Тема: Биосинтез белка

Биосинтез белка.

Цель:
Сформировать знания о значении и механизме биосинтеза белка



Задачи:
активизировать использование пройденного материала для овладения новым;
продемонстрировать связь содержательного компонента курсов химии и биологии
отработать навыки решения проблемных задач.
Тип урока: изучение нового материала
Элементы коллекции Smart: интерактивные средства, управляющие кнопки, файлы и
страницы Notebook, рисунки, фоны и темы, звуковые файлы.
Оборудование: интерактивная доска Smart board, проектор.
Ход урока:
1. Проверка домашнего задания:
Устный опрос учащихся с использованием интерактивных заданий и схемы фотосинтеза.
- Строение хлоропласта (слайд №1)
- Процесс фотосинтеза (слайд №2)
2. Актуализация знаний:
 Что такое белок?
 Какое значение имеют белки?
В клетке содержатся тысячи белков – какие-то денатурируют, какие-то заново создаются,
а синтез некоторых в специализированных клетках нужен постоянно. Мы знаем что первичная
структура белка – это цепь аминокислот, а ДНК – это цепь из нуклеотидов.
 Как же зашифрована информация о первичной структуре белка в ДНК?
 Вся информация содержится в ДНК, но сама ДНК в биосинтезе белка участия не принимает.
Почему?
Цель нашего урока изучить механизм и значение биосинтеза белка. Запишите тему урока.
(слайд №3)
3. .Изучение нового материала.
Каждая живая клетка создает (синтезирует) составляющие ее вещества. Этот процесс
называют биосинтезом.
Биосинтез (от греч. bios – "жизнь" и synthesis– "соединение") – образование органических
веществ, происходящее в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур
(слайд №4).
Биосинтез, осуществляемый в процессе обмена веществ, всегда идет с потреблением
энергии. Биосинтез, например, простых углеводов у зеленых растений происходит за счет
энергии света. Биосинтез белков идет с потреблением энергии химических связей в
органических веществах.
 Что является главным поставщиком энергии в клетке? (АТФ)
Ферменты, отщепляя остатки фосфорной кислоты от молекул АТФ, обеспечивают выделение
энергии и тем создают возможность ее использования для биосинтеза.
 Как изменяется АТФ после отщепления остатка фосфорной кислоты? (АДФ, АМФ).
Вещества и структуры клетки, участвующие в биосинтезе белка:
(Рассказ учителя с использованием слайд презентации).
В биосинтезе молекул белка участвуют разные аминокислоты, многочисленные
ферменты, рибосомы и разные РНК (слайд №5).
Для того чтобы синтезировался белок, информация о последовательности
аминокислот в его первичной структуре должна быть доставлена к рибосомам. Этот
процесс включает два этапа транскрипцию и трансляцию (слайд №6).
Схематически процесс биосинтеза можно представить так:
ДНК -> иРНК -> белок.
I. Транскрипция (переписывание) – биосинтез молекул РНК в хромосомах на молекулах
ДНК по принципу матричного синтеза при помощи фермента РНК – полимеразы. Процесс
биосинтеза белка осуществляется на рибосомах, расположенных преимущественно в
цитоплазме. Следовательно, для передачи генетической информации с ДНК к месту синтеза
белка требуется посредник. Таким посредником является иРНК, которая на основе принципа
комплементарно синтезируется на одной из цепей молекулы ДНК. Процесс этот получил
название транскрипции, или переписывания:
Транскрипция происходит не на всей молекуле ДНК, а лишь на небольшом ее участке,
соответствующем определенному гену. При этом часть двойной спирали ДНК раскручивается,
обнажая короткий участок одной из цепей, который теперь будет служить матрицей для синтеза
иРНК. Затем вдоль этой цепи движется фермент РНК-полимераза, соединяя между собой
нуклеотиды в растущую цепь иРНК. Транскрипция может протекать одновременно на
нескольких генах одной хромосомы и на генах, расположенных на разных хромосомах. В
результате транскрипции образуется иРНК, последовательность нуклеотидов которой является
точной копией последовательности нуклеотидов матрицы – одного или группы рядом
расположенных генов. Так, если в молекуле ДНК имеется азотистое основание цитозин, то в
РНК – гуанин и наоборот. В ДНК комплементарной парой является аденин – тимин. Однако
в состав РНК вместо тимина входит урацил (слайд №7 показывается частями в течение рассказа
учителя, без голоса автора).
Стадии (запись в тетрадь):
1. Обнаружение ферментом РНК – полимеразы особого участка который показывает
начало транскрипции – промотора.
2. Раскручивание участка ДНК.
3. Синтез иРНК до стоп-сигнала.
4. Поступление иРНК на ЭПС.

Закрепление материала по транскрипции – просмотр слайда №7 с голосом диктора и
выполнение интерактивного задания (слайд №8).
II. Трансляция (передача) – синтез полипептидных цепей белков в рибосомах (слайд №9).
Трансляция начинается со стартового кодона АУГ. Отсюда каждая рибосома прерывисто,
триплет за триплетом движется вдоль молекулы иРНК, что сопровождается ростом
полипептидной цепочки. Число аминокислот в таком белке равно числу триплетов иРНК.
(слайд №10 учитель показывается частями в течение рассказа учителя, без голоса автора)
Выстраивание аминокислот в соответствии с кодонами иРНК осуществляется на
рибосомах при помощи тРНК. Благодаря определенному расположению комплементарных
нуклеотидов цепочка тРНК имеет форму, напоминающую лист клевера (слайд №11, работа
детей с рисунком в тетради).
Каждая тРНК (слайд №11) имеет акцепторный конец, к которому присоединяется
активированная аминокислота. Активацию аминокислот осуществляют специфичные ферменты
аминоацил-тРНК-синтетазы, т. е. для каждой аминокислоты существует свой фермент.
В противоположной части молекулы тРНК располагается специфический триплет
(антикодон), ответственный за прикрепление по принципу комплементарности к
определенному триплету иРНК (кодон); отсюда и его название – антикодон. Таким образом,
именно комплексы аминоацил-тРНК считывают информацию, закодированную в иРНК.
(Все вместе выполняют тренировочное интерактивное задание слайд №12).
Комплекс аминоацил-тРНК с помощью антикодона присоединяется к кодону иРНК на
малой субъединице рибосомы. Затем к той же рибосоме прикрепляется второй комплекс в
соответствии со следующим кодоном. В рибосоме оказываются две аминокислоты,
ориентированные по отношению друг к другу таким образом, что карбоксильная группа одной
аминокислоты оказывается рядом с аминогруппой другой аминокислоты. В результате между
нимивозникает пептидная связь. Первая тРНК, освободившись от аминокислоты, покидает
рибосому. Далее к образованному дипептиду таким же образом пристраивается третья
аминокислота, принесенная в рибосому своей тРНК, четвертая и т. д. Все это продолжается до
тех пор, пока рибосома не дойдет до одного из трех терминирующих кодонов: УАА, УАГ или
УГА. После этого синтез белка прекращается.
Стадии (в тетрадь):
1. Активация аминокислот.
АК – исходный материал из которого строится белок. АК всегда в растворенном виде
присутствует в клеточном соке. Активация происходит при помощи сопряженного
расщепления АТФ и акцептирована (т. е. ковалентно присоединена) специальной молекулой
тРНК при помощи особого фермента – кодазы.
2. Инициация – объединение 2-х субединиц рибосомы с иРНК.
3. Элонгация – создание белковой молекулы.
Рибосома последовательно сканирует цепь иРНК, при этом выбирает из среды
аминокислоты тРНК. Специфичность выбираемой рибосомой тРНК определяется
специфичностью комбинаций нуклеотидов считываемого участка иРНК. Этот процесс идет
только по одной программе – генетический код.
 Закрепление материала по транскрипции – просмотр слайда №7 с голосом диктора.
Весь процесс схематически можно изобразить следующим образом (слайд №13)
Обычно вдоль одной молекулы иРНК движется сразу несколько рибосом, при этом
одновременно синтезируется несколько молекул белка.
Срок жизни иРНК – от двух минут у бактерий до многих дней у высших организмов. В
конце концов ферменты разрушают иРНК до отдельных нуклеотидов. Нуклеотиды затем
используются для синтеза новых РНК. Расщепляя и синтезируя иРНК, клетка строго регулирует
синтез белков, их тип и количество.
Процесс биосинтеза молекул белков осуществляется только в живой клетке.
4. Закрепление материала
Заполнить таблицу устно (слайд №14):
ДНК
и-РНК
т-РНК
Рибосомы
Ферменты
Аминокислоты
АТФ
ДНК
Содержит информацию о структуре белка. Служит матрицей для
синтеза белка
Переносчик информации от ДНК к месту сборки белковой
молекулы. Содержит генетический код.
Кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту биосинтеза
на рибосоме. Содержит антикодон.
Органоид, где происходит собственно биосинтез белка.
Катализирующие биосинтез белка.
Строительный материал для построения белковой молекулы.
Вещество, обеспечивающее энергией все процессы.
Содержит информацию о структуре белка. Служит матрицей для
синтеза белка.
5. Домашнее задание: выучить конспект, создать динамическое пособие – модель
биосинтеза белка