Конспект урока по биологии для учащихся 10 класса Тема урока: «Биосинтез белка »

Муниципальное бюджетное общеобразовательное

учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 1

имени П.М. Стратийчука с. Курсавка

Андроповского района Ставропольского края

Конспект

урока

по биологии

для учащихся 10 класса

Тема урока: «Биосинтез белка ».

Учитель: Ларина Ольга Николаевна

2017года

Тема открытого урока «Биосинтез белка», 10 класс

Тип урока: комбинированный урок с закреплением знаний, новым материалом, решением проблемных вопросов и познавательных задач и использованием ИКТ.

Задачи урока:

• Образовательные:

  • познакомить с молекулярными и цитологическими основами реализации наследственной информации на уровне синтеза полипептидной цепи и роли нуклеиновых кислот и белков в этом процессе. Раскрыть значение биосинтеза белка;

  • проконтролировать первичное усвоение знаний с помощью дидактических материалов.

• Развивающие:

  • продолжать формировать межпредметные связи, развивать познавательный интерес;

  • продолжить формирование учебно-познавательной компетенции: характеризовать процессы биосинтеза белка, его стадии; владеть умениями сравнения, доказательства, вычленения основных идей в учебном материале, составления схемы, планирования проекта;

  • развивать  умения работать с компьютером.

• Воспитательные:

  • продолжить формирование естественнонаучной картины мира при рассмотрении успехов современной науки в решении вопросов, связанных с реализацией наследственной информации;

  • формировать коммуникативную компетенцию: уметь оформлять свою мысль, отвечать на вопросы, применять в своей речи логические приемы, соблюдать процедуру группового обсуждения;

  • воспитание ценностного отношения к своему здоровью (необратимые изменения возникающие при нарушении генетического кода).

1. Учащиеся должны усвоить новые понятия: «пластический обмен, транскрипция, трансляция, генетический код, триплетность, однонаправленность.  вырожденность, специфичность, универсальность генетического кода, антикодоны ; знать сущность этапов транскрипции и трансляции, посттрансляционной модификации белков.

2. Учащиеся должны уметь самостоятельно прорабатывать учебный материал, объяснять схемы транскрипции и трансляции, аргументировать выводы, применять знания для выполнения ситуативных задач.

Оборудование:модель ДНК, презентация «Синтез белка», компьютер с мультимедийным проектором, компьютерные модели.

Методическое обеспечение:

• таблицы по общей биологии «Строение клетки», «Биосинтез белка»;

• раздаточный тестовый материал для закрепления, проверки и взаимопроверки знаний;

• презентация Microsoft PowerPoint «Биосинтез белка» – презентационное сопровождение урока

• Актуальность использования средств ИКТ

• Возможность представления в мультимедийной форме уникальных информационных материалов.

• Демонстрация этих процессов помогает наглядно представить сущность биосинтеза, расширить представление  о матричном синтезе и  кодировании наследственной информации.

• Необходимость наглядной визуализации изучаемых процессов.

• Возможность остановки на ключевых кадрах и повторной демонстрации  наиболее важных фрагментов.

I. Оргмомент – 2 мин.

II. Мотивация и целеполагание

Первый слайд – титульный (вопрос)

Почитайте текст

Процесс осуществляется в хромосомах на молекулах ДНК по принципу матричного синтеза. 
При участии ферментов РНК-полимеразы на соответствующих участках молекулы ДНК (генах) синтезируются все виды РНК (иРНК, тРНК, рРНК). 
В цитоплазму через ядерную оболочку перемещаются иРНК и тРНК, в субъединицы рибосом встраиваются рРНК.
Рибосома вступает на один из концов иРНК (именно на тот, с которого начинается ее синтез в ядре) и начинает перемещаться прерывисто по иРНК, триплет за триплетом, соответственно наращивается полипептидная цепочка, одна за другой соединяются аминокислоты, поднесенные с соответствующим участкам иРНК транспортными РНК. Каждой аминокислоте соответствует свой фермент, присоединяющий ее к тРНК.Используется энергия АТФ.

Какой процесс описан?

III. Этап самоопределения (определение темы урока)

Учащиеся работают с текстом, в котором описывается биологический процесс. Их задача определить процесс.

Второй слайд – ставим цель урока, задачи урока, знакомим с содержанием.

Третий слайд «Жизнь – есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит в постоянном самообновлении химических составляющих частей этих тел» (Ф. Энгельс)

Многообразие белков и строение молекулы ДНК

Важнейшим процессом ассимиляции в клетке является синтез белка. Так как белки выполняют в организме целый ряд функций, то необходимо синтезировать тысячи различных белков, тем более что большинство белков имеют ограниченный срок функционирования и синтез таких белков (компонентов мембран, гормонов, ферментов) не прекращается ни на минуту. Так, например, за сутки в организме человека распадается около 400 г различных белков, следовательно, такую же массу нужно синтезировать снова. 
Каждый вид живых существ имеет свой собственный, строго определенный набор белков. Белки являются основой уникальности каждого вида, хотя некоторые белки, выполняющие одну и ту же функцию в разных организмах, могут быть похожими и даже одинаковыми.
С другой стороны, все особи одного вида хоть немного, но отличаются друг от друга. На Земле нет, например, двух абсолютно одинаковых людей или амеб. Индивидуальную неповторимость каждой особи определяют различия в структуре белков.

Николай Константинович Кольцов (1872-1940) Отечественный зоолог, цитолог, генетик. Выдвинул идею о том, что синтез белка идет по матричному принципу. 
Центральная догма (основной постулат) молекулярной биологии – матричный синтез. 
Смысл матричного синтеза в том, что, имея одну молекулу в качестве матрицы (формочка), можно синтезировать множество других одинаковых молекул

IV. Актуализация изученного материала (повторение теоретического материала по разделу  Репликация и транскрипция)

  Участники  синтеза белка (работа с текстом)

Направлен на актуализацию знаний, необходимых для восприятия новой темы – повторяем материал о нуклеиновых кислотах, их видах и функциях. Обращаем внимание на рисунки, демонстрирующие разное пространственное строение молекул РНК и связь такого строения с выполняемыми функциями. учащихся имеются бумажные варианты тестов и технологические карты, куда они записывают результат. 
Используя таблицу учащиеся дают определения терминам, названием веществ и органоидов клетки, проговариваемых в ходе работы над темой

Участники биосинтеза белка (далее – примерные ответы учащихся по пройденным темам)

1. ДНК

Строение. Актуализация знаний о строении ДНК, самоудвоении ДНК, реакциях матричного синтеза, принципе комплементарности.
Разнообразие белков обусловлено различной последовательностью аминокислот в первичной структуре белковой молекулы. А зашифрована информация об этой первичной структуре в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК (самостоятельная работа учащихся с компьютером

Биологические функции ДНК

2. РНК

Строение. Молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК) всех типов построены по общим структурным принципам. Они состоят из одной полинуклеотидной цепочки, значительно более короткой, чем цепочка ДНК. В нуклеотидах РНК имеется 4 типа азотистых оснований: А, Г, Ц, У (урацил).

Виды РНК:

Все типы РНК образуется в результате реакций матричного синтеза. 
В большинстве случаев матрицей служит одна из цепей ДНК. Таким образом, синтез РНК на матрице ДНК является гетерокаталитической реакцией матричного типа. Этот процесс называется транскрипцией.

Информационная (матричная) РНК — и-РНК (м-РНК). Содержит от нескольких сотен до 10 000 нуклеотидов. Молекула и-РНК представляет собой незамкнутую цепочку. Она переносит информацию о структуре белка с ДНК на рибосомы — место непосредственного синтеза полипептидной цепочки.

• Учащиеся вспоминают,  какими свойствами обладает генетический код.

• Код триплетен. -одна АК кодируется тремя нуклеотидами  (ТРИПЛЕТОМ)

• Код не перекрывается –нуклеотид не может входить в состав двух триплетов.

• Код однозначен. Каждый кодон шифрует только одну аминокислоту.

• Код избыточен. Это означает, что каждая аминокислота шифруется более чем одним кодоном/ Между генами имеются «знаки препинания».

• Из 64 триплетов три: У – А – А, У – А – Г, У – Г – А, – не кодируют аминокислоты. Эти триплеты (их называют стоп-кодонами) – сигналы окончания синтеза полипептидной цепи.

• Внутри гена нет «знаков препинания».

• Код универсален.

• Определение аминокислот по генетическому коду и-РНК( самост-ая работа с компьютером)

3. Транспортная РНК — т-РНК. Переносит аминокислоты к месту синтеза белков на рибосомы. 
Каждая молекула т-РНК содержит примерно 80 нуклеотидов. Специфичность т-РНК определяется структурой антикодона, т. е. участка соединения с конкретным триплетом и-РНК.

4. Рибосома, ее структура и функции

Рибосомы являются клеточными органоидами, состоящими из белков (примерно 40 %) и р-РНК (60 %). Они представляют собой миниатюрные клеточные «фабрики белка». Число их в клетке достигает 10 млн.

Рибосомальная РНК — р-РНК. Входит в состав рибосом.

V. Изучение нового материала – 10 мин.

Этапы биосинтеза. Генетическая информация с ДНК на белок передаётся через иРНК.

ДНК   —    иРНК    —    белок

транскрипция                            трансляция

Ген – участок ДНК, кодирующий информацию об одном белке.

1. Транскрипция. Носителем генетической информации является ДНК, расположенная в клеточном ядре. Сам же синтез белка происходит в цитоплазме на рибосомах. Из ядра в цитоплазму информация о структуре белка поступает в виде информационной РНК (иРНК). Для того чтобы синтезировать иРНК, участок двуцепочечной ДНК раскручивается, а затем на одной из цепочек ДНК по принципу

Модель-анимация процесса транскрипции (самостоятельная работа учащихся с компьютером)

В начале каждого гена находится особая специфическая последовательность нуклеотидов, называемая промотором. РНК-полимераза «узнает» промотор, взаимодействует с ним и, таким образом, начинает синтез цепочки иРНК с нужного места. Фермент продолжает синтезировать иРНК, присоединяя к ней новые нуклеотиды, до тех пор, пока не дойдет до очередного «знака препинания» в молекуле ДНК — терминатора. Это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить.
В цитоплазме обязательно должен иметься полный набор аминокислот, необходимых для синтеза белков. Эти аминокислоты образуются в результате расщепления белков, получаемых организмом с пищей, а некоторые могут синтезироваться в самом организме.

Необходимо помнить, что любая аминокислота может попасть в рибосому, только прикрепившись к специальной транспортной РНК (тРНК).

Трансляция. В цитоплазме происходит завершающий процесс синтеза белка – трансляция. Это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка. Важную роль здесь играют тРНК. Каждая тРНК присоединяет определённую аминокислоту и транспортирует её к месту сборки полипептида в рибосоме. В молекуле тРНК есть два активных участка: триплет-антикодон на одном конце и акцепторный конец на другом. Антикодон считывает информацию с иРНК, акцепторный конец является посадочной площадкой для аминокислоты. Синтез полипептидной цепи белковой молекулы начинается с активации аминокислот, которую осуществляют специальные ферменты. Каждой аминокислоте соответствует как минимум один фермент. Фермент обеспечивает присоединение аминокислоты к акцепторному участку тРНК с затратой энергии АТФ.

Это интересно…

• Синтез одной молекулы белка длится 3-4 минуты

• За одну минуту образуется от 50 до 60 тыс. пептидных связей

• Половина белков нашего тела (всего  17 кг белка) обновляется за 80 дней

• За свою жизнь человек обновляет весь свой белок около 200 раз

Найдите ошибку:

Рибосомы, словно бусы
Забрались на ДНК.
С ДНК они читают
Код молекулы белкa.
Строят цепь белкa они
Согласно информации.
Вместе весь процесс зовем
Коротко, мы, трансляция

VI. Закрепление знаний по теме: “Биосинтез белка”. Решение задач по изученному материалу

Работу можно проводить в малых группах, а так же индивидуально – 10 мин.(Приложение 1 и 2)

ПОДВЕДЁМ ИТОГИ:

Задачи:

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?

2. Одна макромолекула белка гемоглобина , состоит из 574 аминокислот, в молекулу белка за 1 секунду «сшивается» 20 аминокислот. Объясните  за сколько секунд она синтезируется

VII. Итог урока: подведение результатов работы на уроке; выставление оценок.

VIII. Домашнее задание:  §4.1 Биосинтез белка. Решение задач из технологической карты.

Приложение 1

Тестовые задания к презентации «Биосинтез белка»

Задание 1:

1. Что является мономерами белков:

 А) нуклеотиды;                                 Б) моносахариды;

 В) аминокислоты;                            Г) карбоновые кислоты.

2. Какие особые связи образуются между аминокислотами в первичной структуре белка:

А) пептидные;                                   Б) водородные;

В) дисульфидные;                           Г) сложноэфирные.

3. Где хранится информация о структуре белка:

А) в АТФ;   Б) в ДНК;    В) в РНК;    Г) в цитоплазме.

4. Какие органические вещества могут ускорять процесс синтеза белка:

А) гормоны;   Б) антитела;   В) гены;   Г) ферменты.

5. Какую основную функцию выполняют белки в клетке:

А) энергетическую;                          Б) защитную;

В) двигательную;                             Г) строительную

Задание 2:

1.   Материальным носителем наследственной информации в эукариотической клетке является:

1)иРНК                                                                   3) ДНК

2) тРНК                                                                   4) хромосома

2. В гене закодирована информация о:

1) строении белков, жиров и углеводов

2) первичной структуре белка

3) последовательности нуклеотидов в ДНК

4) последовательности аминокислот в 2-х и более молекулах белков

3. Репликация ДНК сопровождается разрывом химических связей:

1) пептидных, между аминокислотами

2) ковалентных, между углеводом и фосфатом

3) водородных, между азотистыми основаниями

4) ионных, внутри структуры молекулы

4.   Сколько новых одинарных нитей синтезируется при удвоении одной молекулы ДНК:

1) четыре     2) одна         3) две               4) три

5. При репликации молекулы ДНК образуется:

1) нить, распавшаяся на отдельные фрагменты дочерних молекул

2) молекула, состоящая из двух новых цепей ДНК

3) молекула, половина которой состоит из нити иРНК

4) дочерняя молекула, состоящая из одной старой и одной новой цепи ДНК

Приложени2

1.Проанализируйте таблицу «Процессы, протекающие в клетке». Заполните пустые ячейки, используя термины и понятия, приведённые в списке.

Процессы, протекающие в клетке.

Список терминов и понятий:

1)цитоплазма

2)рибосома

3)репликация

4)денатурация

5)ядро

6)синтез иРНК

7)гидролитическое расщепление веществ

8)прикрепление аминокислот

2.Установите последовательность процессов, обеспечивающих биосинтез белка

Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр

1)поступление кодона и РНК в активный центр рибосомы

2) вход стоп- кодона в активный центр рибосомы

3 ) синтез и РНК на матрице ДНК

4) распознавание кодоном антикодона

5)образование пептидных связей

3.Установите соответствие между характеристика и процессами

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССЫ

А)синтезируется три вида РНК 1)транскрипция

Б)происходит с помощью рибосом 2)трансляция

В)образуется пептидная связь между мономерами

Г)у эукариот происходит в ядре

Д) в качестве матрицы используется ДНК

Е) осуществляется ферментом РНК- полимеразой

4.Установите последовательность стадий транскрипции информационной РНК у эукариот.

1)присоединение нуклеотидов

2)расплетение спиралей ДНК

3) присоединение РНК- полимеразы к гену

4) дозревание молекулы РНК

5)выход РНК из ядра

5.Установите последовательность стадий трансляции

1)движение малой субъединицы рибосомы вдоль и РНК до стоп- кодона

2) присоединение первой т- РНК и большой субъединицы

3)сдвиг рибосомы на один триплет

4)присоединение следующей т- РНК

5)образование пептидной связи

6)присоединение малой субъединицы рибосомы к и- РНК

8.Установите последовательность процессов при биосинтезе белка в клетке.

1)образование пептидной связи между аминокислотами

2)взаимодействие кодона и РНК и антикодона т-РНК

3)выход т- РНК из рибосомы

4)соединение и РНК с рибосомой

5)выход иРНК из ядра в цитоплазму

6)синтез и-РНК

Задачи:

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?

2. Одна макромолекула белка гемоглобина , состоит из 560 аминокислот, в молекулу белка за 1 секунду «сшивается» 20 аминокислот. Объясните  за сколько секунд она синтезируется

Аспектный анализ  урока биологии в 10 классе по теме « Биосинтез белка».

Цель анализа: показать значимость формирования представлений познакомить с молекулярными и цитологическими основами реализации наследственной информации на уровне синтеза полипептидной цепи и роли нуклеиновых кислот и белков в этом процессе. Раскрыть значение биосинтеза белка на всех этапах урока.

Ф.И.О. учителя: Ларина Ольга Николаевна

Класс: 10 а.

Тип урока: комплексное применение знаний с применением ИКТ

Цели урока:

формирование представлений о грибах как представителях отдельного царства живой природы, обладающих признаками и растений, и животных

Развивающий аспект:

выделение существенных особенностей этапов биосинтеза белка.

Воспитывающий аспект:

вырабатывать умение осознанно трудиться над поставленной целью; воспитывать бережное отношение к оптическим приборам и оборудованию, аккуратность.

Технологии:

элементы технологии проблемного диалога, ИКТ.

Формируемые УУД:

Познавательные УУД: продолжить формирование умения анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать факты и явления; выявлять причины и следствия простых явлений.

Продолжить формирование умения находить достоверную информацию, необходимую для решения учебных задач.

Продолжить формирование умения преобразовывать информацию из одного вида в другой(текст в схему и пр.).

Коммуникативные УУД: продолжить формирование умения самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе (паре).

Регулятивные УУД: продолжить формирование умения самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности (формулировка вопроса урока), выдвигать версии.

Продолжить формирование умения в диалоге с учителем совершенствовать самостоятельно выработанные критерии оценки.

Продолжить формирование умения работать по плану, сверять свои действия с целью и при необходимости исправлять ошибки самостоятельно.

Продолжить обучение основам самоконтроля, самооценки и взаимооценки.

Личностные: Создание условий (ДЗ) к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и самопознанию.

Урок дан в соответствии с тематическим планированием и предполагает привлечение иллюстративного материала в виде презентации по теме «Биосинтез белка». Использование компьютерной презентации оправдано. Роль компьютера на уроке:

• значительно повышает эффективность образовательного процесса.

• помогает ученикам анализировать, делать выводы, увеличивает процесс наглядности.

• учителю компьютер подсказчик, позволяющий четко реализовать замысел преподносимого материала, повышает уровень усвоения материала учащимися.