Урок № 12 Будова, властивості, роль у життєдіяльності організмів макромолекул: нуклеїнових кислот - Біологія 10 клас - Старша школа - Каталог статей - Учительська світлиця
Головна » Статті » Старша школа » Біологія 10 клас

Урок № 12 Будова, властивості, роль у життєдіяльності організмів макромолекул: нуклеїнових кислот

Урок  №  12
Будова, властивості, роль у життєдіяльності організмів макромолекул: нуклеїнових кислот
  Мета:  поглибити  знання  учнів  про  нуклеїнові  кислоти,  АТФ,  їхню  будову,  властивості,
роль  у  життєдіяльності  організмів;  навчити  виконувати  вправи  з  транскрипції  та
реплікаці.
 Базові  поняття  й  терміни:   ДНК,  РНК,  нуклеотиди,  ген,  АТФ,  реплікація,  транскрипція,  компле-ментарність.
 Обладнання  й  матеріали:  тривимірна  модель  ДНК,  розбірна  модель  ДНК  для  магнітної  дошки.
  Тип  уроку:   комбінований.
структура  уроку
     I.     Організаційний      етап    .................................. 2     хв
    II.     Актуалізація      опорних     знань      і     мотивація          
навчальної     діяльності................................. 5     хв
    III.     Вивчення      нового     матеріалу     ........................... 18     хв
1.   Молекули  спадковості
2.   Історія   відкриття  нуклеїнових  кислот
3.   Порівняльна  характеристика  нуклеїнових  кислот
4.   Будова,  властивості,   функції   нуклеїнових  кислот
5.   АТФ:  будова  й  властивості
    IV.     Узагальнення,      систематизація      й     контроль     знань              
і     вмінь      учнів     ........................................ 8     хв
     V.     Самостійна      робота     учнів ............................... 7     хв
    VI.     Підбиття      підсумків      уроку ..............................3     хв
    VII.      Домашнє     завдання    ................................... 2     хв
Хід  уроку
  I.   о р Га НІЗацІ й НИй  еТа П
  II.   аКТУ а ЛІЗацІЯ   оП орНИХ  ЗНа НЬ  І   мо ТИвац ІЯ    
Н авЧ а ЛЬН о Ї   дІЯЛЬН о СТІ
«У     будь-якій      царині     людських      знань      є     безодня      поезії».
(К.   Паустовський)
Обговорюємо  разом   ;
Стародавні     греки      в     міфах      створили     образ      богині,     яка      пряла      нитку     
життя    людини,    а    сучасні     вчені    довели:     «Якщо    молекули    ДНК    усіх     клітин    
однієї      людини      витягнути     в     одну     лінію,     то     вона     буде     завдовжки     від     Землі     
до     Сонця.     Довжина     однієї      молекули     ДНК     —     близько      чотирьох     метрів».
ДНК     —     це     «нитка     життя».     Як     пояснити     цей      образ      з     наукового     
погляду?
  III.  вИ в Ч е ННЯ  Н овоГо  маТ ерІ а ЛУ
1.   м олекули  спадковості
Розповідь  учителя  з  елементами  бесіди   ;
ДНК     —     макромолекула     спадковості,     «пристосована     для      того,    
щоб      зв’язувати     минуле     з     майбутнім»,—     є     кодовим     записом      біологічної    
інформації.      ДНК     —     це     загадковий     запис      про      те,     що     було     й     що     буде.
Як    навчитися    читати    це    послання?    Зробити     крок    до    цього     —    мета    
нашого     уроку.
Запитання   до  учнів:
—     До     якого      класу      органічних     сполук     належить      ДНК?
—     Які     нуклеїнові     кислоти      вам      відомі?
Нуклеїнові кислоти —    це    макромолекули,     біополімери,    що    мають    
універсальне     поширення     в      живій      природі.     Наномерами     нуклеїнових    
кислот     є      залишки     дезокси-     або      рибонуклеотидів.      Залежно     від     цьо -го     класифікують      дезоксирибонуклеїнові     й      рибонуклеїнові     кислоти.    
Відмінність      у      будові     мономерів     визначає     різноманітність      у      хімічних    
властивостях     і     макромолекулярній      (просторовій)      структурі      обох     типів     
полімерів.     Функціонально     визначальною      є     специфічна      послідовність    
нітратних     основ,    унікальна     для     кожної    нуклеїнової     кислоти.    Це    зумов -лює      велику     різноманітність      індивідуальних      молекул     ДНК     і     РНК.     Вод -ночас      нуклеїнові     кислоти      мають     видову     специфічність      —     кожний      вид     
характеризується      певним     видовим     складом.     Складниками      клітинних    
організмів     є     нуклеїнові     кислоти      обох     типів.      Віруси     містять     нуклеїнові    
кислоти      одного     типу     —     ДНК     або      РНК.
2.   Історія  відкриття  нуклеїнових  кислот
«Терпіння     й     праця      шукають     шляхи     —     генії     їх      знаходять».
(С.   Смайлс)
Розповідь  учителя   ;
1869     р.—      швейцарський     біохімік      Ф.     Мішер     уперше      описав     речо-вину     ядра,     яку      назвав     нуклеїном.
1944     р.—      американський      учений     О.     Ейвері     довів     генетичну      роль    
ДНК.
1950     р.—      перший      крок     до     вивчення      будови     ДНК     —     правило    
Е.     Чаргаффа.
1953     р.—      американські      вчені      Дж.      Вотсон     і     Ф.     Крік     відкрили     осо-бливості     макромолекулярної     будови     ДНК.
Дослідженням    властивостей    нуклеїнових    кислот    займаються     вче -ні      всього     світу     й     у     наш     час.
3.   Порівняльна  характеристика  нуклеїнових  кислот
Демонстрація  слайда  з  поясненням   ;
Учитель     пропонує     учням     записати     таку     таблицю     в     зошитах.
о знака дНК ірНК трНК ррНК
Хімічна природа Біополімер Біополімер Біополімер Біополімер
Мономери Нуклеотиди Нуклеотиди Нуклеотиди Нуклеотиди
Будова нуклеотиду:
1) пентоза дезоксирибоза рибоза рибоза рибоза
2) нітратні основи А, Т, Г, Ц А, У, Г, Ц А, У, Г, Ц А, У, Г, Ц
3) залишок фосфат-ної кислоти
є є є є
Структура Подвійна спіраль Один ланцюг Один ланцюг не
менше ніж 20   видів
(за кількістю аміно -кислот)
Один ланцюг
Місце перебування Ядро, мітохондрії Цитоплазма, ядро Цитоплазма, ядро Цитоплазма, рибосо -ма, ядро
Функції Збереження спадко -вої інформації
Переносить інфор -мацію, забезпечує
синтез білка
«Доставка» амі -нокислот до місця
синтезу білка
Забезпечує утворен -ня рибосом
4.    Будова,  властивості,  функції  нуклеїнових  кислот
Розповідь  учителя   ;
ДНК     складається      з     полінуклеотидних      ланцюгів,      що     містять     як    
вуглеводний     компонент     дезоксирибозу,     а     як     нітратні     основи     —     аденін    
(А),      гуанін     (Г),      цитозин      (Ц),      тимін      (Т).      ДНК     наявні     в     клітинах     будь-якого     організму,    а    також    містяться    в    багатьох    вірусах.     Первинна    струк -тура     молекул     ДНК     —     послідовність      нуклеотидів      у      нерозгалуженому    
полінуклеотидному     ланцюзі      —     суто     індивідуальна      й     специфічна      для     
кожної     природної      ДНК     і      є      кодовим     записом      біологічної     інформації.     
У      вигляді      унікальної     послідовності      основ      інформація      про      структуру     
білка      зберігається      й     багаторазово,      й     точно      відтворюється      за      допомогою    
механізмів     реплікації     й     транскрипції.      Після      цього      в     процесі      синтезу     
білка      біологічна     інформація      реалізується     в     певну      послідовність     аміно -кислот    (трансляція).     Нуклеотидний    склад     ДНК,    виділених     з    організмів    
різних     видів,      дуже     різний,      але      характерний     для      кожного     виду.      Видо-специфічність      ДНК     —     основа     геносистематики;      її      використовують      для    
встановлення     філогенетичної    близькості    організмів,    їхнього     походжен -ня,     спорідненості.
Уміст     нуклеотидів     у    ДНК    підлягає    закономірностям,     що    їх     описав    
Е.    Чаргафф    у    1950    р.:    сумарна     кількість    пуринових    основ     дорівнює    сумі    
піримідинових     основ:     А     =     Т;     Г     =     Ц;     (А     +     Т)     =     (Г      +     Ц).
Ці     закономірності     визначаються      особливостями,      характерними     
для      молекулярної      структури      ДНК,     яку      відкрили     в     1953     р.      Дж.      Вотсон    
і    Ф.    Крік.    Згідно    з    тривимірною    моделлю    структури     ДНК,    яку     вони    роз-робили,     молекули    ДНК    являють    собою     два     праворуч    закручені     навколо     
спільної     осі     спіральні      полінуклеотидні     ланцюги     із      кроком     спіралі     34А,    
що     містять     10     нуклеотидів      на     виток.
Комплементарність      —     універсальний     принцип     структурно-функціональної      організації     нуклеїнових     кислот     —     реалізується     при     
формуванні    макромолекул    ДНК    і    РНК    у    ході    реплікації    й    транскрипції.
Біосинтез     ДНК    відбувається     шляхом     матричного    синтезу     (в     основі     
лежать     закономірності     утворення      комплементарних      пар).
Реплікація     (редуплікація)     —     це     процес     самовідтворення     макро -молекул     нуклеїнових     кислот,      що     забезпечує     точне      копіювання      гене-тичної    інформації    й    передачу    її     від    покоління    до    покоління.    Швидкість    
копіювання      генетичної     інформації     в     бактерій     —     1000     нуклеотидів      за     
секунду,     в      еукаріотів     —     100      нуклеотидів      за      секунду,     але      одночасно     
в     кількох      місцях     ДНК.
Вікова вичерпність генетичного коду
У    наш    час    вікова    вичерпність     генетичного     коду    визнана     основною     
причиною     старіння.     Класичні    експерименти     з    поділу    клітини     були    про -ведені     на     фібробластах     —     малодиференційованих     (відносно      простих)    
клітинах     сполучної      тканини.     Фібробласти     є     основою      хряща.     Численні    
дослідження    показали,     що    фібробласти,    виділені    в    чисту     культуру    поза    
організмом     і     поміщені     в     найсприятливіші     умови,     не     можуть     ділитися    
більше     ніж      50     разів.      На     підставі      цього      був      зроблений     помилковий    
висновок     про      існування      «гена      смерті»,     що     програмує     організм     на     по-ступове      відмирання.
Кілька    років     тому    американським     ученим    удалося     розкрити    меха-нізм    вичерпності     генетичного     резерву     клітин,     що    діляться.    З’ясувалося,    
що    ніякого     «гена     смерті»     не    існує,     просто    в    процесі    поділу    клітини,    після    
того     як     у     кожній     з     дочірніх     клітин     одинарна      спіраль      стає      подвійною,    
відбувається     відрив     двох     кінцевих     нуклеотидів.     З     обох     кінців     ланцюга    
відривається    по    одному    нуклеотиду.     Отже,     у    результаті    кожного    поділу    
ДНК    стає     коротшою.    Відповідно    порушуються    два     гени.     І    так     з    кожним     
поділом     кількість    регуляторних     і    структурних    генів    зменшується.     ДНК    
можна     порівняти      зі      свічкою      —     «свічка      горить».     Зрештою     наступає    
момент,      коли     генів     уже      недостатньо      для      нормального     існування      клі-тини,      і     вона     гине.      Постає     питання:     на     скільки      вистачить      генетичного    
потенціалу    в    тому    випадку,    якщо     ми    навчимося    лікувати    й    попереджати    
всі     вікові      захворювання?     Залежно     від     спадкових     факторів     при      малови-ражених    вікових     захворюваннях    людина     може    жити,     згідно     з    найбільш     
оптимістичними     прогнозами      вчених,      від     95     до     115      років.      Рекорд     три -валості     життя     зафіксований      на     позначці     111      років.      Інші     повідомлення     
про      більшу     тривалість     життя     не     знайшли     підтверджень.
Генетичний     апарат    клітини     (ДНК)    —    вразлива,     ламка     її     частина.    
Невипадково     ДНК     «схована»      в      оболонці     хромосоми,      та     ще     й      у      ядрі.    
Ми     оточені      величезною      кількістю      хімічних     і      фізичних     агентів,      які    
ушкоджують     ДНК     і      від     яких     неможливо     себе      захистити.     Вихлопні    
гази,     нітрати,     нітрити,     пестициди     й     гербіциди      постійно     ушкоджують    
наш     генетичний      апарат,      та     й     сам      організм     виробляє     велику     кількість    
шкідливих     продуктів,     які     так      само     можуть     ушкоджувати      ДНК.     Вільні    
радикали,      продукти     нітратного     обміну,      продукти     інтоксикації     кишеч-ника    —    це    далеко    не    повний    перелік     того,    що    ушкоджує    наш    спадковий    
апарат.      Усі     ці      фактори     спричинюють      старіння.
5.   а ТФ:  будова  й  властивості
Розповідь  учителя   ;
Аденозинтрифосфорна     кислота      (АТФ)     —     молекула,      багата     на    
енергію,     оскільки     містить     два      фосфоангідридні     зв’язки.
АТФ     виступає     в     ролі     донора     енергії     в     процесах     анаболізму.      За-вдяки      енергії     АТФ     здійснюються      різні     види     роботи     в     життєдіяльності    
організму      (наприклад,      м’язове     скорочення,      фотосинтез     рослин     тощо).    
У     клітині      молекула     АТФ     витрачається     впродовж      однієї      хвилини     після     
її      утворення.
При    перетворенні    АТФ    в    АДФ    виділяється     7,3    ккал/моль    вільної    
енергії.
У     людини      кількість     АТФ,     що     дорівнює     масі     тіла,     утворюється    
й     розщеплюється     кожні      24     години.
Цикл     АТФ–АДФ     —     основний      механізм     обміну     енергії     в     біологіч -них      системах,      АТФ     —     універсальна     «енергетична     валюта».
  IV.  У З а Га ЛЬН е ННЯ,  СИСТемаТИЗ ацІЯ   й  К о НТроЛЬ   
ЗНа НЬ  І  вмІНЬ  УЧНІв
Робота  біля  дошки  й  у  зошитах   ;
1.     Указати     пари     комплементарних      нуклеотидів     у      молекулі    
ДНК:
А     Г—Т;
Б     Ц—Г;
В     А—Г;
г     А—Ц;
Д     А—Т.
2.     Указати    послідовність    нітратних     основ,    що    повинна    утворити-ся     в     процесі      подвоєння     (реплікації)      ДНК     на     базі      полінуклео-тидного      ланцюга     АЦТ–ТТГ–ГАТ–ТТТ–АЦТ–ГТГ:
А     ТГА—ААЦ—ЦТА—ААА—ТГА—ЦАЦ;
Б     ТАА—ТАА—ТАА—ТАА—ААА—ААА—ТАГ;
В     ТАЦ—АЦГ—ЦТЦ—АТГ—ГТА—ЦЦТ—ТГЦ;
г     ТТТ—ТТТ—ТАТ—АЦА—ЦАЦ—ЦГЦ—ТАА;
Д     АГА—ТАГ—ТТА—ТТТ—ТТТ—ЦЦЦ—ЦАЦ;
Е     ТГА—ТЦТ—ААА—ГГГ—ТГТ—АТГ—ЦЦЦ.
3.
*
    Яким     буде    нуклеотидний     склад     ділянки     одного    ланцюга    моле-кули     ДНК,     якщо      іРНК      містить     аденіну      —     21     %,     цитозину     —    
25     %,     гуаніну      —     24     %     і     урацилу     —     30     %?
4.
*
    У     фрагменті      одного     ланцюга     ДНК     нуклеотиди      розташовані    
в    послідовності:     ААГ–ТЦТ–ТАЦ–ГТА.     Який    буде    другий    лан -цюг      ДНК?      Яка      маса     цього      фрагмента     ДНК?      (Довжина      одного    
нуклеотиду      —     0,34     нм,      маса     —     340      а.      о.      м.)
5.     У     результаті     біохімічного     аналізу      в     молекулі     іРНК      людини     
виявлено    нуклеотидів:    440,    які    містили     гуанін,    325     —    аденін,    
128      —     цитозин,     348      —     урацил.      Скільки      нуклеотидів,     що     міс-тять    аденін,    є    у    фрагменті     молекули    ДНК,    на    якій    утворилася    
названа      іРНК.
  V.   Само СТІй Н а  роБ о Та  УЧНІв
Практична  робота  №  1  (2   ;
*
).  Тема.  Розв’язання  елементарних  задач  із  тран -скрипції  та  реплікації.  Визначення  довжини,  маси,  нуклеотидного  складу
нуклеїнових  кислот
Мета:    навчитися    розв’язувати    елементарні     задачі     із     транскрипції    
та     реплікації.
Хід роботи
I  варіант
1.     Фрагмент    одного    з    ланцюгів    ДНК    має     послідовність    нуклеоти-дів:      ТАЦ–ГЦТ–ТГГ–ААТ–ТГА–ТГГ–ТАГ.     Яку      послідовність    
має      другий     ланцюг      ДНК?
2.     Назвіть    послідовність     нуклеотидів     на    ділянці     гена,    де    утвори-лася     молекула     іРНК      УГУ–ГГУ–ГУА–ЦУУ–ЦУУ–ЦЦЦ.
3.     Послідовність     нуклеотидів      на     ділянці      гена     АТТ–ГАЦ–ЦЦГ–
ГГТ–ГГГ–ТАЦ.     Назвіть     послідовність     нуклеотидів      іРНК,      що    
утвориться     в     цій     ділянці.     Яку      назву      має      цей      процес?
4.     Які     із      зазначених      нітратних      основ      є     комплементарними:
а)     А–Г;      б)      Т–Г;     в)      Ц–А;     г)      Т–Ц;     д)      А–Т;     е)      Г–Ц?
5.
*
    Яким     буде    нуклеотидний     склад     ділянки     одного    ланцюга    моле-кули     ДНК,     якщо      іРНК      містить     аденіну      —     21     %,     цитозину     —    
25     %,     гуаніну      —     24     %     і     урацилу     —     30     %?
100
6.
*
    У     фрагменті      одного     ланцюга     ДНК     нуклеотиди      розташова-ні      в      послідовності:      ААТ–ТГТ–ТАЦ–ТТТ.     Який     буде     другий    
ланцюг?     Яка      маса     цього      фрагмента     ДНК?      Яка      довжина     цього     
фрагмента?     (Довжина      одного     нуклеотиду      0,34     нм,      маса     —    
340      а.      о.      м.)
ІІ   варіант
1.     Укажіть      послідовність     нітратних      основ      іРНК,      що     утворилася    
в     результаті     «копіювання»      з     ДНК     такої      будови     одного     з     лан -цюгів:     ААА–ААА–АТА–ТГТ–ГТГ–ГЦГ–АТТ:
А     УАЦ—АЦГ—ЦУЦ—АУГ—ГУА—ЦЦУ—УГЦ;     
Б     УУУ—УУУ—УАУ—АЦА—ЦАЦ—ЦГЦ—УАА;     
В     УГА—УЦГ—ГГГ—ЦЦГ—ЦУА—ААА—УГА;     
г     УАА—ААУ—ГГУ—ЦГГ—ЦГЦ—АГУ—УУУ;     
Д     ААА—ААА—ГАГ—ЦЦЦ—ГЦУ—ГГУ—АГЦ.
     Яку     назву     має     цей     процес    і    в    результаті    чого    він    відбувається?
2.     У     процесі      транскрипції     відбувається:
А     синтез      іРНК;
Б  синтез     білка;
В  подвоєння     ДНК;
г  синтез     тРНК?
3.     Який    другий    ланцюг     ДНК    утворився     в    результаті    транскрипції    
на     ДНК,     якщо      нуклеотидний      склад      ДНК:     АЦТ–ТТГ–ГАТ–
ГАТ–ТТТ–АЦТ–ГТГ?
4.     Скільки     і     які     види     нуклеотидів      знадобляться      для      реплікації    
фрагмента     ЦТЦ–ГТА–ГГЦ–ЦТТ–ААГ–ГЦА–ТГА?     Фрагмент    
якого      полімеру     наведений?      Яке      значення      має      реплікація    
в     життєдіяльності     клітини?
5
*
.    Фрагмент      кодувального      ланцюга     ДНК     має      нуклеотидний    
склад:    ГАГ–ТТЦ–АГЦ–ЦАА.    Визначте    послідовність    нуклео-тидів      в     іншому      ланцюзі      ДНК,     його     довжину     й     склад      (%)      кож-ного     з     нуклеотидів.     (Довжина      одного     нуклеотиду      становить     
0,34     нм.)
6
*
.    Загальна      довжина     всіх      молекул     ДНК     у     ядрі     статевої      клітини     
становить      102      см.      Скільки      пар      нуклеотидів      вона     містить?
IІІ  варіант
1.     Якою     буде     структура      фрагмента     ДНК     після      реплікації,     якщо     
один     з     її      ланцюгів     має      послідовність     нуклеотидів:     ТТТ–АТГ–
ГАТ–ЦАТ–ЦЦГ–АГА–ТАЦ–ТГТ?      Яка      довжина     й      маса     цьо -го      фрагмента,     якщо      довжина     нуклеотиду      дорівнює     0,34     нм,     
а     маса     становитиме     340      а.      о.      м.?
2.     іРНК     утворилася      шляхом     транскрипції      на     відповід-ній     матричній     ДНК.     Укажіть     послідовність      нуклеотид-ного     складу     обох     ланцюгів     ДНК,     якщо      іРНК      має      будову:    
ЦУГ–ЦЦУ–АГА–УАГ–ГАГ–ААА–УУУ–ГУА.     Який     принцип    
побудови     ДНК     і     транскрипції     РНК     при      цьому      реалізується?
3.     Послідовність    одного    з    ланцюгів    ДНК:    ААТ–ЦАТ–ГЦЦ–ГГА–
ААТ–ТАЦ–ЦАТ–ТТТ.     Яким    буде    другий    ланцюг?    Назвіть    про -цес,      завдяки      якому     він     може     утворитися.      Де     це     відбувається?     
Охарактеризуйте     значення      цього      процесу.
4.     Яка     структура      гена,     на     якому     утворилася     іРНК?     УУА–УГЦ–
ГЦЦ–ЦУЦ–ЦУУ–УАА–ГАГ–ГУА–ГЦА?     Яку      назву      має      цей     
процес?      Де     він     відбувається?
5
*
.    Маса     гена     дорівнює     68     000.     Визначте     довжину     гена.     Скорис-тайтеся      умовами     інших     задач.
6
*
.    СНІД     —     інфекційна      хвороба,     котру      спричинює     ретровірус    
ВІЛ-1,     спадковий     матеріал     якого      —     РНК     —     містить     9213     ну-клеотидів.    Скільки     триплетів     має     РНК    ВІЛ?    Визначте    сумарну     
молекулярну     масу     білкових     молекул,     закодованих     у     геномі    
вірусу,     якщо      на     структурні     гени     припадає     4000     нуклеотидів.    
(Молекулярна      маса     однієї      амінокислоти      —     100      а.      о.      м.)
  VІ.  П І д БИТТЯ  ПІ д СУм КІ в  У роКУ
Учні     самостійно     підбивають     підсумки     уроку,     формулюю-чи     висновки.
  VIІ.  д омаШНє  З авда ННЯ
Прочитати     відповідний      параграф,      відповісти     на     запитан -ня     в     кінці     параграфа.     Повторити     тему     «Будова,     властивості,      функції     
макромолекул     білків».

Категорія: Біологія 10 клас | Додав: uthitel (13.10.2014)
Переглядів: 3006 | Рейтинг: 4.0/1
Всього коментарів: 0
Ім`я *:
Email *:
Код *: