Урок "Біосинтез білка" для учнів 10 класу

Тема. Біосинтез білка.

Мета. Розкрити етапи синтезу білків та значення цього біологічного процесу;

формувати навички розв’язування вправ з молекулярної біології, використовуючи таблицю генетичного коду; розвивати творчі здібності і критичне мислення, здатність до організації і участі в колективній діяльності;   виховувати працелюбність та цілеспрямованість на прикладі наукових відкриттів та пошуків вчених-біологів.

Очікувані результати.  Учень характеризує процес біосинтезу білка; пояснює, використовуючи фундаментальні природничі ідеї, керівну роль спадкової програми у життєдіяльності клітин.

Основні поняття та терміни. Генетичний код, кодон, антикодон, старт-кодон, стоп-кодон, рибосоми, транскрипція, трансляція, екзони, інтрони, ініціація, елонгація, термінація, модифікація

Обладнання та матеріали. Таблиця «Генетичний код», динамічна модель «Синтез білка», відеофрагмент «Синтез білка» за посиланням  https://www.youtube.com/watch?v=9zUAWNqaT6g, слайди «Етапи біосинтезу білка», картки для групової роботи.

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань учнів

  1) Повторення термінів: амінокислоти, білки, нуклеотиди, нуклеїнові кислоти, реплікація, транскрипція, ген.

  2) Вправа «Яке перше слово сенкану?»

                                   ?

Незамінні та замінні. Входять до складу білків.

Амфотерні сполуки, поєднані пептидними зв’язками.

(Амінокислоти)

         ?

Руйнується, розгортається.

Порушується природна структура. Може відновлювати природний стан.

(Білок)

            ?

Досліджена вченим Чаргаффом.

Забезпечує передачу спадкової інформації. Біополімер.

(Молекула ДНК)

3) Проблемні запитання

Чому Джордж Кендрю, лауреат Нобелівської премії 1962 року назвав
ДНК ниткою життя?

Яким чином в молекулі ДНК закодована інформація про структуру білка?                

Розповідь учителя, повторення властивостей генетичного коду, виконання вправ

    Генетичний код – єдина для всіх живих організмів система збереження спадкової інформації, це спосіб запису послідовності амінокислот у білку за допомогою послідовності нуклеотидів у нуклеїнових кислотах.

   Розшифрували генетичний код у 60-х роках ХХ  ст. американські вчені – Маршалл Ніренберг, Роберт Холлі і Гобінд Корана, за що отримали Нобелівську премію з фізіології і медицини у 1968 році.

   Генетичний код був розшифрований незабаром після відкриття двоспіральної структури ДНК. Було відомо, що нещодавно відкрита молекула інформаційної, або матричної РНК (іРНК, або мРНК), несе інформацію, записану на ДНК. Біохіміки Маршалл Уоррен Ніренберг і Дж. Генріх Маттеї з Національного інституту охорони здоров’я в містечку Бетезда під Вашингтоном поставили перші експерименти, які привели до розгадки генетичного коду.

   Вони почали з того, що синтезували штучні молекули іРНК, що складалися тільки з нітратної основи урацил. Вони додавали ці іРНК в тестові пробірки з сумішшю амінокислот, причому в кожній пробірці лише одна з амінокислот була помічена радіоактивною міткою. Дослідники виявили, що штучно синтезована ними іРНК ініціювала утворення білку лише в одній пробірці, де знаходилася мічена амінокислота фенілаланін. Так вони встановили, що послідовність  -У-У-У-  на молекулі іРНК (і, отже, еквівалентну їй послідовність  -А-А-А- на молекулі ДНК) кодує білок, що складається тільки з амінокислоти фенілаланіну. Це було першим кроком до розшифрування генетичного коду. Сьогодні відомо, що три пари основ молекули ДНК (такий триплет дістав назву кодон) кодують одну амінокислоту в молекулі білка.    Виконуючи експерименти,  аналогічні описаному вище, генетики врешті-решт розшифрували увесь генетичний код, в якому кожному з 64 можливих кодонів відповідає певна амінокислота.

Повторення  властивостей генетичного коду

   Виконання вправ

а) Визначіть амінокислоти, закодовані триплетами:

УУА → (лейцин);                         ЦГГ → (аргінін);     

ААЦ → (аспарагін);                    ГГГ → (гліцин).

б)  Визначіть всі триплети, які кодують  амінокислоти:

      Тирозин →   (УАУ, УАЦ).    

      Фенілаланін → (УУУ, УУЦ). 

в) Визначіть амінокислотний склад білка, який кодується іРНК такого складу: ЦЦГ ЦАЦ ЦУА ЦГУ (пролін-гістидин-лейцин-аргінін).

ІІ.  Мотивація навчальної діяльності, повідомлення теми, мети, завдань уроку

Білки – важлива складова всіх  живих організмів. Білки були вперше описані шведським хіміком Єнсом Якобом Берцеліусом в 1838 році, який і дав їм назву протеїни, від грец. πρώτα — «першорядної важливості».  Дійсно, білки дуже важливі. Вони виконують велику кількість функцій.

Повторення основних функцій білків

 Структурна функція. Білки входять до складу усіх органів і тканин. Вони беруть участь в утворенні структурної основи клітин і їх органел, мембранних структур.

 Транспортна функція. Білки забезпечують  органи  і тканини поживними речовинами.  Ці речовини переносяться з током крові сполуками білкової природи. Наприклад, гемоглобін.

 Енергетична функція. Білки відіграють також роль джерела енергії.  При розщепленні  1 г білка виділяється 17,2 кДж енергії.

 Захисна функція. Багато білків утворюють захисний покрив, наприклад рогові утворення – волосся, нігті, шкіра. Білки утворюють захисні речовини крові – антитіла, інтерферони, імуноглобуліни.

 Скорочувальна функція. Ця функція виконується особливими скоротливими білками (актин, міозин), що зумовлюють скорочення м’язів, рух джгутиків та війок  у найпростіших, рух рослин.

 Ферментативна функція. Білки беруть участь у всіх хімічних реакціях у клітині в ролі каталізаторів.

 Гормональна функція. Значна кількість гормонів також є білками. Наприклад,  гормони гіпофіза.

Отже, білок – це основа життя.

ІІІ. Засвоєння нових знань

   Пояснення процесів біосинтезу білка, використовуючи таблиці, слайди, динамічну модель «Синтез білка».

Перегляд відео «Синтез білка» за посиланням  https://www.youtube.com/watch?v=9zUAWNqaT6g

Запитання учням:

- Чому рибосому називають машиною для біосинтезу білкових молекул?

- Трансляція латинською мовою означає «переклад». Чому процес синтезу

білка за матрицею мРНК назвали так дивно?

Робота з динамічною моделлю «Синтез білка»

ІV. Узагальнення, систематизація знань

1. Виконайте вправу

У цитоплазмі знаходиться тРНК з антикодом ЦАЦ. Праналізувавши інформацію, надану в трьох стовпчиках, установіть кодуючу ділянку ДНК, кодон і амінокислоту, що транспортується.

(Відповідь: 2, 4, 3)

2. Робота в групах

Створіть асоціацію

• І група. Пов’яжіть синтез білка  з етапами випікання торта

• ІІ група. Пов’яжіть синтез білка  з промисловим виробництвом двигунів автомобіля

•                 ІІІ група. Вставте пропущені слова в текст

Важливість білків нам уже відома

Сьогодні про біосинтез іде мова.

З  (іРНК)  все починається,

Вона в ядрі утворитись старається.

Там (транскрипція) відбувається,

З матриці (ДНК) інформація забирається.

Далі не сидиться іРНК в ядрі,

У (цитоплазмі) багато рідні.

На (рибосому) полює, з нею співпрацює.

Тут процес (трансляції) на посту:

(тРНК)  (амінокислоти) постачає.

 Принцип (комплементарності) зберігає.

Тут (рибосома) працює,

(Амінокислоти) в ланцюг шикує,

Зв’язує   (пептидним)  зв ’язком,

Дуже міцним вузлом.

Біосинтез завершує, (білок) синтезує.

В (ендоплазматичну сітку) його постачає,

Там своєї (конформації) він набуває.

Процес, звичайно, складненький,

Його потрібно зрозуміти гарненько.

V. Підсумок уроку. Оцінювання роботи учнів на уроці.

VІ. Домашнє завдання. Вивчити матеріал уроку, скласти сенкан з теми «Біосинтез білка»