Az oktatási intézmény teljes neve:A Tomszki Régió Középfokú Szakképzési Osztálya OGBPOU "Kolpashevsky Szociális-Ipari Főiskola"
Tantárgy: Biológia
Szekció: Általános biológia
Korcsoport: 10-es fokozat
Tantárgy: Biopolimerek. Nukleinsavak, ATP és más szerves vegyületek.
Az óra célja: folytassa a biopolimerek tanulmányozását, járuljon hozzá a logikai technikák és a kognitív képességek kialakításához.
Az óra céljai:
Nevelési:bevezeti a tanulókat a nukleinsav fogalmaiba, elősegíti az anyag megértését és asszimilációját.
Nevelési: a tanulók kognitív tulajdonságainak fejlesztése (problémalátás, kérdésfeltevés).
Nevelési: pozitív motiváció kialakítása a biológia tanulmányozása iránt, a végeredmény megszerzésének vágya, döntési és következtetési képesség.
Megvalósítási idő: 90 perc.
Felszerelés:
- PC és videó projektor;
- a szerző Power Pointban készített prezentációja;
- szóróanyag didaktikai anyag (aminosav kódoló lista);
Terv:
1. A nukleinsavak típusai.
2. A DNS szerkezete.
3. Az RNS fő típusai.
4. Átírás.
5. ATP és a sejt egyéb szerves vegyületei.
A lecke menete:
I. Szervezési mozzanat.
Az órákra való felkészültség ellenőrzése.
II. Ismétlés.
Szóbeli felmérés:
1. Ismertesse a zsírok funkcióját a sejtben!
2. Mi a különbség a fehérje biopolimerek és a szénhidrát biopolimerek között? Mi a hasonlóságuk?
Tesztelés (3 lehetőség)
III. Új anyagok tanulása.
1. A nukleinsavak típusai.A nukleinsavak elnevezés a latin „nucleos” szóból ered, i.e. sejtmag: Először sejtmagokban fedezték fel. A sejtekben kétféle nukleinsav található: dezoxiribonukleinsav (DNS) és ribonukleinsav (RNS). Ezek a biopolimerek nukleotidoknak nevezett monomerekből állnak. A DNS és az RNS nukleotid-monomerjei alapvető szerkezeti jellemzőikben hasonlóak, és központi szerepet játszanak az öröklődő információk tárolásában és továbbításában. Mindegyik nukleotid három komponensből áll, amelyeket erős kémiai kötések kötnek össze. Az RNS-t alkotó nukleotidok mindegyike tartalmaz egy trikarbon cukrot - ribózt; a négy szerves vegyület egyike, amelyeket nitrogénbázisoknak neveznek - adenin, guanin, citozin, uracil (A, G, C, U); foszforsav maradék.
2. A DNS szerkezete . A DNS-t alkotó nukleotidok öt szénatomos cukrot – dezoxiribózt – tartalmaznak; a négy nitrogénbázis egyike: adenin, guanin, citozin, timin (A, G, C, T); foszforsav maradék.
A nukleotidok összetételében az egyik oldalon egy nitrogéntartalmú bázis kapcsolódik egy ribóz (vagy dezoxiribóz) molekulához, a másikon pedig egy foszforsav. A nukleotidok hosszú láncokká kapcsolódnak egymáshoz szabályosan váltakozó cukor- és foszforsavmaradékok alkotják, és ennek a láncnak az oldalcsoportjai négyféle szabálytalanul váltakozó nitrogénbázis.
A DNS-molekula két szálból álló szerkezet, amelyek teljes hosszukban hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Ezt a csak a DNS-molekulákra jellemző szerkezetet kettős hélixnek nevezik. A DNS szerkezetének sajátossága, hogy az egyik láncban az A nitrogénbázissal szemben helyezkedik el a másik láncban a T nitrogéntartalmú bázis, a C nitrogéntartalmú bázis pedig mindig a G nitrogénbázissal szemben helyezkedik el.
Sematikusan az elmondottakat a következőképpen fejezhetjük ki:
A (adenin) - T (timin)
T (timin) - A (adenin)
G (guanin) - C (citozin)
C (citozin) - G (guanin)
Ezeket a bázispárokat komplementer (egymást kiegészítõ) bázisoknak nevezzük. Azokat a DNS-szálakat, amelyekben a bázisok egymással komplementeren helyezkednek el, komplementer szálaknak nevezzük.
A DNS-molekula szerkezetének modelljét J. Watson és F. Crick javasolta 1953-ban. Ezt kísérletileg teljes mértékben megerősítették, és rendkívül fontos szerepet játszott a molekuláris biológia és a genetika fejlődésében.
A nukleotidok elrendeződésének sorrendje a DNS-molekulákban meghatározza az aminosavak elrendeződésének sorrendjét a lineáris fehérjemolekulákban, vagyis azok elsődleges szerkezetét. A fehérjék halmaza (enzimek, hormonok stb.) határozza meg a sejt és a szervezet tulajdonságait. A DNS-molekulák információkat tárolnak ezekről a tulajdonságokról, és továbbadják azokat a leszármazottak generációinak, azaz örökletes információhordozók. A DNS-molekulák főként a sejtek magjában, kis mennyiségben a mitokondriumokban és a kloroplasztiszokban találhatók.
3. Az RNS fő típusai.A DNS-molekulákban tárolt örökletes információ fehérjemolekulákon keresztül valósul meg. A fehérje szerkezetére vonatkozó információkat speciális RNS-molekulák juttatják el a citoplazmába, amelyeket hírvivő RNS-nek (i-RNS) neveznek. A hírvivő RNS átkerül a citoplazmába, ahol a fehérjeszintézis speciális organellumok - riboszómák - segítségével történik. A hírvivő RNS, amely az egyik DNS-szálhoz komplementer módon épül fel, meghatározza az aminosavak sorrendjét a fehérjemolekulákban.
Az RNS egy másik típusa is részt vesz a fehérjeszintézisben - a transzport RNS (t-RNS), amely aminosavakat visz a fehérjemolekulák - riboszómák - képződésének helyére, egyfajta fehérjegyártó gyár.
A riboszómák egy harmadik típusú RNS-t, az úgynevezett riboszomális RNS-t (r-RNS) tartalmazzák, amely meghatározza a riboszómák szerkezetét és működését.
A DNS-molekulákkal ellentétben minden RNS-molekulát egyetlen szál képvisel; Dezoxiribóz helyett ribózt, timin helyett uracilt tartalmaz.
Így, A nukleinsavak látják el a legfontosabb biológiai funkciókat a sejtben. A DNS örökletes információt tárol a sejt és az egész szervezet összes tulajdonságáról. Az RNS különböző típusai fehérjeszintézis révén vesznek részt az öröklődő információk megvalósításában.
4. Átírás.
Az mRNS képződésének folyamatát transzkripciónak nevezik (a latin „transzkripció” szóból - átírás). A transzkripció a sejtmagban történik. DNS → mRNS a polimeráz enzim részvételével.A tRNS transzlátorként működik a nukleotidok „nyelvéről” az aminosavak „nyelvére”,A tRNS parancsot kap az mRNS-től – az antikodon felismeri a kodont és hordozza az aminosavat.
5. ATP és a sejt egyéb szerves vegyületei
Bármely sejtben a fehérjéken, zsírokon, poliszacharidokon és nukleinsavakon kívül több ezer egyéb szerves vegyület is található. A bioszintézis és a bomlás végtermékeire és köztes termékeire oszthatók.
A bioszintézis végtermékeiolyan szerves vegyületek, amelyek önálló szerepet játszanak a szervezetben, vagy monomerként szolgálnak biopolimerek szintéziséhez. A bioszintézis végtermékei közé tartoznak az aminosavak, amelyekből fehérjék szintetizálódnak a sejtekben; nukleotidok - monomerek, amelyekből nukleinsavakat (RNS és DNS) szintetizálnak; glükóz, amely monomerként szolgál a glikogén, a keményítő és a cellulóz szintézisében.
Az egyes végtermékek szintéziséhez vezető út egy sor köztes vegyületen keresztül vezet. Számos anyag enzimatikus lebontáson és lebomláson megy keresztül a sejtekben.
A bioszintézis végtermékei olyan anyagok, amelyek fontos szerepet játszanak az élettani folyamatok szabályozásában és a szervezet fejlődésében. Ezek közé tartozik számos állati hormon. A szorongás- vagy stresszhormonok (például az adrenalin) stressz alatt fokozzák a glükóz felszabadulását a vérben, ami végső soron az ATP szintézis növekedéséhez és a szervezet által tárolt energia aktív felhasználásához vezet.
Adenozin foszforsavak.A sejt bioenergetikájában különösen fontos szerepet játszik az adenil-nukleotid, amelyhez további két foszforsav-maradék kapcsolódik. Ezt az anyagot adenozin-trifoszforsavnak (ATP) nevezik. ATP molekula A nitrogéntartalmú adenin bázisból, az öt szénatomos cukorribózból és három foszforsavból álló nukleotid. Az ATP molekulában lévő foszfátcsoportok nagy energiájú (makroerg) kötésekkel kapcsolódnak egymáshoz.
ATP - univerzális biológiai energiatároló. A Nap fényenergiája és az elfogyasztott táplálékban lévő energia ATP molekulákban raktározódik.
1 ATP-molekula átlagos élettartama az emberi szervezetben kevesebb mint egy perc, ezért naponta 2400-szor bomlik le és helyreáll.
Az energia (E) az ATP-molekula foszforsavmaradékai közötti kémiai kötésekben raktározódik, amely a foszfát eltávolításakor szabadul fel:
ATP = ADP + P + E
Ez a reakció adenozin-difoszforsavat (ADP) és foszforsavat (foszfát, P) termel.
ATP + H2O → ADP + H3PO4 + energia (40 kJ/mol)
ATP + H2O → AMP + H4P2O7 + energia (40 kJ/mol)
ADP + H3PO4 + energia (60 kJ/mol) → ATP + H2O
Minden sejt ATP-energiát használ a bioszintézis folyamataihoz, mozgáshoz, hőtermeléshez, idegimpulzusok átviteléhez, lumineszcenciához (például lumineszcens baktériumokban), azaz minden létfontosságú folyamathoz.
IV. A lecke összefoglalása.
1. A tanulmányozott anyag összegzése.
Kérdések diákokhoz:
1. Milyen összetevők alkotják a nukleotidokat?
2. Miért tekintik a DNS-tartalom állandóságát a test különböző sejtjeiben annak bizonyítékának, hogy a DNS genetikai anyag?
3. Adja meg a DNS és az RNS összehasonlító leírását!
4. Problémák megoldása:
G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T fejezze be a második láncot.
Válasz: DNS G-G-G- A-T-A-A-C-A-G-A-T
Ts-Ts-Ts-T-A-T-T-G-T-Ts-T-A
(a komplementaritás elve alapján)
2)
Adja meg a DNS-lánc ezen szakaszára épülő mRNS-molekula nukleotidszekvenciáját.
Válasz: mRNS G-G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U
3)
Egy DNS-szál fragmentuma a következő összetételű:
- -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. fejezze be a második láncot.
5. Oldja meg a tesztet:
4)
Melyik nukleotid nem része a DNS-nek?
a) timin;
b) uracil;
c) guanin;
d) citozin;
d) adenin.
Válasz: b
5)
Ha a DNS nukleotid összetétele
ATT-GCH-TAT - akkor mi legyen az i-RNS nukleotid összetétele?
A) TAA-CHC-UTA;
B) TAA-GTG-UTU;
B) UAA-CHTs-AUA;
D) UAA-CHC-ATA.
Válasz: be