Дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК

План урока №4

ТЕМА: Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.

ЦЕЛИ:

1.Образовательная:

- сформировать знания о строении, функциях и биологической роли ДНК, РНК и АТФ

2.Развивающая:

- развивать умение сравнивать и обобщать изучаемый материал

Ход урока:

I Организационный момент

1. Ознакомление студентов с темой и целью урока.

2. Перед студентами ставится ряд заданий, которые необходимо выполнить в процессе урока:

- иметь представление о строении, функциях и биологической роли ДНК, РНК и АТФ в жизни клетки и всего организма

II Основная часть

1. Проверка домашнего задания

Роль химических элементов в жизни клетки

- Какие неорганические вещества входят в состав клетки?

- В чем заключается биологическая роль воды? Минеральных солей?

Биологическая роль белков, жиров и углеводов

- Какое строение имеют белки?

- Функции белков

- Каков химический состав углеводов и на какие группы они делятся?

- Функции углеводов в клетке

- Функции липидов в клетке

2. Объяснение нового материала

а) строение и биологическая роль ДНК

б) строение и функции РНК

в) строение и биологическое значение АТФ

3. Закрепление нового материала

- Строение молекулы ДНК

- Функция ДНК в живом организме

- Каково строение РНК? Её функция

- АТФ и её роль в жизни клетки

III Подведение итогов урока

IV Домашнее задание

1. Записи в тетрадях.

2. Учебник В.Б.Захаров, С.Т.Мамонтов «Биология» (стр.106-111)

3. Учебник Ю.И.Полянского «Общая биология» (стр.157-161)

4. Подготовка рефератов:

- роль макро- и микроэлементов

- строение, свойства и биологическая роль белков

- строение, свойства и биологическая роль жиров

- строение, свойства и биологическая роль углеводов

5. Подготовка к тесту.

Занятие№4

Тема: «Нуклеиновые кислоты и их роль в клетке».

1. ДНК: строение и биологическая роль

2. РНК: строение и биологическая роль

3. АТФ: строение и биологическая роль

В основном мы уже познакомились с химическим составом клетки. Вода, минеральные соли, белки, углеводы, липиды – это вещества, которые составляют материальную основу структуры и жизнедеятельности клетки. Они обеспечивают обмен веществ, передвижение, рост. Но есть еще одно свойство живого – способность к самовоспроизведению. И цель нашего урока: изучить материальные основы воспроизводства.

Я думаю, что многие из вас слышали о расшифровке генома человека. У нас в России эта программа существует с 1989 г. Работая над этой программой, ученые преследовали возвышенную цель – прочесть книгу жизни, т.е. раскрыть всю наследственную информацию человека, ставили и ставят чисто практические задачи. Прежде всего, это относится к наследственным болезням (их насчитывают около 4000), которые являются тяжелым бременем для человеческого общества. Информация об исследованиях и новых открытиях генетиков звучит с экранов телевизоров, встречается на полосах газет. И не может современный человек, кем бы он ни был: слесарем, инженером, водителем или… не интересоваться, не задумываться над вопросами наследственности. Сейчас совершенно невозможно оставаться в стороне от обилия информации.

И сегодня на уроке мы с вами только прикоснемся к тайне генов и материальной основы наследственности.

Нуклеиновые кислоты - природные высокомолекулярные органические соединения, состоящие из С,О,Н, Р, N и обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.

Впервые они были описаны в 1869 году швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером. Из остатков клеток, содержащихся в ядрах лейкоцитов, входящих в состав гноя, он выделил вещество, в состав которого входят азот и фосфор. Ученый назвал это вещество нуклеином (лат. nucleus– ядро), полагая, что оно содержится лишь в ядрах клеток. Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой кислотой.

Значение нуклеиновых кислот в клетке очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность хранения, переноса и передачи по наследству дочерним клеткам информации о свойствах организма. Поскольку большинство свойств и признаков клеток обусловлено белками, то понятно, что стабильность нуклеиновых кислот - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и целых организмов. Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой изменения структуры клеток или активности физиологических процессов в них, влияя, таким образом, на их жизнеспособность.

Работа в тетрадях

В природе существуют нуклеиновые кислоты двух типов – дезоксирибонуклеиновые, или ДНК и рибонуклеиновые, или- РНК. Название произошло от углевода, входящего в состав нуклеиновых кислот. Они могут находиться как в ядре, так и в цитоплазме и ее органоидах. Молекула ДНК содержит сахар дезоксирибозу, а молекула РНК – рибозу.

Схема на доске

Дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК

В человеческом обществе информация передается различными способами и посредством различных устройств: азбука Морзе на телеграфе, звуками различной тональности, силы и продолжительности при телефонных разговорах, буквами в печати и т.п. Но живая природа избрала иной, непохожий путь.

Материальный носитель генетической информации у человека и преобладающего множества организмов – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК).

ДНК – биологический полимер, состоящий из двух полинуклеотидных цепей, соединенных друг с другом. Мономерами являются нуклеотиды, которые отличаются только азотистыми основаниями, имеющими попарно близкое химическое строение. Цитозин (Ц) подобен тимину (Т)и по размерам они несколько меньше аденина (А) и гуанина (Г).

? Используя знания по химии, составьте схему строения ДНК

- из каких частей состоит нуклеотид?

- какие азотистые основания входят в его состав?

- какой углевод?

Схема строения нуклеотида ДНК

Азотистое Дезоксирибоза Остаток

основание: фосфорной

Аденин (А) кислоты

или Тимин (Т),

или Цитозин (Ц),

или Гуанин (Г)

В тетрадь

Молекула ДНК – это двойная спираль, диаметр -2нм, шаг общей спирали – 10 пар нуклеотидов -3,4 нм, длина молекулы – неск-ко см, у чел-ка – до 2 метров.

Каждая спираль – это полимер.

Мономер ДНК – это нуклеотид 4-х типов

Мономерами, составляющими каждую из цепей ДНК, являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из трех частей:

1. Азотистое основание: аденин (А) или тимин (Т), цитозин (Ц) или гуанин (Г).

2. Углевод – дезоксирибоза (пятиатомный сахар – пентоза)

3. Остаток фосфорной кислоты

Структуру нуклеиновых кислот впервые установили амер. биолог Джеймс Уотсон и англ. физик Френсис Крик с помощью англ. биофизика Мориса Уилкинса. Сделать это было не просто. В 1953 году в одном из номеров 171-го тома «Природы» было напечатано краткое,- как и все «письма к редактору», сообщение «О макромолекулярной структуре дезоксирибонуклеиновой кислоты». Под заметкой стояли два имени: Ф. Г. К. Крик и Дж. Д. Уотсон. Но именно благодаря этой небольшой — меньше страницы — статье оба имени сразу же стали известны всем ученым, интересовавшимся проблемами наследственности или нуклеиновыми кислотами. Попытки расшифровать строение молекулы ДНК с помощью рентгеноструктурного анализа начались еще в первой половине 40-х годов, но снимки выходили столь невразумительными, что сделать по ним какие-либо определенные выводы было невозможно. Как же выглядит, по их представлениям, молекула ДНК? Скорее всего ее можно сравнить с лестницей-стремянкой, закрученной в спираль. Мы уже говорили, что нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидов, а каждый нуклеотид состоит из трех частей: сахара, фосфата и основания. Нуклеотиды соединены в длинные цепи таким образом, что основной хребет этой цепи состоит из чередующихся молекул сахара и фосфата, а основания торчат в стороны. Если продолжить наше сравнение с лестницей, то ее стойки представляют собой сахарофосфатные цепи, а основания двух цепей соединены друг с другом, образуя перекладины. Так в общих чертах построена молекула ДНК.

В каждой цепи нуклеотиды соединяются между собой ковалентными связями: дезоксирибоза одного нуклеотида соединяется с остатком фосфорной кислоты последующего нуклеотида. Объединяются две цепи в единую молекулу при помощи водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями, входящими в состав нуклеотидов.
Азотистое основание Аодной цепи полинуклеотидов всегда связано с Тдругой цепи, а Гс азотистым основанием Цпротивоположной полинуклеотидной цепочки. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов, в результате чего формируются пары А–Т и Г–Ц, называется комплементарностью. Если известна последовательность оснований в одной цепи, то благодаря принципу комплементарности (дополнительности) станет известна и последовательность оснований противоположной цепи.

Левая цепь молекулы ДНК Т – А Правая цепь молекулы ДНК

Ц – Г

А – Т

Г – Ц

В тетрадь.

Способность к избирательному соединению нуклеотидов, в результате чего формируются пары А – Т; Г – Ц, называется комплементарностью.

Модель ДНК

Цепи нуклеотидов закручиваются вокруг друг друга, а также вокруг общей оси и образуют двойную спираль, Такая структура молекулы поддерживается в основном водородными связями.

При соединении с определенными белками – гистонами– степень спирализации молекулы повышается. Молекула утолщается и укорачивается. В дальнейшем спирализация достигает максимума, возникает спираль еще более высокого уровня – суперспираль. При этом молекула становится различима в световой микроскоп как вытянутое, хорошо окрашиваемое тельце – хромосома.

Благодаря своей спиральной структуре молекулы ДНК компактны. Если бы размотать всю ДНК, содержащуюся в ядре клетки млекопитающего, мы получили бы нить длинной – 2 метра.

Спираль – самая распространенная форма во Вселенной, от атомов до галактик, т.к. обеспечивает компактную упаковку.

Репликация ДНК.

Молекула ДНК обладает уникальной способностью к самовоспроизведению (к удвоению). Удвоение ДНК – репликация. Под влиянием ферментов водородные связи между азотистыми основаниями рвутся и молекула « расплетается». Две цепи расходятся и вдоль каждой образуются новые, согласно принципу комплементарности. В результате из одной молекулы ДНК получаются две абсолютно идентичные, только дочерние состоят из одной старой цепи и одной новой.

Таким образом, ДНК передает, хранящуюся в ней информацию о структуре белковых молекул.

Функции ДНК.

1. Хранение наследственной информации, которая заключена в последовательности нуклеотидов одной из ее цепей. Наименьшей единицей генетической информации после нуклеотида являются три последовательно расположенных нуклеотида – триплет. Последовательность триплетов в полинуклеотидной цепи определяет последовательность аминокислот в белковой молекуле. Расположенные друг за другом триплеты, обусловливающие структуры одной полипептидной цепи, представляют собой ген.

2. Передача наследственной информации из поколения в поколение. Она осушествляется благодаря редупликации (самоудвоения) материнской молекулы и последующего распределения дочерних молекул ДНК между клетками-потомками.

3. Участие ДНК в качестве матрицы в процессе передачи генетической информации из ядра в цитоплазму к месту синтеза белка. При этом на одной из ее цепей, по принципу комплементарности, из нуклеотидов окружающей молекулу среды синтезируется молекула информацонной РНК.

Поиск по сайту: