Полное название образовательного учреждения:
Департамент среднего профессионального образования Томской области ОГБПОУ «Колпашевский социально-промышленный колледж»
Курс:
Биология
Раздел:
Общая биология
Возрастная группа:
10 класс
Тема:
Биополимеры. Нуклеиновые кислоты, АТФ и другие органические соединения.
Цель занятия:
продолжить изучение биополимеров, способствовать формированию приемов логической деятельности, познавательных способностей.
Задачи урока:
Образовательные:
познакомить студентов с понятиями нуклеиновые кислоты, способствовать осмыслению и усвоению материала.
Развивающие:
развивать когнитивные качества студентов (умение видеть проблему, умение задавать вопросы).
Воспитательные:
формировать положительную мотивацию к изучению биологии, стремление получить конечный результат, умение принимать решения и делать выводы.
Время реализации:
90 мин.
Оборудование:
- ПК и видеопроектор;
- авторская презентация, созданная в среде Power Point;
- раздаточный дидактический материал (список кодирования аминокислот);
План:
1. Типы нуклеиновых кислот.
2. Строение ДНК.
3. Основные виды РНК.
4. Транскрипция.
5. АТФ и другие органические соединения клетки.
Ход занятия:
I. Организационный момент.
Проверка готовности к занятию.
II. Повторение.
Устный опрос:
1. Охарактеризуйте функции жиров в клетке.
2. В чем отличие биополимеров белков от биополимеров углеводов? В чем их сходство?
Тестирование
(3 варианта)
III. Изучение нового материала.
1. Типы нуклеиновых кислот.
Название нуклеиновые кислоты происходит от латинского слова «нуклеос», т.е. ядро: они впервые были обнаружены в клеточных ядрах. В клетках имеются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Эти биополимеры состоят из мономеров, называемых нуклеотидами. Мономеры-нуклеотиды ДНК и РНК сходны в основных чертах строения и играют центральную роль в хранении и передаче наследственной информации. Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов, соединенных прочными химическими связями. Каждый из нуклеотидов, входящих в состав РНК, содержит триуглеродный сахар - рибозу; одно из четырех органических соединений, которые называют азотистыми основаниями, - аденин, гуанин, цитозин, урацил (А, Г, Ц, У); остаток фосфорной кислоты.
2. Строение ДНК
. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК, содержат пятиуглеродный сахар - дезоксирибозу; одно из четырех азотистых оснований: аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц, Т); остаток фосфорной кислоты.
В составе нуклеотидов к молекуле рибозы (или дезоксирибозы одной стороны присоединено азотистое основание, а с другой - остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды соединяются между собой в длинные цепи. Остов такой цепи образуют регулярно чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, а боковые группы этой цепи - четыре типа нерегулярно чередующихся азотистых основания.
Молекула ДНК представляет собой структуру, состоящую из двух нитей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью. Особенностью структуры ДНК является то, что против азотистого основания А в одной лежит азотистое основание Т в другой цепи, а против азотистого основания Г всегда расположено азотистое основание Ц.
Схематически сказанное можно выразить следующим образом:
А (аденин) - Т (тимин)
Т (тимин) - А (аденин)
Г (гуанин) - Ц (цитозин)
Ц (цитозин) - Г (гуанин)
Эти пары оснований называют комплементарными основаниями (дополняющими друг друга). Нити ДНК, в которых основания расположены комплементарно друг другу, называют комплементарными нитями.
Модель строения молекулы ДНК предложили Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 г. Она полностью подтверждена экспериментально и сыграла исключительно важную роль в развитии молекулярной биологии и генетики.
Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения аминокислот в линейных молекулах белков, т. е. их первичную структуру. Набор белков (ферментов, гормонов и др.) определяет свойства клетки и организма. Молекулы ДНК хранят сведения об этих свойствах и передают их поколениям потомков, т. е. являются носителями наследственной информации. Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток и в небольшом количестве в митохондриях и хлоропластах.
3. Основные виды РНК.
Наследственная информация, хранящаяся в молекулах ДНК, реализуется через молекулы белков. Информация о строении белка передается в цитоплазму особыми молекулами РНК, которые называются информационными (и-РНК). Информационная РНК переносится в цитоплазму, где с помощью специальных органоидов – рибосом идет синтез белка. Именно информационная РНК, которая строится комплементарно одной из нитей ДНК, определяет порядок расположения аминокислот в белковых молекулах.
В синтезе белка принимает участие и другой вид РНК - транспортная (т-РНК), которая подносит аминокислоты к месту образования белковых молекул - рибосомам, своеобразным фабрикам по производству белков.
В состав рибосом входит третий вид РНК, так называемая рибосомная (р-РНК), которая определяет структуру и функционирование рибосом.
Каждая молекула РНК в отличие от молекулы ДНК представлена одной нитью; вместо дезоксирибозы она содержит рибозу и вместо тимина - урацил.
Итак,
нуклеиновые кислоты выполняют в клетке важнейшие биологические функции. В ДНК хранится наследственная информация обо всех свойствах клетки и организма в целом. Различные виды РНК принимают участие в реализации наследственной информации через синтез белка.
4. Транскрипция.
Процесс образования и-РНК называется транскрипцией (от лат. «транскрипцио» - переписывание). Транскрипция происходит в ядре клетки. ДНК → и-РНК с участием фермента полимеразы.
т-РНК выполняет функцию переводчика с «языка» нуклеотидов на «язык» аминокислот,
т-РНК получает команду от и-РНК - антикодон узнает кодон и несет аминокислоту.
5. АТФ и другие органические соединения клетки
В любой клетке, кроме белков, жиров, полисахаридов и нуклеиновых кислот, насчитывается несколько тысяч других органических соединений. Их можно условно разделить на конечные и промежуточные продукты биосинтеза и распада.
Конечными продуктами биосинтеза
называют органические соединения, которые играют самостоятельную роль в организме или служат мономерами для синтеза биополимеров. К числу конечных продуктов биосинтеза относятся аминокислоты, из которых в клетках синтезируются белки; нуклеотиды - мономеры, из которых синтезируются нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК); глюкоза, которая служит мономером для синтеза гликогена, крахмала, целлюлозы.
Путь к синтезу каждого из конечных продуктов лежит через ряд промежуточных соединений. Многие вещества подвергаются в клетках ферментативному расщеплению, распаду.
Конечными продуктами биосинтеза являются вещества, играющие важную роль в регуляции физиологических процессов и развитии организма. К числу их относятся многие гормоны животных. Гормоны тревоги или стресса (например, адреналин) в условиях напряжения усиливают выход глюкозы в кровь, что, в конечном счете, приводит к увеличению синтеза АТФ и активному использованию энергии, запасенной организмом.
Аденозинфосфорные кислоты.
Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены еще два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ).
Молекула АТФ
представляет собой нуклеотид, образованный азотистым основанием аденином, пятиуглеродным сахаром рибозой и тремя остатками фосфорной кислоты. Фосфатные группы в молекуле АТФ соединены между собой высокоэнергетическими (макроэргическими) связями.
АТФ
- универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасаются в молекулах АТФ.
Средняя продолжительность жизни 1 молекулы АТФ в организме человека менее минуты, поэтому она расщепляется и восстанавливается 2400 раз в сутки.
В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия (Е), которая освобождается при отщеплении фосфата:
АТФ = АДФ + Ф + Е
В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) и фосфорная кислота (фосфат, Ф).
АТФ + H2O → АДФ + H3PO4 + энергия(40 кДж/моль)
АТФ + H2O → АМФ + H4P2O7 + энергия(40 кДж/моль)
АДФ + H3PO4 + энергия(60 кДж/моль) → АТФ + H2O
Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, передачи нервных импульсов, свечений (например, у люминесцентных бактерий), т. е. для всех процессов жизнедеятельности.
IV. Итог занятия.
1. О б о б щ е н и е изученного материала.
Вопросы к студентам:
1. Какие компоненты входят в состав нуклеотидов?
2. Почему постоянство содержания ДНК в разных клетках организма считается доказательством того, что ДНК представляет собой генетический материал?
3. Дайте сравнительную характеристику ДНК и РНК.
4. Решите задачи:
Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т достройте вторую цепь.
Ответ:
ДНК
Г-Г-Г- А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т
Ц-Ц-Ц-Т-А-Т-Т-Г-Т-Ц-Т-А
(по принципу комплементарности)
2)
Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.
Ответ:
и-РНК
Г-Г-Г-А-У-А-А-Ц-А-Г-Ц-У
3)
Фрагмент одной цепи ДНК имеет следующий состав:
- -А-А-А-Т-Т-Ц-Ц-Г-Г-. достройте вторую цепь.
5. Решите тест:
4)
Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК?
а) тимин;
б) урацил;
в) гуанин;
г) цитозин;
д) аденин.
Ответ:
б
5)
Если нуклеотидный состав ДНК
АТТ-ГЦГ-ТАТ- то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК?
А) ТАА-ЦГЦ-УТА;
Б) ТАА-ГЦГ-УТУ;
В) УАА-ЦГЦ-АУА;
Г) УАА-ЦГЦ-АТА.
Ответ:
в
Cлайд 1
Биополимеры. Нуклеиновые кислоты. АТФ. Т.Д. Найданова, учитель биологии, МОУ «Средняя школа №9»
Cлайд 2
Задачи: Сформировать знания о строении и функциях молекул ДНК, РНК, АТФ, принципе комплиментарности. Развитие логического мышления через сравнение структуры ДНК и РНК. Воспитание коллективизма, точности и быстроты ответов.
Cлайд 3
Оборудование: Модель ДНК; Иллюстрации ДНК, РНК, АТФ учебника Д.К. Беляева, презентация урока.
Cлайд 4
Ход урока: О П Р О С- В чем особенность химического состава белков? Почему оказался прав Ф.Энгельс, когда высказал мысль: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» Какие структуры белков встречаются в природе и в чем их особенность? В чем выражается видовая специфичность белков? Раскройте понятия «денатурация» и «ренатурация»
Cлайд 5
Запомни: Белки-биополимеры. Мономеры белков-аминокислоты(АК-20). Видовая специфичность белков определяется набором АК, количеством и последовательностью в полипептидной цепи. Функции белков многообразны, они определяют место Б. в природе. Различают I, II, III, IV структуры Б, различающихся по типу связи. В организме человека- 5млн. Белков.
Cлайд 6
II.Изучение нового материала. Нуклеиновые кислоты/характеристика/ «нуклеус»- от лат. –ядро. НК-биополимеры. Впервые были обнаружены в ядре. Играют важную роль в синтезе белков в клетке, в мутациях. Мономеры НК-нуклеотиды. Обнаружены в ядрах лейкоцитов в 1869г. Ф.Мишером.
Cлайд 7
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 1.Нахождение в клетке Ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты. Ядро, митохондрии, хлоропласты. 2.Нахождение в ядре Ядрышко Хромосомы 3.Состав нуклеотида Одинарная полинуклеотидная цепочка, кроме вирусов Двойная, свернутая правозакрученная спираль (Дж.Уотсон и Ф.Крик в 1953г.)
Cлайд 8
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 4.Состав нуклеотида 1.Азотистое основание (А-аденин,У-урацил,Г-гуанин,Ц-цитозин). 2.Углевод рибоза 3.Остаток фосфорной кислоты 1.Азотистое основание (А-аденин,Т-тимин, Г-гуанин,Ц-цитозин). 2.Углевод дезоксирибоза 3.Остаток фосфорной кислоты
Cлайд 9
Сравнительная характеристика НК Признаки РНК ДНК 5.Свойства Не способна к самоудвоению. Лабильна Способна к самоудвоению по принципу компли-ментарности:А-Т; Т-А; Г-Ц;Ц-Г. Стабильна. 6.Функции и-РНК (или м-РНК)определяет порядок расположения АК в белке; Т-РНК- подносит АК к месту синтеза белка(к рибосомам);p-РНК определяет структуру рибосом. Химическая основа гена. Хранение и передача наследственной информации о структуре белков.
Cлайд 10
Запиши: ДНК- двойная спираль ДЖ.Уотсон, Ф. Крик-1953г.Нобелевская премия А=Т, Г=Ц- комплиментарность Функции: 1.хранение 2.воспроизведение 3.передача Наследственной информации РНК- одиночная цепь А,У,Ц,Г- нуклеотиды Виды РНК: И- РНК Т- РНК Р- РНК Функции: биосинтез белка
Cлайд 11
Реши задачу: Одна из цепей фрагмента молекулы ДНК имеет следующее строение: Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т. Укажите строение противоположной цепи. Укажите последовательность нуклеотидов в молекуле и-РНК, построенной на этом участке цепи ДНК.
Cлайд 12
Решение: I цепь ДНК Г-Г-Г-А-Т-А-А-Ц-А-Г-А-Т Ц-Ц-Ц-Т-А-Т-Т-Г-Т-Ц-Т-А (по принципу комплементарности) и-РНК Г-Г-Г-А-У-А-А-Ц-А-Г-Ц-У-
Cлайд 13
АТФ. Почему АТФ называют «аккумулятором» клетки? АТФ-аденозинтрифосфорная кислота
Cлайд 14
Структура молекулы АТФ аденин Ф Ф Ф Рибоза Макроэргические связи АТФ+Н 2О АДФ+Ф+Е(40кДж/моль) 2. АДФ+Н 2О АМФ+Ф+Е(40кДж/моль) Энергетическая эффективность 2-ух макроэргических связей -80кДж/моль
Cлайд 15
Запомни: АТФ Образуется в митохондриях клеток животных и хлоропластах растений. Энергия АТФ используется на движение, биосинтез, деление и т.д. Средняя продолжительность жизни1 молекулы АТФ менее!мин, т.к. она расщепляется и восстанавливается 2400раз в сутки.
Cлайд 16
Реши задачу: №1. АТФ- постоянный источник энергии для клетки. Его роль можно сравнить с ролью аккумулятора. Объясните, в чем заключается это сходство?
Cлайд 17
Выполни тест (выбирая правильный ответ, Вы получите ключевое слово) 1.Какой из нуклеотидов не входит в состав ДНК? а)тимин; н)урацил; п)гуанин; г)цитозин; е)аденин. 2.Если нуклеотидный состав ДНК-АТТ-ГЦГ-ТАТ-то каким должен быть нуклеотидный состав и-РНК? а)ТАА-ЦГЦ-УТА;к)ТАА-ГЦГ-УТУ; у)уаа-цгц-ауа; г)уаа-цгц-ата
Цитология
Основные
положения клеточной теории. Клетка –
структурная и функциональная единица
живого стр. 1
Органические
вещества клетки: липиды, АТФ, биополимеры
(углеводы, белки, нуклеиновые кислоты)
и их роль в клетке.
стр.5
Ферменты,
их роль в процессе жизнедеятельности
стр.7
Особенности
строения клеток прокариот и эукариот
стр. 9
Основные
структурные компоненты клетки
стр. 11
Поверхностный
аппарат клетки
стр. 12
Транспорт
молекул через мембраны
стр. 14
Рецепторная
функция и ее механизм
стр. 18
Структура
и функции клеточных контактов
стр. 19
Локомоторная
и индивидуализирующая функции ПАК
стр. 20
Органеллы
общего значения. Эндоплазматическая
сеть стр. 21
Комплекс
Гольджи
стр. 23
Лизосомы
стр. 24
Пероксисомы
стр. 26
Митохондрии
стр. 26
Рибосомы
стр.27
Пластиды
стр.28
Клеточный
центр
стр. 28
Органеллы
специального значения
стр. 29
Ядро
клетки. Строение и функции
стр. 29
Обмен
веществ и превращение энергии в клетке
стр. 32
Хемосинтез
стр. 36
Основные положения клеточной теории. Клетка – структурная и функциональная единица живого.
Цитология
-
наука о клетки. Цитология изучает
строение и химический состав клетки,
функции внутриклеточных структур,
функции клеток в организме животных,
растений, размножение и развитие клеток.
Из 5 царств органического мира, только
царство Вирусы, представленные формами
живого, не имеют клеточного строения.
Остальные 4 царства имеют клеточное
строение: царство Бактерии объединяют
прокариотов – доядерные формы. Ядерные
формы – эукариоты, к ним относятся
царства Грибы, Растения, Животные.
Основные
положения клеточной теории
:
Клетка
–
функциональная
и структурная единица живого.
Клетка
–
элементарная
система – основа строения и жизнедеятельности
организма.
Открытие
клетки связано с открытием микроскопа:
1665г.
–
Гук
изобрел микроскоп и на срезе пробки он
увидел ячейки, которые он назвал
клетками.
1674г.
–
А.
Левингук впервые обнаружил в воде
одноклеточные организмы.
Начало
19в. –
Я.
Пуркинье назвал протоплазмой вещество,
заполняющее клетку.
1831г.
–
Броун
обнаружил ядро.
1838-1839гг.
–
Шванн
сформулировал основные положения
клеточной теории.
Основные
положения клеточной теории:
1.
Клетка –
главная
структурная единица всех организмов.
2.
Процесс образования клеток
обуславливается
ростом, развитием и дифференцировкой
растительных и животных клеток.
1858г.
–
вышел
труд Вирхова “Целлюлярная патология”,
в которой он связал патологические
изменения в организме с изменениями в
строении клеток, положив основу патологии
– началу теоретической и практической
медицины.
Конец
19в. –
Бэр
открыл яйцеклетку, показав, что все
живые организмы берут начало из одной
клетки (зиготы). Было обнаружено сложное
строение клетки, описаны органоиды,
изучен митоз.
Начало
20в. –
стало
ясным значение клеточных структур и
передачи наследственных свойств.
Современная
клеточная теория включает следующие
положения:
Клетка
–
основная
единица строения и развития всех живых
организмов, наименьшая единица живого.
Клетки
всех
одноклеточных и многоклеточных
организмов сходны по своему строению,
химическому составу, основным проявлением
жизнедеятельности и обмену веществ.
Размножение
клеток
происходит
путем из деления, и каждая новая клетка
образуется путем деления исходной
(материнской) клетки.
В
сложных многоклеточных организмах клетки
специализированны
по
выполняемым функциям и образуют ткани.
Из тканей состоят органы, которые
связаны между собой и подчинены нервным
и гуморальным системам регуляции.
Клетка
–
является
открытой системой для всех живых
организмов, для которой характерны
потоки вещества, энергии и информации,
связанные с обменом веществ (ассимиляцией
и диссимиляцией).
Самообновление
осуществляется
в результате обмена
веществ.
Саморегуляция
осуществляется
на уровне обменных процессов по принципу
обратной связи.
Самовоспроизведение
клетки
обеспечивается при ее размножении на
основе потока вещества, энергии и
информации.
Клетка
и клеточное строение обеспечивает:
Благодаря
большой поверхности – благоприятные
условия для обмена веществ.
Наилучшее
хранение и передача наследственной
информации.
Способность
организмов хранить и передавать энергию
и превращать ее в работу.
Постепенная
замена всего организма (многоклеточного)
отмирающих частей без замены всего
организма.
В
многоклеточном организме специализация
клеток обеспечивает широкую
приспосабливаемость организма и его
эволюционные возможности.
Клетки
имеют структурное
сходство
,
т.е. сходство на разных уровнях: атомарном,
молекулярном, надмолекулярном и
т.д.
Клетки
имеют функциональное
сходство
,
единство химических процессов
метаболизма.