завдань уроку. Мотивація навчальної діяльності

ІV. Вивчення нового матеріалу

1. Гени структурні і регуляторні

Структурні гени.

Структурні гени містять інформацію про будову молекул білків та РНК, які входять до складу органел або цитоплазми клітин. Багато які із цих білків і РНК беруть участь в утворенні структур клітини, що й дало назву цьому типу генів. До цієї групи входять також гени ферментів та речовин, які клітина виділяє у навколишнє середовище (наприклад, слиз або речовини нектару).

Регуляторні гени.

Регуляторні гени теж містять інформацію про структуру молекул білків або РНК. Але їхнє завдання — регулювати роботу структурних генів. Вони можуть її прискорити чи вповільнити. Або й зовсім припинити синтез продукту гена, який клітині на певний час не потрібен. Ці гени можуть діяти на різних етапах синтезу продуктів генів. Вони здатні впливати як на синтез або дозрівання РНК, так і на синтез білка.

2. Регуляція активності генів в еукаріотичній клітині.

Клітини будь-якого еукаріотичного організму містять однакову генетичну інформацію, але під час їхнього розвитку вона реалізується вибірково. Одночасно усі гени, що є в геномі клітин, ніколи не «працюють», тобто активними усі гени водночас ніколи не бувають.

Регуляція активності генів згідно з концепцією оперона характерна лише для генів, розташованих у мітохондріях і пластидах.

Система регуляції ядерних генів є набагато складнішою та різноманітнішою. На різних рівнях реалізації спадкової інформації можливі наступні види регуляції активності генів:

Регуляція на рівні хроматину — може здійснюватися двома способами — структурним і хімічним. Структурна регуляція здійснюється за рахунок пакування певних ділянок ДНК за допомогою білків таким чином, щоб із них не можна було зчитати спадкову інформацію. Так, на хромосомах розрізняють гетерохроматинові (щільно упаковані) та еухроматинові (не щільно упаковані) ділянки. На еухроматинових ділянках транскипція можлива, а на гетерохроматинових — ні. На еухроматинових ділянках згрупована більша кількість кодуючих генів.

 Хімічна регуляція відбувається за рахунок модифікації деяких нуклеотидів у ланцюжках ДНК. Якщо до них приєднується метильний радикал

то зчитування інформації з такої ділянки ДНК стає неможливим. Ще одним способом хімічної регуляції є ацетилювання білків - гістонів, навколо яких намотуються нитки ДНК в хромосомах. Наявність у них додаткової ацетильної групи також робить неможливим зчитування інформації з ділянки.

Регуляція на рівні транскрипції відбувається внаслідок взаємодії продуктів регуляторних генів (зазвичай білків) з певними структурами генів: промотором або регуляторними ділянками. Це дозволяє змінювати швидкість роботи генів або «вмикати» чи «вимикати» їх.

Регуляція під час дозрівання РНК та трансляції  — після транскрипції відбувається процесинг (дозрівання РНК). Він відбувається в ядрі клітини, коли видаляються інтрони, а екзони комбінуються і з'єднуються один з одним. Під час процесингу відбуваються процеси вирізання інтронів, «зшивання» екзонів (сплайсинг) та додавання певних структур до початку і кінця молекули РНК.

Для більшості генів є можливим альтернативний сплайсинг — отримання кількох можливих варіантів РНК із синтезованої в ході транскрипції молекули. Регуляція під час трансляції відбувається переважно на етапі ініціації. В цей момент різні фактори можуть приєднуватися до мРНК і блокувати синтез білкової молекули, або, навпаки, розпочинати його.

Пост-трансляційна регуляція — це зміна білкової молекули після її утворення в процесі трансляції. Її здійснюють спеціальні білки. Наприклад, білки-шаперони формують просторову будову білка, модифікуючи його вторинну і третинну структури. Інші білки можуть додавати до молекули складних білків небілкову частину (наприклад, гем у молекулі гемоглобіну).

Регуляція за участі малих РНК (РНК-інтерференція) — механізм регуляції, що здійснюється за допомогою малих (20-25 нуклеотидів)

молекул РНК. Основними молекулами є маленькі ядерні РНК (мяРНК) та мікроРНК (мкРНК), які вже після транскрипції можуть вступати у взаємодію із комплементарними послідовностям іРНК та змінювати їхню активність.

V. Закріплення нових знань

1.Що таке структурні й регуляторні гени?

2. Навіщо потрібно регулювати роботу генів?

3. На яких рівнях відбувається регуляція роботи генів еукаріотів?

4. Навіщо в еукаріотів стільки рівнів регуляції роботи генів?

Виконання навчальної гри

https://wordwall.net/uk/resource/58980565

VІ. Рефлексія

Вправа "Мікрофон"  - "Сьогодні на уроці я…"

Здобувачі освіти висловлюються по черзі.

Сьогодні я дізнався…  Було цікаво…Було складно… Тепер я зможу…. У мене вийшло… Мене здивувало…  Я навчився… Я отримав…  Я зміг… Я спробую…  Мені захотілося…

VІІ. Домашнє завдання

VІІI. Підведення підсумків уроку