Цель: развитие знаний об организации генетического материала и его роли в формировании признаков и причинах возникновения наследственных изменений.

На занятии формируются

знания:

— генетического кода и механизма кодирования генетической информации;

— механизма синтеза полипептидной цепи на основе знаний о  матричном синтезе, характерном только для живой природы;

— сущность процессов транскрипции и трансляции

умения:

—  пользоваться таблицей генетического кода;

— осуществлять кодирование и декодирование биологической информации в клетке;

— составлять схемы биосинтеза белка;

— работать со схемами и таблицами

компетенции:

— ОК – 1-  владеть культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке целей и выбору путей ее достижения;

— ОК – 11-  использованием основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности.

Материально-техническое оборудование:

мультимедийный проектор, ноутбук, презентация «Организация генетического материала клетки».

План

1. Организация генетического материала прокариотической клетки
2. Организация генетического материала эукариотической клетки. Строение и функции хромосом.
3. Кодирование генетической информации. Генетический код, его свойства
4. Реализация генетической информации: транскрипция и трансляция. Экзонно – интронная организация генов у эукриот
5. Принципы и методы изучения нуклеиновых кислот. Секвенирование ДНК и РНК.

Глоссарий

Выучите определения следующих терминов: антикодон, ген, геном, генетический код, ДНК, ДНК – полимераза, индукция, интрон, инсерционная последовательность, кариотип, килобаза, кодон, коллинеарность, нуклеотид, нуклеоид, оперон, промотор, процессинг, репарация, репликация, репрессия, РНК, сплайсинг, транскрипция, трансляция, транспозон, экзон.

 

Вопросы для обсуждения  (ОК- 1,ОК — 11)

 

1. В апреле 1953 года великий датский физик Нильс Бор получил письмо от американского ученого Макса Дельбрюка, где он писал:»Потрясающие вещи происходят в биологии. Мне кажется, что Джеймс Уотсон сделал открытие, сравнимое с тем, что сделал Резерфорд в 1911 году (открытие атомного ядра)». О каком открытии с таким восторгом писал Макс Дельбрюк? (ОК – 1)
2. В чем заключается особенность структурно- функциональной организации генетического материала прокариотической клетки? (ОК – 1)
3. Какую функцию выполняет нуклеоид у прокариотических клеток? Чем он представлен. (ОК – 1, ОК -11)

4.Что представляют собой транспозируемые генетические элементы? Как их классифицируют? (ОК – 1, ОК -11)

5. Чем отличаются геномы прокариот и эукариот? Каковы эволюционные преимущества эукариотического генома? (ОК – 1)
6. Существует ли связь между размерами генома и видовой принадлежностью организма? Обоснуйте свою точку зрения. (ОК – 1)
7. Каково строение хромосом? Какова их функция? (ОК – 1)
8. Где локализуется ДНК в клетке помимо ядра? (ОК – 1)
9. Почему ген считается структурной и функциональной единицей наследственности? Какова классификация генов? (ОК – 1)
10. Из каких участков состоят гены? (ОК – 1)
11. Объясните, как происходит кодирование генетической информации в клетке? (ОК – 1)
12. Какими свойствами обладает генетический код? (ОК – 1)
13. Объясните, почему кодируется 20 аминокислот, а в генетическом коде 64 триплета (кодона)? (ОК – 1,ОК -11)
14. Объясните причины того, что на Земле нет абсолютно одинаковых организмов: людей, амеб, кошек и т.д. Почему любой организм уникален и неповторим? (ОК – 1,ОК -11)
15. Какое свойство генетического кода характеризуется тем, что одна аминокислота кодируется несколькими разными кодонами?
16. В чем заключается сущность процесса транскрипции?
17. Какой принцип лежит в основе передачи информации с ДНК на и – РНК?
18. Какой фермент участвует в процессе синтеза и – РНК?
19. В чем заключается сущность процесса трансляции? (ОК – 1,ОК -11)
20. Какие структуры клетки участвуют в процессе трансляции?

 

Задания                        

Общие

Задание 1. Процесс биосинтеза белка очень сложен. В нем участвуют различные вещества. Вспомните все известные вам вещества этого процесса и заполните таблицу. (ОК – 1, ОК – 11)

 

Название фермента	Характерные особенности	Локализация	Функция

 

Задание 2. Используя таблицу 1, решите следующую задачу. На участке цепи фрагмента ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: ААААТААЦААГАЦ…. Какую первичную структуру будет иметь белок, синтезируемый при участии этой (правой) цепи ДНК? Достройте вторую цепь ДНК (ОК – 1)

Таблица 1.

Задание 3. На участке левой цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: АЦААТААААГТТГ…. Какую первичную структуру имеет полипептид, синтезируемый при участии этой цепи ДНК? (ОК – 1)

Задание 4. На участке правой цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: ГГААЦАЦТАГТТААААТАЦГ…. Какова первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации? Какой станет структура синтезируемого белка, если в этой цепи ДНК  выпадет двенадцатый нуклеотид? (ОК – 1)

 

Задание 5. На участке правой цепи ДНК нуклеотиды расположены в такой последовательности: ГТТЦТААААГГГЦЦЦ…. Какова первичная структура фрагмента белка, соответствующая такой генетической информации? Какой станет структура синтезируемого белка, если в этой цепи ДНК  под влиянием облучения между 8 и 9 нуклеотидами ДНК встанет нуклеотид Т?  Как называются  такое изменение структуры ДНК и факторы, их вызывающие? (ОК – 1)

Задание 6. Правя цепь фрагмента гена имеет структуру ТАТТЦТТТТТГТГГАЦГ…. Какова первичная структура фрагмента белка, синтезируемого при участии левого фрагмента этого гена? Какой станет структура синтезируемого белка, если в правой  цепи ДНК  под воздействием химических веществ  выпадет 11 нуклеотид? (ОК – 1)

Задание 7. Напишите последовательность нуклеотидов в обеих цепях фрагмента молекулы ДНК, если химический анализ показал, что фрагмент кодируемого белка имеет следующую первичную структуру: ала-тре-лиз-аспн-сер-глун-глу-асп…(ОК – 1)

Индивидуальные

Задание 1. Найдите информацию в Интернет и подготовьте презентацию по теме: 1) «История открытия нуклеиновых кислот и методы их изучения;

2) «Работы Д. Гамова по генетическому коду».

Задание 2. У людей, больных серповидноклеточной анемией первичная структура гемоглобина отличается от нормального только в одной точке: 7-е место занимает  не глутаминовая кислота, а валин. Сравните ниже явления, происходящие в клетках больного серповидноклеточной анемией человека: 1) замещение в молекуле ДНК одного нуклеотида другим; 2) замещене в молекуле и- РНК одного нуклеотида другим; 3) замещение в молекуле белка одной аминокислоты другой и в результате – синтез видоизмененного по одной аминокислоте белка;4) изменение электрических свойств и кристаллизации молекулы гемоглобина; 5) деформация молекулы гемоглобина; 6) деформация эритроцита; 7) потеря эритроцитом свойства  связывать и разносить кислород; 8) нарушение дыхания в клетках (кислородный голод)9) нарушение диссимиляции в клетках; 10) нарушение обмена веществ  в организме; 11) смерть организма. Объясните: а) какие из перечисленных явлений относятся  к физико – химическим, а какие  — к биологическим, почему; б) какая существует причинно – следственная связь между этими явлениями; в) найдите в литературе или Интернет  аналогичные примеры; г) предложите возможные причины возникновения подобных заболеваний. (ОК – 1)

 

Задание 3. Жизнь клетки реализуется в результате организации потока вещества, энергии и информации. Представьте графически и объясните схему потока информации в клетке. (ОК – 1)

Задание 4. Придумать синквейн на слова ДНК, РНК, ген.

Тестовые:

А1. Какое из утверждений неверно?

1) генетический код универсален

2) генетический код вырожден

3) генетический код индивидуален

4) генетический код триплетен

А2. Один триплет ДНК кодирует:

1) последовательность аминокислот в белке

2) один признак организма

3) одну аминокислоту

4) несколько аминокислот

А3. «Знаки препинания» генетического кода

1) запускают синтез белка

2) прекращают синтез белка

3) кодируют определенные белки

4) кодируют группу аминокислот

А4. Если у лягушки аминокислота ВАЛИН кодируется триплетом ГУУ, то у собаки эта аминокислота может кодироваться триплетами (см. таблицу):

1) ГУА и ГУГ 3) ЦУЦ и ЦУА

2) УУЦ и УЦА 4) УАГ и УГА

А5. Синтез белка завершается в момент

1) узнавания кодона антикодоном

2) поступления и-РНК на рибосомы

3) появления на рибосоме «знака препинания»

4) присоединения аминокислоты к т-РНК

А6. Укажите пару клеток в которой у одного человека содержится разная генетическая информация?

1) клетки печени и желудка

2) нейрон и лейкоцит

3) мышечная и костная клетки

4) клетка языка и яйцеклетка

А7. Функция и-РНК в процессе биосинтеза

1) хранение наследственной информации

2) транспорт аминокислот на рибосомы

3) передача информации на рибосомы

4) ускорение процесса биосинтеза

 

А8. Антикодон т-РНК состоит из нуклеотидов УЦГ. Какой триплет ДНК ему комплементарен?

1) ТЦГ    2) УУГ  3) ТТЦ    4) ЦЦГ

В1. Установите соответствие между характеристикой процесса   и  его названием

Характеристика процесса	Название процесса
А) происходит удвоение ДНК	1)    транскрипция
Б) т – РНК приносят аминокислоты на рибосомы	2)    трансляция
В) синтезируется и — РНК
Г) антикодон узнает кодон на и — РНК
Д) синтезируется вторая цепь ДНК
Е) аминокислоты образуют белковую молекулу

В2: Подпишите рисунок, указав все части  хромосомы .

1. ___________________________________________________
2. ___________________________________________________
3. ___________________________________________________
4. ___________________________________________________
5. ___________________________________________________

Часть С

С1.  Укажите последовательность аминокислот в молекуле белка, кодируемую следующей последовательностью кодонов: УУА – АУУ – ГЦУ – ГГА

С2.  Перечислите все этапы биосинтеза белка.

Литература

а) основная

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Козлова Т.А. Биология. Учебник для ВУЗов. – М.: Academia, 2008. – 567 с.

б) дополнительная:

1. Биология: Учебник для ВУЗов. В 2-х книгах / под ред. В.Н. Ярыгина. – М.: Высшая школа, 2007.

• Грин Н.,Стаут У.,Тейлор Д. Биология.- М.: Мир, 1996

3.Либберт, Э. Общая биология./Э. Либберт. – М.:Мир,1982.

4.Пехов А.П. Биология с основами экологии.-С.-П.Лань,2000.

5. Тупикин Е.И. Общая биология с основами экологии и природоохранной деятельности. 4-е издание, испр. И доп.- М.: ИЦ «Академия», 2004.

 

Интернет ресурсы

1. Википедия (электронный ресурс) – http://ru.wikipedia.org
2. http://biodidac.bio.uottawa.ca/
3. Cовременная биология, статьи, новости. Bioloqy. Asvu.ru/
4. Биология клетки http://www.cellbiol.ru/
5. Microbiology Information http://www.microbes.info/