Урок з теми: "Основні типи РНК"

Дата проведення 11.12.17

Конспект уроку для 9 класу

Тема: Основні типи РНК

Мета: сформувати уявлення про різноманітність РНК

Тип уроку: комбінований

Обладнання: таблиці «Будова ДНК», «Будова РНК», макети іРНК, рРНК, тРНК, фото вчених.

Хід уроку

1. Організаційний етап (1 хв)

Учитель:

 ― Доброго дня, діти. (перевірка відсутніх)

2. Актуалізація опорних знань (4 хв)

Давайте згадаємо попередній матеріал.

Що таке ген? (Ген (від грец. генос – рід, походження) – це ділянка ДНК, що містить інформацію про первинну структуру молекули білка або РНК і визначає можливість розвитку ознаки.)

Що таке геном? (геном – сукупність спадкової інформації у клітинах організму певного виду.)

Геном прокаріот представлений чим? (нуклеоїдом та плазмідами)

Геном еукаріот представлений чим? (ядерною спадковою інформацією та ДНК мітохондрій та хлоропластів)

Чи має оперон прокаріот мозаїчну будову? (ні) А хто має? (еукаріот)

Що таке хромосома? (Хромосоми (від грец. хроматос – забарвлений, сома – тільце) – структури клітин еукаріотів, що забезпечують збереження, розподіл та передачу спадкової інформації.)

Назвіть основні складові хромосоми. (плече; хромосома; центромера; теломери; хроматиди)

Що ви розумієте під поняттям каріотип? (Сукупність ознак подвійного (диплоїдного) набору хромосом (кількість хромосом, форма, розміри) називається каріотипом.)

Нагадайте мені, нуклеотид РНК складається з чого? (Нуклеотид РНК= фосфатний залишок + цукор (рибоза) + нітратні основи (гуанін = цитозин, аденін = урацил))

3. Мотивація навчально-пізнавальної діяльності (10 хв)

Учитель:

– Нагадую, що ми продовжуємо вивчати збереження та реалізацію спадкової інформації. Наша сьогоднішня тема стосується видів РНК. Ми з вами згадаємо, що таке РНК і порівняємо їх види.

Нуклеїнові кислоти відкрив в 1868 році швейцарський учений Іоганн Фрідріх Мішер, який назвав ці речовини «нуклеін», оскільки вони були виявлені в ядрі (лат. nucleus). Пізніше було виявлено, що бактеріальні клітини, в яких немає ядра, теж містять нуклеїнові кислоти.

Значення РНК в синтезі білків було припущено в 1939 році в роботі Торберна Оскара Касперсона, Жана Брачета і Джека Шульца.

Щоб зрозуміти роль РНК варто зазначити, що РНК синтезуються в клітинах всіх клітинних живих організмів.

Геноми ряду вірусів складаються з РНК, тобто у них вона відіграє роль, яку у вищих організмів виконує ДНК (Наприклад, вірус імунодефіциту людини). На підставі різноманітності функцій РНК в клітині була висунута гіпотеза, згідно з якою РНК виникли до білків й були першими формами життя.

Трішки зупинимось на цьому. Усі, без винятку, живі істоти на Землі побудовані з білків – вони виконують як структурну, так і каталітичну функції. Разом зі спадковими молекулами ДНК білки забезпечують відтворення і безперервність життя. Логічним кроком було будувати гіпотези про виникнення живої матерії, починаючи з білків. Саме на цьому і ґрунтувалась теорія Олександра Опаріна, створена у 1923 році. Він стверджував, що у первісному бульйоні під впливом електричних зарядів з неорганічних речовин утворювались органічні, серед яких першим був білок. Проте, біологи згідні з тим, що ця теорія не пояснює як виник складний процес передачі інформації з ДНК на білок, якщо білок був першим. Адже, механізм передачі інформації з РНК на ДНК відомий у певних вірусах, а – з білка на РНК чи ДНК не відомий і досі.

Саме тому, гіпотеза світу РНК вважає, що РНК фактично була першою формою життя на Землі, яка пізніше розвинула навколо себе клітинну мембрану і стала першою клітиною прокаріотів.

Вперше ідея про можливість зародження життя не на основі білків, а на основі РНК була висловлена Олександром Річем у 1962 році, згодом підтримана Карлом Воезом у 1967, але виразності набула лише у 1986 році завдяки працям Вальтера Ґілберта. Основними положеннями цієї гіпотези є здатність РНК, так само як і ДНК, кодувати, зберігати та передавати генетичну інформацію; а ще однією властивістю РНК є її каталітичні здатності, тобто вони можуть прискорювати біохімічні реакції.

Проте, самі молекули РНК не є стабільними і піддаються розкладу навіть водою, тому природній добір ішов шляхом стабілізації РНК за допомогою амінокислот. Водночас, комплекси із амінокислотами та короткими ланцюгами білків, надавали РНК вищих каталітичних властивостей. Спершу білки, по суті, “висіли” на молекулах РНК, але в ході еволюції відокремились, – це був шлях переходу до “білкового життя”. Інший напрямок еволюції РНК – це виникнення спадкового механізму, тобто до виникнення ДНК, як більш стабільної молекули.

3. Вивчення нового матеріалу (22 хв)

Учитель:

– Відкрийте підручники на сторінці 108, параграф 25. Я роздаю вам бланки, які ви потім вклеїте до робочого зошита на сторінку 45. Уважно слухайте, та заповнюйте таблицю.

Отже, виділяють такі три основні типи РНК: іРНК/мРНК, тРНК, рРНК.

Інформаційна (або матрична) РНК (іРНК, або мРНК) — це довга лінійна одноланцюгова молекула (вигляд), яка несе в собі інформацію про послідовність амінокислот у молекулі білка. У прокаріотів вона утворюється в процесі транскрипції й одразж залучається до біосинтезу білка. В еукаріотичних організмів іРНК утворюється в процесі транскрипції в ядрі у вигляді попередника, який потім «дозріває» також у ядрі. Потім вона доставляється до цитоплазми для здійснення біосинтезу білка.

іРНК може міститься в цитоплазмі, ядрі, мітохондріях, хлоропластах, утворювати з рибосомами комплекс – полісому (місце знаходження).

Вміст іРНК у клітині – близько 5 % (вміст у клітині).

Кількість нуклеотидів коливається від 300 до 30 000, що залежить від складності гена (розміри).

Основні функції іРНК – перенесення генетичної інформації від ДНК до рибосом та безпосередня участь у синтезі білкових молекул (функції).

Деякі мРНК живуть зовсім недовго: вони руйнуються клітиною за кілька хвилин після утворення, і з них встигає «зчитатися» лише зовсім небагато білкових молекул. Інші живуть кілька годин. Деякі мРНК можуть зберігатися в неактивному стані упродовж кількох днів або навіть тижнів, допоки вони не знадобляться клітині. Регуляція роботи мРНК складна та різноманітна.

Рибосомні РНК (рРНК) входять до складу рибосом про- та еукаріотичних клітин (місце знаходження). Як ви пам’ятаєте, рибосоми — це маленькі комплекси з молекул рибосомальних білків і РНК, що беруть участь у процесі біосинтезу молекули білка. До складу рибосоми входить кілька різних молекул рРНК. Рибосоми складаються з двох субодиниць — великої й малої. «Основа» рибосоми цілком побудована з рибосомальних РНК, а білки слугують зовнішньою «декорацією». Насправді роль білків рибосоми полягає переважно в стабілізації рРНК. Тобто, рРНК мають складну форму, утворюють комплекси з білками (вигляд). рРНК синтезується в ядерці.

Молекули рРНК становлять до 80 % усієї РНК клітини (вміст у клітині), містять 3 – 5 тисяч нуклеотидів (розміри) і разом з білками забезпечують певне розташування іРНК і тРНК під час синтезу білкової молекули (функції).

рРНК не лише універсальні, а й досить консервативні (незмінні): відмінності в нуклеотидних послідовностях рРНК різних  рганізмів дуже повільно накопичуються в процесі еволюції. Ці закономірності дають змогу ученим використовувати порівняння послідовностей рРНК різних організмів для встановлення еволюційних зв’язків між царствами живої природи.

Транспортні РНК (тРНК) становлять близько 15 % усієї РНК клітини (вміст у клітині). Ці молекули містяться в цитоплазмі, мітохондріях і хлоропластах (місце розташування), складаються з 70 – 90 нуклеотидів (розміри).

Основна функція тРНК – перенесення амінокислот до рибосом, на яких відбувається синтез білкових молекул (функції). Кожен вид тРНК є високо специфічним, тобто переносить тільки конкретну амінокислоту. Транспортна РНК має вторинну структуру, що підтримується водневими зв’язками і формою нагадує трилисник конюшини (вигляд). Потім цей трилисник завдяки некомплементарним взаємодіям згортається ще раз і набуває Г-подібної форми. Саме в такій формі тРНК й існує в клітині. Біля верхівки «листка» містяться три нуклеотиди, які відповідають певній амінокислоті за генетичним кодом. Вони називаються антикодоном. А з протилежного боку, біля основи молекули тРНК, є ділянка, до якої приєднується амінокислота. Окрім того є ділянка, що приєднує фермент та ділянка приєднання до рибосоми.

До речі, існують і інші види РНК. Наприклад,

Малі ядерні РНК утворюються та функціонують у ядрі. Вони беруть участь у процесі дозрівання матричної РНК.

Малі ядерцеві РНК беруть участь у дозріванні рибосомальної РНК.

7S РНК — коротка РНК, у великій кількості наявна в цитоплазмі як про-, так й еукаріотичних клітин. Бере участь у перенесенні білкових молекул крізь мембрану клітини (у прокаріотів) чи крізь мембрану ендоплазматичного ретикулуму (в еукаріотів).

Малі інтерферувальні РНК, мікроРНК і пiРНК — надзвичайно різноманітні за будовою та походженням молекули РНК. Вони залучені до процесу регуляції синтезу білка, а також забезпечують захист клітини від вірусів та інших шкідливих агентів.

Також, як показали останні дослідження, у клітинах еукаріотів утворюється велика кількість РНК різної довжини. При цьому функція більшості цих РНК невідома. Можливо, вони є таким собі «інформаційним шумом». Сукупність ДНК, що кодує ці молекули РНК, отримала назву «темна матерія геному».

4. Закріплення набутих знань (7 хв)

Учитель:

– Пограємо у невеличку гру «Правда чи Кривда». Я буду говорити твердження, а ви будете визначати воно вірне чи ні. Висловлювати свою думку ми будемо голосуванням у вигляді підняття рук.

1. РНК має один ланцюг (так)
2. До складу нуклеотиду РНК входять такі нітратні основи як Г, Ц, А, Т. (ні, замість Т – У)
3. Найменші розміри серед 3основних типів РНК має рРНК (ні, тРНК 70 – 90 нуклеотидів)
4. До складу рибосом входять білок та мРНК. (ні, рРНК)
5. Концепція зародження життя на основі білків створена у 1923 році Олександром Опаріним. (так)
6. Амінокислоти переносить до рибосом тРНК. (так)
7. Більш за все у клітині міститься рРНК. (так)
8. Генетичну інформацію від ДНК до рибосом переносить мРНК (так)
9. Найменше в клітині інформаційної РНК. (так)
10. За своєю формою рРНК нагадує трилисник конюшини. (ні, тРНК)
11. В прокаріотичних організмів іРНК утворюється в процесі транскрипції в ядрі у вигляді попередника. (ні, еукаріотичних організмах)
12. Вперше ідея про можливість зародження життя не на основі білків, а на основі РНК була висловлена Олександром Річем. (так)
13.  Геноми ряду вірусів складаються з РНК, тобто у них вона відіграє роль, яку у вищих організмів виконує ДНК. (так)
14. У своїй будові тРНК містить антикодон. (так)
15. Теломери – частина хромосоми, що поділяє її на два плеча. (ні, центромера)
16. Центромера – ділянки на кінцях лінійних хромосом, що перешкоджають їх з’єднанню між собою. (ні, теломера)
17. Кожний вид еукаріотичних організмів має певну і постійну кількість хромосом (так, це правило стабільності)
18. Каріотип це візуальна картина повного хромосомного набору (ні, каріограма)
19. Кодуючі послідовності у прокаріот складають 15-20%. (ні, 90-95%)
20. Плазміди є невеликими кільцевими молекулами ДНК, які розташовані в цитоплазмі прокаріот. (так)

5. Інструктаж і Д/з (1 хв)

Підбиття підсумків уроку

Учитель:

Гра «Відкритий мікрофон»

«Вам сподобався урок?

Що вам найбільш сподобалось за час проведення уроку?

Щоб ви хотіли на наступне заняття?»

Д/з: параграф 25 (с. 108)

ТЕМА: ОСНОВНІ ТИПИ РНК.

Заповніть таблицю: