НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И АТФ. Автор(ы): Ф.И.О

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И АТФ.
Автор(ы): Ф.И.О.(полностью) Бабий Татьяна Митрофановна, Беликова Светлана
Николаевна
Полное название образовательного учреждения: МОУ СОШ №198 г. Северск
Томская область.
Предмет(ы): биология, химия
Тема: Нуклеиновые кислоты и АТФ.
Класс: 10-11 класс.
Учебно-методическое обеспечение: Презентация, карточки-задания.
Время реализации занятия: 90 минут.
Цель урока: Изучить нуклеиновые кислоты-биополимеры и АТФ. Связать строение
нуклеиновых кислот и АТФ с функциями.
Тип урока: Интегрированный урок. Изучение нового материала.
Форма урока: урок-исследование.
ВСТУПЛЕНИЕ (учитель биологии)
Нуклеиновые кислоты – природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу
наследственной (генетической) инфор мации в живых организмах.
Впервые нуклеиновые кислоты были описаны в 1869 году
швейцарским биохимиком Ф.Мишером. Изучая ядра лейкоцитов
входящих в состав гноя, он обнаружил новое химическое
соединение, которое назвал нуклеином (от латинского nucleus – ядро).
Позднее небелковая часть этого вещества была названа нуклеиновой
кислотой.
Нуклеиновые
кислоты
были
обнаружены
во
всех
растительн ых и жи вотн ых клетк ах , б акт ери ях и вир усах. С
м ом ент а
от крытия
Ф.Мишером
нуклеиновых
кислот
до
установления их точ ной структуры прошло почти столетие. Открытие
нуклеиновых
кислот
произвело
настоящий
переворот
в
представлениях о сущ ности жизни, о путях управления процессами
обмена, о наследственности растений, животных и человека.
Появилась
возмож ность
изучения
эволюции
на
молек улярном уровне, что позволи л о о с о з н а т ь п р о ш л о е и
о ц е н и т ь б у д у щ е е ж и в ы х о р г а н и з м о в , в т о м ч и сле и ч елов ек а.
Нуклеиновые кислоты являются инструментом, с помощью
которого можно изменить природу, проникнуть в ее тайны.
Знан и я о них по мо г ают уч ены м пр ед упр ежд а т ь и леч ить
забо лев а ния, выводить новые сорта и породы, повышать
урожайность растений и производительность животных.
Во м н о г и х о б л а ст ях х и м и и , б и о ло г и и , с ел ь с к о г о х о зяй ст в а
и
медицины
понятие
"нуклеиновые
кислоты"
является
основополагающим. С ними связаны все проявления свойств
живого: размножение и развитие организмов, обмен веществ,
наследствен ность, изменчивость и т . п . ( Д о к л а д ы у ч а щ и х с я
– немного из истории)
Все потрясающее разнообразие жизни на Земле связано с
нуклеиновыми кислотами.
В природе существует два вида нуклеиновых кислот:
дезоксирибонуклеиновая – ДНК и рибонуклеиновая – РНК. (слайд)
В настоящее время известно большое число разновидностей
ДНК и РНК, отличающихся друг от друга по строению и значению
в обмене веществ.
Познакомимся со строение м нуклеиновых кислот. (слайд)
СТРОЕНИЕ ДНК (учитель химии)
ДНК – биополимер, при гидролизе которого образуются продукты
различных классов органических соединений. Вспомним (слайд)
При частичном гидролизе видно, что вещества трех классов: азотистые
основания, углевод, ортофосфорная кислота соединяются друг с другом и
образуют нуклеотид. Нуклеотиды являются мономерами нуклеиновых кислот
(слайд).
В нуклеотидах молекулы ДНК в качестве азотистых оснований присутствуют
остатки аденина и гуанина – пуриновые основания и цитозина и тимина –
пиримидиновые основания; углевод – остаток дезоксирибозы и остаток
ортофосфорной кислоты.
Нуклеотиды связываются между собой в полинуклеотидную цепь за счет 3его атома углерода одной молекулы и 5-ого другой молекулы углевода и
ортофосфорной кислоты. Остатки азотистых оснований направлены в одну сторону
(внутрь молекулы ДНК) (слайд). Полинуклеотидная цепь является первичной
структурой ДНК.
Последовательность из 3-х нуклеотидов называется – триплет. Триплет
кодирует одну аминокислоту. Молекула ДНК сп и р а л ь н а я , со ст о и т и з 2 - х
ц еп ей за к р уч е н н ы х в о к р у г о б щ е й оси – вторичная структура ДНК.
Цепи макромолекул обращены друг к другу азотистыми основаниями.
Между ними устанавливаются водородные связи. Азотистые
основания соединяются между собой до принципу комплементарности
(стерическое соответствие друг другу) – пуриновое основание с
пиримидиновым (аденин с тимином, гуанин с ци тозино м) – т ак, что
м ежд у ц еп ям и Д Н К к аждый р аз по тр и цик ла . Э то обеспечивает
равномерность в построении всей вторичной структуры ДНК (слайд)
А (аденин) — Т (тимин)
Т(тимин) — А (аденин)
Г(гуанин) — Ц (цитозин)
Ц(цитозин) — Г (гуанин)
В качестве закрепления посмотрим видеофрагмент "Строение ДНК". При
просмотре фрагмента обратите внимание на значение ДНК и частей ДНК.
Итак, ДНК несет наследственную информацию; участки ДНК – триплет
(кодирует аминокислоту) и ген (кодирует белок). На молекуле ДНК таких генов может
быть тысячи, значит масса ДНК значительно больше белка.
Сложное строение молекулы предполагает и сложные функции. Какова же
роль ДНК в клетке?
ФУНКЦИИ ДНК (учитель биологии)
ДНК является носителем наследственной (генетической) информации в
клетке, основой возникновения новых признаков.
ДНК состоит из отдельных участков
генов. Ген – участок ДНК,
содержащий информацию о синтезе одного белка.
От разнообразия белков зависит многообразие признаков организма.
Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток. Однако небольшое их
количество содержится в митохондриях и хлоропластах.
При делении клеток каждая дочерняя клетка получает такую же
наследственную информацию, какую имела материнская клетка. Как это
происходит? Чтобы ответить на этот вопрос посмотрим процесс удвоения ДНК
(слайд)
Молекула ДНК носитель информации о белках. Каким же образом эта
информация передается из ядра, где в основном находятся ДНК, в цитоплазму,
где происходит синтез белка? Для этого существуют другие нуклеиновые кислоты
- РНК.
СТРОЕНИЕ РНК - РИБОНУКЛЕИНОВОЙ КИСЛОТЫ (учитель
химии) (слайд)
РНК, также как и ДНК – биополимер. В чем же
сходство и различие в строении этих молекул?
Как и молекула ДНК, РНК – полинуклеотидная
цепочка, мономером которой является нуклеотид
(слайд). Сравнить отличия в составных частях
нуклеотидов ДНК и РНК.
Отличия: 1) в азотистых основаниях вместо тимина (ДНК)-урацил; 2) вместо
углевода – дезоксирибоза (ДНК) – рибоза.
ФУНКЦИИ РНК (учитель биологии)
РНК повсеместно распространены в живой природе. Они находятся во всех
микроорганизмах, растительных и животных клетках и являются носителями
наследственной информации во многих вирусах. С чем это связано? Почему РНК,
как и ДНК присутствуют во всех клетках? Чтобы ответить на эти вопросы
рассмотрим виды РНК и их роль в клетке.
Все виды РНК синтезируются на ДНК, которая служит матрицей. В клетке
существуют три основных вида РНК.
1. Транспортная РНК (т-РНК), содержится только в цитоплазме.
Молекулы т-РНК самые короткие, состоят из 80-100 нуклеотидов. Они переносят
аминокислоты к месту синтеза белка. Из общего содержания РНК клетки на долю
т-РНК приходится около 10%. (слайд)
2. Информационная РНК (и-РНК), содержится в ядре и цитоплазме.
Молекулы и-РНК средней величины, переносят информацию о структуре белка от
ДНК к месту синтеза белка в рибосомах. На долю и-РНК приходится 0,5-1% от
общего содержания РНК клетки. (слайд)
3. Рибосомная РНК (р-РНК), содержится в рибосомах. Молекулы р-РНК
самые крупные, состоят из 3000-5000 нуклеотидов, составляют существенную часть
рибосомы 50-60%. Рибосомы – центры синтеза белка, располагаются на мембранах
гранулярной ЭПС. Из общего содержания РНК в клетке на долю р-РНК
приходится около 90%. (слайд)
Рассмотрим еще раз значение всех видов РНК по таблице "Биосинтез белка".
Значение видов РНК можно посмотреть также на шуточной схеме "Синтез
белка" (слайд)
Мы с вами познакомились с двумя видами нуклеиновых кислот – ДНК и РНК.
По видеофрагментам и сообщениям ребят посмотрим, каково значение нуклеиновых
кислот в медицине и народном хозяйстве. (Доклады прилагаются).
АТФ – аденозинтрифосфорная кислота
Строение АТФ (учитель химии)
По слайду или кодоскопу объясните, почему
АТФ рассматриваем вместе
с нуклеиновыми
кислотами. Молекулы
представляют
собой
нуклеотид, состоящий из аденина (азотистое
основание),
углевод – рибоза и три остатка
ортофосфорной кислоты. Остатки ортофосфорной
кислоты
соединяются
между
собой
макроэргическими связями, при разрыве которых
выделяется приблизительно 40 кДж энергии (при
разрыве каждой связи).
Значение АТФ (учитель биологии)
Таблица "Значение АТФ"
АТФ – универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая
энергия солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасается в
молекулах АТФ. АТФ в основном синтезируется в митохондриях, поэтому их
называют энергетическими станциями клетки. Энергию АТФ все клетки используют
для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов,
свечений, т.е. для всех процессов жизнедеятельности. Существуют медицинские
препараты АТФ-натриевой и -кальциевой солей. Их используют при мышечной и
сердечной дистрофии, нарушениях обмена веществ и питания, т.е. там, где нужна
дополнительная энергия. Таким образом, АТФ – универсальный источник энергии.
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
По слайдам рассказать о строении ДНК, РНК, удвоении молекулы ДНК (по
принципу комплементарности), синтез и-РНК на молекуле ДНК, виды РНК на
слайде "Биосинтез белка", сравнение нуклеиновых кислот (слайд).
РАБОТА ПО КАРТОЧКАМ
Для того, чтобы выполнить работу по карточкам, еще раз уточним
некоторые моменты по слайдам и кодоскопу.
ВЫВОДЫ ПО УРОКУ (учитель химии)
Итак, нуклеиновые кислоты – это биополимеры, находящиеся во всех
клетках живых организмов и отвечающие за хранение, передачу и реализацию
наследственной информации.
Изучение физико-химических свойств и механизмов функционирования
молекул ДНК и РНК дает возможность прогнозировать вероятность возникновения
и предполагаемое развитие наследственных заболеваний, подсказывает ответы по
профилактике и лечению этих заболеваний. На данных о нуклеиновых кислотах
работают многие направления наук, например, генная инженерия.
В организме существует единая белоксинтезирующая система. В нее входит
система нуклеиновых кислот, которая представлена совокупностью ДНК и РНК–
двух китов для синтеза белка (слайд)
ЛИТЕРАТУРА
 М.П.Шерстнев, О.С.Комаров. Химия и биология нуклеиновых кислот. М.:
Просвещение, 1990.
 Общая биология. Под ред. Д.К. Беляева, А.О. Рувинского.М.: Просвещение,
1993.
 Цветков Л.А. Преподавание органической химии. М.: Просвещение, 1989.
 К. Вилли, В. Детье. Биология. М.: "Мир", 1975.
 В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, В.И. Сивоглазов. Биология (общие
закономерности). М.: "Школа-Пресс", 1996.
 Соросовский образовательный журнал journal.issep.rssi.ru
 Скулачев В.П. Законы биоэнергетики// СОЖ 1997, №1, с. 9-14.
 Скулачев В.П. Электродвигатель бактерий. // СОЖ 1998, №9, с. 2-7.
 Виноградов А.Д. Преобразование энергии в митохондриях // СОЖ 1999, №9,
с. 11-19.
 Тихонов А.Н.Молекулярные преобразователи энергии.// СОЖ. 1997, № 7, с.
10-17.
 Тихонов А.Н. Молекулярные моторы. Часть 1. Вращающиеся моторы живой
клетки // СОЖ. 1999, №6, с. 8-16
 В.П.Скулачев Рассказы о биоэнергетике. Серия "Эврика". М. 1982.
 Мультимедийное учебное пособие «Общая биология», 10 класс, ООО
«Дрофа», 2009 г.