Конспект урока биологии по теме «Рибосома»

Подготовила: учитель по биологии Сатиаджиева З.А

Класс: 10

Цель: изучить строение основных органоидов цитоплазмы растительной и животной клетки и химическую организацию самой клетки.

 

Задачи:

Образовательные: систематизировать, обобщить и углубить знания учащихся о строении и функциях рибосомы эукариотических клеток, научиться распознавать органоиды по внешнему виду.

Развивающие: продолжать развивать у учащихся интерес к биологической науке, предметное мышление, умение анализировать и сопоставлять факты, выделять главное в тексте, логическое мышлении, различные виды памяти;

Воспитательная: создать условия для увлеченного учения; формирование положительного отношения к занятиям.

 Ход урока

I. Актуализация и проверка знаний

 

II. Изучение нового материала

 

                       

Рибосомы — субмикроскопические немембранные органеллы, необходимые для синтеза белка. Они объединяют аминокислоты в пептидную цепь, образуя новые белковые молекулы. Биосинтез осуществляется по матричной РНК путем трансляции.

ü Особенности строения

Рибосомы находятся на гранулярном эндоплазматическом ретикулуме или свободно плавают в цитоплазме. Крепятся они к эндоплазматической сети своей большой субъединицей и синтезируют белок, который выводится за пределы клетки, используется всем организмом. Цитоплазменные рибосомы в основном обеспечивают внутренние потребности клетки.

Форма шаровидная или овальная, в диаметре около 20нм.

На этапе трансляции к мРНК может прикрепляться несколько рибосом, образуя новую структуру – полисому. Сами же они образуются в ядрышке, внутри ядра.

Выделяют 2 вида рибосом:

·         Малые – находятся в прокариотических клетках, а также в хлоропластах и митохондриальном матриксе. Они не связаны с мембраной и имеют меньшие размеры (в диаметре до 15нм).

·         Большие – находятся в эукариотических клетках, могут достигать в диаметре до 23нм, связываются с эндоплазматической сетью или крепятся к мембране ядра.

 Химический состав

Рибосома состоит из РНК и белков, причем основные структурно-функциональные свойства этого органоида определяются рибосомальной РНК.

Прокариотические рибосомы содержат три, а эукариотические - четыре молекулы рибосомальной РНК.

РНК малой субъединицы с коэффициентами седиментации 16S и 1имеет от 1500 до 1800 нуклеотидных остатков. Она обладает значительной внутренней комплементарностью, за счет чего формируется около трех десятков коротких двуспиральных участков – “шпилек”, которые детерминируют форму малой субчастицы.

Длинная молекула РНК большой субъединицы с коэффициентом седиментации 18S или 26S содержит от 3000 до 4800 нуклеотидных остатков. За счет внутренней комплементарности в ней формируется более 100 двойных спиралей, которые определяют форму субъединицы..

Большая субъединица эукариотических рибосом содержит дополнительно 5,8S РНК. Она состоит из 160 нуклеотидных остатков и комплементарно связана с 26S РНК. Следует отметить, что 5,8S РНК большой субъединицы эукариотических рибосом гомологична 5’-концу бактериальной 23S РНК.

Таким образом, основная функция рибосомальных РНК состоит формировании молекулярного скелета малой и большой субъединиц рибосомы.

Рибосомы содержат 50-70 различных белков, причем большинство из них представлено лишь одной молекулой. Молекулярная масса рибосомальных белков находится в пределах 10-30 кД, хотя отдельные полипептиды достигают массы 70 кД. Среди рибосомальных белков преобладают основные полипептиды, но встречаются также нейтральные и кислые белки. Малая субъединица прокариотической рибосомы содержит 20 белков, а большая – 30 белков. У эукариотических рибосом белков значительно больше: малая субъединица содержит 30 белков, а большая - 40

 

ü Биосинтез белков на рибосомах

 

Трансляция или синтез белков на рибосомах с матрицы иРНК – конечный этап преобразования генетической информации в клетках. Во время трансляции информация, закодированная в нуклеиновых кислотах, переходит в белковые молекулы со строгой последовательностью аминокислот.

Трансляция – весьма непростой этап (в сравнении с репликацией и транскрипцией). Для проведения трансляции в процесс включаются все виды РНК, аминокислот, множество ферментов, которые могут исправлять погрешности друг друга. Самые важные участники трансляции – это рибосомы.

После транскрипции, новообразованная молекула иРНК, выходит из ядра в цитоплазму. Здесь после нескольких преобразований она соединяется с рибосомой. При этом аминокислоты приводятся в действие после взаимодействия с энергетическим субстратом – молекулой АТФ.

Аминокислоты и иРНК имеют разный химический состав и без постороннего участия не могут взаимодействовать между собой. Для преодоления этой несовместимости существует транспортная РНК. Под действием ферментов аминокислоты соединяются с тРНК. В таком виде они переносятся на рибосому и тРНК, с определенной аминокислотой, прикрепляется на иРНК в предназначенном месте. Далее рибосомальные ферменты формируют пептидную связь между присоединенной аминокислотой и строящимся полипептидом. После рибосома перемещается по цепи информационной РНК, оставляя участок для прикрепления следующей аминокислоты.

Рост полипептида идет до того момента, пока рибосома не встретит «стоп-кодон», который сигнализирует об окончании синтеза. Для освобождения новосинтезированного пептида от рибосомы включаются факторы терминации, окончательно завершающие биосинтез. К последней аминокислоте прикрепляется молекула воды, а рибосома распадается на две субъединицы.

Когда рибосома продвигается дальше по иРНК, она освобождает начальный отрезок цепи. К нему снова может присоединиться рибосома, которая начнет новый синтез. Таким образом, используя одну матрицу для биосинтеза, рибосомы создают одномоментно множество копий белка.

 

Роль рибосом в организме

Главная функция рРНК – синтез белка и аминокислот.
Биосинтез белков включает два процесса:

·         транскрипцию;

·         трансляцию.

Транскрипция происходит с участием ДНК. Генетическую информацию считывает фермент РНК-полимераза, образуя мРНК. Далее начинается процесс трансляции, происходящий на рибосомах.

 

Урок по биологии на тему "Генетика человека"

Подготовила: учитель по биологии

Сатиаджиева З.А

Класс: 10

Цель урока: сформировать представление о генетике человека.

Задачи урока:

Образовательные:   

·         продолжить формирование знаний о генах, о генотипе,

·         сформировать представление о методах изучения человека,

Развивающие:

·         развивать навыки решения генетических задач,

·         развивать культуру речи, логическое мышление,

·         развивать навыки работы в группе.

Воспитательные:

·         воспитывать культуру умственного труда,

·         воспитывать умение слушать, умение работать в группах.

Тип урока: изучение нового материала

Ход урока

I. Актуализация и проверка знаний

 

II. Изучение нового материала

 

·    Методы изучения генетики человека

1.     Генеалогический метод состоит в изучении родословных на основе менделевских законов наследования и пoмoгaeт установить характер наследования признака, а именно аутосомный (доминантный или рецессивный) или сцепленный с полом.

2.     Биохимический метод – метод обнаружения изменений в биохимических параметрах организма, связанных с изменением генома. Биохимический микроанализ позволяет обнаружить нарушение в одной клетке. Таким образом, можно установить диагноз у неродившегося ребёнка по отдельным клеткам, находящимся в околоплодной жидкости беременной женщины для таких болезней как сахарный диабет, фенилкетонурия и пр.

3.      Близнецовый метод – метод изучения близнецов. Однояйцевые (идентичные) близнецы: Имеют одинаковый генотип Различия возникают за счёт влияния окружающей среды Даёт возможность определить, как влияет среда на проявления тех или иных признаков Разнояйцевые (неидентичные) близнецы: Могут быть как однополые, так и разнополые Похожи друг на друга не больше обычных братьев и сестёр, не являющимися близнецами Используются для сравнения проявления признака у идентичных и неидентичных близнецов

4.      Цитогенетический метод – метод изучения структуры и количества хромосом. Позволяет установить видимые изменения в хромосомном комплексе и выявить хромосомные мутации. С помощью этого метода было установлено, что болезнь Дауна и ряд других наследственных заболеваний связаны с нарушением числа хромосом в клетках. Изучаются хромосомы во время метафазы митоза. Чаще используют лейкоциты, выращенные в специальной среде.

5.     В настоящее время в медицине применяют метод амниоцентеза – исследования клеток околоплодной жидкости, который позволяет обнаружить аномалии в числе и строении хромосом у плода уже на 16-й неделе беременности. Для этого берут пробу околоплодной жидкости путем пункции плодного пузыря.

6.    Популяционно-статистический метод Этот метод применяют для изучения генетической структуры популяций человека или отдельных семей. Он позволяет определить частоту отдельных генов в популяциях.

 

Заболевания:

  Полидактилия

(аутосомно-доминантное заболевание) Количество пальцев – от 6 до 9. Встречается у представителей негроидной расы в 10 раз чаще, чем у европеоидов.

  Синдром Клайнфельтера

47 хромосом – лишняя Х-хромосома – ХХY (может быть ХХХY) Наблюдается у юношей

ü  Высокий рост

ü  Нарушение пропорций тела (длинные конечности, узкая грудная клетка)

ü  Отсталость в развитии Бесплодие

     

  Синдром Шерешевского- Тернера

45 хромосом- отсутствует одна половая хромосома (X0)

Наблюдается у девочек

ü  Нарушение пропорций тела(низкий рост, укороченные ноги, широкие плечи, шея короткая)

ü  Крыловидная кожная складка на шее

ü  Пороки внутренних органов

ü  Бесплодие

 

  Болезнь Дауна

В генотипе одна лишняя аутосома- 21 трисомия

ü  Умственная и физическая отсталость

ü  Полуоткрытый рот

ü  Монголоидный тип лица. Косо расположенные глаза. Широкая переносица

ü  Стопы и кисти короткие и широкие, пальцы как бы обрублены

ü  Пороки сердца

ü  Продолжительность жизни снижается в 5-10 раз

 

  Фенилкетонурия.

Фенилкетонурия (ФКУ) - врождённое заболевание, вызванное нарушением перехода фенилаланина в тирозин и приводящее к задержке психического развития.

Клиническая картина

ü  Неврологические и психические расстройства

ü  Умственная отсталость

ü  Судороги               

ü  Изменения кожи

ü  Специфический мышиный запах тела.

 

·        Генетика – это наука о закономерностях наследования признаков у организмов.

Грегор Мендель – основоположник генетики. Установил основные законы наследования признаков и опубликовал их в 1865г.

Ø Наследственность

Способность родителей передавать свои признаки, свойства и особенности развития следующему поколению.

Ø Ген

Участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного элементарного признака, или синтез одной белковой молекулы

Ø  Аллельные гены

Гены, расположенные в одних и тех же локусах гомологичных хромосом и ответственные за развитие одного признака.

 

Ø Генотип, фенотип.

 Генотип - совокупность всех генов(аллелей) одного организма.

Фенотип – совокупность свойств и признаков организма

 

Ø  Изменчивость - способность организмов приобретать в процессе индивидуального развития новые признаки и свойства

 

Законы Менделя

I закон Менделя — закон единообразия первого поколения при скрещивании чистых форм.

Для примера можно рассмотреть этот процесс на кошках.
Произведем скрещивание двух гомозиготных по генам окраса кошек — черной и шоколадной.
В — аллель, отвечающий за синтез черного пигмента;
b — аллель, отвечающий за синтез шоколадного пигмента.
Черный кот имеет генотип ВВ, шоколадная кошка — bb. Родителей в генетике обозначают латинской буквой Р (от латинского parenta — «родители») . Сперматозоиды будут нести один аллель В, а яйцеклетки — аллель b.
В результате оплодотворения образуются зиготы, содержащие диплоидный набор хромосом (характерный набор для оплодотворенной яйцеклетки и всех соматических клеток гена) и несущие аллели Bb. Гибриды первого поколения, которые в генетике принято обозначать F1, окажутся гетерозиготными по данному локусу — Bb. Аллель В полностью доминирует над аллелем b, поэтому все полученные котята будут черными. Иногда доминирование одного аллеля над другим обозначают таким образом: В>b.
При скрещивании гомозиготных кошек получается одинаковое по фенотипу потомство. Эти результаты иллюстрируют I закон Менделя.
Анализируя данное скрещивание, мы говорим только об одном признаке — черном и шоколадном окрасе. Все многообразие признаков, определяющих как сходство, так и различие родителей, в данный момент нас не интересует. Такой тип скрещивания называют моногибридным.

II закон Менделя — закон расщепления: при скрещивании гибридов первого поколения между собой в потомстве второго поколения наблюдается закономерное расщепление.

Произведем скрещивание между собой потомков из первого поколения (F,).
Черные гетерозиготные кот и кошка, имеющие генотип Bb, образуют половые клетки двух типов, несущие аллель В и аллель b. При оплодотворении образуются следующие варианты зигот: BB Bb Bb bb в соотношении 1:2:1.
Во втором поколении (F2) получилось 3/4 черных котят и 1/4iшоколадных.
Черные гомозиготные и черные гетерозиготные котята выглядят одинаково — имеют одинаковый фенотип. В таком случае расщепление по фенотипу составит 3:1. Однако такое доминирование наблюдается не всегда. Известны и другие варианты.

III закон Менделя — аллели каждого гена распределяются в потомстве независимо от аллелей другого гена.

Для объяснения третьего закона Менделя используем для сходства скрещивания животных того же окраса, однако предположим, что у черного кота шерсть короткая, а у кошки — длинная. Длина шерсти определяется геном локуса Long, его доминанный аллель L определяет короткую, а рецессивный l — длинную шерсть. Опять-таки примем, что родители гомозиготны по исходным генам: генотип кота можно записать как BBLL, генотип кошки — bbll. Гены, определяющие эти признаки, относятся к разным локусам, а это значит, что у каждого из родителей будут образовываться половые клетки только одного типа.
Все котята первого поколения пойдут в отца — такие же черные и короткошерстные. И гетерозиготные по обоим генам — BbLl. А вот котята второго поколения (от скрещивания этих потомков исходной пары) будут уже четырех типов: больше всего — короткошерстных черных, примерно поровну — короткошерстных шоколадных и длинношерстных черных и совсем мало — длинношерстных шоколадных. Если посчитать значительное количество таких потомков (более 64), то получится примерное соотношение: 9 черных короткошерстных, 3 черных длинношерстных, 3 шоколадных короткошерстных, 1 шоколадный длинношерстный. То есть для каждого признака: окраса и длины шерсти соблюдается то же соотношение — 3:1 (12 черных, 4 шоколадных, 12 короткошерстных, 4 длинношёрстных) .

 

v Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК. Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма.

      У человека геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомные хромосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований.

 

      Термин «геном» был предложен Гансом Винклером в 1920 году в работе, посвящённой межвидовым амфидиплоидным растительным гибридам, для описания совокупности генов, заключённых в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида.

 

      Регуляторные последовательности

В человеческом геноме найдено множество различных последовательностей, отвечающих за регуляцию гена. Под регуляцией понимается контроль экспрессии гена (процесс построения матричной РНК по участку молекулы ДНК). Обычно это короткие последовательности, находящиеся либо рядом с геном, либо внутри гена.

 

      Идентификация регуляторных последовательностей в человеческом геноме частично была произведена на основе эволюционной консервативности (свойства сохранения важных фрагментов хромосомной последовательности, которые отвечают примерно одной и той же функции). Согласно некоторой гипотезе, в эволюционном дереве ветвь разделяющая человека и мышь появилась приблизительно 70-90 миллионов лет назад

 

      Размер генома — общее число базовых пар ДНК в одной копии гаплоидного генома. Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга, и при этом часто не наблюдается корреляции (статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин) между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

   

  Организация геномов

·     Эукариоты

У эукариот геномы находятся в ядре (Кариомы)и содержат от нескольких до многих нитевидных хромосом.

 

·     Прокариоты

У прокариот ДНК присутствует в виде кольцевых молекул. Прокариотические геномы, как правило, гораздо меньше, чем у эукариот. Они содержат относительно небольшие некодирующие части (5-20 %).

Органеллы Геномы митохондрий и пластид организованы как прокариотические геномы.

Вирусы Вирусные геномы очень малы.

Около 1 % в геноме человека занимают встроенные гены ретровирусов (эндогенные ретровирусы). Эти гены обычно не приносят пользы хозяину, но существуют и исключения. Так, около 43 млн. лет назад в геном предков обезьян и человека попали ретровирусные гены, служившие для построения оболочки вируса. У человека и обезьян эти гены участвуют в работе плаценты. Большинство ретровирусов встроились в геном предков человека свыше 25 млн. лет назад. Среди более молодых человеческих эндогенных ретровирусов полезных на настоящий момент не обнаружено.