Урок з теми: "Будова генів про- та еукаріотів"

Дата проведення 04.12.17

Конспект уроку для 9 класу

Тема: Будова генів про- та еукаріотів

Мета: сформувати уявлення про особливості будови генів про- та еукаріотів.

Тип уроку: комбінований.

Обладнання: таблиці «Будова оперону прокаріотичної клітини», «Будова оперону еукаріотичної клітини», «Будова ДНК», «Будова РНК», фото вчених

Хід уроку

1. Організаційний етап (1 хв)

Учитель:

 ― Доброго дня, діти. Я рада вас вітати. (перевірка відсутніх)

2. Актуалізація опорних знань (5 хв)

Учитель:

― Перед оголошенням теми сьогоднішнього уроку, я хочу, щоб ми згадали попередній матеріал. Я роздаю вам бланки. У першому стовпчику ви пишете «так», якщо згодні з твердженням, або «ні», якщо не згоді.

1. Ген – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК. (+)
2. Плазміди – це малі молекули ДНК в цитоплазмі прокаріот. (+)
3. Активні гени використовуються для синтезу білків, які необхідні клітині тільки за потребою. (-)
4. Ген може бути ділянкою РНК у певних вірусів. (+)
5. Структурні гени контролюють і спрямовують діяльність інших генів. (+)
6. У еукаріот цитоплазматичні гени розташовані у плазмідах. (-)
7. Фракція ДНК, яка містить гени, що не повторюються, несе інформацію про унікальні послідовності білків. (+)
8. Геном – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду. (+)
9. Регуляторні гени кодують синтез білків. (-)
10. Нуклеоїд – це кільцева молекула ДНК, що містить спадкову інформацію у еукаріот. (-)
11. Мітохондрії та хлоропласти містять кільцеву молекулу ДНК. (+)
12. Ген містить спадкову інформацію лише про певний продукт або регулює синтез лише одного конкретного білка (+)

2. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності (10 хв)

Учитель:

― Ми з вами продовжуємо вивчати збереження та реалізацію спадкової інформації. Сьогодні наша тема стосується поняття оперон, з яким ми ознайомимося, дізнаємось особливості будови оперонів про- та еукаріотів, відзначимо також, що таке генетичний код і потренуємося його розшифровувати.

Для початку скажіть, що ви розумієте під словом код? Код – система умовних знаків для передачі, обробки та зберігання різноманітної інформації.

Які ви знаєте приклади кодування? (коди, породжені німецькими машинами Енігма і Лоренца, ASCII, шрифт Брайля, азбука Морзе, PLU-код, QR-код тощо). Окрім зазначених ще виділяють генетичний код.

Найважливішим досягненням біології XX ст. стало з'ясування генетичного коду - встановлення відповідності між послідовністю нуклеотидів молекули ДНК та амінокислотами молекули білка. Нині генетичний код з'ясовано повністю.

В 1953 році Джеймс Ватсон (Уотсон) та Френсіс Крік, базуючись на рентгенограмах, отриманих Розаліндою Франклін, відкрили структуру ДНК.

У 1960 році американські біохіміки Маршалл Уоррен Ніренберг і Дж. Генріх Маттеї поставили перші експерименти над кишковою паличкою (Escherichia coli), які привели до розгадки генетичного коду. У 1968 році Ніренберг, разом зі своїми колегами Робертом Холлі і Гобіндом Кораною отримав Нобелівську премію за розшифровку генетичного коду і встановлення механізму білкового синтезу. Дослідження вчених відкрило принципово нові можливості в області вивчення спадкових захворювань та пошуку методів їх лікування

До генетичний коду ми ще повернемося, а зараз розглянемо поняття оперон.

Оперон – це функціональна одиниця організації геному. Тобто оперон – це така ділянка ДНК, яка містить гени та ділянки, що регулюють діяльність цих генів.

Концепцію лактозного оперону (lac-оперон) кишкової палички (Escherichia coli) запропонували в 1961 р. французькі вчені Франсуа Жакоб і Жак Моно, за що отримали Нобелівську премію (1965 р.). У кишкової палички в геномі міститься приблизно 650 оперонів.

 

 

3. Вивчення нового матеріалу (15 хв)

Учитель:  Майже будь-який ген несе інформацію про будову РНК або певного білка. Ця інформація закодована, проте сам ген функціонувати майже не може. Йому необхідні ряд додаткових структур, які будуть «вмикати», «вимикати» та «регулювати» його роботу. Відтак, оперон складається зі структурних генів, регуляторних генів (які регулюють роботу структурних генів, за рахунок синтезу регуляторних білків) та регулюючих ділянок (які забезпечують активність оперону).

Відкриваємо підручники. Параграф 23 с.99. У робочих зошитах записуємо сьогоднішнє число на сторінці 44. Записуємо поняття оперон, завдання 3 с.44. Оперон (від лат. operor – працюю) – функціональна одиниця організації геному.

Варто зазначити, що синтез білків має таку послідовність:

ДНК→(транскрипція)→РНК→(трансляція)→ білок.

Розглянемо детальніше будову типового оперону. Завдання 4 с.44.

Почнемо зі структурних генів – вони кодують інформацію про послідовність амінокислот у молекулі білка. Так, лактозний оперон кишкової палички містить спадкову інформацію про три білки, що беруть участь у поглинанні та розщепленні лактози.

Регулятор (регуляторний ген) – синтезує певні білки-регулятори синтезу РНК.

Регуляторні ділянки складаються з промотора, оператора та термінатора.

Промотор – приєднує фермент синтезу РНК (транскрипції) РНК-полімеразу – початкова стадія транкрипції.

Оператор – взаємодіє з білками-регуляторами, що активують або інактивують синтез

Термінатор – кодує інформацію про завершення синтезу РНК.

Давайте розглянемо будову оперону прокаріот. Завдання 5 с.44.

Регулятор – промотор – оператор – структурні гени – термінатор

Структурних генів у прокаріот може бути кілька, кілька РНК на них синтезуються разом, які потім розщеплюються на окремі РНК.

Тепер розглянемо будову оперону еукаріот. Завдання 6 с.44.
       Він має дещо складнішу будову. По-перше, у структурній частині генів з’являються ділянки що кодують спадкову інформацію – екзони (від англ. expression – вираження), і ділянки, що її не кодують – інтрони (від англ. intervening sequence – проміжна послідовність). Кількість і розташування інтронів специфічні для кожного гена. Така будова структурних генів еукарітотів називається мозаїчною. Вчені припускають, що наявність інтронів зумовлює певний захист від мутаційних процесів. Після синтезу про-іРНК інтрони видаляються з ланцюга, а екзони зшиваються ферментами і формується зріла мРНК.
      По-друге, у склад оперону входить лише один структурний ген.
      По-третє, оперон еукаріот майже завжди містить тільки структурний ген, а інші гени розкидані по хромосомі.

Регулятор – Промотор – Оператор – Структурні гени (екзон-інтрон-екзон) – Термінатор.

Тепер повертаємося до поняття «генетичний код». Відкрийте параграф 26 на с.110. Запишіть у робочий зошит термін генетичний код (завдання 1 с.45). Генетичний код – система запису спадкової інформації про амінокислотний склад білків у молекулах нуклеїнових кислот у вигляді послідовностей нуклеотидів.
     До складу нуклеотиду входять: цукор (рибоза, дезоксирибоза) + фосфатний залишок + нітратні основи (гуанін, цитозин, аденін, тимін/урацил)

Запишіть:

 

Нуклеотид ДНК= фосфатний залишок (Р)+ цукор (дезоксирибоза)+ нітратні основи (гуанін = цитозин, аденін = тимін)

 

Нуклеотид РНК= фосфатний залишок + цукор (рибоза) + нітратні основи (гуанін = цитозин, аденін = урацил)

 

  Білки складаються з  різних амінокислот (всього різновидів 22). Кожна амінокислота кодується з 3 нітратних основ.

 

2-а основа

У

Ц

A

Г

1-а основа

У

УУУ

(Фен)

УЦУ

(Сер)

УАУ

(Тир)

УГУ

(Цис)

У

3-я основа

УУЦ

(Фен)

УЦЦ

(Сер)

УАЦ

(Тир)

УГЦ

(Цис)

Ц

УУА

(Лей)

УЦА

(Сер)

УАА

Стоп-кодон

УГА

Стоп-кодон

А

УУГ

(Лей)

УЦГ

(Сер)

УАГ

Стоп-кодон

УГГ

(Трп)

Г

Ц

ЦУУ

(Лей)

ЦЦУ

(Про)

ЦАУ

(Гіс)

ЦГУ

(Арг)

У

ЦУЦ

(Лей)

ЦЦЦ

(Про)

ЦАЦ

(Гіс)

ЦГЦ

(Арг)

Ц

ЦУА

(Лей)

ЦЦА

(Про)

ЦАА

(Глн)

ЦГА

(Арг)

А

ЦУГ

(Лей)

ЦЦГ

(Про)

ЦАГ

(Глн)

ЦГГ

(Арг)

Г

A

AУУ

(Іле)

AЦУ

(Тре)

AAУ

(Асн)

AГУ

(Сер)

У

AУЦ

(Іле)

AЦЦ

(Тре)

AAЦ

(Асн)

AГЦ

(Сер)

Ц

AУA

(Іле)

AЦА

(Тре)

AAA

(Ліз)

AГА

(Арг)

А

AУГ

(Мет)

AЦГ

(Тре)

AAГ

(Ліз)

AГГ

(Арг)

Г

Г

ГУУ

(Вал)

ГЦУ

(Ала)

ГАУ

(Асп)

ГГУ

(Глі)

У

ГУЦ

(Вал)

ГЦЦ

(Ала)

ГАЦ

(Асп)

ГГЦ

(Глі)

Ц

ГУА

(Вал)

ГЦА

(Ала)

ГАА

(Глу)

ГГA

(Глі)

А

ГУГ

(Вал)

ГЦГ

(Ала)

ГАГ

(Глу)

ГГГ

(Глі)

Г

Генетичний код має певні властивості (завдання 2 с.45).

• Триплетність – кожна амінокислота кодується одним триплетом
• Специфічність – кожний триплет кодує лише одну певну амінокислоту
• Виродженість – одну амінокислоту можуть кодувати кілька різних триплетів
• Універсальність – генетичний код єдиний для всіх організмів
• Неперекривність – перші 3 нуклеотиди кодують одну амінокислоту, наступні 3 - другу

Завдання 3 додому

4. Закріплення набутих знань (12 хв)

Давайте разом відновимо будову оперону еукаріот. Я буду зачитувати функції певного компонента оперону, а ваша задача назвати цей компонент та поставити його у потрібну ділянку на таблиці.
     Синтезує певні білки-регулятори синтезу РНК –  Регулятор (регуляторний ген)
      Приєднує фермент синтезу РНК  РНК-полімеразу – початкова стадія транкрипції – Промотор
     Взаємодіє з білками-регуляторами, що активують або інактивують синтез – Оператор
      Кодує інформацію про завершення синтезу РНК – Термінатор
      Ділянки, що кодують інформацію про послідовність амінокислот у молекулі білка – Структурні гени
    Спробуємо розшифрувати певне послання за допомогою таблиці (тільки замість амінокислот там вказані літери)

ГУА-УГУ- ГАЦ- ЦАУ- УУА - AГЦ- ГАЦ- ЦУЦ- ЦЦГ

 

2-а основа

У

Ц

A

Г

1-а основа

У

УУУ

Я

УЦУ

О

УАУ

Т

УГУ

К

У

3-я основа

УУЦ

Л

УЦЦ

А

УАЦ

Ш

УГЦ

Д

Ц

УУА

Р

УЦА

Д

УАА

.

УГА

.

А

УУГ

Ь

УЦГ

Щ

УАГ

.

УГГ

Х

Г

Ц

ЦУУ

Ї

ЦЦУ

И

ЦАУ

П

ЦГУ

Ю

У

ЦУЦ

І

ЦЦЦ

Т

ЦАЦ

Г

ЦГЦ

М

Ц

ЦУА

Н

ЦЦА

В

ЦАА

У

ЦГА

А

А

ЦУГ

У

ЦЦГ

Я

ЦАГ

С

ЦГГ

Ф

Г

A

AУУ

О

AЦУ

З

AAУ

Є

AГУ

Ж

У

AУЦ

А

AЦЦ

Б

AAЦ

Н

AГЦ

Е

Ц

AУA

Й

AЦА

Ґ

AAA

В

AГА

Ц

А

AУГ

Ф

AЦГ

Ц

AAГ

Ч

AГГ

Ґ

Г

Г

ГУУ

П

ГЦУ

Щ

ГАУ

Е

ГГУ

В

У

ГУЦ

М

ГЦЦ

Л

ГАЦ

С

ГГЦ

Є

Ц

ГУА

Е

ГЦА

Г

ГАА

К

ГГA

Х

А

ГУГ

Б

ГЦГ

Ю

ГАГ

Б

ГГГ

Ш

Г

 

ЕКСПРЕСІЯ

Експресія генів – процеси використання спадкової інформації генів для синтезу функціональних продуктів – молекул РНК та білків.

 

5. Інструктаж і Д/з (2 хв)

Підбиття підсумків уроку
Учитель:
«Вам сподобався урок?
Що вам найбільш сподобалось за час проведення уроку?
Щоб ви хотіли на наступне заняття?»

Д/з: параграф 23, 26 (110-111), р.з.с. 45 (3).

 

 

		2-а основа									3-я ос-нова
		У		Ц		A		Г
1-а ос-нова	У	УУУ	(Фен)  Феніл-аланін	УЦУ	(Сер) Серин	УАУ	(Тир)  Тирозин	УГУ	(Цис)  Цистеїн	У
		УУЦ	(Фен) Феніл-аланін	УЦЦ	(Сер) Серин	УАЦ	(Тир) Тирозин	УГЦ	(Цис) Цистеїн	Ц
		УУА	(Лей)  Лейцин	УЦА	(Сер) Серин	УАА	Стоп-кодон	УГА	Стоп-кодон	А
		УУГ	(Лей) Лейцин	УЦГ	(Сер) Серин	УАГ	Стоп-кодон	УГГ	(Трп)  Триптофан	Г
	Ц	ЦУУ	(Лей) Лейцин	ЦЦУ	(Про)  Пролін	ЦАУ	(Гіс)  Гістидин	ЦГУ	(Арг)  Аргінін	У
		ЦУЦ	(Лей) Лейцин	ЦЦЦ	(Про) Пролін	ЦАЦ	(Гіс) Гістидин	ЦГЦ	(Арг) Аргінін	Ц
		ЦУА	(Лей) Лейцин	ЦЦА	(Про) Пролін	ЦАА	(Глн)  Глутамін	ЦГА	(Арг) Аргінін	А
		ЦУГ	(Лей) Лейцин	ЦЦГ	(Про) Пролін	ЦАГ	(Глн) Глутамін	ЦГГ	(Арг) Аргінін	Г
	A	AУУ	(Іле)  Ізолейцин	AЦУ	(Тре)  Треонін	AAУ	(Асн)  Аспарагін	AГУ	(Сер) Серин	У
		AУЦ	(Іле) Ізолейцин	AЦЦ	(Тре) Треонін	AAЦ	(Асн) Аспарагін	AГЦ	(Сер) Серин	Ц
		AУA	(Іле) Ізолейцин	AЦА	(Тре) Треонін	AAA	(Ліз)  Лізин	AГА	(Арг) Аргінін	А
		AУГ	(Мет)  Метіонін	AЦГ	(Тре) Треонін	AAГ	(Ліз) Лізин	AГГ	(Арг) Аргінін	Г
	Г	ГУУ	(Вал)  Валін	ГЦУ	(Ала)  Аланін	ГАУ	(Асп)  Аспарагінова кислота	ГГУ	(Глі)  Гліцин	У
		ГУЦ	(Вал) Валін	ГЦЦ	(Ала) Аланін	ГАЦ	(Асп) Аспарагінова кислота	ГГЦ	(Глі) Гліцин	Ц
		ГУА	(Вал) Валін	ГЦА	(Ала) Аланін	ГАА	(Глу)  Глутамінова кислота	ГГA	(Глі) Гліцин	А
		ГУГ	(Вал) Валін	ГЦГ	(Ала) Аланін	ГАГ	(Глу) Глутамінова кислота	ГГГ	(Глі) Гліцин	Г

 

 

	1. Ген – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК.
	2. Плазміди – це малі молекули ДНК в цитоплазмі прокаріот.
	3. Активні гени використовуються для синтезу білків, які необхідні клітині тільки за потребою.
	4. Ген може бути ділянкою РНК у певних вірусів.
	5. Структурні гени контролюють і спрямовують діяльність інших генів.
	6. У еукаріот цитоплазматичні гени розташовані у плазмідах.
	7. Фракція ДНК, яка містить гени, що не повторюються, несе інформацію про унікальні послідовності білків.
	8. Геном – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду.
	9. Регуляторні гени кодують синтез білків.
	10. Нуклеоїд – це кільцева молекула ДНК, що містить спадкову інформацію у еукаріот.
	11. Мітохондрії та хлоропласти містять кільцеву молекулу ДНК.
	12. Ген містить спадкову інформацію лише про певний продукт або регулює синтез лише одного конкретного білка.