Урок 6. Трансляция

Задачи. Сформировать знания о строении и функциях тРНК; о работе рибосомы во время синтеза полипептидной цепочки, о структурах и компонентах, необходимых для трансляции. Сообщить о проведении зачета на следующем уроке.

Повторить материал об особенностях транскрипции, о генетическом коде и его основных его свойствах.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма, возможно использование фрагмента кинофильма "Биосинтез белков".

Ход урока:

© Повторение.

Письменная работа с карточками на 10 мин.

1. Код триплетен и однозначен. Как вы понимаете эти свойства?

2. Код вырожден, универсален и неперекрываем. Как вы понимаете эти свойства?

3. Как происходит транскрипция у эукариот?

Работа с карточкой у доски: приложение 2.

Компьютерное тестирование: приложение 3.

Устное повторение.

© Изучение нового материала: объяснение с помощью кодограммы.

Транспортные РНК.

Для транспорта аминокислот к рибосомам используются транспортные РНК, тРНК. В клетке их более 30 видов, длина тРНК от 76 до 85 нуклеотидных остатков, они имеют третичную структуру за счет спаривания комплементарных нуклеотидов и по форме напоминают лист клевера. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. На верхушке антикодоновой петли каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный кодовому триплету определенной аминокислоты, а акцепторный участок на 3'-конце способен с помощью фермента аминоацил-тРНК-синтетазы присоединить именно эту аминокислоту (с затратой АТФ). Таким образом, у каждой аминокислоты есть свои тРНК и свои ферменты, присоединяющие аминокислоту к тРНК.

Двадцать видов аминокислот кодируются 61 кодоном, теоретически может иметься 61 вид тРНК с соответствующими антикодонами. Но кодируемых аминокислот всего 20 видов, значит, у одной аминокислоты может быть несколько тРНК. Обнаружено всего более 30 различных тРНК, предполагается существование нескольких тРНК, способных связываться с одним и тем же кодоном (последний нуклеотид в антикодоне тРНК не всегда важен).

Трансляция.

Трансляция — процесс образования полипептидной цепи на матрице иРНК, или преобразование информации, закодированной в виде последовательности нуклеотидов иРНК, в последовательность аминокислот в полипептиде. Синтез белковых молекул происходит в цитоплазме или на шероховатой эндоплазматической сети. В цитоплазме синтезируются белки для собственных нужд клетки, белки, синтезируемые на ЭПС, транспортируются по ее каналам в комплекс Гольджи и выводятся из клетки.

Органоиды, отвечающие за синтез белков в клетке — рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах — митохондриях и пластидах (70-S рибосомы) и в цитоплазме: в свободном виде и на мембранах эндоплазматической сети (80-S рибосомы). Малая субчастица рибосомы отвечает за генетические, декодирующие функции; большая — за биохимические, ферментативные.

В малой субъединице рибосомы различают функциональный центр (ФЦР) с двумя участками — пептидильным (Р-участок) и аминоацильным (А-участок). В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов иРНК, три в пептидильном и три в аминоацильном участках.

Синтез белка начинается с того момента, когда к 5'-концу иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в Р-участок которой заходит метиониновая тРНК с аминокислотой метионин. Любая полипептидная цепь на N-конце сначала имеет метионин, который в дальнейшем чаще всего отщепляется. Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислоты.

Затем происходит присоединение большой субчастицы рибосомы и в А-участок поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодоном иРНК, находящимся в А-участке.

Пептидилтрансферазный центр большой субчастицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза ГТФ.

Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома (за счет ГТФ) передвигается на следующий кодовый триплет иРНК, который оказывается в А-участке рибосомы, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. Таким образом, на один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ. Затем все повторяется, образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами.

Трансляция идет до тех пор, пока в А-участок не попадает стоп-кодон (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения, белковая цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субчастиц рибосомы.

Многие белки синтезируются в виде предшественников, содержащих ЛП — лидерную последовательность (15 — 25 аминокислотных остатков на N-конце, «паспорт белка»). ЛП определяют места назначения белков, "направление" белка (в ядро, в митохондрию, в пластиды, в комплекс Гольджи). Затем протеолитические ферменты отщепляют ЛП.

Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5–6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут. Первым белком, синтезированным искусственно, был инсулин, состоящий из 51 аминокислотного остатка. Потребовалось провести 5000 операций, в работе принимали участие 10 человек в течение трех лет.

Таким образом, для трансляции необходимы: 1 — иРНК, кодирующая последовательность аминокислот в полипептиде; 2 — рибосомы, декодирующие иРНК и образующие полипептид; 3 — тРНК, транспортирующие аминокислоты в рибосомы; 4 — энергия в форме АТФ и ГТФ для присоединения аминокислот к рибосоме и для работы рибосомы; 5 — аминокислоты, строительный материал; 6 — ферменты (аминоацил-тРНК-синтетазы и др.).

© Закрепление. Беседа. Работа учащихся с тетрадью и кодограммой.

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

Приложение 1. Кодограмма к уроку. Приложение 2. Карточка у доски.

			Запишите номера вопросов, против них — правильные ответы:     1. Что такое транскрипция? 2. Что может быть закодировано на ДНК? 3. Сколько различных аминокислот закодировано на ДНК эукариот кодовыми триплетами? 4. Сколько кодовых триплетов кодируют все многообразие аминокислот, входящих в состав белков? 5. Что является матрицей при транскрипции? 6. Что необходимо для транскрипции? 7. Участок молекулы ДНК, с которого происходит транскрипция, содержит 30000 нуклеотидов. Сколько нуклеотидов потребуется для транскрипции? 8. В каком направлении двигается РНК-полимераза при транскрипции? 9. В каком направлении присоединяются новые нуклеотиды иРНК при удлинении иРНК? 10. Запишите основные свойства генетического кода.     Запишите ответы и садитесь на место.

Приложение 3. Компьютерное тестирование.

Задание 13. "Код ДНК. Транскрипция".

Тест 1. Транскрипция — это:

1. Удвоение ДНК.

2. Синтез иРНК на ДНК.

3. Синтез полипептидной цепочки на иРНК.

4. Синтез иРНК, затем синтез на ней полипептидной цепочки.

**Тест 2. Транскрипция происходит:

1. В ядре. 5. В комплексе Гольджи.

2. В митохондриях. 6. В рибосомах.

3. В пластидах. 7. В ЭПС.

4. В лизосомах. 8. Во включениях.

**Тест 3. Могут быть закодировано на ДНК:

1. Полипептиды. 5. рРНК.

2. Полисахариды. 6. Олигосахариды.

3. Жиры. 7. Моносахариды.

4. тРНК. 8. Жирные кислоты.

Тест 4. На ДНК эукариот кодовыми триплетами может быть закодировано:

1. 10 видов аминокислот.

2. 20 видов аминокислот.

3. 26 видов аминокислот.

4. 170 видов аминокислот.

Тест 5. Все многообразие аминокислот, входящих в состав белков может быть закодировано:

1. 20 кодовыми триплетами, кодонами.

2. 64 кодовыми триплетами, кодонами.

3. 61 кодовым триплетом, кодоном.

4. 26 кодовыми триплетами, кодонами.

Тест 6. Матрицей при транскрипции является:

1. Кодогенная цепь ДНК.

2. Ген состоит из двух цепей, обе цепи ДНК гена могут быть матрицами.

3. иРНК.

4. Цепь ДНК, комплементарная кодогенной.

**Тест 7. Для транскрипции необходимы:

1. АТФ. 5. ТТФ.

2. УТФ. 6. Кодирующая цепь ДНК.

3. ГТФ. 7. Рибосомы.

4. ЦТФ. 8. РНК-полимераза.

Тест 8. Участок молекулы ДНК, с которого происходит транскрипция, содержит 30000 нуклеотидов (обе цепи). Для транскрипции потребуется:

1. 30000 нуклеотидов.

2. 15000 нуклеотидов.

3. 60000 нуклеотидов.

4. 10000 нуклеотидов.

Тест 9. РНК-полимераза при транскрипции передвигается:

1. От 5' конца к 3' концу.

2. От 3' конца к 5' концу.

3. Не имеет значения.

4. Зависит от фермента.

Тест 10. Новые нуклеотиды иРНК при удлинении иРНК присоединяются:

1. От 5' конца к 3' концу.

2. От 3' конца к 5' концу.

3. Не имеет значения.

4. Зависит от фермента.

Тест 11. Триплетность генетического кода:

1. Одну аминокислоту кодируют не один, не два, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.

5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.

Тест 12. Вырожденность генетического кода:

1. Одну аминокислоту кодируют не одну, не две, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.

5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.

Тест 13. Однозначность генетического кода:

1. Одну аминокислоту кодируют не одну, не две, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.

5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.

Тест 14. Универсальностью генетического кода:

1. Одну аминокислоту кодируют не одну, не две, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.

5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.

Тест 15. Неперекрываемость генетического кода:

1. Одну аминокислоту кодируют не одну, не две, а три нуклеотида.

2. Один кодон всегда кодирует одну аминокислоту.

3. Одну аминокислоту могут кодировать до 6 кодонов.

4. Рамка считывания всегда равна трем нуклеотидам, один нуклеотид не может входить в состав двух кодонов.

5. У всех организмов Земли одинаков генетический код.

Урок 7. Зачет по разделу "Обмен веществ"

Задачи. Обобщить фактический материал с общебиологических и эволюционных позиций, проверить и оценить усвоение конкретного фактического материала, с помощью видеоматериалов, докладов, рефератов и газет расширить знания учащихся по этому разделу.

Оборудование. Фильмы, подготовленные рефераты учащихся, газеты, бюллетени.

Ход урока:

© Письменная проверочная работа (25—30 мин):

Тесты и вопросы к зачету вывешиваются за неделю. Предлагаются темы рефератов, газет.

На зачете будут эти же тесты и вопросы, но в другом порядке. Учитель раздает листочки с вопросами на каждый стол, класс делится на два варианта, каждому варианту предлагается 10 тестов (1-10, 11-20, 21-30, 31-40) и один теоретический вопрос. У следующего класса будут другие тесты и другие теоретические вопросы.

© Просмотр фильмов, заслушивание рефератов с целью углубления знаний по этому разделу (10 мин).

Темы для рефератов: "Регуляция транскрипции и трансляции у прокариот", "Генная инженерия", "Хромосомная инженерия", "Клеточная инженерия", "Вирусы и обмен веществ в клетке".

Поиск по сайту: