Синтез белка видеоурок 9 класс: Биосинтез белков в живой клетке. Видеоурок. Биология 9 Класс
Биосинтез белков
Белки — это сложные органические соединения, лежащие в основе жизнедеятельности любого живого организма. Роль белков в организме чрезвычайно разнообразна.
Каждый белок имеет своё уникальное строение и выполняет в организме строго определённую функцию.
Белки гормоны, например гормон роста – соматотропин, участвуют в управлении всеми жизненными процессами.
Мы способны двигаться благодаря сократительным белкам актину и миозину, содержащимся в мышцах. А вот белки ферменты обеспечивают протекание всех химических процессов дыхание, пищеварение, обмен веществ. Например, белок пепсин, содержащийся в желудочном соке, помогает переваривать пищу.
За зрительные способности отвечает особый светочувствительный белок родопсин, с помощью которого формируется изображение на сетчатке глаза.
Белок гемоглобин (белок эритроцитов) доставляет кислород ко всем клеткам и обеспечивает вывод углекислого газа из организма.
Белки иммуноглобулины (антитела) защищают организм при вторжении болезнетворных микроорганизмов, вирусов и бактерий.
Белок фибриноген отвечает за свёртываемость крови при царапинах, порезах и кровоточащих ранах.
Белки кератины являются главной составляющей частью волос, перьев, ногтей, роговых образований.
Сильнодействующие вещества ядов некоторых растений, змей и насекомых, а также токсины бактерий являются белками.
В организме человека белки образуются непрерывно из аминокислот, поступающих с пищей.
Выделяют две группы аминокислот:
Заменимые аминокислоты (аланин, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, глицин, глутамин, глутаминовая кислота, пролин, серин, тирозин, цистеин), которые синтезируются в организме человека.
И незаменимые аминокислоты (Валин, гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин) в организме они не синтезируются и должны в обязательном порядке поступать с пищей. Содержатся они в основном в продуктах животного происхождения.
Аминокилоты соединяются между собой благодаря пептидной связи. Так образуется молекула, которая представляет собой дипептид.
Поскольку на одном конце дипептида находится свободная аминогруппа, а на другом – свободная карбоксильная группа, дипептид может присоединять к себе другие аминокислоты.
Если таким образом собираются пептиды, содержащие до 10 остатков аминокислот, они называются олигопептидами.
Если больше 10-ти аминокислот– полипептидами. В организме человека пептидами являются многие гормоны.
Итак, мы сказали, что белки состоят из аминокислот, аминокислоты соединяются в цепочки, которые называются олигопептидами и полипептидами.
А вот белками называются полипептиды, содержащие от пятидесяти до нескольких тысяч аминокислот.
В состав белков могут входить не только аминокислоты. Если белок содержит компоненты неаминокислотной природы, то такой белок относят к сложным. Простые белки состоят только из аминокислот.
Каждая клеточка нашего организма содержит тысячи белков. В процессе жизнедеятельности все белки рано или поздно разрушаются. И для нормального хода всех реакций они должны синтезироваться вновь.
И сегодня на уроке мы рассмотрим процесс синтеза белков.
Многие функции белков определяются последовательностью аминокислот в их молекуле.
А информация о том какой должна быть эта последовательность храниться в ДНК. И если сказать более точно, то информация о первичной структуре белка заключена в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Вспомним что в состав нуклеотидов, из которых строятся ДНК входят: остаток фосфорной кислоты, углевод – дезоксирибоза, и азотистое основание.
У ДНК четыре разных азотистых основания.
Аденин (А), гуанин (Г) и цитозин (Ц), тимин (Т), а уроцил (У) у РНК.
Участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка, называется геном.
А в одной хромосоме находиться информация о структуре многих сотен белков.
Генетический код
Три рядом расположенных нуклеотида (триплет) в ДНК кодируют какую-то аминокислоту в белке. А какую именно аминокислоту можно понять по расположению этих самых нуклеотидов.
На сегодняшний день уже известно какие триплетные сочетания нуклеотидов ДНК соответствуют той или иной из 20 аминокислот, входящих в состав белков.
Однако изначально информация с ДНК переписывается на матричную РНК в виде триплетов – кодонов, которые мы видим в таблице.
Определённые кодоны соответствуют определённым аминокислотам.
Из таблицы видно, что многим аминокислотам соответствует не один, а несколько различных триплетов –
Считается что такое свойство генетического кода повышает надёжность хранения и передачи генетической информации при делении клеток.
Например, аминокислоте аланину соответствует 4 кадона: ГЦУ ГЦЦ ГЦА и ГЦГ.
Посмотрите первые два азотистых основания у всех триплетов одинаковы, то есть если даже произойдёт случайная ошибка в третьем нуклеотиде, то все равно это будет кадон аланина.
Важное свойство генетического кода — это специфичность. То есть один триплет будет обозначать только одну аминокислоту.
Генетический код — это способ записи, а не содержание записи.
Перейдём непосредственно к синтезу белка.
Синтез белка осуществляется при помощи двух матричных процессов: транскрипции (то есть синтеза матричной РНК на матрице ДНК) и трансляции генетического кода в аминокислотную последовательность (синтез полипептидной цепи на матричной РНК).
Транскрипция
ДНК-носитель всей генетической информации как известно содержится в ядре клетки.
Сначала фермент РНК-полимераза узнает на цепи ДНК ту последовательность нуклеотидов с которой начнёт считываться информация и синтезироваться матричная РНК.
Синтез матричной РНК начинается с того что к началу транскрибируемого участка прикрепляются транскрипционные факторы- белки, которые подготавливают место для связывание РНК-полимеразы с ДНК.
Для начала транскрипции необходима энергия эту энергию приносит АТФ.
РНК-полимераза расплетает двуспиральную ДНК и синтезирует матричную РНК по ДНК.
И по мере движения РНК-полимеразы по матрице впереди неё происходит расплетание, а позади — восстановление двойной спирали ДНК. Тем самым РНК-полимераза по принципу комплементарности копирует одну из двух цепочек.
По принципу комплементарности аденин соединяется только с тимином двумя водородными связями. А гуанин соединяется только с цитозином тремя водородными связями. Таким образом, нуклеотиды образуют пары.
По тому же принципу синтезируется и матричная РНК: против цитозина молекулы ДНК становиться гуанин молекулы РНК, против тимина – аденин. Против гуанина цитозин. А против аденина молекулы ДНК – урацил РНК (вспомните, что в РНК в нуклиотиды вместо тимина включен урацил).
В конце транскрибируемого региона РНК-полимераза отсоединяется и матричная РНК высвобождается.
Её ещё называют информационное РНК так как она списывает информацию и выносит её из ядра в цитоплазму. И уже в цитоплазме – рибосомы, захватывают матричную РНК.
В цитоплазме начинается следующий процесс, его называют трансляцией.
Значит матричная РНК состоит из кодонов триплетов (в последствии 1 кодон будет кодировать 1 аминокислоту). А из аминокислот как вы знаете состоят белки.
В цитоплазме матричную РНК охватывают компоненты молекулярного комплекса для сборки белков называемые рибосомами.
Вы помните, что рибосома состоит из большой и малой субъединицы.
Но сперва к матричной РНК к (кодону АУГ, который сигнализирует о начале цепи) присоединяется малая субъединица рибосомы.
Когда присоединяется большая субъединица формируется пептидильный (или П-участок) и аминоацильный (или А-участок).
К рибосоме направляется поток стройматериала для производства белков – это молекулы аминокислот. Часть этих аминокислот заменимые, а часть незаменимые. О чём мы говорили с вами выше.
Аминокислоты попадают в рибосому не самостоятельно, а с помощью так называемых транспортных РНК − (сокращённо их называют т-РНК). Которые имеют форму «клеверного листа». Одна т-РНК несёт 1 аминокислоту.
Транспортные РНК способны различать среди всего многообразия аминокислот только свои определённые аминокислоты, присоединять их к одному из концов и подтаскивать к рибосоме.
Транспортная РНК содержит в своём составе тройку нуклеотидов, которую называют
Данный антикадон взаимосоответствует, то есть комплементарен кодону в матричной РНК с которым он связывается. И соответствует той аминокислоте, которую он переносит.
Входящая в А участок вторая транспортная РНК взаимосоответствует, то есть комплементарна второму кодону. Аминокислота первой транспортной РНК переноситься на аминокислоту второй транспортной РНК.
Между аминокислотами формируется пептидная связь.
Первая транспортная РНК уходит, и рибосома продвигается дальше. А очередная т-РНК подносит необходимую аминокислоту, наращивающую растущую цепочку белка.
Эта операция повторяется столько раз, сколько аминокислот должен содержать строящийся белок.
И когда в рибосоме оказывается тройка нуклеотидов «стоп-кодон УАГ, УАА, УГА», то трансляция белка прекращается. Эта тройка нуклеотидов не соответствует никакой аминокислоте. И ни одна т-РНК к такому триплету присоединиться не может, так как антикадонов к ним у т-РНК не бывает.
Аминокислоты, которые поднесли т-РНК формируются в полипептидную цепочку.
После завершения синтеза цепи, полипептид высвобождается из рибосомы. Чтобы принять обычную форму, белок должен свернуться, образуя при этом определённую пространственную конфигурацию.
Затем сформированный белок доставляется к месту своего назначения. Если посмотреть на синтез белка сверху то он будет выглядеть вот так.
Таким образом малая субъединица опознает подходящую РНК и место на ней, с которого нужно начать синтез белка. А большая субъединица, содержащая каталитический центр, присоединяется ко всей конструкции и ускоряет образование пептидной связи между растущей полипептидной цепочкой будущего белка и каждой последующей аминокислотой.
Транскрипция и трансляция в клетках происходит очень быстро. Например, на синтез крупной молекулы белка уходит примерно две минуты.
Поэтому, как только рибосома продвигается вперед, за ней тут же на матричную РНК нанизывается следующая, которая будет синтезировать естественно тот же белок.
Когда данного белка для организма на данный момент будет достаточно, то рибосома находит другую матричную РНК которая содержит информацию о каком-то другом белке.
1. Синтез белков в клетке
Каждая клетка содержит тысячи белков. Свойства белков определяются их первичной структурой, т. е. последовательностью аминокислот в их молекулах.
В свою очередь наследственная информация о первичной структуре белка заключена в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Эта информация получила название генетической, а участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка, называется ген.
Ген — это участок ДНК, в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.
Ген — это единица наследственной информации организма.
Каждая молекула ДНК содержит множество генов. Совокупность всех генов организма составляет его генотип.
Биосинтез белка
Биосинтез белка — это один из видов пластического обмена, в ходе которого наследственная информация, закодированная в генах ДНК, реализуется в определённую последовательность аминокислот в белковых молекулах.
Процесс биосинтеза белка состоит из двух этапов: транскрипции и трансляции.
Каждый этап биосинтеза катализируется соответствующим ферментом и обеспечивается энергией АТФ.
Биосинтез происходит в клетках с огромной скоростью. В организме высших животных в одну минуту образуется до \(60\) тыс. пептидных связей.
Транскрипция
Транскрипция — это процесс снятия информации с молекулы ДНК синтезируемой на ней молекулой иРНК (мРНК).
Носителем генетической информации является ДНК, расположенная в клеточном ядре.
В ходе транскрипции участок двуцепочечной ДНК «разматывается». На одной из цепочек синтезируется молекула иРНК.
Информационная (матричная) РНК состоит из одной цепи и синтезируется на ДНК в соответствии с правилом комплементарности.
Образуется молекула иРНК, которая является копией второй цепочки ДНК, только в ней тимин заменён на урацил. Закодированная в ДНК информация о первичной структуре белка переписывается на иРНК.
Как и в любой другой биохимической реакции, в этом процессе участвует фермент — РНК-полимераза.
Молекула ДНК содержит большое количество генов. В начале каждого гена располагается промотором — особая последовательность нуклеотидов ДНК, которую определяет РНК-полимераза, и с этого места начинает сборку молекулы иРНК.
Синтез иРНК продолжается до очередного «знака препинания» — терминатора. Эта последовательность нуклеотидов указывает на завершение синтеза иРНК.
В клетках прокариот иРНК образуется в цитоплазме, поэтому образовавшиеся молекулы могут сразу участвовать в синтезе белков.
У эукариот иРНК синтезируется в ядре, поэтому сначала она взаимодействует со специальными ядерными белками и переносится через ядерную мембрану в цитоплазму.
Трансляция
Трансляция — это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка.
В цитоплазме клетки 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.
Обрати внимание!
Аминокислоты доставляются к рибосомам транспортными РНК (тРНК). Любая аминокислота может попасть в рибосому, только прикрепившись к специальной тРНК.
На тот конец иРНК, с которого нужно начать синтез белка, нанизывается рибосома. Она движется вдоль иРНК прерывисто, «скачками», задерживаясь на каждом триплете приблизительно \(0,2\) секунды.
За это время молекула тРНК, антикодон которой комплементарен кодону, находящемуся в рибосоме, успевает распознать его. Аминокислота, которая была связана с этой тРНК, отделяется от «черешка» тРНК и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка. В тот же самый момент к рибосоме подходит следующая тРНК (антикодон которой комплементарен следующему триплету в иРНК), и следующая аминокислота включается в растущую цепочку.
Аминокислоты, доставленные на рибосомы, ориентированы по отношению друг к другу так, что карбоксильная группа одной молекулы оказывается рядом с аминогруппой другой молекулы. В результате между ними образуется пептидная связь.
Рибосома постепенно сдвигается по иРНК, задерживаясь на следующих триплетах. Так постепенно формируется молекула полипептида (белка).
Синтез белка продолжается до тех пор, пока на рибосоме не окажется один из трёх стоп-кодонов (УАА, УАГ или УГА). После этого белковая цепочка отсоединяется от рибосомы, выходит в цитоплазму и формирует присущую этому белку вторичную, третичную и четвертичную структуры.
Так как клетке необходимо много молекул каждого белка, то как только рибосома, первой начавшая синтез белка на иРНК, продвинется вперёд, за ней на ту же иРНК нанизывается вторая рибосома. Затем на иРНК последовательно нанизываются следующие рибосомы.
Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок, закодированный в данной иРНК, образуют полисому. Именно на полисомах и происходит одновременный синтез нескольких одинаковых молекул белка.
Когда синтез данного белка окончен, рибосома может найти другую иРНК и начать синтезировать другой белок.
Общая схема синтеза белка представлена на рисунке.
Пример:
последовательность нуклеотидов матричной цепи ДНК: ЦГА ТТА ЦАА.
На информационной РНК (иРНК) по принципу комплементарности будет синтезирована цепь ГЦУ ААУ ГУУ, в результате чего выстроится цепочка аминокислот: аланин — аспарагин — валин.
При замене нуклеотидов в одном из триплетов или их перестановке этот триплет будет кодировать другую аминокислоту, а следовательно, изменится и белок, кодируемый данным геном.
Изменения в составе нуклеотидов или их последовательности называются мутациями.
Источники:
http://distant-lessons.ru/molekula-rnk.html
http://900igr.net
http://tonpix.ru/biosintez_belka_translyaciya_47725/
9 класс. Биология. Биосинтез белков в живой клетке — Биосинтез белков в живой клетке
Комментарии преподавателятема нашего сегодняшнего урока – «Биосинтез белков в живой клетке». Сегодня мы дадим определение биосинтезу и рассмотрим основные этапы биосинтеза белка. Каждая клетка синтезирует необходимые ей вещества. Этот процесс называется биосинтезом. То есть, биосинтез — это процесс создания сложных органических веществ в ходе биохимических реакций, протекающих с помощью ферментов.
Биосинтез всегда идет с поглощением энергии. Например, образование полисахаридов из моносахаридов, образование белков из аминокислот, образование нуклеиновых кислот из нуклеотидов. Все эти процессы идут с поглощением энергии. Главным поставщиком энергии служит молекула АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Она содержит макроэнергетические связи. При гидролизе выделяется энергия, которая используется для обеспечения процессов биосинтеза. В биосинтезе молекул белка участвуют:
1 аминокислоты,
2 ферменты,
3 рибосомы,
4 молекулы РНК (рибосомные, транспортные, информационные).
Создание полипептидных цепей, или молекул белка, происходит на рибосомах цитоплазмы. Биосинтез зависит от участка ДНК в определенном месте хромосомы (гене). Гены содержат информацию об очередности аминокислот во время синтеза белка. Иначе говоря, кодируют его первичную структуру.
Информация о каждой аминокислоте записана в комбинации из трех нуклеотидов (триплетов). То есть одну аминокислоту кодируют три нуклеотида. В этом состоит суть генетического кода. Генетический код универсален. Он одинаков для всех живых организмов. Молекулы информационной РНК переносятся в цитоплазму клетки. Триплеты информационной РНК называют кодонами. Схематично процесс биосинтеза можно представить следующим образом: ДНК —> Информационная РНК —> белок.
Данные, полученные с помощью различных экспериментов, показали, что биосинтез белка состоит из двух этапов:
1 транскрипция,
2 трансляция.
Транскрипцией называют механизм, с помощью которого нуклеотидная последовательность ДНК переписывается в комплементарную последовательность в виде молекулы информационной РНК. Или же процесс синтеза информационной РНК в которой в качестве матрицы, используется одна из цепей молекулы ДНК. То есть, транскрипция — это переписывание генетической информации на информационную РНК.
Как же осуществляется процесс транскрипции? Специальный фермент находит ген и раскручивает участок двойной спирали ДНК. Фермент перемещается вдоль цепи ДНК и строит цепь информационной РНК в соответствии с принципом комплементарности. По мере движения фермента растущая цепь РНК матрицы отходит от молекулы, а двойная цепь ДНК восстанавливается. Когда фермент достигает конца копирования участка, то есть доходит до участка, называемого стоп-кодоном, молекула РНК отделяется от матрицы, то есть от молекулы ДНК. Таким образом, транскрипция — это первый этап биосинтеза белка. На этом этапе происходит считывание информации путем синтеза информационной РНК.
Второй этап биосинтеза белка — трансляция. Во время трансляции нуклеотидные последовательности информационной РНК переводятся в последовательность аминокислот в молекуле полипептидной цепи. Этот процесс идет в цитоплазме на рибосомах. Образовавшиеся информационные РНК выходят из ядра через поры и отправляются к рибосомам. Рибосомы — уникальный сборочный аппарат. Рибосома скользит по РНК и выстраивает из определенных аминокислот длинную полимерную цепь белка. Аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью транспортных РНК. Для каждой аминокислоты требуется своя транспортная РНК, соответствующая определенному триплету информационной РНК (кодону) в молекуле транспортной РНК, которая имеет форму трилистника. У нее есть участок, к которой присоединяется аминокислота и другой триплетный антикодон, который связывается с комплементарным кодоном в молекуле информационной РНК.
Таким образом, цепочка информационной РНК обеспечивает определенную последовательность аминокислот в цепочке молекулы белка. Бывают случаи, когда вдоль информационной РНК движется несколько рибосом и синтезируется несколько белков. Время жизни информационной РНК колеблется от 2 минут (как у некоторых бактерий) до нескольких дней (как, например, у высших млекопитающих). Затем информационная РНК разрушается под действием ферментов, а нуклеотиды используются для синтеза новой молекулы информационной РНК. Таким образом, клетка контролирует количество синтезируемых белков и их тип.
Давайте подведем итоги. Синтез белка состоит из двух этапов: транскрипция (образование информационной РНК по матрице ДНК, протекает в ядре клетке) и трансляции (эта стадия проходит в цитоплазме клетки на рибосомах).
источник конспекта — http://interneturok.ru/ru/school/biology/9-klass/tema/biosintez-belkov-v-zhivoy-kletke?seconds=0&chapter_id=1777
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=29PppzuO8zg
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=lpEI2vzaC-I
источник видео — http://www.youtube.com/watch?v=ikYZsgRvsGE
источник презентации — http://prezentacii.com/biologiya/465-biosintez-belka.html
План-конспект и анализ урока по биологии в 9 классе на тему «Биосинтез белков в живой клетке»
План-конспект и анализ урока
по биологии в 9 классе МБОУ №71 города Дзержинск
на тему «Биосинтез белков в живой клетке», проведенного
Кашировой Еленой Евгеньевной,
слушателем-стажером
курсов профессиональной переподготовки
«Биология и химия: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Тема урока: « Биосинтез белка»
Дата проведения:
Место в учебном плане: урок №10. Глава II. Основы учения о клетке.
Класс: 9 класс общеобразовательной школы.
Цель:
Сформировать знания о значении и механизме биосинтеза белка
Задачи:
Образовательные:
1. Сформировать знания об основных этапах процесса биосинтеза белка: транскрипции и трансляции.
2. Дать представление о генетическом коде и его основными свойствами.
3. Изучить основные виды РНК
Развивающие:
1. Развитие познавательного интереса к изучаемому материалу;
2. Развивать умения анализировать, обобщать и делать выводы;
3. Продолжить формирование умений работать с интерактивной доской
Воспитательные:
1. Воспитание умения четко организовать самостоятельную работу,
2. Формировать интерес к учению и познавательную активность учащихся
Тип урока: комбинированный урок.
Оборудование: мультимедийная установка.
План-конспект урока.
Цель урока: Познакомить с процессами транскрипции и трансляции в живой клетке.
Задачи урока:
Учебные:
Формирование знаний о биосинтезе белков как одном из вариантов анаболизма.
Характеристика стадий биосинтеза белков: транскрипция и трансляция.
Обоснование роли различных веществ и структур клетки в процессе биосинтеза белков.
2. Развивающие:
закрепление умений работать с интерактивными заданиями.
Развитие самостоятельности в работе с учебным материалом.
3. Воспитательные:
Формирование мировоззренческого мышления.
Ход урока:
I.Организационный момент. Сообщение темы урока.
II. Актуализация.
1) Перечислите роль белков в клетке. (строительная – липопротеины, каталитическая – пероксидаза, двигательная – миозин, транспортная – гемоглобин, защитная – гамма-глобулин, энергетическая -17, 6 кДж/моль, регуляторная – инсулин и другие).
Рисунок 1
2) Что такое метаболизм? (Совокупность реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы её жизнедеятельности.)
3) Что такое ассимиляция? (Совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток.)
Несколько учеников (по количеству ученических компьютеров) получают индивидуальные задания, связанные с работой на компьютерах:
Выполнить задание, используя интерактивный конструктор «Собери нуклеотид» (п.6 ОК).
Выполнить задание, используя интерактивное задание «Принцип комплементарности» (п.6 ОК).
Остальные ученики опрашиваются устно, используя мультимедийный проектор:
Прокомментируй интерактивную схему «Строение белковых молекул» (п.6 ОК).
Используя интерактивную таблицу «Строение клеток эукариот. Ядро» (п.8 ОК), расскажи об особенностях его строения и выполняемых функциях.
Используя интерактивную таблицу «Строение клеток эукариот. Рибосомы» (п.8 ОК), расскажи об особенностях их строения и выполняемых функциях.
III. Изучение новой темы. Рассказ учителя с элементами беседы о биосинтезе белка. На интерактивной доске демонстрируется анимация «Схема синтеза белка на полисоме». Во время беседы учащиеся записывают определения в тетрадь. «Каждая живая клетка создает (синтезирует) составляющие ее вещества. Этот процесс называется биосинтезом. Биосинтез – образование органических веществ, происходящее в живых клетках с помощью ферментов и внутриклеточных структур. Биосинтез, осуществляемый в процессе обмена веществ, всегда идет с потреблением энергии».
На интерактивной доске демонстрируется таблица «Схема структуры молекулы АТФ». «Главным поставщиком энергии для биосинтеза служит АТФ. Ферменты, отщепляя остатки фосфорной кислоты от молекулы АТФ, обеспечивают выделение энергии и тем самым создают возможность ее использования для биосинтеза».
На интерактивной доске демонстрируется интерактивная схема «Виды РНК». «В биосинтезе молекул участвуют аминокислоты, многочисленные ферменты, рибосомы и различные РНК (иРНК, тРНК, рРНК). Процесс биосинтеза молекул белка осуществляется в рибосомах.
Демонстрируется интерактивная схема «Этапы реализации наследственной информации». Учащиеся зарисовывают схему в тетрадь. Записывают определения транскрипция и трансляция в тетрадь. «Характер биосинтеза определяется наследственной информацией, закодированной в определенных участках ДНК – генах. Гены содержат информацию об очередности аминокислот в молекуле белка, т.е. кодируют его первичную структуру. Молекулы иРНК передают этот код для биосинтеза. Схематично процесс биосинтеза можно представить так:
Демонстрируется анимация «Транскрипция». «Биосинтез белка начинается с транскрипции. Этот процесс происходит в ядре. Благодаря действию ферментов участок ДНК раскручивается, и вдоль одной из цепей по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды».
Демонстрируется анимация «Трансляция». «Образовавшаяся иРНК выходит из ядра в цитоплазму через поры в ядерной оболочке и вступает в контакт с многочисленными рибосомами. Рибосомы – «сборочный аппарат» клетки.»
Демонстрируется интерактивный рисунок «Строение транспортной РНК». Учащиеся зарисовывают схему РНК в тетрадь. «Для каждой аминокислоты требуется своя тРНК, комплементарная определенному участку иРНК. Такой участок иРНК представлен триплетом – сочетанием трех нуклеотидов, называемых кодоном. В свою очередь, и каждая аминокислота, входящая в белок, тоже закодирована определенным сочетанием трех нуклеотидов тРНК (антикодоном), по которым они и находят друг друга».
IV. Закрепление.
Устный опрос по пройденному материалу.
Словарная работа: транскрипция, трансляция, кодон, антикодон, триплет
Используя записи в тетрадях и текст учебника, ученикам предлагается индивидуально выполнить интерактивные задания:
«Составьте иРНК по фрагменту ДНК»,«Определение антикодона тРНК и аминокислоты по кодону иРНК»
V. Подведение итогов. Оценивание.
Интерактивный тренажер после § 10
Давайте подведем итоги. Синтез белка состоит из двух этапов: транскрипция (образование информационной РНК по матрице ДНК, протекает в ядре клетке) и трансляции (эта стадия проходит в цитоплазме клетки на рибосомах).
VI. Рефлексия.
Что вы узнали на уроке?
Что вам понравилось?
Выставление оценок, их комментирование.
VII. Домашнее задание
Изучить § 10.
Ответить на вопросы в конце § 10.
Творческое задание. С применением материалов Образовательного комплекса и собственных фотографий и рисунков. Сделать презентацию «Биосинтез белков в живой клетке».
Анализ урока в 9 «а» классе
«Биосинтез белка», проведенного Кашировой Еленой Евгеньевной
учителем индивидуального обучения МБОУ школа№71
Урок «Биосинтез белка» был проведен в 9 «а» классе. В данном классе обучается 16 человек. Из них имеют отметки «4» и «5» 75% (12) обучающихся, «3» — 25% (4) обучающихся. Класс по уровню знаний – выше среднего.
Урок «Биосинтез белка» — урок №10 главы II «Основы учения о клетке». Этой теме отводится 1 час из 10 часов. Эта тема является продолжением предыдущего материала «Обмен веществ в живой клетке». Последующая тема раскрывает основы биосинтеза углеводов – фотосинтез в растительной клетке. Для данного класса тема несложная, она помогает обосновать роль различных веществ и структур клетки в процессе биосинтеза белков как одного из вариантов пластического обмена (анаболизма).
На данном учебном занятии учащиеся должны владеть элементарными навыками работы на компьютере: владение мышкой, работа с клавиатурой. Для проведения урока необходимо следующее оборудование: компьютер, оборудованный мультимедийным проектором; система звуковоспроизведения; интерактивная доска; компьютеры с установленным образовательным комплексом «1С:Школа. Основы общей биологии, 9 кл.» (8-9 компьютеров). Анимации и интерактивные задания помогают ученику в понимании и запоминании учебного материала, который обычно вызывает затруднения при работе с обычным учебником. Данное занятие сложно провести без использования ИКТ.
На уроке была поставлена следующая цель: познакомить с процессами транскрипции и трансляции в живой клетке. Задачи урока: формирование знаний о биосинтезе белков как одном из вариантов анаболизма, обоснование роли различных веществ и структур клетки в процессе биосинтеза белков, закрепление умений работать с интерактивными заданиями.
Для выполнения этих целей и задач урок построен таким образом, что в начале урока идет повторение и закрепление знаний о строении клетки, структур клетки, которые участвуют в биосинтезе. Повторяется понятие комплементарности, по этому принципу и идет сборка белковых молекул на полисоме.
При изучении новой темы сначала повторяется материал о строении АТФ – главного поставщика энергии для биосинтеза, различных видах РНК, участвующих в биосинтезе. Затем демонстрируется флешролик «Транскрипция» где в интерактивном режиме показан процесс списывания наследственной информации с ДНК на иРНК. Диктором доступно объясняются все этапы транскрипции. Далее происходит опрос по закреплению полученных знаний.
На втором этапе новой темы демонстрируется второй флешролик «Трансляция» где показан процесс сборки белковых молекул на полисоме. На каждом из этих этапов урока происходит первичное закрепление каждого понятия по новой теме.
На этапе закрепления знаний проводится словарная работа с новыми понятиями: транскрипция, трансляция, кодон, антикодон, триплет. Затем используется интерактивный тренажер § 10 (ОК).
На уроке для лучшего усвоения применялись следующие виды учебной деятельности: опрос, слушание, работа с текстом учебника, самостоятельная работа с интерактивными заданиями, ответы на вопросы. Для контроля знаний по изученной теме были применены следующие методы контроля: самостоятельная работа с последующей проверкой с использованием ИКТ, создание при опросе нестандартных ситуации с вопросом «Почему?»
Считаю, что цели урока были достигнуты, задачи урока выполнены, формы учебной деятельности полностью соответствуют выбранным средствам ИКТ. Часть интерактивных заданий можно использовать на последующих уроках по данной теме в качестве повторения и закрепления знаний и умений.
Презентация «Пластический обмен. Биосинтез белка»
библиотека
материалов
Содержание слайдов
Номер слайда 1
Обмен веществ- Пластический обмен Энергетический обмен совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их жизнедеятельность и постоянный контакт и обмен с окружающей средой
Номер слайда 2
Важнейший процесс пластического обмена –биосинтез белков. Почему?
Номер слайда 3
Цели урока: Рассмотреть понятие «биосинтез», генетический код и его свойства, процесс биосинтеза белка Развивать умения и навыки выделять главное, сравнивать, анализировать, формулировать выводы. Формировать понимание собственной биологической сущности
Номер слайда 4
Биосинтез белка.
Номер слайда 5
Уровни организации живых систем Биосферный Биогеоценотический Биоценотический Популяционно-видовой Организменный Тканевый Клеточный Молекулярный
Номер слайда 6
Структура белка. Мономеры белка – 20 Амк Первичная структура белка -последовательность аминокислот
Номер слайда 7
ДНК Нуклеиновые кислоты ( ядро, цитоплазма, митохондрии, пластиды) РНК -информационные -рибосомальные -транспортные
Номер слайда 8
ДНК РНК
Номер слайда 9
Сходство и отличия РНК и ДНК Вид НК Место-положение в клетке Нуклетид Количество цепей ДНК РНК
Номер слайда 10
Сходство и отличия РНК и ДНК Вид НК Место-положение в клетке Нуклетид Количество цепей ДНК РНК
Номер слайда 11
Сходство и отличия РНК и ДНК Вид НК Место-положение в клетке Нуклетид Количество цепей ДНК Ядро, митохондрии, пластиды РНК Ядро, митохондрии пластиды +цитоплазма
Номер слайда 12
Сходство и отличия РНК и ДНК Вид НК Место-положение в клетке Нуклетид Количество цепей ДНК Ядро, митохондрии, пластиды А Т Г Ц РНК Ядро, митохондрии пластиды +цитоплазма А У Г Ц
Номер слайда 13
Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в РНК.
Номер слайда 14
Биосинтез ДНК -> РНК -> белок. Этапы биосинтеза белка образование сложных органических веществ из более простых происходящее в живых системах
Номер слайда 15
Этапы биосинтеза белка Название этапа Место прохожде-ния «Участники» процесса Результат 1. 2.
Номер слайда 16
Номер слайда 17
Этапы биосинтеза белка Название этапа Место прохождения «Участники» процесса Результат 1.Транскрипция Ядро -Участок одной из цепей ДНК (ген) -Фермент РНК-полимераза -Свободные нуклеотиды -АТФ Синтез иРНК
Номер слайда 18
Трансляция и математика Белок – полимер, мономеры – 20 различных Амк ДНК – полимер, мономеры – 4 различных нуклеотида КАК ЗАКОДИРОВАТЬ ИНФОРМАЦИЮ О 20 АМК С ПОМОЩЬЮ 4 НУКЛЕОТИДОВ?
Номер слайда 19
3 нуклеотида — 1 Амк 4 нуклеотида -43 Амк=64 (20 необходимо)
Номер слайда 20
Свойства генетического кода: Триплетность Однозначность: ААА=фенилаланин Универсальность Комплементарность Избыточность: серин=ТЦА или ТЦГ Неперекрываемость: АААТЦА=фен+сер
Номер слайда 21
Дополните схему: Ц А Г Г А Ц А Т Г _______________________ ДНК Г Т Ц Ц Т Г Т А Ц _______________________ иРНК (мРНК)
Номер слайда 22
Номер слайда 23
Этапы биосинтеза белка Название этапа Место прохожде-ния «Участники» процесса Результат 1. 2.Трансля-ция Цито-плазма, рибосомы -иРНК -свободные Амк -тРНК -ферменты -АТФ -синтез белка
Номер слайда 24
Цапля Дерево Человек БЕЛОК Схема опыта по синтезу белка «in vitro» ? Амк рибосома тРНК ферменты иРНК АТФ Заяц Корова Лягушка
Номер слайда 25
Биологический синтез небелковых молекул 1.Реализация информации о структуре специфического белка-фермента: 1.а транскрипция 1.б трансляция 2.Образование молекулы (углевода, липида, витамина, гормона…) при помощи данного фермента
Номер слайда 26
Почему важнейшим процессом пластического обмена является биосинтез белков?
Номер слайда 27
Цели урока: Рассмотреть понятие «биосинтез», генетический код и его свойства, процесс биосинтеза белка Развивать умения и навыки выделять главное, сравнивать, анализировать, формулировать выводы. Формировать понимание собственной биологической сущности
Номер слайда 28
Решите логическую пропорцию: ДНК / ядро = тРНК / ?
Номер слайда 29
Решите логические каноны: Нуклеотид ДНК ? Белок Глюкоза Крахмал Белок 20 ДНК ? Крахмал 1
Урок биологии по теме «Биосинтез белков в живой клетке»
Цель: Продолжить формирование знаний об основных процессах метаболизма; охарактеризовать два этапа биосинтеза белка – трансляцию и транскрипцию.
Задачи:
- Вспомнить значение белков для живого организма.
- Изучить этапы биосинтеза белков.
- Решить задачи «Кодирование молекул белков»
Оборудование: Бумажный вариант моделей «Нуклеиновые кислоты» – (фишки: А, Г, Ц, Т, У, Р, Д, Ф, лей, лиз, три и т.д.), мультимедийный проектор, карточки с задачами, таблицы «Код ДНК» и «Биосинтез белка».
Опорные понятия: Белок, нуклеиновые кислоты (ДНК, и-РНК), аминокислоты, нуклеотиды,
Новые понятия: Триплет, ген, трансляция, транскрипция, код ДНК, т-РНК, кодон, антикодон.
Ход урока
I. Актуализация:
1) Перечислите роль белков в клетке. (строительная – липопротеины, каталитическая – пероксидаза, двигательная – миозин, транспортная – гемоглобин, защитная – гамма-глобулин, энергетическая -17,6 кДж/моль, регуляторная – инсулин и другие).
Рисунок 1
2) Что такое метаболизм? (Совокупность реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы её жизнедеятельности.)
3) Что такое ассимиляция? (Совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток.)
II. Изучение нового материала:
Проблемный вопрос: Каким образом информация о строении молекул белков записана в молекуле ДНК? Как передаётся эта информация из ядра клетки на рибосомы, где происходит синтез белка? (Вероятно, каким-то сочетанием нуклеотидов.)
1) Сегодня мы изучим ассимиляцию белков в клетке. Синтез белка происходит в клетке в период роста и развития. Основная роль в определении структуры белка принадлежит ДНК, разные участки которой определяют синтез различных белков. Участок ДНК, определяющий синтез одной молекулы белка, называются геном. Ген – участок двойной спирали ДНК. И-РНК – однонитевая молекула. Длина и-РНК в сотни раз короче нити ДНК. Синтез белка идет в два этапа:
- Транскрипция — в ядре клетки. ДНК → иРНК с участием фермента полимеразы.
Рисунок 2. Раскручивание ДНК
- Трансляция — в цитоплазме. Участвуют: иРНК, рибосомы, рРНК, тРНК, свободные аминокислоты, ферменты, АТФ, Мg2+.
Рисунок 3. Трансляция
Рисунок 4. Биосинтез белка
Для реализации информации используется генетический код. Сущность кода состоит в том, что каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из рядом стоящих трёх нуклеотидов – триплетов. (Таблицы у каждого на столе) [3].
Рисунок 5
Избыточность – 64 сочетания кодируют 20 аминокислот.
Специфичность – Один триплет соответствует только одной аминокислоте.
Универсальность – Код одинаков для всех организмов.
Генетический код РНК (ДНК)
Первое основание |
Второе основание |
Третье основание |
|||
У(А) |
Ц(Г) |
А(Т) |
Г(Ц) |
||
У(А) |
Фен |
Сер |
Тир |
Цис |
У(А) |
Ц(Г) |
Лей |
Про |
Гис |
Арг |
У(А) |
А(Т) |
Иле |
Тре |
Асн |
Сер |
У(А) |
Г(Ц) |
Вал |
Ала |
Асп |
Гли |
У(А) |
Знаки препинания |
УАА |
2) Используя §10 изучите процесс ассимиляции белков в клетке.[1]
На это вам даётся 2 мин. (Задания на дифференцированных карточках, работа в группе.)
А: Информация о генах. Читать §10 со слов “Характер биосинтеза… “ до слов “…код для биоситеза.”
Рисунок 6. Ген – участок ДНК
В: Синтез иРНК. Читать §10 со слов “Перенос генетической информации… “ до слов “… цепочку иРНК.”
Рисунок 7. Ситнез иРНК
С: Транскрипция. Читать §10 со слов “Образовавшаяся таким образом… “ до слов “…путём создания иРНК.” Приложение 1 [3].
Д: Трансляция. Читать §10 со слов “Образовавшаяся иРНК… “ до слов “…второй этап биосинтеза белка.” Приложениие 2 [3].
Е: тРНК. Читать §10 со слов “Аминокислоты доставляются… “ до слов “…и находят друг друга.”
Рисунок 8. Транспортная РНК
3) Рассказ у доски по таблицам. (От группы отвечает один человек, другие дополняют, после рассказа о транскрипции и трансляции– показ видеороликов и рисунков.)
В группе С после ответа читают стихотворение:
Транскрипция.
Переписывать в ядре
С ДНК даёт фермент.
Как построить РНК
Для синтеза белка?
Есть четыре основания:
Цитозин + Гуанин,
А Тимин + Аденин,
К Аденину — Урацил.
В группе Д:
Трансляция.
Рибосомы, словно бусы
Забрались на РНК.
Так они читают
Код молекулы белка.
Строят цепь белка они
Согласно информации.
Вместе весь процесс зовём
Коротко: трансляция.
III. Закрепление
Используются самодельные модели из картонных фишек на планшете.
1) Построение модели ДНК – РНК- порядок расположения аминокислот. Приложение 3.
2) Решение дифференцированных задач «Кодирование молекул белков»
3) Вывод по уроку записывают в тетради: Наследственная информация о строении молекул белков зашифрована в ДНК определённым сочетанием нуклеотидов. Информация об одной аминокислоте – триплетом, о строении одной молекулы белка – геном. Она переписывается на и-РНК и поступает в рибосомы.
IV. Домашнее задание
Читать §10. Выяснить, каковы могут быть последствия на биосинтез белков после употребления никотина?
Литература:
- Основы общей биологии: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений / Под ред.проф. И.Н. Пономаревой. – М. : Вентана-Граф, 2008.
- Основы общей биологии: Методическое пособие. 9 класс / Под ред.проф. И.Н. Пономаревой. – М. : Вентана-Граф, 2006
- Сайт: фестиваль. 1 сентября
Приложение 4
Онлайн урок: Метаболизм. Пластический обмен по предмету Биология 9 класс
Белковые молекулы являются неотъемлемой частью клетки, без которых она не сможет существовать, ведь белки выполняют в организме множество функций: они входят в состав мембран, гормонов, ферментов, мышечных волокон и др.
Организмы, будь то растения, животные, бактерии имеют строго определенный набор белковых молекул.
Именно белки и различия в их структуре формируют индивидуальный и неповторимый набор признаков у особи, у целых популяций и видов.
За сутки в организме человека распадается около 400 грамм различных белков, следовательно, такую же массу нужно образовывать снова, поэтому в клетке происходит постоянный процесс образования белков, что является одним из примеров пластического обмена.
Пластический обмен— совокупность реакций образования органических веществ в клетке с использованием энергии.
Биосинтез белка, фотосинтез, синтез нуклеиновых кислот- это примеры пластического обмена, во время которых образуются органические вещества.
Значение пластического обмена:
- образование строительного материала для создания клеточных структур (синтез белков, углеводов, жиров)
- образование органических веществ, которые могут компенсировать энергетические затраты организма
- образование нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), которые отвечают за хранение наследственной информации и синтез белка
Один из самых важных процессов пластического обмена- это синтез белка.
Синтез белка
Вещества и структуры клетки участвующие в биосинтезе белка:
Вещества и структуры клетки | Функции в биосинтезе белка |
ДНК | Содержит информацию о структуре белка, служит матрицей для синтеза белка и для всех видов РНК |
иРНК (информационная или матричная РНК) | Переносит информацию от ДНК к месту сборки белковой молекулы. Содержит генетический код |
тРНК | Переносит кодирующие аминокислоты к месту биосинтеза на рибосоме. Содержит антикодон |
Рибосомы | Органоид, где происходит биосинтез белка |
Ферменты | Катализируют биосинтез белка |
Аминокислоты | Строительный материал для построения белковой молекулы |
АТФ | Вещество, обеспечивающее энергией все процессы биосинтеза белка и других процессов пластического обмена |
Автотрофные организмы (растения) образуют белок из неорганических веществ.
Гетеротрофные организмы (животные) образуют белок из аминокислот.
Важно помнить, что белок состоит из аминокислот, то есть аминокислота является мономером белка (самой мельчайшей составляющей молекулы белка).
20 Аминокислот (АК) в различных комбинациях формируют огромное множество белковых молекул.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
ЗакрытьЧеловеческий организм самостоятельно может образовывать из 20 аминокислот всего 12, которые называют заменимые.
Остальные восемь аминокислот должны поступать в организм в готовом виде вместе с белками пищи, поэтому они называются незаменимыми.
Незаменимые аминокислоты:
- изолейцин
- лейцин
- лизин
- метионин
- фенилаланин
- треонин
- триптофан
- валин
Если в организм не попали какие-либо нужные аминокислоты, которые необходимы для срочного построения белка, то организм может предпринять меру по разрушению собственных белков, содержащих эту же аминокислоту.
Большинство животных белков содержат все восемь незаменимых аминокислот в достаточных количествах.
В растительной пище также есть белки с незаменимыми аминокислотами, например у бобовых растений очень большее их содержание.
Но не вся растительная пища так богата аминокислотами, уровень некоторых незаменимых аминокислот бывает очень низок.
Генетический код
Каким же образом происходит синтез такой большой и сложной белковой молекулы?
Конечно, основная роль в определении структуры белка и последовательность аминокислот в белке принадлежит молекулам ДНК.
ДНК- носитель всей генетической информации в клетке, но непосредственного участия в синтезе белков не принимает, хотя одна молекула ДНК содержит информацию о нескольких десятков белков.
Из предыдущих уроков мы помним, что молекула ДНК очень длинная и разные ее участки отвечают за образование определенного вида белка.
Участок ДНК, определяющий синтез одной молекулы белка называется ген.
Ген представляет собой участок двойной спирали ДНК, который содержит информацию о первичной структуре какого-то одного белка.
Информация о белке может быть записана в нуклеиновой кислоте только одним способом: в виде последовательности нуклеотидов.
В ДНК содержится информация о последовательности аминокислот всех белков организма. Именно эта информация и называется генетической (наследственной) информацией.
Для перевода последовательности нуклеотидов из молекул ДНК и иРНК в последовательность аминокислот синтезируемой молекулы белка используется специальный «шифр» — генетический код.
Генетический код- запись наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах.
Схематично это выглядит так:
Реакции синтеза органического вещества на основе другой органической молекулы (матрицы) относят к реакциям матричного синтеза.
Биосинтез белка происходит на основе иРНК, являющейся матрицей в процессе его создания.
Одна аминокислота белка закодирована тремя нуклеотидами, и эта комбинация из трех нуклеотидов ДНК называется триплет, или кодон.
В настоящее время генетический код полностью расшифрован.
Ниже представлена таблица с аминокислотами, их название сокращено.
Генетический код (основания без скобок- это основания иРНК; в скобках красным цветом- это основания ДНК)
Как пользоваться таблицей генетического кода?
В таблице представлены три вида оснований (первое, второе и третье), обратите внимание на то, что они даются в двух вариантах: 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 АЦЦ- ЦТТ- АТЦ. Таким образом мы имеем три триплета. Определим аминокислоты, которые закодированы этими триплетами.
Ищем основания, что в скобках (так как нам дана ДНК), но чаще в задачах необходимо найти аминокислоты, которые кодирует участок иРНК, поэтому ДНК обычно не ищут и на самом экзамене в задачах дается таблица с основаниями только для иРНК.
Первый триплет ДНК: А-Ц-Ц, смотрим в таблице первое основание (А), это первый горизонтальный столбец.
Далее ищем второе основание (Ц) на пересечении этих двух столбцов видим прямоугольник, в котором расположены четыре аминокислоты. Далее в крайнем правом столбце находим третье основание (Ц), это четвертая строчка, там указана аминокислота Три (триптофан).
Зная алгоритм действия, мы можем решать биологические задачи и расшифровывать генетический код ДНК, используя таблицу Генетического кода.
Продолжим решать нашу задачу до конца, Ц-Т-Т кодирует аминокислоту Глу (глутаминовая кислота).
АТЦ- прочерк- это стоп-кодон, он не кодирует ни одну аминокислоту и означает конец синтеза данного белка.
Таким образом мы расшифровали генетический код и перевели его в аминокислотный состав белка.
Генетический код обладает рядом свойств:
1. Код триплетный
Необходимо закодировать 20 аминокислот всего четырьмя нуклеотидами.
Если бы один нуклеотид кодировал одну аминокислоту, то возможно было закодировать только 4 аминокислоты.
Для того, чтобы закодировать 20 аминокислот, нужны комбинации из нескольких нуклеотидов.
Если взять комбинации из двух нуклеотидов, то мы получим 42=16 различных комбинаций- этого недостаточно, так как у нас 20 аминокислот.
Комбинаций из трёх нуклеотидов будет уже 64 (43= 64), т. е. даже больше, чем нужно, поэтому код триплетный, то есть одну аминокислоту могут кодировать три нуклеотида (триплет).
2. Код обладает свойством однозначности и вырожденности
Кажется непонятным- для чего необходимы 64 комбинации нуклеотидов, ведь аминокислот всего 20?
Оказывается, что одна аминокислота может кодироваться несколькими триплетами (до 6), что позволяет разнообразить генетический материал.
Например, один и тот же белок у бактерии кишечной палочки и вируса табачной мозаики записаны разными триплетами.
Также разные триплеты по-разному распознаются, что влияет на скорость синтеза белка рибосомами и повышается надежность кодирования информации.
Способность разных кодонов кодировать одну аминокислоту называется вырожденностью кода.
В дальнейшем было выяснено, что существуют три триплета, не кодирующие аминокислоты- это стоп-кодоны, они означают конец синтеза одного белка.
Однако, несмотря на вырожденность, в генетическом коде полностью отсутствует двусмысленность. Кодоны РНК- ГАА и ГАГ кодируют аминокислоту глутамат, но ни один из них не кодирует одновременно ещё какую-то аминокислоту, т.е. каждый триплет кодирует строго одну определённую аминокислоту- это свойство генетического кода называется однозначность.
3. Генетический код универсален
Гены всех организмов одинаковым образом кодируют информацию о белках вне зависимости от уровня организации и систематического положения этих организмов.
К примеру, белок актин есть в составе цитоскелета вирусов и мышц человека.
Аминокислоты этого белка могут кодироваться одинаковыми последовательностями нуклеотидов в цепи ДНК, что в организме вируса, что в клетке человека.
Но не нужно забывать и про свойство вырожденности кода. То есть не всегда одна аминокислота кодируется одинаковыми последовательностями нуклеотидов у разных организмов.
Это свойство имеет большое практическое значение и активно используется в генной инженерии. Благодаря универсальности генетического кода мы можем заставить гены одного организма работать в другом организме и производить функционально активные белки.
Так ген для гормона роста переносят в бактерию, чтобы она была способна производить его. Таким образом получают гормон роста для медицинских целей, который в обычном организме производится в очень небольших количествах.
Таким же генно-инженерным способом научились производить гормон инсулин.
Однако универсальность генетического кода оказалась не абсолютной.
Известно несколько генетических систем, в которых генетический код немного отличается от универсального — это митохондрии. Также отклонения от универсального генетического кода найдены у некоторых инфузорий и паразитических бактерий, но во всех этих случаях отклонения незначительны.
4. Внутри гена нет «знаков препинания»- свойство компактности
Между кодонами внутри одного гена нет знаков препинания.
Иными словами, триплеты не отделены друг от друга, к примеру, одним ничего не значащим нуклеотидом.
Отсутствие в генетическом коде «знаков препинания» было доказано в экспериментах Ф.Крика и С. Бреннера.
В ходе этих экспериментов учёные при помощи мутагенных веществ (акридиновых красителей) вызывали в генах возникновение определённого типа мутаций- выпадения или вставки 1 нуклеотида.
Оказалось, что выпадение или вставка 1 или 2 нуклеотидов всегда вызывает поломку кодируемого белка, а вот выпадение или вставка 3 нуклеотидов (или числа, кратного 3) практически не сказывается на функции кодируемого белка.
5. Неперекрываемость (дискретность)
Код может быть перекрывающимся и не перекрывающимся.
У большинства организмов код не перекрывающийся, исключением являются вирусы.
Сущность не перекрывающего кода заключается в том, что нуклеотид одного триплета не может быть одновременно нуклеотидом другого триплета.
6. Полярность
Считывание информации с ДНК и с иРНК происходит только в одном направлении.
Полярность имеет важное значение для определения структур белка (первичной, вторичной и третичной).
Этапы биосинтеза белка
Процесс биосинтеза белка можно разделить на два этапа:
- транскрипция— синтез РНК, происходит в ядре клетки
- трансляция— это процесс синтеза белка, происходит в цитоплазме
Для того чтобы понять этапы биосинтеза белка необходимо вспомнить основные понятия.
ДНК и РНК состоят из множества нуклеотидов.
Нуклеотид— это мономер нуклеиновых кислот.
Целый нуклеотид принято обозначать каким- либо одним азотистым основанием, например, А (аденин) или Г(гуанин).
Последовательность трех нуклеотидов называют триплетом (кодон) и он обозначается, например, АГЦ.
Первый этап биосинтеза белка- транскрипция
Транскрипция— это процесс переписывания информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК. Этот процесс происходит в ядре клетки.
При этом против каждого нуклеотида одной из цепей ДНК встает комплементарный ему нуклеотид иРНК.
Транскрипции предшествует процесс раскручивания участка ДНК.
Двойную спираль ДНК разрывает фермент ДНК- полимераза и далее начинается считывание информации с одной спирали ДНК и формирование матричной РНК (иРНК) за счет работы РНК- полимеразы.
Процесс переписывания информации идет по принципу комплементарности.
Комплементарность- это взаимное дополнение азотистых оснований в молекуле ДНК и РНК.
Комлементарность нуклеотидов ДНК к РНК:
Так как в одной молекуле ДНК может находиться множество генов, то очень важно, чтобы РНК-полимераза начала синтез иРНК со строго определенного места ДНК, иначе в структуре иРНК будет записана информация о белке, которого нет в природе, что может привести к повреждению синтезируемой молекулы белка.
Поэтому 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 «стоп- кодона» (терминатора) в молекуле ДНК (это последовательность нуклеотидов, указывающая на то, что синтез иРНК нужно прекратить).
После копирования, сформированная иРНК выходит из ядра клетки в цитоплазму к рибосоме и начинается второй этап биосинтеза белка.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
ЗакрытьУченые «увидели» как мРНК выходят из ядра.
Создав микроскоп, способный достичь не виданного ранее разрешения, ученые из Колледжа медицины Альберта Эйнштейна впервые увидели транспорт мРНК через ядерные поры живых клеток в режиме реального времени.
Ученые увидели, что через саму пору ядра мРНК проходит всего за 5 миллисекунд, но стыковка с порой занимает 80 миллисекунд ожидания.
И еще 80 миллисекунд мРНК ждет на другом конце поры, прежде чем перейти в цитоплазму.
10 процентов молекул мРНК остаются у ядерных пор, ожидая доступа, даже в течение секунд, а не миллисекунд.
Ученые предполагают, что в этих точках ожидания мРНК подвергаются проверке на качество.
Это открытие поможет понять, как лечить некоторые болезни, к примеру болезнь миотоническая дистрофия. В клетках таких больных молекулы мРНК не могут выйти из ядра и попасть в цитоплазму
Прежде чем переходить к рассмотрению второго этапа биосинтеза белка давайте поймем принцип комплементарности и попробуем решить задачи.
Задача
Фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов:
А-Г-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т
Постройте мРНК по принципу комплементарности.
Решение:
Мы знаем принцип комплементарности
Если на ДНК нуклеотид А, то ему по принципу комплементарности соответствует нуклеотид У на мРНК.
Если на ДНК нуклеотид Г, то на мРНК это нуклеотид Ц и так далее.
Таким образом дописываем цепь мРНК, используя принцип комплементарности:
цепь ДНК: А-Г-Ц-Т-А-Ц-Г-А-Т
цепь иРНК: У-Ц-Г-А-У-Г-Ц-У-А
Второй этап биосинтеза белка- трансляция
Трансляция— перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.
Триплет нуклеотидов на верхушке тРНК называется антикодон.
Кодон- это триплет нуклеотидов на иРНК.
У эукариотических организмов иРНК синтезируется в ядре, потом она переносится через ядерную мембрану в цитоплазму к месту синтеза белка- рибосомам.
В цитоплазме обязательно должен иметься полный набор аминокислот, необходимых для синтеза белков.
Эти аминокислоты образуются в результате расщепления белков, получаемых организмом с пищей.
Аминокислоты должны попасть на рибосому, а переносит их к рибосоме транспортная РНК (тРНК).
К одной транспортной РНК прикрепляется одна аминокислота, для каждой аминокислоты существует своя тРНК.
На одном конце транспортной РНК имеется структура «черешок», к которой прочно прилепляется аминокислота.
На верхушке тРНК находится триплет нуклеотидов (антикодон), который соответствует по коду данной аминокислоте.
Триплет нуклеотидов на верхушке т-РНК называется антикодон.
В основном все белки (за исключением некоторых случаев) начинаются с аминокислоты метионин, закодированный кодоном АУГ, который является знаком начала трансляции.
Рибосома взаимодействует с иРНК именно с того конца, где находится код метионина АУГ.
После связывания рибосома начинает двигаться по иРНК, от 3 штрих конца к 5 штрих концу, задерживаясь на каждом ее участке, состоящим из 6 нуклеотидов (2 кодона).
Пятый штрих конец- это место, где прикрепляется фосфорный остаток, третий штрих конец — где присоединена пентоза (рибоза, у ДНК дезоксирибоза).
Время задержки составляет всего 0,2 с.
За это время молекула тРНК, несущая аминокислоту, успевает распознать комплементарный триплет, то есть антикодон тРНК по принципу комплементарности соответствует кодону иРНК.
Далее аминокислота отделяется от «черешка» тРНК и присоединяется с образованием пептидной связи к растущей цепочке белка.
В тот же самый момент к рибосоме подходит следующая т-РНК, антикодон которой комплементарен следующему триплету в иРНК, и следующая аминокислота, принесенная этой тРНК, включается в растущую цепочку белка.
После этого рибосома сдвигается по иРНК, задерживается на следующих нуклеотидах, и все повторяется сначала.
Далее рибосома доходит до одного из так называемых стоп-кодонов (УАА, УАГ или УГА), которые не кодируют аминокислоту и сигнализируют о завершении синтеза данного белка.
Белковая цепочка отсоединяется от рибосомы, выходит в цитоплазму и формирует определенную структуру (первичную, вторичную, третичную, четвертичную в зависимости от функции молекулы белка).
Процесс синтеза белка осуществляется за очень короткие промежутки времени.
Подсчитано, что на синтез крупной молекулы белка, состоящего из 300 аминокислотных остатков уходит всего около одной- двух минут. А, например, на синтез актина, который состоит из 376 аминокислот уйдет чуть больше минуты.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
ЗакрытьМолекула инсулина состоит из двух полипептидных цепей.
Одна из них содержит 21 аминокислотный остаток (цепь А), вторая- 30 аминокислотных остатков (цепь В).
В 1963 г. был синтезирован первый искусственный белок- инсулин.
Сейчас методы синтеза белков значительно усовершенствованы и их синтез не является проблемой.
Клетке необходима не одна, а множество молекул каждого белка, поэтому, как только рибосома, первой начавшая синтез белка на молекуле иРНК, продвигается вперед, тут же на эту иРНК нанизывается вторая рибосома, которая начинает синтезировать такой же белок.
На одну иРНК может быть нанизана и третья, и четвертая рибосома, и т. д.
Поэтому рибосомы можно назвать «заводом» по производству белков.
Все рибосомы, синтезирующие белок на одной молекуле иРНК, называются полисомой.
Когда синтез белка окончен, рибосома может связаться с другой молекулой иРНК и начать синтезировать новый белок, закодированный в этой молекуле иРНК.
Последовательность аминокислот в первичной структуре белка не зависит от рибосом, а определяется только последовательностью нуклеотидов иРНК.
Таким образом, трансляция— это перевод последовательности нуклеотидов молекулы иРНК в последовательность аминокислот молекулы белка.
Краткая схема биосинтеза белка:
Этапы биосинтеза белка:
- подготовительный этап к синтезу белка- удвоение ДНК за счет ДНК-полимеразы
- 1 этап- транскрипция: переписывание информации с ДНК на иРНК, за счёт работы РНК-полимеразы
- 2 этап- трансляция: на рибосоме идет синтез белка, в направлении с 3 штрих конца в сторону 5 штрих конца иРНК до стоп кодона с участием тРНК, которые приносят аминокислоты
- рибосома, дойдя до стоп-кодона распадается на 2 части (большая и малая субъединица) и освобождается образовавшийся белок, который готов выполнять свои, свойственные ему функции
Урок в девятом классе, знакомящий с процессом синтеза белка
1. Поздравьте учеников с их вниманием и заинтересованностью!
- Примечание: это сложная штука! Мне нравится напоминать им, что прямо сейчас они знают о генах, ДНК и синтезе белков больше, чем любой взрослый, которого они знают.
2. Сообщите учащимся, что они будут работать в парах над созданием схемы процесса синтеза белка (транскрипция, обработка РНК и трансляция) и процессинга белка.Раздайте вводное задание по синтезу протеина и укажите на конкретные задачи, которые необходимо выполнить в команде.
- Примечание: если определенные группы студентов нуждаются в дополнительной поддержке, рассмотрите возможность того, чтобы студенты разбивали работу в своей группе из четырех человек, что составляет одну часть общего потока для каждого студента в группе. Однако, когда это возможно, я предлагаю, чтобы пары студентов работали вместе, чтобы глубже изучить весь поток экспрессии генов, а не разделять работу на четыре части.Иногда это означает, что студенты выбирают партнеров, а не работают в назначенных им парах лабораторий, и я принимаю это решение для каждого класса.
3. Укажите, где студенческие команды могут найти большую бумагу для рисования, цветные карандаши, линейки и любые другие принадлежности, доступные в классе для учеников (маркеры, маркеры, цветную бумагу, стикеры и т. Д.).
- Примечание: я обнаружил, что использовать большую бумагу для рисования (11 x 14 или вырезать листы мясной бумаги вручную) лучше, чем использовать обычную бумагу 8.Бумага для принтера 5 x 11. Детям действительно нужно широко мыслить, чтобы выразить свои мысли и визуализировать весь процесс в целом. Выполнение этого сейчас действительно поможет, поскольку они начнут добавлять определенные детали и термины в свое индивидуальное понимание и запоминание в течение курса.
4. Во время работы учеников наблюдайте за прогрессом, не вмешиваясь сразу же, когда это возможно и целесообразно для отдельных групп учеников. Это их время, чтобы начать бороться со сложным материалом со своим партнером — я обещаю, что появятся новые возможности прямого обучения!
5.По мере того, как урок подходит к концу, напомните ученикам, что на следующий день в классе будет дополнительное время, чтобы завершить свои командные рисунки с повествованием. Эта работа должна быть беспорядочной, а не качественной. Идея здесь состоит в том, чтобы студенты придумывали вещи нелинейным способом, который можно было бы преобразовать во что-то более последовательное, поскольку мы добавляем больше уровней понимания и опыта с концепциями синтеза белка по всему модулю. Ознакомьтесь с этим образцом студенческой работы, чтобы понять, чего вы можете ожидать от своих учеников.Дело не в том, как выглядит работа для вас и меня, а в том, что она означает, что студенты думают о синтезе белка. Здесь я вижу хорошее понимание локализации, транскрипции и обработки РНК, а также основ сворачивания белков. Там, где этой паре студентов нужно время и поддержка, это самый сложный шаг — перевод. Это должно быть то, что вы видите на многих рисунках. Это наш первый день с контентом, и я знаю, что со временем он изменится, чтобы включить больше деталей и более широкое использование соответствующей научной терминологии.
- Примечание. В качестве альтернативы вы можете назначить его на внеклассное время с более поздним сроком сдачи. Я предпочитаю использовать классное время, чтобы слышать вопросы, которые студенты изучают вместе, и корректировать свои замечания на следующий день так, чтобы они были рассмотрены.
Для дополнительной / будущей поддержки, когда студенты ориентируются на многих этапах синтеза белка, я предоставляю этот контрольный документ по синтезу белка, чтобы помочь студентам упорядочить и запомнить этапы более линейным образом.Вот контрольный документ о синтезе протеина с примерами ответов. Я храню это в классе, чтобы студенты могли использовать его, когда они сравнивают свою работу с моим способом описания этапов синтеза белка. В другие годы я просто копировал его для каждого студента, но обнаружил, что он спрятан в далекое пространство глубоко внутри грязных рюкзаков, чтобы его никогда больше не видели и не думали. Хранение его в комнате вызывает у учащихся чувство срочности, чтобы попытаться самостоятельно выполнить работу, чтобы получить доступ к основному документу, и, поскольку я присутствую, у нас может быть очень повседневная, но продуктивная беседа, напрямую связанная с потребности отдельных учащихся в данный момент на их пути обучения.
Какова цель синтеза белка? — Видео и стенограмма урока
Транскрипция и трансляция
ДНК — это окончательный проект клетки, содержащий все инструкции по созданию белков. Эта молекула настолько важна, что клетка хочет делать ее копии для использования в синтезе белка вместо того, чтобы перемещать настоящую ДНК по клетке. Думайте о ДНК как о главной копии документа, как о свидетельстве о рождении. Чтобы получить другие документы, удостоверяющие личность, вы предъявляете копию свидетельства о рождении, но не настоящее.
Копия ДНК называется мРНК (или информационная РНК), еще одна молекула, которая хранит информацию в клетке. Процесс транскрипции копирует ДНК в мРНК с помощью белка, называемого РНК-полимеразой. После копирования мРНК отправляется в отсек клетки, называемый рибосомой, который выполняет следующий шаг — трансляцию.
Рибосомы — это части клетки, необходимые для синтеза белка. Во время трансляции они читают мРНК и приказывают другой молекуле, называемой тРНК (или транспортной РНК), получить строительные блоки для белков, или аминокислоты .Рибосома связывает аминокислоты в соответствии с инструкциями в мРНК. После того, как все аминокислоты собраны вместе, белок складывается в функциональную форму.
Белки, как мы уже упоминали, отвечают за всю структуру и функции внутри клеток. Белки нужны всем клеткам, а не только нашим клеткам. Итак, теперь давайте рассмотрим несколько ключевых примеров на различных типах организмов.
Синтез белка у животных
Человек — это вид животных, поэтому наши клетки считаются животными клетками.Чтобы понять, насколько важны белки в наших клетках, давайте рассмотрим пример того, что происходит, если возникает проблема с синтезом белка. Белок, называемый Rb, с полным названием белок ретинобластомы, отвечает за то, как часто наши клетки делятся, особенно в клетках сетчатки, важной части наших глаз. Если клетки бесконтрольно делятся, мы получаем рак. У некоторых людей есть мутация или изменение ДНК в инструкциях по созданию Rb. У этих людей нет функционального Rb-белка, поэтому их клетки бесконтрольно разрастаются, и они заболевают ретинобластомой или раком глаза.
Синтез белка в растениях
Растения являются важной частью нашей экосистемы, поскольку все другие организмы зависят от растений в получении энергии. Растения используют процесс, называемый фотосинтезом, для превращения углекислого газа, воды и солнечного света в кислород и сахар, называемый глюкозой. Это происходит в результате серии химических реакций, которые становятся возможными благодаря белкам.
Конкретный белок под названием RuBisCo (рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза / оксигеназа) включает двуокись углерода из воздуха в молекулы внутри клетки, которые в конечном итоге будут производить глюкозу.Без глюкозы люди и все другие организмы, которые не могут производить себе пищу, умрут. Когда растения отмирают, у нас больше не остается кислорода, который также является продуктом фотосинтеза. Ясно, что, несмотря на то, что он не является микроскопическим, RuBisCo необходим для всей жизни на Земле.
Синтез белка в бактериях
Как микроскопические одноклеточные организмы, мы часто пренебрегаем бактериями как важной частью экосистемы. Но, имея более 10 000 видов, они контролируют больше, чем мы думаем. Хотя многие бактерии полезны для нас, например, бактерии в кишечнике, расщепляющие растительный материал, некоторые бактерии являются патогенными или вызывают заболевания.Давайте посмотрим на пример того, как белки помогают бактериям выжить за наш счет.
Бактерия под названием MRSA (или устойчивый к метициллину Staphylococcus aureus ) особенно опасна, и инфекции становятся все более распространенными в больницах, где много больных людей и вводят много антибиотиков. MRSA устойчив ко многим антибиотикам, а это значит, что антибиотики больше не убивают его.
Устойчивость к антибиотикам очень опасна для пациентов, потому что существует меньше вариантов лечения.Бактерии делают это несколькими способами, но один из них — это белок, называемый насосом, который выводит антибиотики из клетки.
Эти белки находятся на мембране или внешнем барьере бактериальной клетки. Они используют энергию и выводят антибиотики из клетки по мере поступления, не позволяя антибиотикам выполнять свою работу. Многие лекарственные препараты для лечения бактериальных инфекций на самом деле сосредоточены на блокировании синтеза белка, например, хлорамфеникол.
Краткое содержание урока
Синтез белка — это процесс, который используют все клетки для производства белков, которые отвечают за всю структуру и функции клетки.Есть два основных шага к синтезу белка. В транскрипции ДНК копируется в мРНК, которая используется в качестве матрицы для инструкций по созданию белка. На втором этапе, трансляция , мРНК считывается рибосомой. Рибосома, которая является частью клетки, необходимой для синтеза белка, сообщает тРНК, что нужно получить аминокислоты , которые являются строительными блоками белков. Рибосома собирает правильные аминокислоты, чтобы сформировать новый белок. Белки важны для всех клеток и выполняют разные функции, такие как включение углекислого газа в сахар в растениях и защита бактерий от вредных химических веществ.Если синтез белка нарушится, могут возникнуть такие заболевания, как рак.
Активность по синтезу РНК и белка с лабораторией —
Общая информация
Предмет (и): Наука
Уровень (и): 9, 10, 11, 12
Предлагаемая технология: Компьютер для докладчика, подключение к Интернету, динамики / наушники, датчики / программное обеспечение
Время обучения: 1 час 30 минут
Ресурс поддерживает чтение в области содержимого: Да
Ключевые слова: Трансляция, транскрипция, экспрессия генов, синтез белка
Простите! Для этого ресурса требуется специальное разрешение, и только определенные пользователи имеют к нему доступ в настоящее время.
Видео-раздаточный материал по синтезу белка — для видео, созданного The Amoeba Sisters
⭐ ⭐ ⭐ ⭐ В цифровом виде и для печати! Ключ в комплекте! Этот раздаточный видеоролик предназначен для видеоролика «Синтез протеина», снятого The Amoeba Sisters и размещенного на YouTube. Этот раздаточный материал был сделан не сестрами Амеба. Эти раздаточные материалы, разработанные Science Is Real, предназначены для студентов-биологов среднего и младшего звена. Они включают 2 страницы вопросов, дифференцированных для начинающих студентов-биологов.
Все раздаточные видеоматериалы в этой серии включают:
— Видео ссылку
— Предварительные вопросы
— Вопросы с несколькими вариантами ответов в порядке их просмотра. или Graphic Organizers
-Extension Activity
✈️ Версия для печати и в цифровом виде — идеально подходит для дистанционного обучения
Примечание: этот продукт не производится сестрами Амеба. Он использует видео, созданное The Amoeba Sisters на YouTube.
⭐ Видео включает следующие темы ⭐
— Важность белков
— Введение в РНК
— Этапы синтеза белка
— Транскрипция
— Перевод
— Введение в диаграмму кодонов мРНК
➼ Вы можете предварительно просмотреть видео ЗДЕСЬ
Цифровая версия находится в Google Slides с интерактивной ссылкой на видео и предварительно отформатированными текстовыми полями, в которые ваши ученики могут вводить текст напрямую.
☆ Щелкните превью, чтобы увидеть этот раздаточный материал в высоком разрешении!
❤️ НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ ПОСМОТРЕТЬ НАУКУ, НАСТОЯЩАЯ!
Получите скидки и бесплатные подарки!
Наука реальна! Условия использования (TOU):
— Продукт предназначен для использования в одной классной комнате только покупателем. Распространение, редактирование, продажа или размещение этого объекта в Интернете или другим лицам является нарушением со стороны отдельных лиц, школ и округов. Игнорирование авторских прав является нарушением Закона об авторском праве в цифровую эпоху и подлежит судебному преследованию.
-Покупая этот продукт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли Условия использования.
-Покупая этот товар, вы соглашаетесь не передавать его другим пользователям и использовать его только в личных целях.Вы не будете размещать его на общедоступных веб-сайтах или делиться с коллегами или коллегами.
❤️ УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ ОТ НАУКИ РЕАЛЬНО! ❤️
⭐ Карты синтеза белков — Цифровые карты задач — Дистанционное обучение
⭐ Графический органайзер для синтеза белков — Дистанционное обучение — Цифровые и печатные
⭐ PowerPoint по синтезу белков с заметками для учащихся и Kahoot!
⭐ Веб-квест по синтезу протеина — Дистанционное обучение — в цифровом формате и для печати
Bu Комплект для дистанционного обучения по синтезу белка — в цифровом формате и в печати
ards Карты биологии — Цифровые карты задач — Набор постоянно растет! ~ Дистанционное обучение
⭐ Пакет дистанционного обучения биологии — Набор постоянно растет!
⭐ Пакет органайзера по биологии — Дистанционное обучение — Электронный и печатный
⭐ Растущий пакет веб-квестов по биологии! — Дистанционное обучение
The RNA Lab | NOVA Labs
Вопросы для обсуждения и планы уроков можно найти в коллекции RNA Lab на PBS LearningMedia.
Основанная на стандартах NOVA RNA Lab позволяет пользователям изучать науку о РНК и узнавать, как проектировать биомолекулы онлайн. На основе Существующая игра Eterna, лаборатория NOVA RNA Lab построена на серии головоломок. От исследуя и находя потенциальные решения этих головоломок, пользователи узнают о сложный процесс сворачивания РНК, оттачивая их решение проблем и итерационные навыки в увлекательной игровой среде. Пользователи узнают, что форма молекулы определяет РНК функции и позволяет цепям РНК выполнять широкий спектр функций, необходимых для жизнь.
The Lab также включает серию анимационных видеороликов, объясняющих РНК, синтез белка и роль РНК в борьбе с вирусами. Когда игроки заканчивают лабораторию NOVA RNA Lab, они будут перенаправлены на веб-сайт Eterna, где, если они станут достаточно хорошими, они смогут помочь исследователям открыть новые способы сворачивания РНК. Их открытия последствия для реального мира, поскольку Eterna краудсорсинговых проектов РНК, помогая ученым лучше понять экспрессию генов, профилактику заболеваний и многое другое. РНК NOVA Lab поддерживает творческое решение визуальных проблем и использует уникальные решения NOVA. методы рассказывания историй, чтобы максимизировать потенциал для обучения через непосредственное участие в науке.
На занятияхЕсть много способов внедрить лабораторию РНК в свой класс. Каждая часть лаборатории (видео и пазлы) можно использовать как обучающий инструмент, или вы можете использовать Вся лаборатория как всеобъемлющий учебный ресурс. Лаборатория подходит для любого учебного заведения. модель, а также позволяет учащимся самостоятельно участвовать в учебном процессе, расширяют свое обучение за пределы классной комнаты.
Стратегии использования лаборатории NOVA RNA Lab
- Проработайте один или несколько видеоуроков со своими учениками в классе или попросите их посмотреть видео индивидуально или в небольших группах.Используйте соответствующие видео-тесты в качестве формирующей или итоговой оценки, чтобы оценить понимание учащимися.
- Назначьте головоломки для выполнения дома или в классе. Они легко адаптируются как к традиционным, так и к перевернутым классным моделям.
- После просмотра видео проведите в классе обсуждение со студентами того, что они нашли интересным или захватывающим.
- Попросите учащихся составить концептуальные карты на основе тем или идей, рассматриваемых в видеороликах.
- Дайте студентам время для изучения текущих исследований РНК и работы, выполняемой в лабораториях по всему миру.Что находят ученые? Какое будущее у РНК?
- Предложите учащимся сделать предположения относительно того, как, по их мнению, РНК изменит будущее. Поощряйте их подтверждать свои гипотезы знаниями, извлеченными из видео и самого опыта лаборатории.
- После того, как учащиеся решат головоломки NOVA RNA Lab, предложите им продолжить обучение и взаимодействие с помощью Eterna. Пользователи могут начать играть в Eterna с очками, заработанными в NOVA RNA Lab.
- Попросите учащихся выбрать и исследовать конкретную РНК из Лаборатории, используя вики как место для начала более глубокого исследования.
Строительные леса для разных категорий учащихся
Сложность RNA Lab увеличивается по мере прохождения игроками каждого испытания. Вот несколько советов по использованию RNA Lab с разными группами студентов:
- Измените количество испытаний, которые должны пройти молодые или неуспевающие учащиеся, попросив их пройти испытания «Основы» и «Синтез протеина». Поощряйте их к совместной работе в парах для завершения испытаний RNA World и Virus Attack, если они завершат первые два испытания.
- Поощряйте молодых или малоуспевающих учеников играть с подсказками, включенными в каждую головоломку. Опцию подсказок можно включать и выключать в верхней части игрового экрана во время игры в головоломку. Учащиеся могут получить доступ к информации обо всех значках, нажав на «?» в правом нижнем углу игрового экрана.
- Для успешных учеников попросите их ответить на короткие вопросы, которые обобщают содержание видео, которые они открывают в игре. Вот несколько вопросов для обсуждения для каждого видео на PBS LearningMedia.
RNA Game
Многие уровни (испытания) игры RNA Lab получают постепенно усложняются по мере того, как пользователи работают над ними. Сначала игроки изучают основы в пошаговое руководство. По мере продвижения пользователей во время испытаний они будут учиться через головоломки и видео о белке синтез, функция РНК и роль, которую РНК играет в борьбе с вирусами. [1] (Технические требования: для игры RNA требуется плагин Flash player. Рекомендуемые браузеры включают последнюю версию Chrome, Firefox и Safari.Для Internet Explorer используйте версию 9 или выше.)
Учебное пособие: основы
Испытание 1: синтез белка
Испытание 2: мир РНК
Испытание 3: вирусная атака
Видео
Лаборатория РНК включает четыре коротких видео, которые постепенно разблокируется по мере продвижения игрока по игре. Помимо раскрытия важных понятий, касающихся контента стандартов, видео исследуют, почему изучение РНК так важно, а также смотрят о будущих возможностях в этой захватывающей области.Педагоги могут напрямую получить доступ к видео для интеграция в любой урок.
The RNA Enigma — Это видео знакомит с лабораторией РНК, фолдингом и функциями РНК, и почему изучение РНК так важно. Возможные прорывы в медицине с использованием РНК: подчеркивается, когда пользователь готовится к головоломкам РНК.
Синтез белка на клеточной фабрике — Это видео изображает процессы, вовлеченные в то, как ДНК строит РНК (транскрипция) и как РНК строит белки (трансляция).
The RNA Origin of Life — Гипотеза мира РНК предполагает, что самовоспроизводящаяся РНК образовалась миллиарды лет назад, эволюционировав в обладают способностью создавать стабильные белки, в то время как другие РНК мутировали с образованием ДНК, ведущая к жизни, какой мы ее знаем сегодня.Это видео исследует идею о том, что РНК была предшественником жизни.
Virus Wars — Это видео исследует, как вирусы атакуют клеток и исследует роль РНКи в оказании помощи клеткам в сопротивлении. Узнайте, как борется RNAi вирусов в растениях и некоторых животных, и как ученые исследуют эти возможности борьбы с вирусами у людей, поиск новых потенциальных приложений для новейшей профилактики заболеваний.
Ученые
Команда RNA Lab будет периодически предоставлять ученых чтобы пообщаться с вами в классе и ответить на вопросы студентов о темы, связанные с РНК.Взаимодействуя с профессионалами, которые активны в этой области, студенты будут иметь возможность исследовать карьеру в науке. Расписание событий будут доступны в ближайшее время.
- Вместе со своим классом составьте список вопросов, которые следует задать указанному ученому. Задавайте вопросы онлайн всем классом.
- Попросите учащихся обсудить типы навыков, которые им может потребоваться развить, чтобы стать учеными в области РНК.
- Используйте ресурсы NOVA Lab для исследования карьеры и подготовки к колледжу, чтобы подготовиться и спланировать научную карьеру.
Лаборатория знакомит студентов с необходимыми научные практики, содержащиеся в научных стандартах нового поколения. Чтобы увидеть, как различные части RNA Lab могут быть использованы для Чтобы соответствовать целям вашего курса, загрузите наш документ по согласованию стандартов ниже:
Согласование стандартов лаборатории РНК (63,5 КБ)
Связанные ресурсы
Ниже приведены дополнительные ресурсы от NOVA и других организаций чтобы улучшить ваши уроки о РНК.
От NOVA:
Выявление истоков жизни — В этом видеофрагменте от NOVA scienceNOW, группа химиков обнаруживает, как первые молекулы РНК могли образоваться на доисторических Земля и создала предшественников жизни.
ОбнаруженоРНКи — этот фрагмент видео из NOVA scienceNOW исследует, как РНК-интерференция (РНКи), которая эволюционировала в клетках для регулирования синтеза белков из генов, приводит к нормальному развитию и предотвращению заболеваний.
Объяснение RNAi — интерактивное занятие из NOVA scienceNOW объясняет, как RNAi борется с инфекциями.
RNAi Therapy — Узнайте, как RNAi можно использовать для лечения различных заболеваний, в этом видео-сегменте от NOVA scienceNOW.
От ДНК к белку — анимационный ролик от NOVA иллюстрирует процесс синтез белка.
Внешние ресурсы:
Eterna — Создано учеными из Карнеги-Меллона и Stanford, Eterna — это игра, в которой игрокам не только нужно разрабатывать РНК. молекул, но также позволяет им конкурировать за создание своих конструкций в реальной лаборатории.По мере того, как пользователи проходят серию головоломки, они узнают больше о сложном мире РНК и вносят свой вклад в настоящие текущие исследования как «гражданские ученые».
Exploring Life’s Origins — Часть мультимедийной выставки в Музее науки в Бостоне, Массачусетс, в этом проекте используются молекулярные иллюстрации и анимации, чтобы исследовать теории о происхождении жизни. Веб-сайт включает хронологию эволюции жизни, информацию о понимании мира РНК и построение протоклетки, ресурсы для преподавателей и полезные ссылки.
[1] По умолчанию в игре RNA Lab используется восприятие цвета. Учащиеся с дальтонизмом могут изменять настройки с помощью кнопки шестеренки в правом нижнем углу игровой платформы.
белков синтеза | #GoOpenVA
Расскажите, что сегодня студенты будут добавлять контекст и словарный запас, чтобы узнать, как ДНК расшифровывается в процессе синтеза белка. Основной словарь: транскрипция, ядро, ДНК, РНК, урацил, тимин, аденин, гуанин, цитозин, мРНК, тРНК, трансляция, рибосома, аминокислота, кодон, антикодон, универсальный генетический код, белок, кодон STOP
Распространение белка M&M Обобщающий лист деятельности.Расскажите ученикам, что они собираются узнать, как декодируется ДНК, используя тот же процесс, который они использовали в прошлом классе. Раздайте каждому студенту небольшое количество (около 15) мини-M&M. Попросите учащихся выровнять их в случайном порядке. Каждый цвет будет соответствовать азотистому основанию ДНК (см. Активность синтеза белка M&M). * ПРИМЕЧАНИЕ * Поощряйте студентов работать вместе и помогать друг другу в выполнении задания. У двух студентов не будет одного и того же кода, поэтому рекомендуется помощь сверстников.
Попросите учащихся раскрасить ядро на листе и записать свою уникальную последовательность азотистых оснований ДНК для № 3 на листе. Напомните учащимся, что ДНК двухцепочечная, и попросите их написать комплементарную ДНК на № 4. Теперь студенты могут есть свои M & Ms. ☺ Попросите учащихся отложить листы с заданиями.
Дайте каждому студенту выставочный маркер. Попросите учащихся написать на столе «ДНК, мРНК, тРНК, аминокислота, белок». Покажите одно (или оба) видео «Транскрипция и перевод» (https: // www.youtube.com/watch?v=41_Ne5mS2ls)
Транскрипция и переводили «От ДНК к белку» (https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA).
От ДНК к белкуВо время просмотра попросите учащихся записать ЦВЕТ каждой из этих вещей рядом со своим списком. Попросите учащихся поговорить с партнером по столу о том, насколько это видео похоже на задание по декодированию, которое они выполнили на прошлом уроке.
* ПРИМЕЧАНИЕ * Уровень учащихся может определять, какая часть остальной части этого задания дается за один раз (весь набор инструкций vs.один за раз). Письменные инструкции для студентов приведены в упражнении M&M Protein Synthesis и могут быть размещены на доске или при необходимости распечатаны.
Напомните учащимся о транскрипционной части видео. Спросите, чем ДНК отличается от РНК (азотистое основание урацила). Обратитесь к деятельности по кодированию / декодированию, которую студенты выполняли в последнем блоке, и к написанным ими указаниям (первый шаг в декодировании — сопоставление A-U, C-G, T-A, G-C). Попросите учащихся переориентировать свои рабочие листы. Попросите их расшифровать ДНК, которую они написали для №4, и записать мРНК в строке №5.Попросите их обозначить транскрипцию этого шага. * По мере того, как вы облегчаете эту часть, добавляйте словарный запас. Студенты часто знают «транскрипцию», но «расшифровка» сбивает их с толку. Другое заблуждение может заключаться в том, что первый шаг — сначала найти комплементарную ДНК перед транскрипцией. Повторите, что обе нити ДНК транскрибируются, и для этой активности используется только одна сторона.
Напомните учащимся о переводе видео. Повторяйте «великолепную демонстрацию хореографии», когда мРНК выходит из ядра и направляется к рибосоме.Попросите учащихся раскрасить рибосому и переписать мРНК на № 7. Обсудите концепцию кодона (и вернитесь к трехбуквенному коду, который они нашли ранее в блоке). * ПРИМЕЧАНИЕ: Обсудите функцию стоп-кодона, потому что иногда они появляются в неожиданных местах в этом упражнении. Я обычно говорю детям просто написать «СТОП», но продолжать изучать процесс * Распространить универсальный генетический код (в M&M Protein Synthesis Activity есть два варианта) и попросить учащихся перевести свою мРНК.Спросите их, что не иллюстрировано (тРНК). Необязательно: попросите их нарисовать тРНК на своем листе.
Попросите учащихся обозначить свои диаграммы основным словарным запасом (ядро, ДНК, мРНК, рибосома, транскрипция, трансляция, кодон, аминокислота, белок), а затем описать в форме предложения этапы синтеза белка. * Я обычно проигрываю видео с транскрипцией и переводом еще раз, прежде чем они напишут.
Общая биохимия
Что такое белки?
Это видео знакомит со структурой и разнообразием белков.
Спроектируйте видео для всего класса.
- Белки состоят из аминокислот.
- Различные комбинации аминокислот образуют разные белки.
5-10 минут
Типы белков
Студентам часто трудно понять различные роли белков в организме. Эта деятельность представляет функциональные роли 9 категорий белков на конкретных примерах. Он хорошо работает как быстрая демонстрация, проецируемая на класс.
Дополнительные сведения и сводную таблицу см. В руководстве для учителя.
- Белки строят организм и управляют им, работая на клеточном, тканевом и организменном уровнях.
10 минут
Что такое ДНК и гены?
Это короткое видео знакомит со структурой ДНК.
Спроектируйте видео для всего класса.
- ДНК состоит из 4-х буквенного кода: A, C, G, T.
- ДНК организована в гены.
- Гены кодируют белки.
5-10 минут
Постройте молекулу ДНК
Этот интерактивный интерактивный онлайн-курс предоставляет студентам больше возможностей для практических занятий со структурой ДНК. Учащиеся изучают дополнительные правила разделения оснований, строя молекулу ДНК.
Предложите учащимся изучить индивидуально.
Примечание. У этой деятельности нет конечной точки; можно было строить молекулу ДНК бесконечно.
- ДНК состоит из 4-х буквенного кода: A, C, G, T.
- A, C, G, T соединяются определенным и предсказуемым образом, образуя молекулу ДНК.
10 минут
Компьютеры с доступом в Интернет
НЕ будут работать на планшетах
Как хвост светлячка светит
В этом видео представлен краткий обзор синтеза белка на примере люциферазы светлячка. Он основан на более ранних исследованиях ДНК и белков и предшествует более подробному рассмотрению синтеза белка.
Спроектируйте видео для всего класса.
Если учащиеся не знакомы со светлячками, сначала покажите краткое введение в (фактическое) видео о светлячках.
- Клетки производят определенные белки, считывая генетический код определенных генов.
Структура и функции
Учащиеся видят реальный пример, демонстрирующий взаимосвязь между геном, белком, который он кодирует, и его функцией в организме.
5 минут
Расшифровка и перевод гена
В этом интерактивном режиме более подробно рассматривается транскрипция и перевод. Студенты щелкают и перетаскивают свой путь путем транскрипции гена для создания мРНК и трансляции мРНК для построения аминокислотной последовательности.Следующее мероприятие в последовательность предложит больше практики с бумажной моделью.
Предложите учащимся изучить индивидуально.
- Расположение строительных блоков ДНК в гене определяет порядок аминокислот в кодируемом им белке.
- Аминокислоты являются строительными блоками белков.
- Последовательность аминокислот в белке определяет его структуру и функцию.
- Живые существа производят белки таким же образом.
Системы и модели систем
Это анимированная модель молекулярной системы, ответственной за синтез белка.
15 минут
Компьютеры с доступом в Интернет, наушники
Бумажная транскрипция и перевод
Это практическое занятие укрепляет процессы транскрипции и перевода. Используя вырезки из бумаги, учащиеся следуют правила комплементарного спаривания оснований для построения молекулы мРНК, затем транслируют кодоны мРНК для сборки аминокислот, создавая белок. В конце они узнают, какой из 5 белков они построили. (Последовательности ДНК и аминокислот сокращены.)
Попросите учащихся поработать индивидуально или в парах.
Вы можете обсудить с классом, как структура и функция белков определяется последовательностью ДНК генов (структурой и функцией ДНК).
- Расположение строительных блоков ДНК в гене определяет порядок аминокислот в кодируемом им белке.
- Аминокислоты являются строительными блоками белков.