Geum.ru

Урок по теме «Реализация наследственной информации в клетке. Биосинтез белка»

Вид материалаУрок

Содержание


Ход урока
Постановка проблемы урока
Подобный материал:

Урок по теме «Реализация наследственной информации в клетке. Биосинтез белка»

(раздел «Клетка»)

Биология, 10 класс

Ларионова Светлана Константиновна, учитель биологии

МОУ средняя общеобразовательная школа № 18 г. Волгограда

Учебник: Биология. 10-11 классы (базовый уро­вень) / И.Б. Агафонова, В.И. Сивоглазов.

Урок проводится в форме лекции с элементами беседы и с опорой на имеющиеся знания учащихся. После каждого этапа урока происходит закрепление материала с привлечением школьников к работе в интерактивном режиме.

Цели урока:
  • Дать возможность учащимся изучить явления и сложные процессы биосинтеза белка на основе применения средств компьютерной графики и моделирования с использованием интерактивной доски.
  • Расширить знания учащихся о различных формах обмена веществ в клетке и организме; сформировать представление о биосинтезе белковых молекул.
  • Научить школьников определять роль различных веществ и структур клетки в процессе биосинтеза белка.
  • Развивать позитивную мотивацию учеников к изучению предмета биологии, превратив их из пассивных слушателей в активных участников учебного процесса.

Ход урока

Организационный момент. Сообщить ученикам тему урока, его цели и задачи, познакомить с планом работы на уроке (страницы 1-4). Ссылки, в виде цветных стрелок, отсылают на слайды этой же презентации для ознакомления с целями, задачами и планом урока (рис.1).



Рис. 1

Изучение нового материала. (Лекция учителя с опорой на имеющиеся знания учащихся, с использованием страниц интерактивной доски, с закреплением материала в конце каждого этапа урока)

Органические и неорганические вещества клетки принимают участие в разнообразных химических превращениях, составляющих суть обмена веществ и энергии.

Информация открывается по мере объяснения материала об обмене веществ и энергии. По щелчку каждое окно поочередно появляется в процессе анимации. Ученики составляют схему «Обмен веществ и энергии» в тетради (рис. 2 а, б)



Рис. 2 а Рис. 2 б

Учитель использует инструмент «линия» и линия со стрелкой красного цвета и проводит соответствующие стрелки на схеме (рис. 3)



Рис. 3 Рис. 4

Одним из примеров пластического обмена является процесс биосинтеза белка.

Актуализация знаний. Устные ответы на вопросы:

- Вспомните, где и в чем содержится наследственная информация клетки?

- Из каких мономеров состоит молекула ДНК? Какие виды нуклеотидов вы знаете?

- Одинаков ли состав нуклеотидов у молекул ДНК и РНК?

- Какие виды РНК вы знаете?

- Какие функции они выполняют?

- Из каких мономеров состоит молекула белка? Сколько этих мономеров вы знаете?

- Где происходит биосинтез белка в клетке? Где образуются рибосомы?

Примечание: анимация «сжатие и расширение» по щелчку для каждого отдельного вопроса.

Понятия: ген, код, триплет.

Используется «шторка» (рис. 4). Информация при опускании шторки выходит на постепенно, давая возможность ученикам сделать записи.

Информация о первичной структуре белковой молекулы содержится в ДНК, которая находится в ядре эукариотической клетки. Одна цепочка (нить) молекулы ДНК может содержать информацию о многих белках. Принято считать, что ген – это участок (фрагмент) ДНК, несущий информацию о строении одного белка. Таким образом, в молекуле ДНК записан код о последовательности аминокислот в белке в виде определенной последовательности нуклеотидов. При этом каждой аминокислоте в будущей белковой молекуле соответствует участок из трех нуклеотидов (триплет) в молекуле ДНК.

Записать в тетради определения понятий ген, код, триплет.

Работа со слайдом-конструктором. В символическом и одновременно шуточном виде эту взаимосвязь можно выразить следующим образом. Учитель передвигает на экране условные «триплеты» и «аминокислоты», стрелки и скобки, создавая картинку (рис. 5 а, б)



Рис. 5 а Рис. 5 б

Постановка проблемы урока. Учитель проблему урока вставляет в красную рамку на странице доски

- Каким образом клетка синтезирует необходимый белок, если информация о нем хранится в ядре, а синтез белка происходит в рибосомах цитоплазмы? Ученики выдвигают свои гипотезы и предположения

Работа со слайдом-конструктором. Слайд-конструктор подтверждает верные предположения учащихся. Из имеющихся на слайде фигур и надписей учитель собирает процессы транскрипции и трансляции (рис. 6 а, б)

Процесс биосинтеза белка включает в себя ряд последовательных событий.



Рис. 6 а Рис. 6 б

Анимация «появление». Ученики записывают определения понятий «транскрипция» и «трансляция».

Синтез информационной РНК (и-РНК) происходит в ядре. Он осуществляется по одной из нитей ДНК с помощью ферментов и с учетом принципа комплементарности азотистых оснований. Процесс переписывания информации, содержащейся в генах ДНК, на синтезируемую молекулу и-РНК называется транскрипцией. Трансляция – это процесс перевода генетической информации с «языка» нуклеиновых кислот на «язык» белка.

Очевидно, что информация переписывается в виде последовательности нуклеотидов РНК. Нить ДНК в этом случае выступает в качестве матрицы. В молекулу РНК в процессе ее образования вместо азотистого основания тимина (Т) включается урацил (У). Молекулы и-РНК индивидуальны, каждая из них несет информацию об одном гене.

Раскрывает понятие «генетический код» (рис.7). Используется «шторка».



Рис. 7

Реакции матричного синтеза. Страницы 14-15 поясняют понятия «матрица» и «матричный синтез». На странице 14 по щелчку определение понятия «матрица» всплывает на экране. На 15 – всплывают реакции матричного синтеза (рис. 8, 9).



Рис. 8 Рис.9

На странице 16 ссылка на вложенную презентацию «Анимация процесса транскрипции» (рис.1 0 а, б).



Рис. 10 а Рис. 10 б

Закрепление материала. Интерактивная работа учащихся на доске. Перетаскивание свободных нуклеотидов для построения левой цепи ДНК и и-РНК по принципу комплементарности (рис. 11 а, б)



Рис. 11 а Рис. 11 б

Далее молекулы и-РНК выходят из ядра клетки через поры оболочки ядра и на­правляются в цитоплазму к рибосомам. Сюда же с помощью транспортных РНК (т-РНК) доставляются амино­кислоты.

Строение транспортной РНК. Молекула т-РНК состоит из 70-80 нуклеотидов. Общий облик молекулы напоминает лист клевера. На «верхушке» листа расположен антикодон (кодовый три­плет нуклеотидов), который соответствует определенной аминокислоте. Следовательно, для каждой аминокисло­ты существует своя, конкретная т-РНК.

На странице 17 три объекта с анимацией «сжатие расширение» (рис. 12).



Рис. 12.

Полирибосома. На одной молекуле информационной РНК последовательно располагаются несколько рибосом.

На странице 19 ссылка на вложенный файл. Презентации «Анимация сборки полирибосомы». Здесь же ссылка на анимационный файл «Процесс трансляции». Сначала щелкнуть на слове «Полирибосома», а затем – на «Процесс трансляции» (рис. 13 а, б).



Рис. 13 а Рис. 13 б

В функциональном центре каждой рибосомы способны поместится два триплета информационной РНК. Предположим, что кодовый триплет нуклеотидов молекулы транспортной РНК, подошедшей к месту синтеза белка, соответствует триплету нуклеотидов информационной РНК, находящемуся в данный момент в функциональном центре рибосомы. Тогда рибосома по цепочке и-РНК делает шаг, равный трем нуклеотидам. Аминокислота отделяется от транспортной РНК и становится в цепочку мономеров белка. Освободившаяся т-РНК уходит в сторону и через некоторое время может снова соединиться с определенной аминокислотой, которую будет транспортировать к месту синтеза белка. Напомним, что в функциональном центре рибосомы находятся два триплета информационной РНК. На первом из них происходит «сверка» на комплементарность триплета нуклеотидов информационной РНК и антикодона транспортной РНК, несущей аминокислоту. На втором — отделение аминокислоты от т-РНК и присоединение ее к синтезируемой молекуле белка. Если кодон в молекуле и-РНК и антикодон в молекуле т-РНК не комплементарны, описанные выше события не происходят. От молекулы т-РНК аминокислота не отделяется. Когда т-РНК временно покидает рибосому, ее место занимает другая молекула транспортной РНК с иной аминокислотой, и снова происходит «сверка» на комплементарность кодона и антикодона.

(Анимация процесса сборки молекулы белка на рибосоме (рис. 14 а-и)



а б в



г д е



ж з и

Рис. 14

Закрепление изученного материала.

Страница 20 содержит гиперссылками на страницы 21 и 22. Учащиеся перетаскивают «нуклеотиды» и «аминокислоты» с определением их по генетическому коду (рис. 15 а, б, в)

Для выполнения задания использовать инструмент произвольного выбора . Выделить необходимую фигуру нуклеотида или аминокислоты. При наведении на маркер свободного перемещения форма курсора изменится на . За появившийся маркер , перетащить ее в определенное место на слайде. Использовать гиперссылку с генетическим кодом и-РНК.



Рис. 15 а Рис. 15 б



Рис. 15 в

Образовавшийся белок попадает в каналы эндоплазматической сети и в другие части клетки. Таким образом, последовательность нуклеотидов в триплете ДНК соответствует последовательности нуклеотидов в триплете и-РНК.

Кроме того, последовательность кодонов в молекуле ДНК соответствует последовательности кодонов в молекуле и-РНК, последовательности используемых в данном синтезе антикодонов молекул т-РНК, и в конечном счете последовательности аминокислот в образующейся молекуле белка.

Решение задачи. Работа со страницей 23. Щелкнуть на значке Перо , курсор примет форму ручки . Использовать его для написания буквенного обозначения триплетов кодонов и антикодонов, а также аминокислот. В случае допущенной ошибки использовать инструмент Ластик . Щелкнуть левой кнопкой мыши по значку. Когда выбран инструмент резинки, курсор принимает форму карандаша с резинкой на конце . Выбрать размер резинки на индикаторе диаметра ластика. Ответ учитель закрывает шторкой. Щелкнуть по значку «Затемнить страницу», придать шторке необходимый размер и закрыть ответ задачи до завершения ее решения (рис.16 а, б).




Рис. 16 а Рис. 16 б

Тест. Установить соответствие (страница 24). Использовать инструмент Перо. Ответ закрыть шторкой (рис.17).



Рис. 17

Вопросы и задания для учащихся
  1. Что следует понимать под обменом веществ?
  2. Чем пластический обмен отличается от энергетиче­ского?
  3. Каким образом информация о первичной структуре белковой молекулы «записана» на молекуле ДНК?
  4. Скольким нуклеотидам в молекуле ДНК соответству­ет одна аминокислота в будущей белковой молекуле?
  5. Какое вещество является «посредником» при пере­носе информации о первичной структуре белка из ядра клетки в цитоплазму?
  6. Как называется процесс матричного синтеза молеку­лы информационной РНК по фрагменту молекулы ДНК в ядре клетки (в соответствии с принципом комплементарности азотистых оснований)?
  7. Как называется процесс «сборки» белковой молекулы из аминокислот, происходящий в цитоплазме клетки?
  8. Какова функция транспортной РНК в процессе био­синтеза белка?
  9. Какой органоид клетки непосредственно «отвечает» за объединение аминокислотных звеньев в полипеп­тидную молекулу?
  10. В чем заключаются особенности строения и функцио­нирования молекулы транспортной РНК?
  11. В каком случае аминокислота отделится от доставив­шей ее к рибосоме транспортной РНК и займет свое место в цепочке аминокислотных звеньев синтезируе­мой полипептидной молекулы?
  12. В каком случае аминокислота, принесенная транс­портной РНК к рибосоме и информационной РНК, не встанет в цепочку аминокислотных звеньев белко­вой молекулы?
  13. Какова роль в биосинтезе белка ферментов и АТФ?

Домашнее задание:

1. §2.10. Повторяя изученный материал по учебнику, опреде­лите в процессе биосинтеза белка основные этапы. Подготовьте развернутый рассказ о каждом из них.

2. Из соответствующего параграфа учебника выпиши­те в тетрадь новые термины и понятия, выучите их определения.

3. Подготовьте содержательный ответ на вопрос: «Может ли в клетке возникнуть ситуация, при кото­рой процесс биосинтеза белка был бы затруднен или нарушен? Если да, то каковы могут быть конкретные причины возникновения такой ситуации, и каковы ее возможные последствия для организма?»