Задания для домашней работы учащимся ( дополнительное)

ЛЕКЦИЯ № 8

ТЕМА: НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИНФОРМАЦИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ ЕЕ В КЛЕТКЕ

  Цель:

 Образовательная: - сформировать систему знаний о принципах кодирования наследственной информации, углубить знания о белке.

Развивающая: - развивать навыки познавательной и самостоятельной активности, умение анализировать, сравнивать, выделять главное;

- развивать навыки работы с разными видами информации и способами её реализации, решение молекулярных задач, имеющих математическую или логическую основу;

- развивать умение работать с ИКТ.

Воспитательная: - воспитывать активность, настойчивость, желание отстаивать собственную точку зрения, умение сотрудничать в коллективе и чувство гордости за совместный результат познавательной деятельности. Осознание ценности

 

Обязательным условием существования всех живых организмов является способность синтезировать белковые молекулы. Классическое определение Ф. Энгельса: «Жизнь есть способ существования белковых тел…» не потеряло своего значения в свете современных научных открытий. Белки в организме выполняют тысячи разнообразных функций, делая нас такими, какие мы есть. Мы отличаемся друг от друга ростом и цветом кожи, формой носа и цветом глаз, у каждого из нас свой темперамент и свои привычки; мы все индивидуальны и в то же время очень похожи. Наше сходство и наши различия – это сходство и различия нашего белкового состава. Каждый вид живых организмов обладает своим специфическим набором белков, который и определяет уникальность этого вида. Но при этом белки, выполняющие сходные функции в разных организмах, могут быть очень похожи, а порой практически одинаковы, кому бы они ни принадлежали. Причём, меньше всего различий в белках, обеспечивающих жизненно важные физиологические функции.

Итак, все свойства любого организма определяются его белковым составом. Причем структура каждого белка, в свою очередь, определяется последовательностью аминокислотных остатков.

Следовательно, наследственная информация, которая передаётся из поколения в поколение, должна содержать сведения о первичной структуре белков. Информация о строении всех белков организма заключена в молекулах ДНК и называется генетической информацией.

Да, нам предстоит выяснить каким образом информация, зашифрованная на молекуле ДНК реализуется в первичной структуре белковой молекулы.

- А белок – это стройматериал для строительства клеток. Белок идет на построение тканей и органов: мышц, легких, печени, сердца, мозга, кожи и т.д. Белки необходимы для нормального обмена веществ.

 

Процесс биосинтеза напоминает стройку. Все вы знаете, что такое стройка, видели в своей жизни. Скажите пожайлуста, что необходимо, чтобы построить дом?

Проект    ДНК, РНК

Стройматериалы  аминокислоты

Механизмы, машины рибосомы, т-РНК

Строители ферменты (почему без них невозможен синтез)

Просмотр ролика.

Будьте очень внимательны. После просмотра нам необходимо закончить нашу схему строительства. Т.е определить, кто же будет выполнять эти функции.

 

Доработка схемы

 

Наш построенный дом имеет сколько этажей?

1-й - это 1-й этап биосинтеза транскрипция

2-й --2-й этап биосинтеза трансляция 

 

Чтобы сравнить два ключевых понятия биосинтеза белка, воспользуемся четырьмя вопросами из «алгоритма Цицерона». (Отвечая на руководящие вопросы, составьте определения понятий):

 

1. Два ключевых понятия биосинтеза белка

Термин	Что?	Где?	Как?	Зачем?
Транскрипция	Переписывание Считывание	В ядре(кто участвует)	По принципу комплементарности	Передать инф. О структуре белка в цитоплазму
Трансляция	Сборка построение	В цитоплазме	По принципу комплементарности	Синтезировать белок, необходимый организму.

Транскри́пция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Другими словами, это перенос генетической информации с ДНК на РНК.

Трансля́ция (от лат. translatio — перевод) — процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной (матричной) РНК (иРНК, мРНК), осуществляемый рибосомой. Синтез белка является основой жизнедеятельности клетки.

Реплика́ция (от лат. replicatio — возобновление) — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой

Закрепление изученного материала

Задание 1

В искусственных условиях (вне клетки) удаётся синтезировать белок, используя для этого готовые, взятые из клеток организмов компоненты (и-РНК, рибосомы, аминокислоты, АТФ, ферменты). Какой – овечий или кроличий – белок будет синтезироваться, если для искусственного синтеза взяты рибосомы кролика, а и- РНК – из клеток овцы? Почему?

  Ответ: Биосинтез белка в клетке – процесс матричного типа. Матрицей для сборки молекулы белка является и-РНК. Молекула и-РНК несет в себе информацию о последовательности аминокислот в будущей молекуле белка. Синтез белка происходит в рибосомах по той наследственной информации, которую и-РНК пересняла с ДНК. Таким образом, в рибосомах от кролика будут собираться молекулы белка по программе и-РНК от овцы.

 

Задание 2

Одна макромолекула белка гемоглобина, состоящая из 574 аминокислот, синтезируется в рибосоме в течение 90 секунд. Объясните: а) сколько аминокислот «сшивается» в молекулу этого белка за 1 секунду; б) в чем заключается функция гемоглобина?

 Ответ: а) 574: 90 = 6-7 аминокислот; б) гемоглобин – белок, расположенный в эритроцитах крови, участвующий в транспортировке кислорода и углекислого газа.

 

Задание 3

В организме человека ежесекундно разрушается и образуется в среднем по 2 млн. эритроцитов, каждый из которых содержит 280 млн. макромолекул гемоглобина. Определите: а) сколько всего макромолекул гемоглобина находится каждую секунду в процессе «сборки» белка; б) в каком органе происходит образование эритроцитов?

Ответ: а) 2 млн.эритроцитов Х 280 млн.молекул гемоглобина = около 560 000 000 000 000 или 560 000 000 млн.макромолекул гемоглобина

б) Эритроциты образуются в красном костном мозге.

Задание 4

У людей, больных серповидноклеточной анемией, первичная структура гемоглобина отличается от нормального гемоглобина лишь в одной точке: седьмое место занимает не глутаминовая кислота, а валин. В остальном первичная структура белка гемоглобина нормального и изменённого одинакова. Определите, из каких нуклеотидов состоят седьмые кодоны в молекулах и-РНК, участвующих в синтезе гемоглобина (нормального и изменённого).

Ответ: По таблице генетического кода определяем: в нормальном – ГАА(или ГАГ), в изменённом – ГУУ (или ГУЦ, ГУА,ГУГ).

В таблице представлены три вида оснований (первое, второе и третье), обратите внимание на то, что они даются в двухвариантах: без скобок- нуклеотиды РНК, а в скобках — нуклеотиды ДНК.

Пользоваться ей не сложно. Предположим, нам известно, что в ДНК есть участок со следующим составом нуклеотидов А-А-Г-Ц-Т-Т-Т-Г-Ц-Ц-А-Г, разделим его на триплеты. Первый триплет ДНК: А-А-Г, смотрим в таблице первое основание (А), это первый горизонтатьный столбец. Далее ищем второе основание (А). на пересечении этих двух столбцов видим прямоугольник в котором расположены четыре аминокислоты, для того что бы выбрать нужную нам, необходимо в крайнем правом столбце выбрать третье основание (Г), это вторая строчка -аминовислота ФЕН (фенилаланин).

Зная алгоритм действия, мы можем решать биологические задачи и расшифровывать генетический код ДНК, используя таблицу Генетического кода.

Дорешаем нашу задачу до конца, Ц-Т-Т кодирует аминокислоту ГЛУ(глутаминовая кислота), Т-Г-Ц- ТРЕ (треонин), Ц-А-Г — ВАЛ (валин). Обратитет внимание на триплеты, где стоят прочерки, их три (УАТ, УАЦ, УЦТ)- это стоп-кодоны, или их называют «знаки препинания». Они означаю конец синтеза данного белка.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОД

Свойства кода	Характеристики
Код триплетен	Каждой аминокислоте соответствует сочетание из 3-х нуклеотидов.
Код однозначен	Каждый триплетный код соответствует только одной аминокислоте.
Код вырожден	Каждая аминокислота имеет более, чем 1 код. Например: для глицина существует 4 кода: ЦЦА; ЦЦГ; ЦЦТ; ЦЦЦ. В основном аминокислоты имеют 2-3 кода
Код универсален	Все живые организмы имеют одинаковый код аминокислот.
Код непрерывен	Между кодами нет промежутков. Всего 64 кода; из них 61 - смысловой, то есть соответствует аминокислотам; а 3 кода - стоп-коды, которые не соответствуют аминокислотам, а заполняют промежутки между генами.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА

ЭТАПЫ СИНТЕЗА

ХАРАКТЕРИСТИКА