Биосинтез белка

1. МАОУ «СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2» Биосинтез белка Новикова Галина Кирилловна, учитель биологии Колпашево, 2012

2. Перелистаем семейный альбом

3. Проблемные вопросы • Почему же мы все такие разные? • Что же нас сближает? • Как это можно связать с темой урока?

4. Что такое жизнь? Меняя каждый миг свой образ прихотливый, капризна, как дитя, и призрачна, как дым, кипит повсюду жизнь в тревоге суетливой, великое смешав с ничтожным и смешным… С.Я. Надсон

5. Определение жизни Ф. Энгельса Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел. Ф. Энгельс, «Анти-Дюринг»

6. Анализ определения жизни по Ф. Энгельсу • Жизнь связана с белками. • Способ существования белков – это обмен веществ с окружающей средой. Какие две стороны характеризуют жизнь?

7. Определение жизни М.В. Волькенштейна Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующие и самовоспроизводящие системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот. М.В. Волькенштейн

8. Анализ определения жизни по М.В. Волькенштейну • Живые тела, существующие на Земле, это открытые, саморегулирующие и самовоспроизводящие системы. • Живые тела состоят ещё и из нуклеиновых кислот. Что добавил М.В. Волькенштейн?

9. Обобщение информации о жизни, исходя из этих двух определений • Жизнь связана с белками и нуклеиновыми кислотами. • Жизнь существует в форме открытых систем. • Живые системы постоянно обмениваются с окружающей средой энергией, веществом и информацией. Как связать всё это с темой нашего урока?

10. Центральная догма молекулярной биологии Транскрипция Трансляция ДНК иРНК Белок В ядре В цитоплазме на рибосомах В начале 50-х годов 20 века Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии.

11. Работа со схемой центральной догмы молекулярной биологии ДНК иРНК Белок Что вам понятно в схеме? С какой информацией вы уже знакомы, а какая информация вам незнакома? Как вы понимаете слова «Мы все наследники его величества ДНК»?

12. Что же вы узнаете сегодня на уроке? • Познакомитесь с реакциями матричного синтеза. • Углубите знания о генетической информации клетки. • Узнаете где и как синтезируются белки.

13. Поработаем со словарём • биополимер • кодон • мономер • антикодон • комплементарность АТФ, ДНК, РНК • аминокислоты • метаболизм • нуклеотиды • анаболизм • ген • катаболизм • генетический код • ферменты

14. Вспомним свойства генетического кода • Триплетность: 43 = 64. • Однозначность: 1 кодон – 1 аминокислота • Вырожденность (избыточность): 1 аминокислота – до 6 кодонов. • Универсальность: одинаков у всех. • Неперекрываемость: рамка считывания по 3 нуклеотида, нуклеотид может быть в составе одного кодона. • 61 кодон – кодирующие и 3 кодона - бессмысленные, терминирующие.

15. Обратите внимание и запомните! • Кодон АУГ – инициатор (метиониновый), с которого начинается синтез любого полипептида. В дальнейшем этот кодон отщепляется. • УАА, УАГ,УГА – бессмысленные, терминирующие кодоны, знаки препинания между генами. Ещё их называют стоп-кодонами.

16. Функции белков Составьте кластер «Функции белков» Структурная Защитная Ферментативная Рецепторная Сократительная Запасающая Гормональная Токсическая Транспортная Энергетическая Используйте материал учебника §11

17. Вспомним строение нуклеиновых кислот. ДНК А Т Т А Г Ц Ц Г

18. Виды РНК Составьте кластер «Видырибонуклеиновых кислот» иРНК рРНК тРНК мРНК Используйте материал учебника §12

19. Строение тРНК Антикодоновая ветвь У А Ц 3 пары комплементарных спаренных нуклеотидов СЕРИН Акцепторный конец

20. В цитоплазме клетки есть различные тРНК для транспорта 20 аминокислот. Каждой тРНК соответствует свой специфический фермент кодаза. Кодаза узнаёт антикодон тРНК и присоединяет к ней нужную аминокислоту. УзнаваниетРНК аминокислот Г Ц Г Г А Г А А А ВАЛ АЛА ГЛИ ПРО ФЕН СЕР А Ц У Ц Ц У АСН А У Ц ТИР МЕТ ТРЕ АРГ ВАЛ

21. Строение рибосомы • Где находятся рибосомы у эукариот? • Каково строение рибосомы? Малая субъединица (отвечает за генетические, декодирующие функции) Р А Пептидильный участок (Р-участок) ФЦР Аминоацильный участок (А-участок) Большая субъединица (отвечает за биохимические, ферментативные функции)

22. Из истории изучения биосинтеза белка Жак Люсьен Моно (1910-1976) - выдающийся французский биохимик и микробиолог Франсуа Жакоб (1920, Нанси, Франция) — французский микробиолог и генетик Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1965 году за открытия генетического контроля синтеза ферментов и вирусов.

23. Биосинтез белка можно сравнить со строительством любого здания Выбор площадки под строительство Создание проекта Прораб Рабочие Строительные материалы Материальное обеспечение, финансирование Что же необходимо, чтобы построить любое здание? С чего мы начнём строительство?

24. Биосинтез белка – это стройплощадка Площадка под строительство – цитоплазма Материальное обеспечение и финансирование – АТФ Проект – ДНК Прораб – иРНК Валин Серин Лизин Рабочие – ферменты, тРНК, рибосомы Строительные материалы – аминокислоты

25. Первый этап биосинтеза белка – транскрипция Транскрипция — это переписывание информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК. Цепь ДНК – матрица. Ферменты (РНК-полимераза). Свободные дезоксирибонуклеозидфосфаты (АТФ, УТФ,ГТФ, ЦТФ). Что необходимо:

26. Механизм транскрипции Фермент Д Н К Т А Ц А А А А Г Т Т Ц Ц А Т Т А Т Г Т Т Т Т Ц А А Г Г Т А А иРНК Ц У Фермент РНК-полимераза А У Г А А Г А Г У У У У А Какой принцип лежит в основе синтеза РНК на матрице ДНК?

27. Второй этап биосинтеза белка - трансляция Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка. Рибосомы. иРНК. Аминокислоты. тРНК. Ферменты. Источники энергии (АТФ, ГТФ). Что необходимо: Этапы трансляции Терминация Инициация Элонгация

28. Инициация– сборка рибосомы:1. присоединение малой субъединицы рибосомы к иРНК;2. взаимодействие первого (стартового) кодона иРНК АУГ с тРНК, несущей аминокислоту метионин;3. присоединение большой субъединицы. Р А иРНК А У Г У У У У Ц А А Г Г У А А 3’ 5’ Г У А А А А А Ц У СЕР Ц Ц ФЕН У МЕТ МЕТ АРГ

29. Элонгация – удлинение полипептидной цепи:1. начинается с образования первой пептидной связи между аминокислотами; Р А иРНК А У Г У У У У Ц А А Г Г У А А 3’ 5’ Г У А А А А А Ц У СЕР Ц Ц ФЕН У МЕТ Первая пептидная связь МЕТ АРГ

30. Элонгация(продолжение):2. после образования первой пептидной связи рибосома начинает двигаться по иРНК; • 3. образования следующих пептидных связей между аминокислотами; Р А иРНК У У У У Ц А А Г Г У А А А У Г 5’ 3’ А А А Г У А А Ц У Ц У Ц ФЕН СЕР МЕТ Пептидные связи АРГ

31. Элонгация(продолжение):4.заканчивается при «прочтении» последовательности иРНК до стоп-кодона РНК. Р А иРНК 3’ У У У У Ц А А Г Г У А А А У Г 5’ Г У Ц Ц А У А А А А Ц У ФЕН СЕР АРГ МЕТ Пептидные связи

32. Терминация– завершение синтеза белка:1. происходит узнавание стоп-кодонов (УАА, УАГ, УГА);2. к последней аминокислоте в полипептидной цепи присоединяется вода и она отщепляется от тРНК;3. пептидная цепь отделяется от рибосомы;4. рибосома распадается на две субъединицы. А У Г У У У У Ц А А Г Г У А А 3’ 5’ иРНК У Ц Ц МЕТ ФЕН СЕР АРГ

33. Для увеличения производства белков иРНК часто одновременно проходит не через одну, а несколько рибосом последовательно. Такую структуру, объединённую одной молекулой иРНК, называют полисомой. На каждой рибосоме последовательно синтезируются несколько молекул одинаковых белков. Работаполисомы иРНК на рибосомах Белок

34. Это интересно… • Синтез одной молекулы белка длится 3-4 секунды • 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

35. Какие процессы изображены под номерами 1, 2, 3? Повторим изученное! 2 1 7 6 8 3 5 4 9 Что изображено под номерами 4, 5, 6, 7, 8, 9?

36. Подумаем вместе! • Как отражён в процессе транскрипции принцип комплементарности? В чём смысл такой точности переписывания информации с ДНК на РНК? • Объсните, почему синтез белка происходит не непосредственно на матрице ДНК, а на иРНК? • Что представляет собой код ДНК? • Какой процесс называется трансляцией, в чём её суть?

37. Решите! А Ц Ц А Т А Г Т Ц Ц А А Г Г А ДНК У Г Г У А У Ц А Г Г У У Ц Ц У иРНК А Ц Ц А У А Г У Ц Ц А А Г Г А тРНК Триптофан Тирозин Глутамин Валин Пролин Белок Чем руководствовались при решении данной задачи?

38. Поразмышляем! 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?

39. Выскажи своё мнение об уроке • Что нового узнали сегодня на уроке? • Что вызвало затруднение? • Какое значение лично для вас имеют знания о биосинтезе белка? • На какой вопрос хотели бы больше получить информации?

40. Домашнее задание Изучите § 26, лист опорногоконспекта. Творческое задание На планете Смерть Белоснежки белки состоят из семи аминокислот, а ДНК образована нуклеотидами трёх видов: аурин (А), бодрин (Б), валокордин (В). Сколько нуклеотидов должно входить в генетический код живых существ этой планеты? Ответ обоснуйте. Предложите свою таблицу генетического кода и названия для всех семи аминокислот.

41. Список использованной литературы • 1. Биология. Большой энциклопедический словарь /Гл. ред. М.В. Гидяров. – 3-е изд. – М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. – 863 с. • 2. Грин Н., Тейлор Д., Стаут У. Биология: в 3-х томах./ Под ред. Р. Сопера. – М.: Мир, 1996. • 3. Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. Общая биология. 10 - 11 классы: учебник для ОУ /А. А. Каменский, Е. А. Криксунов, В. В. Пасечник. – М: Дрофа, 2008. – 302 с. • 4. Мухамеджанов И.Р. Тесты, блицопросы по общей биологии: 10-11 классы. / И.Р. Мухамеджанов. – М.: ВАКО, 2007. – 224 с. – (Мастерская учителя) • 5. Панфилова Л.А., Донецкая Э.Г.Анатомия, физиология и гигиена человека. Общая биология: Учеб. Пособие. /Под общ. ред. Л.А. Панфиловой. – М.:РИПОЛ КЛАССИК, 1999. – 640 с., ил. • 6. Пименова И.Н., Пименов А.В. Лекции по общей биологии: Учеб. пособие. /И.Н. Пименова, А.В. Пименов. – Саратов: Лицей, 2003. – 208 с. • 7. Чебышев Н.В., Гузикова Г.С., Лазарева Ю.Б., Ларина С.Н. Биология. Новейший справочник. /Н.В. Чебышев, Г.С. Гузикова, Ю.Б.Лазарева, С.Н.Ларина . – М.: Махаон, 2007. – 512 с. – (Для школьников и абитуриентов) • 8. Энциклопедия для детей. Т. 2. Биология /Сост. С.Т. Измаилова. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Авнта+, 1996. – 704 с: ил.

42. Список Интернет-ресурсов • 1. Модель белка - http://lenta.ru/news/2009/03/06/protein/ • 2. Модель ДНК – http://dna-rna.net/2011/07/01/dna-model/ • 3. Портрет Ф.Энгельса – http://www.epwr.ru/quotauthor/392/ • 4. Портрет М.В. Волькенштейна - http://e-drofa.ru/materials/bio9/0077-mihail-vladimirovich-volkenshtejn.html • 5. Портрет Ф. Крика - http://www.darwin.museum.ru/expos/livenature/person.asp?koptonkrik • 6. Портрет Жака Люсьен Моно – http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE,_%D0%96%D0%B0%D0%BA • 7. Портрет Франсуа Жакоба - http://uzrf.ru/today/17-06-1920-rodilsy-Jacob_Fransois • 8. Рисунок клетки – http://www.medical-enc.ru/10/kletka.shtml • 9. Титульный лист книги Ф Энгельса «Анти-Дюринг» - http://lib.rus.ec/b/207915/read