Нуклеиновые кислоты. Работу выполнила Целикова И.В. учитель биологии МОУ Николо- Кормская сош Рыбинского района Ярославской области

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УРОКА: Образовательные: сформировать знания о строении, свойствах, структуре молекул нуклеиновых кислот, как биополимеров, о принципе комплементарности в ДНК; раскрыть роль нуклеиновых кислот в живой природе. Развивающие: развивать общеучебные умения (понимать и запоминать прочитанное, делать краткие записи, представление основных мыслей в виде схем, заполнение таблиц и др.); развивать интеллектуальные умения (научить логически мыслить (поиск ответов на вопросы творческого характера), задавать вопросы и составлять суждения, сравнивать, находить взаимосвязи (состава, структуры и функций молекул ДНК и РНК)

развивать коммуникационные умения (умение понятно, кратко, точно, вежливо излагать свои мысли, задавать вопросы и отвечать на них, слушать и сосредотачивать внимание). Воспитательные: воспитывать у учащихся культуру общения и труда в ходе беседы, просмотра презентации и, выполнения заданий. воспитывать критическую и объективную самооценку знаний.

План изучения нуклеиновых кислот История открытия и изучения. Строение. Виды. Биологическая роль. Итоговое тестирование.

История создания нуклеиновых кислот ДНК открыта в 1868 г швейцарским врачом И. Ф. Мишером в клеточных ядрах лейкоцитов, отсюда и название – нуклеиновая кислота (лат. «nucleus» - ядро). В х годах XX в. определили, что ДНК – полимер (полинуклеотид), в эукариотических клетках она сосредоточена в хромосомах. Предполагали, что ДНК играет структурную роль. В 1944 г. группа американских бактериологов из Рокфеллеровского института во главе с О. Эвери показала, что способность пневмококков вызывать болезнь передается от одних к другим при обмене ДНК. ДНК является носителем наследственной информации.

Фридрих Фишер Швейцарский биохимик.Из остатков клеток,содержащихся в гное,он выделил вещество,в состав которого входят азот и фосфор.Учёный назвал это нуклеином,полагая,что оно содержится лишь в ядре клетки. Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой

Модель строения молекулы ДНК предложили Дж. Уотсон и Ф. Крик в 1953 г. Она полностью подтверждена экспериментально и сыграла исключительно важную роль в развитии молекулярной биологии и генетики

УОТСОН Джеймс Дьюи Американский биофизик, биохимик, молекулярный биолог, предложил гипотезу о том, что ДНК имеет форму двойной спирали, выяснил молекулярную структуру нуклеиновых кислот и принцип передачи наследственной информации. Лауреат Нобелевской премии 1962 года по физиологии и медицине (вместе с Фрэнсис Харри Комптоном Криком и Морисом Уилкинсом).

КРИК Френсис Харри Комптон Английский физик, биофизик, специалист в области молекулярной биологии, выяснил молекулярную структуру нуклеиновых кислот; открыв основные типы РНК, предложил теорию передачи генетического кода и показал, как происходит копирование молекул ДНК при делении клеток. в 1962 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине

Нуклеиновые кислоты являются биополимерами, мономеры которых – нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из 3-х частей: азотистого основания, пентозы – моносахарида, остатка фосфорной кислоты.

11 НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ МОНОМЕРЫ - НУКЛЕОТИДЫ ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота РНК рибонуклеиновая кислота Состав нуклеотида в ДНК Состав нуклеотида в РНК Азотистые основания: Аденин (А) Гуанин (Г) Цитозин (Ц) Урацил (У): Рибоза Остаток фосфорной кислоты Азотистые основания: Аденин (А) Гуанин (Г) Цитозин (Ц) Тимин (Т) Дезокси- рибоза Остаток фосфорной кислоты Информационная (матричная) РНК (и-РНК) Транспортная РНК (т-РНК) Рибосомная РНК (р-РНК) Передача и хранение наследственной информации

12 СТРУКТУРЫ ДНК И РНК ДНК

ПризнакиДНКРНК Сходства Различия 1) Сахар 2) Азотистые снования 3) Структура 4)Местонахождение в клетке 5)Биологические функции По мере изучения материала учащиеся заполняют таблицу

14 Параметры ДНК

Полный оборот – через 10 пар нуклеотидов Длина: простейшие вирусы – несколько тысяч звеньев, бактерии – несколько миллионов звеньев, высшие организмы – миллиарды звеньев. Если все молекулы ДНК одной клетки человека вытянуть в одну линию, то получится нить длиной около 2 метров!

Строение и функции РНК РНК полимер, мономерами которой являются рибонуклеотиды. В отличие от ДНК, РНК образована не двумя, а одной полинуклеотидной цепочкой (исключение некоторые РНК-содержащие вирусы имеют двухцепочечную РНК). Нуклеотиды РНК способны образовывать водородные связи между собой. Цепи РНК значительно короче цепей ДНК.

Химическое строение азотистых оснований и углеводов

Принцип комплементарности Принцип комплементарности Азотистые основания двух полинуклеотидных цепей ДНК соединяются между собой попарно при помощи водородных связей по принципу комплементарности. Пиримидиновое основание связывается с пуриновым: тимин Т с аденином А (две ВС), цитозин Ц с гуанином Г (три ВС). Таким образом, содержание Т равно содержанию А, содержание Ц равно содержанию Г. Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, можно расшифровать строение (первичную структуру) второй цепи. Для лучшего запоминания принципа комплементарности можно воспользоваться мнемоническим приемом: запомни словосочетания Тигр – Альбинос и Цапля - Голубая

Эрвин Чаргафф ( 1905 – 2002г.) впервые обнаружил в 1950г, что количество пуринового основания аденина (А) равно количеству пиримидинового основания тимина (Т), т. е. А = Т. Сходным образом количество второго пурина гуанина (Г) всегда равно количеству второго пиримидинацитозина (Ц),т. е. Г = Ц. Таким образом, число пуриновых оснований в ДНК всегда равно числу пиримидиновых, количество аденина равно количеству тимина, а гуанина количеству цитозина. Такая закономерность получила название правило Чаргаффа.

Репликация ДНК Удвоение молекулы ДНК называют репликацией или редупликацией. Во время репликации часть молекулы «материнской» ДНК расплетается на две нити с помощью специального фермента, причем это достигается разрывом водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: аденином тимином и гуанином – цитозином. Далее к каждому нуклеотиду разошедшихся нитей ДНК фермент ДНК-полимераза подстраивает комплементарный ему нуклеотид.

Состав и структура РНК. I этап биосинтеза белка С помощью специального белка РНК-полимеразы молекула информационной РНК строится по принципу комплементарности по участку одной нити ДНК в процессе транскрипции (первого этапа синтеза белка). Сформированная цепочка и-РНК представляет точную копию второй (нематричной) цепочки ДНК, только вместо тимина Т включен урацил У. Мнемоника: вместо Тигра – Альбиноса есть Утка – Альбинос! и-РНК

Биосинтез белка Биосинтез белка Трансляция – это перевод последовательности нуклеотидов молекулы и-РНК (матричной) в последовательность аминокислот молекулы белка. и-РНК взаимодействует с рибосомой, которая начинает двигаться по и-РНК, задерживаясь на каждом ее участке, который включает в себя два кодона (т.е. 6 нуклеотидов).

Виды РНК В клетке имеется несколько видов РНК. Все они участвуют в синтезе белка. Транспортные РНК (т-РНК) - это самые маленькие по размерам РНК ( нуклеотидов). Они связывают аминокислоты и транспортируют их к месту синтеза белка. Информационные РНК (и-РНК) - они в 10 раз больше тРНК. Их функция состоит в переносе информации о структуре белка от ДНК к месту синтеза белка. Рибосомные РНК (р-РНК) - имеют наибольшие размеры молекулы(3-5 тыс.нуклеотидов), входят в состав рибосом.

Биологическая роль и-РНК Биологическая роль и-РНК Генетический код и-РНК, являясь копией с определенного участка молекулы ДНК, содержит информацию о первичной структуре одного белка. Последовательность из трех нуклеотидов (триплет или кодон) в молекуле и-РНК (первооснова –ДНК!) кодирует определенный вид аминокислоты. Эту информацию сравнительно небольшая молекула и-РНК переносит из ядра, проходя через поры в ядерной оболочке, к рибосоме – месту синтеза белка. Поэтому и- РНК иногда называют «матричной», подчеркивая ее роль в данной процессе. Генетический код был расшифрован в г.г., за что Х. Г. Корану была присуждена Нобелевская премия.

Рибосомные РНК Рибосомные РНК Рибосомные РНК синтезируются в сновном в ядрышке и составляют примерно 85-90% всех РНК клетки. В комплексе с белками они входят в состав рибосом и осуществляют синтез пептидных связей между аминокислотными звеньями при биосинтезе белка. Образно говоря, рибосома – это молекулярная вычислительная машина, переводящая тексты с нуклеотидного языка ДНК и РНК на аминокислотный язык белков.

Транспортные РНК Транспортные РНК транспортными РНК, доставляющие аминокислоты к рибосоме в процессе синтеза белка, называются транспортными. Эти небольшие молекулы, форма которых напоминает лист клевера, несут на своей вершине последовательность из трех нуклеотидов. С их помощью т-РНК будут присоединяться к кодонам и-РНК по принципу комплементарности. Противоположный конец молекулы т-РНК присоединяет аминокислоту, причем только определенный вид, который соответствует его антикодону

Генетический код Наследственная информация записана в молекулах НК в виде последовательности нуклеотидов. Определенные участки молекулы ДНК и РНК (у вирусов и фагов) содержат информацию о первичной структуре одного белка и называются генами. 1 ген = 1 молекула белка Поэтому наследственную информацию, которую содержат ДНК называют генетической.

Свойства генетического кода: Универсальность Дискретность (кодовые триплеты считываются с молекулы РНК целиком) Специфичность (кодон кодирует только АК) Избыточность кода (несколько)

ПризнакиДНКРНК СХОДСТВА Полинуклеотиды, мономеры которых имеют общий план строения. РАЗЛИЧИЯ: 1) Сахар дезоксирибоза рибоза 2) Азотистые основания аденин - тимин, цитозин - гуанин аденин – урацил, цитозин – гуанин 3) Структура двойная спиральодноцепочечная молекула 4) Местонахождение в клетке ядро, митохондрии и хлоропласты цитоплазма, рибосомы 5) Биологические функции хранение наследственной информации и передача ее из поколения в поколение участие в матричном биосинтезе белка на рибосоме, т.е. реализация наследственной информации Проверка правильности заполнения таблицы

Биологическое значение нуклеиновых кислот Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение наследственной информации в виде генетического кода, передачу ее при размножении дочерним организмам, ее реализацию при росте и развитии организма в течение жизни в виде участия в очень важном процессе – биосинтезе белков.

Итоговое тестирование 1. Молекулы ДНК представляют собой материальную основу наследственности, так как в них закодирована информация о структуре молекул а – полисахаридов б – белков в – липидов г – аминокислот 2. В состав нуклеиновых кислот НЕ входят а – азотистые основания б – остатки пентоз в – остатки фосфорной кислоты г – аминокислоты 3. Связь, возникающая между азотистыми основаниями двух комплементарных цепей ДНК, - а – ионная б – пептидная в – водородная г – сложноэфирная 4. Комплементарными основаниями НЕ является пара а – тимин - аденин б – цитозин - гуанин в – цитозин - аденин г – урацил - аденин 5. В одном из генов ДНК 100 нуклеотидов с тимином, что составляет 10% от общего количества. Сколько нуклеотидов с гуанином? а – 200 б – 400 в – 1000 г – Молекулы РНК, в отличие от ДНК, содержат азотистое основание а – урацил б – аденин в – гуанин г – цитозин

Итоговое тестирование 7. Благодаря репликации ДНК а – формируется приспособленность организма к среде обитания б – у особей вида возникают модификации в – появляются новые комбинации генов г – наследственная информация в полном объеме передается от материнской клетки к дочерним во время митоза 8. Молекулы и-РНК а – служат матрицей для синтеза т-РНК б – служат матрицей для синтеза белка в – доставляют аминокислоты к рибосоме г – хранят наследственную информацию клетки 9. Кодовому триплету ААТ в молекуле ДНК соответствует триплет в молекуле и-РНК а – УУА б – ТТА в – ГГЦ г – ЦЦА 10. Белок состоит из 50 аминокислотных звеньев. Число нуклеотидов в гене, в котором зашифрована первичная структура этого белка, равно а – 50 б – 100 в – 150 г – 250

Итоговое тестирование 11. В рибосоме при биосинтезе белка располагаются два триплета и-РНК, к которым в соответствии с принципом комплементарности присоединяются антикодоны а – т-РНК б – р-РНК в – ДНК г – белка 12. Какая последовательность правильно отражает путь реализации генетической информации? а) ген – ДНК – признак – белок б) признак – белок – и-РНК – ген – ДНК в) и-РНК – ген – белок – признак г) ген – и-РНК – белок – признак 13. Собственные ДНК и РНК в эукариотической клетке содержат а – рибосомы б – лизосомы в – вакуоли г – митохондрии 14. В состав хромосом входят а – РНК и липиды б – белки и ДНК в – АТФ и т-РНК г – АТФ и глюкоза 15. Ученые, которые предположили и доказали, что молекула ДНК – двойная спираль, это а – И. Ф. Мишер и О. Эвери б – М. Ниренберг и Дж. Маттеи в – Дж. Д. Уотсон и Ф. Крик г – Р. Франклин и М. Уилкинс

34 Выполнение задачи на комплементарность Комплементарность – это взаимное дополнение азотистых оснований в молекуле ДНК. Задача : фрагмент цепи ДНК имеет последовательность нуклеотидов: Г Т Ц Ц А Ц Г А А Постройте по принципу комплементарности 2-ю цепочку ДНК. РЕШЕНИЕ: 1-я цепь ДНК: Г-Т-Ц-Ц-А-Ц-Г-А-А. Ц-А-Г-Г-Т-Г-Ц-Т-Т Значение комплементарности: Благодаря ей происходят реакции матричного синтеза и самоудвоение ДНК, который лежит в основе роста и размножения организмов.

35 Повторение и закрепление знаний: Вставьте нужные слова: 1.В составе РНК есть сахар… 2.В составе ДНК есть азотистые основания…; 3.И в ДНК, и в РНК есть….; 4.В ДНК нет азотистого основания… 5.Структура молекулы РНК в виде… 6.ДНК в клетках может находиться в … 7.Функции РНК:… 8.В составе РНК есть азотистые основания…; 9.В составе ДНК есть сахар…; 10.В РНК нет азотистого основания… 11.Структура молекулы ДНК в виде… 12.Мономерами ДНК и РНК являются…; 13.РНК в клетках может находиться в… 14.Функции ДНК:… (рибоза) (А,Г,Ц,Т) (А,Г,Ц,сахар, Ф ) (У) (Цепочки Нуклеотидов) (В ядре, митохондриях, хлоропластах) (Участие в синтезе белков) А,Г,Ц, (У) (дезоксирибоза) (Т) (Двойной спирали) (Нуклеотиды) (В ядре, цитоплазме, митохондриях, хлоропластах) (Хранение и передача наслед. информ.)

Проверь себя–правильные ответы 1.Б 2.Г 3.В 4.В 5.Б 6.А 7.Г 8.Б 9. Б 10. А 11. В 12. А 13. Г 14. Г 15. В

Выводы Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК ДНК – полимер. Мономер – нуклеотид. Молекулы ДНК обладают видовой специфичностью. Молекула ДНК – двойная спираль, поддерживается водородными связями. Цепи ДНК строятся по принципу комплиментарности. Содержание ДНК в клетке постояннно. Функция ДНК – хранение и пердача наследственной информации.

Использованные источники информации Использованные источники информации 1.Каменский А. А., Криксунов Е. А., Пасечник В. В. - Учебник Общая биология классы – М.: Дрофа, Мамонтов С. Г., Захаров В. Б. – Общая биология: учебное пособие – М.: Высшая школа, Бабий Т. М., Беликова С. Н. – Нуклеиновые кислоты и АТФ // «Я иду на урок» // М.: «Первое сентября», ЕГЭ 2011 Биология // Учебно-тренировочные материалы для подготовки учащихся./ Г. С. Калинова, А. Н. Мягкова, В. З. Резникова. – М.: Интеллект-Центр, 2007