ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ. РЕПЛИКАЦИЯ ДНК - ОБМЕН ВЕЩЕСТВ - КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО

Задачи. Сформировать знания о внутри- и межвидовых сходствах и отличиях белкового состава, о хранении информации о белках в ДНК, о передаче информации о белках при делении клеток путем репликации ДНК.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, модель молекулы ДНК, кодограмма.

Ход урока:

Повторение. Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Строение и функции митохондрий.

2. Дегидрирование и декарбоксилирование ПВК в митохондриях.

3. Окисление водорода и на дыхательной цепи, образование АТФ.

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

Изучение нового материала. Объяснение с помощью кодограммы.

Белки и ДНК. Один из важнейших видовых критериев — биохимический критерий — основан на сравнении органических макромолекул у различных видов, в первую очередь сравнение ДНК и белков. По сходству в строении ДНК и белков можно с достаточной вероятностью показать, насколько близкими родственниками являются те или иные виды. Например, гемоглобин шимпанзе по последовательности аминокислот не отличается от гемоглобина человека.

С другой стороны, большинство белков изменчивы даже внутри вида. Происходят мутации, образуются новые аллели гена, изменяется последовательность аминокислот в белковой молекуле, изменяются и свойства белка. Например, существует несколько аллелей генов, определяющих различные группы крови человека. Замена глутаминовой кислоты, которая находится на шестом месте, на валин в двух бета-цепях гемоглобина (замена всего 2 аминокислот из 574) привела к тому, что эритроциты вместо дисковидной двояковогнутой формы стали иметь серповидную форму. А это сказалось на их функциях, такие эритроциты неспособны транспортировать кислород в достаточном количестве.

В каждой клетке синтезируется несколько тысяч различных белковых молекул. Белки недолговечны, время их существования ограничено, после чего они разрушаются. Способность клетки синтезировать определенные белки закреплена наследственно, информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов в ДНК.

В геноме человека около 50 000 генов, которые находятся в 23 хромосомах. Одна хромосома содержит несколько тысяч генов, которые располагаются в линейном порядке в определенных участках хромосомы — локусах. Гены хранят информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке, кроме того, они кодируют и некоторые виды РНК — входящие в состав рибосом, рРНК и тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот. Ген — участок молекулы ДНК кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах транспортных и рибосомальных РНК.

Репликация ДНК. Одним из уникальных свойств молекулы ДНК является ее способность к самоудвоению — воспроизведению точных копий исходной молекулы. Благодаря этой способности молекулы ДНК осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним во время деления. Процесс самоудвоения молекулы ДНК называют репликацией.

Репликация — сложный процесс, идущий с участием ферментов (ДНК-полимераз). Репликация осуществляется полуконсервативным способом, то есть под действием ферментов молекула ДНК раскручивается и около каждой цепи, выступающей в роли матрицы, по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной.

Во время репликации энергия молекул АТФ не расходуется, так как для синтеза дочерних цепей при репликации используются не дезоксирибонуклеотиды (содержат один остаток фосфорной кислоты), а дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (содержат три остатка фосфорной кислоты). При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование сложноэфирной связи между нуклеотидами.

Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

Задание на дом. Изучить текст параграфа, ответить на вопросы.

Приложение 1. Кодограмма к уроку

Тема: Генетическая информация. Репликация ДНК. § 13.

Генетическая информация

Для каждого вида характерны свои белки. У родственных групп белки похожи (гемоглобин человека и шимпанзе).

В каждой клетке несколько тысяч видов белков. Недолговечны, должны быть синтезированы вновь. Где хранится информация о них?

В геноме человека около 50 тысяч генов в 23 хромосомах. Одна хромосома — несколько тысяч генов, которые находятся в определенных участках хромосомы — локусах.

Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в РНК.

Репликация ДНК

Что необходимо: ферменты (ДНК- полимераза); ДНК — матрица; дезоксирибонуклеозидтрифосфаты.

Скорость синтеза — около 100 нуклеотидов/сек.

Полуконсервативный способ: одна цепь без изменения, вторая образуется комплементарно(?) и антипараллельно(?).

У эукариот несколько репликонов, репликон — фрагмент ДНК от одной точки репликации до другой.

Приложение 2. Карточка для работы у доски

Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы.

1. Что происходит на подготовительном этапе энергетического обмена с белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами?

2. Где происходят реакции подготовительного этапа?

3. Что происходит с энергией, которая выделяется в реакциях подготовительного этапа?

4. Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у животных при недостатке О2?

5. Что образуется в результате бескислородного окисления в клетках у растений при недостатке О2?

6. Сколько энергии образуется при гликолизе моль глюкозы? Что с ней происходит?

7. Три моль глюкозы подверглось гликолизу в животных клетках при недостатке кислорода. Сколько СО2 при этом выделилось?

8. Какие реакции можно отнести к биологическому окислению?

9. Запишите формулу гликолиза.

Записав ответы, садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование

Задание 11. «Кислородное окисление»

Тест 1. Где в клетке происходят реакции кислородного окисления?

1. В цитоплазме клетки.

2. В ядре клетки.

3. Во всех органоидах и цитоплазме.

4. В митохондриях.

Тест 2. Какой продукт образуется в результате гликолиза и поступает в митохондрию?

1. Глюкоза.

2. Молочная кислота.

3. Пировиноградная кислота.

4. Ацетил-КоА.

Тест 3. Какое вещество вступает в цикл Кребса?

1. ПВК.

2. Молочная кислота.

3. Этиловый спирт.

4. Ацетил-КоА.

**Тест 4. Что происходит в реакциях цикла Кребса?

1. Дегидрирование Ацетил-КоА.

2. Декарбоксилирование Ацетил-КоА.

3. Образуется моль АТФ на каждую моль Ацетил-КоА.

4. В результате работы АТФ-синтетазы образуется 34 моль АТФ.

Тест 5. Где происходят реакции цикла Кребса?

1. В матриксе митохондрий.

2. В цитоплазме клеток.

3. На внутренней мембране митохондрий, на ферментах дыхательной цепи.

4. В межмембранном пространстве митохондрий.

Тест 6. Произошло разрушение моль ПВК в митохондрии. Сколько пар атомов водорода при этом образовалось?

1. 12 пар.

2. 10 пар.

3. 6 пар.

4. 5 пар.

Тест 7. Сколько пар атомов водорода образуется при полном разрушении моль глюкозы?

1. 12 пар.

2. 10 пар.

3. 6 пар.

4. 5 пар.

Тест 8. Где находится протонный резервуар митохондрий?

1. В межмембранном пространстве.

2. В матриксе.

3. На внутренней стороне внутренней мембраны.

4. В матриксе и на внутренней стороне внутренней мембраны.

Тест 9. Сколько моль АТФ образуется АТФ-синтетазой при восстановлении 12 пар атомов водорода?

1. 38 моль.

2. 36 моль.

3. 34 моль.

4. 42 моль.

Тест 10. Сколько моль АТФ образуется при полном окислении моль глюкозы?

1. 38 моль.

2. 36 моль.

3. 34 моль.

4. 42 моль.