Урок "Нуклеїнові кислоти. Роль нуклеїнових кислот як носія спадкової інформації"

Тема. Нуклеїнові кислоти. Роль нуклеїнових кислот як носія спадкової інформації.

Мета: ознайомити з особливостями будови, властивостями та функціями нуклеїнових кислот,  їхньою різноманітністю; формувати в учнів знання про  нуклеїнові кислоти як найважливіші сполуки, що зумовлюють існування всіх живих організмів; показати біологічну роль нуклеїнових кислот.

Міжпредметні зв'язки: хімія, фізика,  екологія, основи здоров’я.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

І . Актуалізація опорних знань.

1. Що таке білки?
2. Що є мономером білка?
3. Якими зв’язками сполучаються амінокислоти в молекулах білків?
4. Які структури виділяють в будові молекули білка?
5. Змоделюйте структури білка за допомогою дроту.

ІІ.   Мотивація навчальної діяльності.

Пригадайте, які органічні речовини входять до складу живих організмів? Ми вже вивчили білки, жири, вуглеводи. Сьогодні познайомимося з  найважливішими органічними речовинами,  що зумовлюють можливість існування всіх живих організмів. Ми будемо вивчати нуклеїнові кислоти.

ІІІ.  Вивчення нового матеріалу

 3.1. Випереджувальне завдання. Повідомлення учнів "Історія відкриття нуклеїнових кислот"

3.2. Нуклеїнові кислоти – це біополімери, макромолекули яких складаються із численних нуклеотидів. Це речовини, які зберігають і відтворюють в організмах спадкову (генетичну) інформацію, а також беруть участь у синтезі білків.

          Види нуклеїнових кислот

НК

         ДНК       РНК

Дезоксирибонуклеїнова кислота     Рибонуклеїнова кислота 

-міститься в ядрі, мітохондріях,   - Міститься в ядрі, мітохондріях,    пластидах                                                                                                      пластидах, цитоплазмі

  - носій спадкової інформації.   - беруть участь у синтезі білка.

    Будова НК

НК набагато складніші за всі відомі вам речовини. Молекулярна маса від 100 тис. до 60 млн. Довжина молекули ДНК до кількох см. Це у 10 мільйонів разів більше за розмір звичайних молекул. Якщо розгорнути молекули ДНК лише 1 клітини, то утвориться ланцюжок довжиною кілька метрів завдовжки.

Молекули НК складаються із багатьох нуклеотидів.

Будова нуклеотиду:

Кожен нуклеотид складається їз залишків трьох молекул – нітрогеновмісної сполуки (азотиста основа),  вуглеводу (моносахаридиу) і ортофосфатної кислоти.

Нуклеотиди сполучаються між собою, утворюючи ланцюги.

3.3. Будова молекули ДНК.

Макромолекула ДНК - це два довгі полімерні ланцюги, що складаються з мономерів дезоксирибонуклеотидів, тісно з'єднаних між собою. Нитки ДНК з'єднуються водневими зв'язками між азотистими основами двох ланцюгів і утворюють подвійну спіраль ДНК. Таку модель будови ДНК запропонували в 1953 р. Дж. Уотсон і Ф. Крік. Вони використовували також дані, отримані іншими вченими (Р. Франклін, М. Уілкінс, Е. Чаргафф), які за допомогою рентгенівської дифракції й інших методів вивчали фізичну та хімічну природу ДНК. Пуринові та піримідинові основи взаємодіють одна з одною. Аденін одного ланцюга двома водневими зв'язками з'єднується з тиміном іншого ланцюга, а гуанін - трьома водневими зв'язками з цитозином. Таке сполучення азотистих основ забезпечує міцний зв'язок обох ланцюгів. Два полінуклеотидні ланцюги ДНК антипаралельні. Тобто, 5'-кінець одного ланцюга з'єднаний із 3'-кінцем іншого, і навпаки. Генетична інформація записана послідовністю нуклеотидів у напрямку від 5'-кінця до 3'-кінця. Така нитка називається "змістовною", саме тут розташовані гени (матричний ланцюг). Другий ланцюг у напрямку 3'-5' вважається "антизмістовним". Він необхідний як "еталон" збереження генетичної інформації і набуває значення у процесах реплікації та репарації.

Рис.  Структура ДНК (фрагмент).

Азотисті основи бувають двох типів: пуринові - аденін (А) і гуанін (Г) і піримідинові - тимін (Т) і цитозин (Ц).

  Правила Е. Чаргаффа. Вивчаючи хімічний склад ДНК в 1950 році, Ервін Чаргафф сформулював важливі положення щодо структури ДНК:

I. Молярна частка пуринів (аденіну - А і гуаніну - Г) дорівнює молярній частці піримідинів (цитозину - Ц і тиміну - Т):

А+Г=Ц+Т, або А+Г/Ц+Т=1

II. Кількість аденіну і цитозину дорівнює кількості гуаніну і тиміну:

А+Ц=Г+Т, або А+Ц/Г+Т=1

III. Кількість аденіну дорівнює кількості тиміну, а кількість гуаніну дорівнює кількості цитозину:

А=Т, або А/Т=1, Г=Ц, або Г/Ц=1

    За співвідношенням (А+Т) і (Г+Ц) представники різних видів різняться між собою, причому у тварин переважає пара А+Т, а у мікроорганізмів співвідношення (А+Т) і (Г+Ц) однакове. Ці явища використовують як один із генетичних критеріїв визначення виду. У цьому полягає індивідуальна специфічність ДНК.

Біологічна роль ДНК.

    ДНК є носієм генетичної інформації, записаної у вигляді нуклеотидної послідовності за допомогою генетичного коду. З молекулами ДНК зв'язані дві основоположні властивості живих організмів — спадковість і мінливість. У ході процесу, що називається реплікацією ДНК, утворюються дві копії початкового ланцюжка, які успадковуються дочірніми клітинами при поділі. Клітини, що утворилися таким чином, будуть генетично ідентичними. Генетична інформація, потрібна для життєдіяльності клітини, зчитується при експресії генів. У більшості випадків вона використовується для біосинтезу білків у процесах транскрипції (синтезу молекул РНК на матриці ДНК) і трансляції (синтезу білків на матриці РНК).

3.4.  Види РНК:

Залежно від функцій, які виконують РНК, розрізняють 3 типи цих сполук:

- Інформаційна (іРНК) - становить собою копію певної ділянки молекули ДНК і переносить генетичну інформацію від ДНК до місця синтезу поліпептидного ланцюга. Молекула нестабільна і швидко розпадається на нуклеотиди.

- Транспортна (тРНК) -  приєднує амінокислоти, транспортує їх до місця синтезу білкових молекул. Кожна з амінокислот транспортується своєю тРНК. Має постійну вторинну структуру у фор­мі листка конюшини.

- Рибосомальна (рРНК) - взаємодіючи з рибосомальними білками, забезпечує певне просторове розташування іРНК і тРНК на рибосомі, виконуючи структурну функцію.

ІV. Узагальнення і систематизація знань

Тестування на ПК

V. Домашнє завдання

   Опрацювати відповідний матеріал підручника.