Заняття "Нуклеїнові кислоти"

ЗАНЯТТЯ

Тема:  Нуклеїнові кислоти, їх склад, будова . Роль нуклеїнових кислот у життєдіяльності організмів.

Мета: розширити знання про різноманіття органічних сполук на прикладі  нуклеїнових кислот; формувати знання про  нуклеїнові кислоти як найважливіші сполуки, що зумовлюють існування всіх живих організмів; показати біологічну роль нуклеїнових кислот.

Тип заняття:   вивчення нового матеріалу.

Форми роботи:   навчальна лекція,   фронтальна робота з групою.

евристична бесіда.

 Обладнання: таблиця «Нуклеїнові кислоти »,   картки – завдання, кросворд «Нуклеїнові кислоти», мультимедійна презентація.

 Хід заняття

1. Організаційний момент

Перевірка особового складу групи.

2. Актуалізація опорних знань

        З усього, що нас оточує, найбільш незрозумілим є саме життя. Ми звикли, що воно завжди навколо нас і в нас самих, і втратили здатність дивуватися. Але підіть у ліс, погляньте на дерева, траву, квіти, на птахів і мурах, і вас охопить почуття безпорадності перед цією великою таємницею. Невже в навколишньому світі є щось спільне, щось таке, що об’єднує всі живі істоти, будь то людина або невидимий оку мікроб? Що визначає спадкоємність життя, її відродження знову і знову від покоління до покоління? Ці запитання старі як світ, але тільки в другій половині ХХ століття пощастило вперше дізнатися відповіді на них. Про те, як їх вдалося отримати і в чому вони полягають, ми дізнаємося сьогодні на занятті.

     Так  дійсно спільне, що об’єднує всі живі істоти – це єдність хімічного складу живих організмів. І наука, яка вивчає цю єдність – Біохімія.

3. Мотивація навчальної діяльності

    Пригадайте, які речовини входять до складу живих організмів? (вода, мінеральні солі, вуглеводи, жири, білки, нуклеїнові кислоти).

   На які групи вони поділяються (органічні та неорганічні).

   До неорганічних відносяться ( вода, мінеральні солі).

   До органічних відносяться (вуглеводи, жири, білки,  вуглеводи).

   Сьогодні познайомимося з  найважливішими органічними речовинами,  що зумовлюють можливість існування всіх живих організмів. Ми будемо вивчати нуклеїнові кислоти.

Вивчення нового матеріалу

   Нуклеїнові кислоти та їх у життєдіяльності живих організмів

   Види нуклеїнових кислот. 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.

       Нуклеїнові кислоти – це біополімери, які виконують важливі біологічні функції –   збереження спадкової інформації та її реалізація протягом життя клітини. У   більшості організмів функцію збереження спадкової інформації виконує ДНК    (дезоксирибонуклеїнова кислота). При поділі клітини дочірні клітини одержують  точну копію спадкової інформації. Різні види РНК (рибонуклеїнової кислоти) забезпечують реалізацію спадкової інформації в клітині протягом її існування, шляхом участі в синтезі специфічних білків, закодованих в структурі ДНК. За хімічною будовою нуклеїнові кислоти є полінуклеотидами, а за хімічним складом характеризуються постійним вмістом фосфору ( 8 – 10 %) і нітрогену (15 – 16 % за масою).

Нуклеїнові кислоти в організмі відіграють різноманітні функції, але

найважливішими є участь їх у передачі спадкових ознак і процесах біосинтезу білка.

Історія вивчення нуклеїнових кислот (слайд 5).

Нуклеїнові кислоти  було відкрито в середині 60-х років ХІХ швейцарським вченим    Ф. Мішером.

У ядрах лейкоцитів він виявив невідому речовину, що істотно відрізнялася ві всіх відомих на той час речовин. Оскільки речовину виділили з ядра (nucleus), речовини назвали нуклеїновими кислотами.

 І.Я. Горбачевський  (українець) вперше добув чисті НК у 90 – х роках ХІХ століття.

 Уотсон і Крік встановили структуру НК (1953р), за що отримали Нобелівську   премію. .

Види нуклеїнових кислот

Структура молекули ДНК

Макромолекула ДНК – це спіраль, що складається з двох ланцюгів , закручених навколо спільної осі.

Щоб далі розібратися в будові нуклеїнових кислот треба пригадати з чого складаються складні біополімери, природні високомолекулярні речовини (з мономерів). 

Назвіть  мономери

Будова нуклеотиду

Нуклеотид – хімічна сполука, яка складається із залишків трьох речовин: азотистої основи, п’ятиатомного цукру та фосфорної кислоти.

Кожен нуклеотид склдається їз залишків трьох молекул – нітрогеновмісної сполуки (азотистої основи),  вуглеводу (моносахариду) і ортофосфатної кислоти.

 Види  нітратних основ:     Види вуглеводів:

А – аденін       рибоза С₅Н₁₀О₅    Н₃РО₄

Г – гуанін       дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄

Ц – цитозин

Т – тимін

У – урацил                                                                                           

У чому подібність та відмінність нуклеотидів молекули ДНК?

Хімічні зв’язки між нітратними основами

      Кожна азотиста основа одного ланцюга спрямована вглиб спіралі і зв’язана водневим зв’язком з основою другого ланцюга. При цьому пуринові основи зв’язані з піримідиновими, точніше, аденін завжди розміщується в парі з тиміном, цитозин – з гуаніном. Таким чином, азотисті основи розміщуються не безладно, а згідно принципу комплементарності, взаємного доповнення (від лат. комплементизм – доповнення).

Будова полінуклеотидних данцюгів ДНК

     Подвійна спіраль, утворена двома полінуклеотидними ланцюгами, протилежно направленими і скрученими навколо спіральної осі. Залишки азотистої основи спрямовані всередину спіралі молекули ДНК. 

 Ланцюги утримуються один біля одного за допомогою водневих зв’язків  між залишками азотистих основ. Послідовність цих залишків в одному ланцюзі ДНК узгоджується з їх послідовністю в іншому.

Діаметр спіралі = 2нм

Довжина одного нуклеотиду = 3,4нм.

Повний виток спіралі містить 10 пар нуклеотидів.                           

Правило Чаргаффа

        До робіт групи Чаргаффа панувала так звана «тетрануклеотидна» теорія, згідно  з якою  вважалося,  що  ДНК складається з повторюваних блоків по чотири різних азотистих основи (аденін, тимін, гуанін і цитозин) в кожному. Чаргаффу зі співробітниками вдалося розділити нуклеотиди ДНК за допомогою паперової хроматографії і визначити точні кількісні співвідношення нуклеотидів різних типів. Вони значно відрізнялися від еквімолярних, яких можна було б очікувати, якби всі чотири типи були представлені в рівних пропорціях. Співвідношення, виявлені Чаргаффом для аденіну (А), тиміну (Т), гуаніну (Г) і цитозину (Ц), виявилися такими:

          Вміст аденіну рівний вмісту тиміну, а вміст гуаніну — кількості цитозину:  А=Т, Г=Ц.

Кількість пуринів дорівнює кількості піримідинів: А+Г=Т+Ц 

Будова рибонуклеїнової кислоти. Порівняння молекул ДНК і РНК

Види нуклеїнових кислот  

Функція РНК – здійснення синтезу білка

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

і –РНК (м – РНК) інформаційна, або матрична – копіює інформацію з ДНК;

т – РНК транспортна – транспортує амінокислоти до місця синтезу білка (найкоротші)

р – РНК рибосомальна (найбільша) утворює рибосому, бере участь у процесі синтезу білка.

Роль РНК в клітині

      Вміст її в різних клітинах залежить від умов існування клітин (в клітині, що швидко росте, де інтенсивно іде синтез білка, РНК більше). На долю РНК приходиться 5 - 10 % від загальної маси клітини.

Основна маса РНК міститься у цитоплазмі (90 %), решта – в ядрі та інших органелах клітини.

Структура РНК

Розрізняють декілька рівнів структурної організації РНК.

Первинна структура – послідовність чергування залишків мононуклеотидів у полінуклеотидних ланцюгах.

Мононуклеотиди РНК містять рибозу, залишки фосфорної кислоти та азотисті основи (АУГЦ). Зв’язуються фосфодіефірними зв’язками.

Вторинна структура. РНК побудована з одного ланцюга для якого властива спіралізація. Полінуклеотидний ланцюг закручується сам на себе, утворюючи водневі зв’язки між азотистими основами А = У, Г  Ц. Особливістю вторинної структури є те, що ланцюг спаралізований не повністю, утворюються виступи у окремих нуклеотидів на поверхні спіралі.

РНК може мати різні типи третинної структури: невпорядковано розташований у просторі ланцюг, клубок або компактні палички, що містять біспіральні ділянки.

4. Узагальнення і систематизація знань

Дайте  визначення поняттю – комплементарність.

Задача на комплементарність

Курсантам пропануєтся добудувати за принципом комплементарності другий ланцюг ДНК, як щовідома послідовність нуклеотидів в першому ланцюзі.
1-й ланцюг ДНК: Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т…
2-й ланцюг ДНК: Ц-А-Г-А-Т-Г-Ц-Т-А…                                         

 Задача на правило Чаргаффа                                                         

Заповнення таблиці порівняння нуклеїнових кислот ДНК і РНК

Курсанти заповнюють таблицю, спираючись на знання, отримані під час заняття, або, користуються підручником                                          

Розв’язжіть кросворд «Нуклеїнові кислоти

ПИТАННЯ

( відповіді можуть бути розміщені по горизонталі, по вертикалі, по діагоналі)

1. Органоїд клітини, в якому вперше були відкриті нуклеїнові кислоти  (ядро)

2. Органоїди клітини, які мають власну ДНК (хлоропласти)

3. РНК, яка доставляє амінокислоти до місця синтезу білка (транспортна)

4. Хімічний зв'язок між комплементарними основами в ДНК (водневий)

5. Мономер нуклеїнових кислот (нуклеотид)

6. Нітрогеновмісна основа, яка входить тільки до складу РНК (урацил)

7. Вуглеводень (моносахарид), який входить до складу ДНК (дезоксирибоза)

8. Швейцарський вчений, який відкрив нуклеїнові кислоти (Мішер)

9. Відповіність нуклеотидів в ланцюгах ДНК ( комплементарність)

10. Нітрогеновмісна основа, яка комплементарна тиміну (аденін)

11. Вуглеводень (моносахарид), який входить до складу РНК (рибоза)

12. Нуклеїнові кислоти так само, як і крохмаль, целюлоза, білки - це природні

       6.  Домашнє завдання

Вивчити матерііал.

Підготуватися до практичної роботи