урок "Нуклеиновые кислоты: соств, строение, функции"
методическая разработка по биологии (11 класс) по теме

Тема урока: «НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ: СОСТАВ, СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ».

Цель урока: формирование знаний о нуклеиновых кислотах как биологических полимерах, ответственных за хранение, передачу и реализацию наследственной информации»

Оборудование: модель ДНК, таблицы с изображением строения нуклеиновых кислот, мультимедийное пособие «Основы общей биологии»

1. Контроль знаний. Индивидуальный опрос- Строение и функции белков.
2. Изучение нового материала.

Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной  (генетической) информации в живых организмах.

Впервые нуклеиновые кислоты были описаны в 1869 году швейцарским биохимиком Ф.Мишером. Изучая ядра лейкоцитов входящих в состав гноя, он обнаружил новое химическое соединение, которое назвал нуклеином (от латинского nucleus – ядро). Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой.

Нуклеиновые кислоты были обнаружены во всех растительных и животных клетках, бактериях и вирусах. С момента открытия Ф.Мишером нуклеиновых кислот до установления их точной структуры прошло почти столетие. Открытие нуклеиновых кислот произвело настоящий переворот в представлениях о сущности жизни, о путях управления процессами обмена, о наследственности растений, животных и человека.

Появилась возможность изучения эволюции на молекулярном уровне, что позволило осознать прошлое и оценить будущее живых организмов, в том числе и человека.

Нуклеиновые кислоты являются инструментом, с помощью которого можно изменить природу, проникнуть в ее тайны. Знания о них помогают ученым предупреждать и лечить заболевания, выводить новые сорта и породы, повышать урожайность растений и производительность животных.

Во многих областях химии, биологии, сельского хозяйства и медицины понятие "нуклеиновые кислоты" является основополагающим. С ними связаны все проявления свойств живого: размножение и развитие организмов, обмен веществ, наследственность,  изменчивость и т.п. (Доклады учащихся – немного из истории)

Все потрясающее разнообразие жизни на Земле связано с нуклеиновыми кислотами.

В природе существует два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая – ДНК и рибонуклеиновая – РНК. (слайд)

В настоящее время известно большое число разновидностей ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению в обмене веществ.

Познакомимся со строением нуклеиновых кислот. (слайд)

СТРОЕНИЕ ДНК 

ДНК – биополимер, при гидролизе которого образуются продукты различных классов органических соединений. Вспомним (слайд)

При частичном гидролизе видно, что вещества трех классов: азотистые основания, углевод, ортофосфорная кислота соединяются друг с другом и образуют нуклеотид. Нуклеотиды являются мономерами нуклеиновых кислот (слайд).

В нуклеотидах молекулы ДНК в качестве азотистых оснований присутствуют остатки аденина и гуанина – пуриновые основания и цитозина и тимина – пиримидиновые основания; углевод – остаток дезоксирибозы и остаток ортофосфорной кислоты.

Нуклеотиды связываются между собой в полинуклеотидную цепь за счет 3-его атома углерода одной молекулы и 5-ого другой молекулы углевода и ортофосфорной кислоты. Остатки азотистых оснований направлены в одну сторону (внутрь молекулы ДНК) (слайд). Полинуклеотидная цепь является первичной структурой ДНК.

Последовательность из 3-х нуклеотидов называется – триплет. Триплет кодирует одну аминокислоту. Молекула ДНК спиральная,состоит из 2-х цепей закрученных вокруг общей оси – вторичная структура ДНК.

Цепи макромолекул обращены друг к другу азотистыми основаниями. Между ними устанавливаются водородные связи. Азотистые основания соединяются между собой до принципу комплементарности (стерическое соответствие друг другу) – пуриновое основание с пиримидиновым (аденин с тимином, гуанин с цитозином) – так, что между цепями ДНК каждый раз по три цикла. Это обеспечивает равномерность в построении всей вторичной структуры ДНК (слайд)

А (аденин) — Т (тимин)  Т(тимин) — А (аденин)  Г(гуанин) — Ц (цитозин)  Ц(цитозин) — Г (гуанин)

В качестве закрепления посмотрим видеофрагмент "Строение ДНК". При просмотре фрагмента обратите внимание на значение ДНК и частей ДНК.

Итак, ДНК несет наследственную информацию; участки ДНК – триплет (кодирует аминокислоту) и ген (кодирует белок). На молекуле ДНК таких генов может быть тысячи, значит масса ДНК значительно больше белка.

Сложное строение молекулы предполагает и сложные функции. Какова же роль ДНК в клетке?

ФУНКЦИИ ДНК 

ДНК является носителем наследственной (генетической) информации в клетке, основой возникновения новых признаков.

ДНК состоит из отдельных участков  генов. Ген – участок ДНК, содержащий информацию о синтезе одного белка.

От разнообразия белков зависит многообразие признаков организма.

Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток. Однако небольшое их количество содержится в митохондриях и хлоропластах.

При делении клеток каждая дочерняя клетка получает такую же наследственную информацию, какую имела материнская клетка. Как это происходит? Чтобы ответить на этот вопрос посмотрим процесс удвоения ДНК (слайд)

Молекула ДНК носитель информации о белках.  Каким же образом эта информация передается из ядра, где в основном находятся ДНК, в цитоплазму, где происходит синтез белка? Для этого существуют другие нуклеиновые кислоты - РНК.

СТРОЕНИЕ  РНК - РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ 

РНК, также как и ДНК – биополимер. В чем же сходство и различие в строении этих молекул? Как и молекула ДНК, РНК – полинуклеотидная цепочка, мономером которой является нуклеотид (слайд). Сравнить отличия в составных частях нуклеотидов ДНК и РНК.

Отличия: 1) в азотистых основаниях вместо тимина (ДНК)-урацил; 2) вместо углевода – дезоксирибоза (ДНК) – рибоза.

ФУНКЦИИ РНК 

РНК повсеместно распространены в живой природе. Они находятся во всех микроорганизмах, растительных и животных клетках и являются носителями наследственной информации во многих вирусах. С чем это связано? Почему РНК, как и ДНК присутствуют во всех клетках? Чтобы ответить на эти вопросы рассмотрим виды РНК и их роль в клетке.

Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит матрицей. В клетке существуют три основных вида РНК.

1. Транспортная РНК (т-РНК), содержится только в цитоплазме. Молекулы т-РНК самые короткие,  состоят из 80-100 нуклеотидов. Они переносят аминокислоты к месту синтеза белка. Из общего содержания РНК клетки на долю     т-РНК приходится около 10%. (слайд)
2. Информационная РНК (и-РНК), содержится в ядре и цитоплазме. Молекулы и-РНК средней величины, переносят информацию о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится 0,5-1% от общего содержания РНК клетки. (слайд)
3. Рибосомная РНК (р-РНК), содержится в рибосомах. Молекулы р-РНК самые крупные, состоят из 3000-5000 нуклеотидов, составляют существенную часть рибосомы 50-60%. Рибосомы – центры синтеза белка, располагаются на мембранах гранулярной ЭПС. Из общего содержания РНК в клетке на долю р-РНК
   приходится около 90%. (слайд)

Рассмотрим еще раз значение всех видов РНК по таблице "Биосинтез белка".

Значение видов РНК можно посмотреть также на шуточной схеме "Синтез белка" (слайд)

Мы с вами познакомились с двумя видами нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. По видеофрагментам и сообщениям ребят посмотрим, каково значение нуклеиновых кислот в медицине и народном хозяйстве

III.ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

По слайдам рассказать о строении ДНК, РНК, удвоении молекулы ДНК (по принципу комплементарности), синтез и-РНК на молекуле ДНК, виды РНК на слайде "Биосинтез белка", сравнение нуклеиновых кислот (слайд).

IV.ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ

Итак, нуклеиновые кислоты – это биополимеры, находящиеся во всех клетках живых организмов и отвечающие за хранение, передачу и реализацию наследственной информации.

Изучение физико-химических свойств и механизмов функционирования молекул ДНК и РНК дает возможность прогнозировать вероятность возникновения и предполагаемое развитие наследственных заболеваний, подсказывает ответы по профилактике и лечению этих заболеваний. На данных о нуклеиновых кислотах работают многие направления наук, например, генная инженерия.

В организме существует единая белоксинтезирующая система. В нее входит система нуклеиновых кислот, которая представлена совокупностью ДНК и РНК–  двух китов для синтеза белка (слайд)

V.ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:  прочитайте параграф 5, ответьте на вопросы 1-3, 6 (устно), 4,5 – письменно.