Презентация к уроку биологии "Синтез белков в клетке"

Синтез белков в клетке

Юрина И.В.,
учитель химии и биологии
МБОУ СОШ №18
им. Э.Д. Потапова
г. Мичуринска
Тамбовской области

Задачи урока
Обучающие:
Сформировать представление о процессе биосинтеза белка как сложнейшем многоступенчатом процессе протекающем в живой клетке.
Формировать представление о матричных реакциях и кодирова-нии наследственной информации.
Раскрыть биологическое значение биосинтеза белка.
Развивающие:
Способствовать развитию у обучающихся воображения, логического мышления, памяти.
Продолжать формировать межпредметные связи, развивать познавательный интерес.
Продолжить работу по развитию умения работать в группе.
Воспитательные:
Способствовать формированию у обучающихся научного мировоззрения, воспитанию ценностного отношения к своему здоровью (необратимые изменения возникающие при нарушении генетического кода).

Цель урока: формирование понимания процесса биосинтеза белка

Введение:

Наиболее важный процесс ассимиляции в клетке – синтез присущего ей белка.(очень энергоемкий процесс,берущий энергию от АТФ),
(т.к. в процессе жизни все белки рано или поздно раз-рушаются,клетка должна непрерывно синтезировать белки для восстановления своих мембран , органоидов и т.п. , а особенно интенсивно синтез белка идет в клетках имеющих определенную функцию – это такие клетки как клетки желез внутренней секреции и т. п.)
Многообразие функций белков определяется их первичной структурой.
А наследственная информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.

АССИМИЛЯЦИЯ – НАБОР РЕАКЦИЙ БИОЛОГИЧЕССКОГО СИНТЕЗА КЛЕТКИ (ПЛАСТИЧЕССКИЙ ОБМЕН И Т.П.).

Первичная структура белка – последовательность аминокислот в составе полипептидной цепи.

Ген – участок ДНК в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.

Каждой аминокислоте белка в ДНК соответствует последовательность из трех расположенных друг за другом нуклеотидов – триплет.
Кодо́н - кодирующий тринуклеотид.
Последовательность кодонов в гене определяет
последовательность аминокислот в полипептидной
цепи белка, кодируемого
этим геном.

Генетический код – соответст-вие триплетных сочетаний нуклеотидов ДНК к той или иной из 20 аминокислот, входящих в состав белков, универсален для всех живых организмов.
В состав ДНК входят 4 азотистых основания: аденин (А), гуанин (Г), тимин (Т), цитозин (Ц). (4 · 4 · 4 = 64)
Многим аминокислотам соот-ветствует не один, а несколь-ко различных триплетов – кодонов. (избыточность)
Очень важное свойство гене-тического кода – 1 триплет всегда обозначает одну единственную аминокислоту (специфичность)

Генетический код:

Первый этап биосинтеза белка—транскрипция.
Транскрипция—это переписывание информации с последовательности нуклеотидов ДНК в последова-тельность нуклеотидов РНК.

А

Т

Г

Г

А

Ц

Г

А

Ц

Т

В определенном участке ДНК под действием ферментов белки –гис-тоны отделяются, водородные свя-зи рвутся, и двойная спираль ДНК раскручивается.
Одна из цепочек становится матрицей для построения мРНК.
Участок ДНК в определенном мес-те начинает раскручиваться под действием ферментов.

Затем на основе матрицы под действием фермента РНК-полимеразы из свободных нуклеотидов по прин-ципу комплементарности начинается сборка м-РНК.

А

Т

Г

Г

А

Ц

Г

А

Ц

Т

У

А

Ц

Ц

У

Г

Ц

У

Г

А

Между азотистыми основаниями ДНК и РНК возникают водородные связи, а между нуклеотидами самой матричной РНК образуются сложно-эфирные связи.

ТРАНСПОРТНЫЕ РНК:

Т.К. в состав белков входят около 20 аминокислот, существует столько же видов т-РНК.
Строение всех т-РНК сходно.
Их молекулы образуют свое-образные структуры, напоми-нающие по форме лист кле-вера.
Отличаются по триплету нук-леотидов, расположенному «на верхушке».
Антикодон по генетическому коду соответствует той ами-нокислоте, которую предсто-ит переносить этой т-РНК.
К «черешку листа» специаль-ный фермент прикрепляет обязательно ту аминокислоту, которая кодируется трипле-том, комплементарным антикодону

А, Б, В, Г – участки комплементарного сое-динения,
Е – антикодон,
Д – участок соединения с аминокислотой.

После сборки м-РНК водородные связи между азотистыми основаниями ДНК и м-РНК рвутся, и новообразованная м-РНК через поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам. А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную спираль, и опять связываются с белками-гистонами.
М-РНК присоединяется к поверхности малой субъединицы в присутствии ионов магния. Причем два ее триплета нуклеотидов оказываются обращенными к большой субъединице рибосомы.

Второй этап биосинтеза– трансляция.
Трансляция– перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.
В цитоплазме аминокислоты под строгим контролем ферментов аминоацил-т-РНК-синтетаз соединяются с т-РНК, образуя амино-ацил-т-РНК. Это очень видоспецифичные реакции: определенный фермент способен узнавать и связывать с соответствующей т-РНК только свою аминокислоту.

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

Далее т-РНК движется к м-РНК и связывается комплементарно своим антикодоном с кодоном м-РНК. Затем второй кодон соединяется с комплексом второй аминоацил-т-РНК, содержащей свой специфический антикодон.
Антикодон– триплет нуклеотидов на верхушке т-РНК.
Кодон– триплет нуклеотидов на м-РНК.

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

После присоединения к м-РНК двух т-РНК под действием фермента происходит образование пептидной связи между аминокислотами; первая аминокислота перемещается на вторую т-РНК, а освободившаяся первая т-РНК уходит. После этого рибосома передвигается по нити для того, чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.

А

Г

У

У

Ц

А

У

Ц

А

А

Г

У

У

У

Г

А

Ц

У

У

Г

Ц

Такое последовательное считывание рибосомой заключенного в и-РНК «текста» продолжается до тех пор, пока процесс не доходит до одного из стоп-кодонов (терминальных кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ,УГА.Одна молекула и-РНК может заключать в себе инструкции для синтеза нескольких полипептидных нитей. Кроме того, большинст-во молекул и-РНК транслируется в белок много раз, так как к одной молекуле и-РНК прикрепляется обычно много рибосом.

Наконец, ферменты разрушают эту
молекулу и-РНК, расщепляя ее до
отдельных нуклеотидов.

Как только рибосома, первой начавшая синтез белка на и-РНК, продвинется вперед, за ней на ту же и-РНК нанизы-вается вторая рибосома, синтезирующая тот же белок. Затем на и-РНК последовательно нанизываются третья , четвертая и т.д.
Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок, зако-дированный в данной и-РНК, называются полисомой.

Все белки млекопитающего могут быть закодированы всего 2% ДНК, содержащимися в его клетках.
Для чего нужны остальные 98% ДНК?
Каждый ген устроен гораздо сложнее, чем считали раньше, и содержит не только тот участок, в котором закодирована структура какого-либо белка, но и специальные участки, способные «включать» или «выключать» работу каждого гена.
Поэтому все клетки , например человеческого организма, имеющие одинаковый набор хромосом, способны синтезировать различные белки: в одних клетках синтез идет с помощью одних генов, а в других – задействованы совсем другие.

Ассимиляции– синтез белка, очень энергоемкий процесс,берущий энергию от АТФ;
Многообразие функций белков определяется их первичной структурой.
Ген – участок ДНК в котором содержится информация о первичной структуре одного белка.
Наследственная информация заключена в последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК.
Кодо́н - кодирующий тринуклеотид (триплет).
Последовательность кодонов в гене опеделяется последовательностью аминокислот в полипептидной цепи белка, кодируемого этим геном.
Генетический код – соответствие триплетных сочетаний нуклеотидов ДНК
Генетический код универсален, избыточен, специфичен.
Транскрипция - переписывание информации с последовательнос-ти нуклеотидов ДНК в последовательность нуклеотидов РНК.
Трансляция - перевод последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот белка.
Антикодон - триплет нуклеотидов на верхушке т-РНК.
Кодон – триплет нуклеотидов на м-РНК.
Все рибосомы, синтезирующие один и тот же белок, закодированный в данной и-РНК, называются полисомой.
Клетки, имеющие одинаковый набор хромосом, способны синтезиро-вать различные белки: в одних клетках синтез идет с помощью одних генов, а в других – задействованы совсем другие.

1. Матрицей для синтеза молекулы м-РНК при транскрипции служит:
а) вся молекула ДНК
б) полностью одна из цепей молекулы ДНК
в) участок одной из цепей ДНК
г) в одних случаях одна из цепей молекулы ДНК, в других– вся
молекула ДНК.
2. Транскрипция происходит:
а) в ядре
б) на рибосомах
в) в цитоплазме
г) на каналах гладкой ЭПС
3. Последовательность нуклеотидов в антикодоне т-РНК строго
комплементарна:
а) триплету, кодирующему белок
б) аминокислоте, с которой связана данная т-РНК
в) последовательности нуклеотидов гена
г) кодону м-РНК, осуществляющему трансляцию

4. Трансляция в клетке осуществляется:
а) в ядре б) на рибосомах
в) в цитоплазме г) на каналах гладкой ЭПС
5. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка
служат:
а) обе цепочки ДНК
б) одна из цепей молекулы ДНК
в) молекула м-РНК
г) в одних случаях одна из цепей ДНК, в других– молекула м-РНК
6. При биосинтезе белка в клетке энергия АТФ:
а) расходуется б) запасается
в) не расходуется и не выделяется
г) на одних этапах синтеза расходуется, на других– выделяется
7. Исключите лишнее: рибосомы, т-РНК, м-РНК, аминокислоты, ДНК.
8. Участок молекулы т-РНК из трех нуклеотидов, комплементарно связы-вающийся с определенным участком м-РНК по принципу комплемен-тарности называется…
9. Последовательность азотистых оснований в молекуле ДНК следующая: АТТААЦГЦТАТ. Какова будет последовательность азотистых оснований в м-РНК?
а) ТААТТГЦГАТА б) ГЦЦГТТАТЦГЦ
в) УААУЦЦГУТУТ г) УААУУГЦГАУА

1-В;
2-А;
3-Г;
4-Б;
5-В;
6-А;
7-ДНК;
8-АНТИКОДОН;
9-В;

Домашнее задание

§2.13
Ответить на вопросы параграфа.