План-конспект урока по предмету «Биология»

Тема: «Нуклеиновые кислоты»

Конспект урока «Нуклеиновые кислоты»

Тип урока: изучение нового материала.

Цель урока: познакомить учащихся с особенностями строения молекулы ДНК и РНК, их функциями;

раскрыть механизм удвоения ДНК и РНК, роль этого механизма в передаче наследственной информации;

научить изображать этот процесс.

Задачи:

1.     Учебно-образовательные:проследить историю одного из самых блестящих открытий человеческого разума; рассмотреть виды нуклеиновых кислот, места их локализации в клетке и их функции; сформировать знание о строении ДНК и РНК, отдельного нуклеотида, соединение мономеров в цепь, основанную по принципу комплементарности.

2.     Учебно-развивающие: развивать умения сравнивать, оценивать, составлять кластеры, развитие воображения, логическое мышление, внимание и память.

3.     Учебно-воспитательные: показать учащимся связь изучаемого материала с жизнью и другими науками; продолжить формирование научного мировоззрения, подводить учащихся к правильному применению знаний в жизни человека.

Методы: рассказ с элементами беседы, демонстрация.

Методические приемы:

Логические:  - определение цели урока, оценка результатов;

 - выявление взаимосвязей и причинно-следственных связей;

- обобщение на основе анализа, синтеза и сравнения;

- формулировка выводов.

Технические: - выполнение заданий на закрепление материала;

- работа с иллюстрированным материалом;

- записи в тетради.

Организационные: - привлечение вниманий учащихся;

- постановка вопросов;

- опора на опыт и знания учащихся.

Оборудование: рисунки учебника, модель ДНК, проектор, компьютер.

Межпредметные связи: - с химией и историей.

Формы организации учебной деятельности учащихся: сочетание групповой, индивидуальной и фронтальной деятельности учащихся.

Ход урока:

Ι. Изучение нового материала.

Нуклеиновые кислоты - природные высокомолекулярные ор­ганические соединения, обеспечивающие хранение и передачу на­следственной информации в живых организмах. Они состоят из углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Открыты они в 1869 г. швейцарским химиком И.Ф. Мишером в ядрах лейкоцитов.

В природе существует 2 вида нуклеиновых кислот : ДНК и РНК. Они представляют собой линейные гетерополимеры, состоя­щие из мономеров - повторяющихся строительных блоков, назы­ваемых нуклеотидами. Структура ДНК была смоделирована в 1953 г. в США учеными Д. Уотсоном и Ф. Криком

Молекула ДНК представляет собой двух цепочечную спи­раль, закрученную вокруг собственной оси.

Мономерами ДНК являются нуклеотиды .

Нуклеотид - это химическое соединение, состоящее из ос­татков трех веществ: азотистого основания, пятиатомного сахара - дезоксирибозы, и фосфорной кислоты.

АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ

пуриновые

Пиридиновые

Аденин (А), гуанин (Г)

Цитозин (Ц), тимин (Т)

ДНК всего органического мира образованы всего 4 видами нуклеотидов.

Вопрос: - Чем отличаются нуклеотиды друг от друга и чем схожи?

(Отличаются азотистым основанием, а схожи содержанием де­зоксирибозы и фосфорной кислоты.)

Далее учитель обращает внимание учащихся на «Схематическое строение ДНК» и продолжает знакомство учащихся со строением ДНК.

Соединены нуклеотиды в одной цепи ДНК через углевод одного нуклеотида и остаток фосфорной кислоты соседнего нуклеотида прочной ковалентной связью. ДНК - двойная спи­раль, следовательно, нуклеотиды двух цепочек ДНК соединены комплементарно через азотистые основания водородными свя­зями: Г = Ц, А = Т. Большое число водородных связей обеспечи­вает прочность соединения нитей ДНК и сохраняет ее подвиж­ность. Азотистое основание А (аденин) одной цепочки полинуклеотида всегда связано двумя водородными связями с Т (тимином), а Ц (цитозин) - тремя водородными связями с Г (гуанином) противоположной полинуклеотидной цепочки. (А) комплементарен (Т), а (Г) комплементарен (Ц), то есть подходят друг к другу как ключ к замку. В результате такого свойства, если известна последовательность оснований в одной цепи ДНК, можно построить по принципу комплементарности противопо­ложную цепь ДНК.

Рассмотрим такой пример.

Дан фрагмент цепочки ДНК: …-А-Г-Ц-Т-Т-Ц-Г-Г-А-Т-…

Достройте вторую цепочку.

Решение:

Согласно принципу комплементарности можно восстановить недостающую цепь ДНК.

…-А-Г-Ц-Т-Т-Ц-Г-Г-А-Т-…

…-Т-Ц-Г-А-А-Г-Ц-Ц-Т-А-…

Ответ: фрагмент комплементарности цепи ДНК имеет следующий состав:

…-Т-Ц-Г-А-А-Г-Ц-Ц-Т-А-…

Нуклеотидный состав ДНК в 1905 г. впервые количественно проанализировал американский биохимик Эдвин Чаргафф. Э. Чаргафф обнаружил, что число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых. Количество аденина равно количест­ву тимина, а количество гуанина - количеству цитозина. Такая за­кономерность получила название правила Чаргаффа.

Нуклеотиды расположены друг от друга на расстоянии 0,34 нм, и масса одного нуклеотида равна 345. Эти величины по­стоянные.

Под влиянием ферментов молекулы ДНК способны к само­удвоению, при этом происходит копирование содержащейся в них информации. При самоудвоении происходит частичный распад спирали ДНК на две нити.

К каждой нити притягиваются свободные нуклеотиды, синте­зированные ранее в цитоплазме. По принципу комплементарности новые нуклеотиды присоединяются к определенным местам исход­ной цепи, играющей роль матрицы. Отдельные нуклеотиды внача­ле удерживаются только водородными связями. Затем особый фер­мент «замыкает» связи между нуклеотидами уже новой цепи, и в результате этого из одной возникают две молекулы ДНК, сходные между собой.

Процесс самоудвоения молекулы ДНК называется - репли­кацией (Слайд 12). В результате репликации две новые молекулы ДНК пред­ставляют точную копию исходной молекулы. Этот процесс лежит в основе передачи наследственной информации, которая осуществ­ляется на двух уровнях: клеточном и организменном.

Рибонуклеиновая кислота (РНК),  так же как и ДНК, - полимер, мо­номерами которого являются нуклеотиды. Нуклеотиды РНК представлены:

АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ - рибоза - остаток фосфорной кислоты

пуриновые

Пиридиновые

Аденин (А), гуанин (Г)

Цитозин (Ц), урацил (У)

В цепочке РНК нуклеотиды соединяются благодаря образо­ванию ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.

По структуре различают двухцепочечные и одноцепочечные РНК. Одноцепочечные РНК переносят информацию о первичной структуре белка, от хромосом к месту синтеза белков.

Двухцепочечные РНК - хранители генетической информации у ряда вирусов, то есть они выполняют у них функции хромосом.

Существует несколько видов одноцепочечных РНК:

1.  Рибосомная РНК (р-РНК) в комплексе с белками образует рибосомы, на которых происходит синтез белка. Молекулы р-РНК состоят из 3-5 тыс. нуклеотидов.

2.  Информационная (матричная) РНК (и-РНК) программиру­ет синтез белков в клетке. Она осуществляет передачу кода ДНК к месту синтеза белка. Молекулы

и-РНК могут состоять из 300-30000 нуклеотидов.

3.  Транспортная РНК (т-РНК).

Молекулы т-РНК относительно невелики и состоят из 75-95 нуклеотидов. Т-РНК выполняет следующие функции: доставляет аминокислоты к месту синтеза белка и определяет точную ориен­тацию аминокислоты на рибосоме. Т-РНК имеет форму клеверного листа и образует четыре петли: акцепторную, где присоединяются аминокислоты; антикодоновую - в процессе трансляции при био­синтезе белков узнает кодон в и-РНК, и еще две боковые петли.

После объяснения нового материала учитель просит учащих­ся открыть книги и  найти таблицу «Сравнительная характери­стика ДНК и РНК». Затем задает вопрос: Используя таблицу, дайте сравнительную характеристику ДНК и РНК.

После проведенного сравнения ДНК и РНК учитель предла­гает учащимся решить еще несколько задач.

Задача.

В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22 % от общего количества нуклеотидов этой ДНК. Определите: а) Сколько содержится других нуклеотидов (по отдельности) в этой молекуле ДНК? б) Какова длина ДНК?

ΙΙ. Закрепление изученного материала.

Учитель проводит беседу по следующим вопросам :

1.Какие особенности строения молекулы ДНК обеспечивают выполнение ее функций?

2.   Как происходит самоудвоение ДНК и копирование содер­жащейся в ее молекулах информации?

3.   Какие особенности в строении ДНК определяют ее роль как носителя наследственной информации?

IΙΙ.  Подведение итогов.

Учитель выставляет оценки за работу уча­щихся во время урока.

IV.  Домашнее задание: выучить конспект, ре­шить задачу, записанную в тетради.

Список источников

1.     Химия. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений/О.С.Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Понамарев, В.И. Теренин; под ред. В.И. Теренина.- 6-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2009.- 300 с.: ил.